Senzori pentru deplasari liniare, unghiulare si pozitieFurnizează informaţii despre poziţia liniară a unei axe faţă de un punct de referniţăSe folosesc la diferite maşini unelte din domeniul prelucrărilor mecanice.
Senzori pentru deplasări liniare mici Sunt destinate, în special conversiei intermediare a unor mărimi a căror variaţie se materializează, prin sisteme mecanice, în deplasări liniare mici. Domeniul acoperit este aproximativ 10-2-10 mm. Cele mai răspândite traductoare de acest tip sunt cele parametrice: inductive, capacitive şi rezistive. Senzori inductivi pentru deplasări liniare micia) Senzori inductivi cu miez mobil• O bobină cu miez feromagnetic deplasat sub acţiunea mărimii de măsurat.• Inductanţa variază neliniar (în clopot), datorită câmpului magnetic neomogen indus.• Forţele de atracţie influenţează deplasarea miezului; se elimină în varianta
diferenţială (2 bobine în care se deplasează miezul mobil; în poziţia 0 (referinţă)miezul e egal în cele două bobine).
• Varianta diferenţială creşte sensibilitatea, caracteristica statică este mai liniară.• Funcţionarea se bazează pe modificarea reluctanţelor circuitelor de închidere a
fluxurilor, deci modificarea inductanţelor.• Variaţia impedanţei se face prin conectarea bobinelor în braţele adiacente ale unei
punţi de impedanţe, alimentată cu tensiune alternativă cu frecvenţa sute Hz ... 5 kHz.1
6
Senzori capacitivi cu modificarea distanţei dintre armăturiFormaţi dintr-un condensator plan cu două armături, una fixă şi una mobilă subacţiunea deplasării.Variaţia capacităţii funcţie de deplasare este neliniară. Liniaritatea creşte la montajuldiferenţial cu 2 condensatoare plane, cu o armătură comună, mobilă.
Senzori capacitiviFuncţionează pe principiul modificării capacităţii unui condensator atuncicând variază unul din parametrii: distanţa dintre armăturile lui, fiedimensiunile armăturilor, fie constanta dielectrică a mediului dintre ele.
dS
dSC r
0
armătura 1 → suspendată elastic sepoate deplasa paralel cu ea însăşi subacţiunea forţei F (deplasării).armătura 2 → fixă şi izolată electric faţăde suport.Între capacitatea traductorului şi
deplasarea (x) a armăturii mobile existăo relaţie de forma:
7
]pF[xS
089.0C Sr
εr - permitivitatea relativă a dielectricului dintre armături;Ss – suprafaţa de suprapunere a celor două armături;δ – distanţa dintre armături;x – deplasarea de măsurat.
Sensibilitatea traductoarului:2
SCS
U1
U2
d0U
C1
C2±x
Dezavantaj → caracteris ca neliniară
Liniarizare caracteristică → utilizarea unuimontaj diferenţial.Capacitatea condensatoarelor C1 şi C2 variazăinvers.Schema unui traductor cu senzor capacitivdiferenţial foloseşte o punte Sauty, alimentatăde un oscilator sinusoidal de referinţă, cufrecvenţa de 500 Hz … 5 kHz.Pentru prevenirea scurtcircuitării → izolatorîntre armături ( mică, cuarţ,etc.)
xdUUd0
Conectate în braţele adicente ale unei punţi, se obţine:
8
Senzori capacitivi cu modificarea suprafeţei armăturilor
Se utilizează traductoare cu armături dreptunghiulare sau cilindrice:
Pentru traductorul cu armături dreptunghiulare (1–fixă, 2 – mobilă), capacitatea este dată de:
][089.0 pFdbxC r
Pentru traductorul cu armături cilindrice(1 – fixă, 2 – mobilă) capacitatea depindede deplasarea axială a cilindrului interior,fiind:
][ln
089.0
1
2pF
rrxC r
xCS
xCS
unde r1, r2 sunt razele cilindrului interior, respectiv exterior
112
x
9
Sunt construiţi din doi electrozi cilindrici ficşi, între care se deplasează un manşonizolator, cu o constantă dielectrică diferită de a aerului. Folosiţi la măsurarea nivelului lichidelor sau pulberilor dielectrice. Senzorii capacitivi cu modificarea dielectricului tip condensator plan au caracteristicăneliniară.Aplicaţii: - determinrea grosimii unor folii din material izolant, hârtie, carton.Adaptorul electronic necesită etaj de amplificare cu Zin mare, deoarece la modificări micide capacitate, 20 .. .200 pF, rezultă impedanţe de ieşire de sute k … M.
Senzori capacitivi cu modificarea dielectricului
d
Sx S
±x
C1 C2
dSS
dSCCC xxr )(00
21
D
x
±x d
l
dDxl
dDxC r
ln)(2
ln2 00
Condensator plan
Condensator cilindric