Traductoarele

Traductoarele

I.Introducere

In scopul masurarii marimilor fizice care intervin intr-un proces tehnologic,este necesara de obicei convertirea acestora in marimi de alta natura fizica pentru a fi introduse cu usurinta intr-un circuit de automatizare.

Masurarea marimilor neelectrice cu aparate electrice si electronice prezinta fata de metodele neelectrice unele avantaje, cum sunt:

-precizie ridicata

-viteza mare de masurare;

-posibilitati simple de masurare in puncte multiple;

-posibilitatea prelucrarii rapide a rezultatelor cu calculatoare;

-posibilitatea inregistrarii sau stocarii rezultatealor;

-posibilitatea masurarii la distanta (telemasurarii);

-posibilitatea centralizarii datelor (rezultatelor);

Elementul care permite convertirea unei marimi fizice (de obicei neelectrica) intr-o alta marime (de obicei electrica) dependenta de prima,in scopul introducerii acesteia intr-un circuit de automatizare,se numeste traductor.

In structura traductoarelor se intalnesc ,in general, o serie de sebelemente constructive ,ca,de exemplu :convectoare, elemente sensibile, adaptoare etc.

Structura generala a traductoarelor este foarte diferita de la un tip de traductor la altul,cuprinzand unul,doua sau mai multe convectoare conectate in serie.In majoritatea cazurilor,structura generala a unui traductor este cea din figura urmatoare:

Marimea de intrare X_i (de exemplu:presiune,nivel,forta etc.)este convertita de catre elemental sensibil intr-o marime intermediara X_o (deplasare liniara sau rotire),care este transformata in marimea de iesire X_e(tensiune electrica ,rezistenta electrica ,inductanta ,capacitate etc),aplicata circuitului de automatizare cu ajutorul unui adaptor.

Clasificarea traductoarelor

In aparatele electrice pentru masurarea marimilor neelectrice se folosesc o mare varietete de traductoare.Ele se pot clasifica dupa mai multe criterii.Dupa natura marimii neelectrice de la intrare,traductoarele pot fii:

-- traductoare pentru marimi geometrice (lungime ,arie, volum ,grosime,nivel,unghi,etc.)

- traductoare pentru marimi mecanice(masa , forta,presiune, debit,viteza de rotatie etc.)

- traductoare de temperatura;

- traductoare pentru marimi fotometrice;

- traductoare pentru radiatii;

- traductoare pentru marimi de compozitie (concentratie ,etc);

- traductoare pentru marimi de material (densitete ,viscozitate etc).

Dupa principiul de functionare ,traductoarele pot fii:

traductoare generatoare care produc un semnal electric fara sa fie alimentate cu energie electrica ( de exemplu:termocupluri,tehogeneratoare ,dispozitive fotoelectrice );

-traductoare parametrice,care necesita alimentarea electrica si furnizeaza semnalul de iesire sub forma variatiei unui parametru ( de exemplu,termorezistente ,traductoare inductive sau capacitive de deplasare

Dupa marimea de iesire ,traductoarele pot fii:

-traductoare analogice,la care marimea de la iesire variaza continuu;

-traductoare digitale,la care marimea de la iesire variaza discontinuu dupa un anumit cod

Caracteristicile generale ale traductoarelor

De obicei, adaptorul cuprinde si sursa de energie care face posibila convertirea marimii X₀ in marimea X_e .

La un traductor ,marimea de intrare X_i si cea de iesire X_e sunt de natura diferitaninsa sunt legate intre ele prin relatia generala de dependenta:

X_e = f _{(X i)}

care poate fi o functie liniara sau neliniara,cu variatii continue sau discontinue.

Pe baza acestei relatii de depndenta ,se stabilesc urmatoarele caracteristici generale valabile pentru orice traductor:

Natura fizica a marimilor si de iesire de intrare (presiune,debit,temperatura,deplasare ,etc., respectiv rezistenta electrica ,curent ,tensiune ,etc);

Puterea consumata la intrare si cea transmisa elementului urmator (de sarcina).De obicei ,puterea de intrare este relativ mica (cativa wati,miliwati sau chiar mai putin),astfel incat elementul urmator in schema de automatizare este aproape totdeauna de amplificator;

Caracteristica statica a traductorului ,care este reprezentarea grafica a relatiei generale de dependenta ,este prezentata in figura de mai jos:

Sensibiliatea absoluta sau panta K_a ,care este raportul dintre variatia marimii de iesire si a marimii de intare:

K_a=∆X_e /∆ X_i;

Panta medie (K_m)care se obtine echivaland caracteristica statica cu o dreapta avand coeficientul unghiular :K_m=tg α≈K_a;

Domeniul de masurare ,este definit de pragurile superioare de sensibilitate X_{i max} si X_{E MAX} si de cele inferioare X_{i min} si X_{e min}.

II.Tipuri de traductoare

1.Traductoare de deplasare

Cele mai simple si cel mai frecvent utilizate traductoare de sunt cele rezistive,cele inductive si cele capacitive.

Traductoare de deplasare

A)Traductoare rezistive de deplasare

Principiul de functionare a traductorului rezistiv de deplasare este ilustrat in figura de mai jos:

Traductorul rezistiv de deplasare are urmatoarele caracteristici:

-diametrul minim al conductorului :0,05 mm

-viteza maxima a cursorului :1m/s

-deplasari masurate:de ordinul centimetrilor

-numarul maxim de utilizari:aproximativ 10(6

Traductorul rezistiv de deplasare are urmatoarele caracteristici:

• diametrul minim al conductorului :0,05 mm
• viteza maxima a cursorului :1 m/s
• deplasari masurate:de ordinul centimetrilor
• numarul maxim de utilizari:aproximativ 10(6

B)Traductoare inductive de deplasare

Principiul de functionare a traductorului inductiv de deplasare este ilustrat in figurile de mai jos:

Traductor cu armatura mobila Traductor cu miez mobil

(pentru deplasari mici,de ordinul (pentru deplasari mari)

Zecimilor de milimetru)

Componentele mobile ale traductoarelor inductive (armatura si respectiv miezul) sunt solidare cu subansamblul a carui deplasare trebuie determinata.Modificarea pozitiei acestora inseamna -intr-un circuit magnetic -modificarea inductivitatii,deci a curentului absorbit de soleniod,respectiv de bobina cilindrica.Deci ,curentul indicat de ampermetru este direct proportional cu deplasarea.

C)Traductoare capacitive de deplasare

Principiul de functionare a unui traductor capacitiv de deplasare poate fi inteles pornind de la relatia de calcul a unui condensator,relatie din care rezulta ca se deosebesc trei categorii de astfel de traductoare: