mpi - curs 8

8/16/2019 MPI - Curs 8

1/60

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICE

Rigla optică incrementala liniara

Riglele optice sunt elemente sensibile care se realizează in variantaliniara sau sub forma de disc absolute sau incrementale.

Riglele absolute pot fi utilizate pentru măsurarea deplasărilor liniare decirca 1 m, cu precizie de 1(un) micron. Acestea sunt cele mai

precise E.S. ale traductoarelor pentru deplasări liniare. Costul ridicat, problemele de rectilinitate perfectă i influienta

impurită!ilor (praf, pulberi, diferite), fac imposibilă utilizarea acestorapentru domenii mari. Ele nu pot fi totusi capsulate etan (precum

discurile absolute). "e aceea, #n cazul măsurărilor absolute pentrudomenii mari de deplasare se va recurge la măsurări indirecte (cu

discuri absolute) sau măsurări directe incrementale. $n figura de pe

slide%ul urmator se prezintă sc&ema de principiu pentru o riglăincrementală.Riglele optice incrementale se utilizează pentru măsurarea deplasărilor

de ma'imum .m. entru lungimi mai mari se utilizează riglemetalice (o!el) % cu procedeu de citire episcopic.

8/16/2019 MPI - Curs 8

2/60

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICE*ărirea preciziei se poate face prin te&nici de multiplicare electronică (interpolare #n

cadrul unui pas).

+ altă variantă de E.S. optic , specifică riglelor, apelează la te&nica franelor *oir-.ranele *oir- sunt produse de varia!iile pozi!iilor relative a două rigle identice,

suprapuse dar uor nealiniate. iecare riglă constă dintr%o suprafa!ă transparentăformată dintr%un un mare număr de linii ec&idistante.

/a deplasarea unei rigle peste cealaltă, sub un anumit ung&i, apar alternan!e de zoneluminoase i #ntunecate (frane *oir-) care se deplasează cu c0te o cuantă lafiecare deplasare a riglei egală cu pasul re!elei de linii.

8/16/2019 MPI - Curs 8

3/60

MASURAREA MĂRIMILORGEOMETRICE

Traductoare numerice pentru deplasări unghiulareSe numesc traductoare numerice i nu elemente sensibile cu

func!ionare discretă, deoarece acestea sunt singureletraductoare pur numerice (care nu necesită conversieintermediară). Elementul sensibil propriu % zis #l constituie undisc codat, iar prelucrarea informa!iei numerice este specificămodului de codificare.

rincipial e'istă două tipuri de ES a !iscuri codate a"solut, la care (#n orice moment), dispozitivul

de măsurare oferă informa!ii asupra pozi!iei ung&iulare #nraport cu un punct de referin!ă % e'primată printr%un număr decuante.

b) !iscuri incrementale, care oferă o succesiune de impulsuri, #nraport cu ultima pozi!ie atinsă, fiecare impuls reprezent0nd unincrement (cuantă) de deplasare. iecare cuantă de deplasareec&ivalează cu o variabilă binară i reprezintă un bit deinforma!ie (2 sau 1).

8/16/2019 MPI - Curs 8

4/60


Elemente sensi"ile de tip disc codat a"solutrincipiul realizării unui disc codat absolut cu elemente de contact constă #n3 #mpăr!irea domeniului de măsurare #ntr%un număr de cuante elementare

(cuanta elementară determină rezolu!ia)43 alegerea unui cod de e'primare a valorilor cuantificate43 găsirea unei metode de #nscriere a informa!iei pe disc i implicit citirea

acesteia. $n figura de pe slideul urmator este prezentată sc&ema de principiu a unui disccodat care acoperă 52° prin 6 de combina!ii, deci rezultă o cuantăelementară de . $n figura s%a presupus un disc cu 7 piste concentrice,codificate 8 form0nd zone conductoare i zone izolante.

Suprafe!ele conductoare sunt legate electric printr%o perie fi'ă la un inel colectorcare formează pista de energizare. istele sunt testate de o serie de periicolectoare localizate la diferite distan!e radiale, fiecare perie fiind conectatăprin conductor separat.

/a rotirea discului periile se conectează la tensiunea comună de alimentare,acolo unde au contact cu o zonă metalică conductoare, ceea ce reprezintă919 logic.

'1511≅

8/16/2019 MPI - Curs 8

5/60


:ranzi!ia de la por!iunea conductoare la cea izolantă trebuie să se facă lin, iar

uzura pe suprafa!a discului să fie aceeai #n orice pozi!ie. "e obicei at0t pistelec0t i periile sunt aurite. eriile sunt miniaturale, iar desc&iderea unei perii estefoarte mică (2,22°).

Rezolu!ia discului este determinată de numărul pistelor, deci precizia traductoarelor

se poate mări, dacă numărul de piste crete. ;n disc cu 12 piste are o rezolu!iede 1126

8/16/2019 MPI - Curs 8

6/60


Codurile cele mai utilizate la realizarea discurilor (absolute) sunt

1 % Codul "inar % natural (specific circuitelor digitale)."ezavantaul acestui cod constă #n faptul că informa!ia se modifică mai mult de

un bit la trecerea discului de la o pozi!ie la alta.6 % Codul #C$ (binar codificat zecimal) % utilizat #n cazul c0nd traductorul este

cuplat #ntr%un SRA discret ce lucrează #n cod >C? i nu sunt necesare blocuride conversie suplimentară.

% Codul GRA% are avantaul de a fi monostropic (sau monodiferen!ial), adicăcombina!ii binare vecine diferă numai prin modificarea unui singur bit. Aceastăproprietate simplifică sistemul de testare i decodificare, reduc0nd costul.Codul @ra fiind neponderat, este necesară o logică electronică pentruconvertirea semnalului de ieire #n codul dorit, (cod >C? sau binar naturaletc.).

+bserva!ie $n cazul traductorului rotativ cu disc absolut i perii de contact (c0nd nu se

utilizează codul @ra) e'istă posibilitatea apari!iei unei informa!ii false, atuncic0nd pe mai multe piste informa!ia binară se modifică simultan. entru eliminarea acestei erori e'istă mai multe metode de testare. recvent se

folosete sistemul dublu de perii pentru fiecare pistă, la care se adaugă ologică de control care are rolul de a citi i re!ine ca valoare corectă numaiinforma!ia transmisă de la o perie care nu este #ntr%un regim de tranzi!ie.

8/16/2019 MPI - Curs 8

7/60

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICETestarea &n '(' % folosete pentru fiecare pistă c0te două perii colectoare notate

st0nga i dreapta, dispuse simetric #n formă de 9B9 cu e'cep!ia periei de pe pista

6 (cea mai pu!in semnificativă). "istan!a dintre fiecare perec&e de periicolectoare este egală cu lungimea de pistă corespunzătoare unui bitinforma!ional % măsurată pe pista anterior semnificativă.

Testarea &n )U) % folosete pentru fiecare pistă c0te două perii colectoare decalatecu 1 /2 din lungimea de pistă corespunzătoare celui mai pu!in semnificativ bit.Dnforma!ia utilă este cea provenită de la un set de perii selectate o singură dată, #n func!ie de bitul cel mai pu!in semnificativ.

Eroarea totală a traductorului este determinată de 3 Eroarea de cuantizare, inerentă ori de c0te ori o func!ie liniar % variabilă (rota!ia

a'ului) este discretizată #ntr%un număr finit de cuante. rin această discretizarerezultă o eroare de 1F6 din valoarea bitului cel mai pu!in semnificativ.Aceastăeroare inevitabilă se poate reduce numai prin mărirea numărului de diviziuni alediscurilor.

3 Eroarea de ambiguitate % cauzată de faptul că două comuta!ii 9izolant 8conductor9 nu se produc simultan pe mai multe piste. Această eroare se elimină

prin te&nicile de testare men!ionate anterior.3 Eroarea de tranzi!ie, determinată de impreciziile de e'ecu!ie a discurilorcodifidate, a planeită!ii, concentricită!ii i a perpendicularită!ii acestora, inclusiv deuzura lagărelor, a periilor i discurilor.

3 zgomotul generat de varia!ia rezisten!ei de contact (mai evident la trecerea din929 #n 919 #n regimurile tranzitorii (perii % disc).

8/16/2019 MPI - Curs 8

8/60


/imitele de func!ionare impuse de caracteristicile electrice sunt

• /imite de tensiune (7 %12 B) % limita ma'imă este impusă de elementele decomuta!ie statică din logica electronică.• /imitele de curent (2,7 % 6 mA) % impuse de numărul de #ntreruperi #ntre perii i

piste pentru evitarea eroziunii dată de energia de descărcare electrică(microarcuri electrice de contact).

• Rezisten!a activă de contact care trebuie să evite orice ambiguitate datorateuzurii, accelera!iei sau vibra!iilor. Se recomandă o rezisten!ă de peste 7GH)pentru contact desc&is i sub 622H % pentru contact #nc&is.

• /imitări ale lungimii cablului de legătură i limitări de viteză % impuse deparametrii electrici

Elemente sensi"ile reali*ate cu discuri optice*aoritatea traductoarelor numerice absolute se bazează insa pe principii

optice i conversie fotoelectrică. "iscul optic codat este realizat din sticlăspecială pe care sunt trasate spa!ii (fante) transparente i opace. /a disc seasociază o sursă de lumină % cuplată cu un sistem optic i o matrice defotoelemente dispuse radial, ca #n figura de pe slideul urmator.

8/16/2019 MPI - Curs 8

9/60

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICEEmi!ătorul de lumină are #n componen!ă diode electroluminiscente. erforman!ele

măsurării ung&iului sunt date de calitatea realizării discului prin te&nici dereproducere fotografică de #naltă calitate.

/a aceste traductoare se utilizează frecvent codul @ra (datorită proprietă!ii salede monostropicitate) c0t i codurile binar 8 natural4 coduri >C"4 coduri care

simulează func!iile sin, cos, log. Astfel se pot ob!ine rezolu!ii de 1 . Eroareaspecifică acestor sisteme de citire optice este eroarea de &isterezis % generatăde diferen!a nivelurilor de tensiune la trecerea din zona #ntunecoasă #n zonatransparentă fa!ă de trecerea inversă. Acest fenomen se prezintă grafic #nfigura de pe slideul urmator

810

8/16/2019 MPI - Curs 8

10/60

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICE3 Eroarea de &isterezis (I) este considerată un avanta, fiind utilizată pentru

corec!ia erorilor ce apar datorită vibra!iilor. Corec!ia se realizează prinbalierea discurilor optice, utiliz0nd metode adecvate.

3 O"ser+a,ie-3 "iscurile codate (optice) pot fi folosite i la măsurarea indirectă a deplasărilor

liniare cupl0nd mai multe discuri cu raporturi de reducere (a tura!iei)adecvate. Astfel se asigură măsurări cu precizie de 12Jm la deplasări pedomenii de (6 K12) m. $n acest caz se !ine seama de faptul că pentru oviteză a organului mobil egală cu 12 mFmin., măsurarea deplasării cu oprecizie de 12 %6 mm, inplică o frecven!ă de cel pu!in 62 LMz pe pista /S>.

8/16/2019 MPI - Curs 8

11/60

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICE3 ./0/. Traductoare incrementale pentru deplasări unghiulare

Aceste traductoare sunt proiectate i construite astfel #nc0t să genereze unnumăr fi' de impulsuri pentru fiecare unitate (cuantă) de rota!ie ung&iulară(increment ung&iular) a discului codat. rocedeul de sesizare alincrementelor poate fi magnetic sau optic. rocedeul optic este cel mairăsp0ndit datorită relativei simplită!i constructive i a unor facilită!i deprelucrare a semnalelor.

Circuitul electronic asociat discului trebuie să con!ină un numărător care săofere o ieire numerică, #ntr%un anume cod dependent de numărul deincremente generate de disc, plec0nd de la o anumită pozi!ie. "iscul codatcon!ine o re!ea optică de zone active, alternate cu intersti!ii de aceeailă!ime. ?onele active se disting de intersti!ii, fie prin transparen!ă (procedeude măsurare de tip diascopic), fie prin puterea de reflec!ie (procedeu demăsurare episcopic ).

Citirea este realizată de un cap (palpator) cu o grilă de urmărire (scanare)prevăzută cu ferestre #n dreptul fiecărei piste.

a 1rocedeul diascopic/ $n acest caz re!eaua optică este dispusă pe un disc de sticlă i constă #n zone

transparente alternate cu intersti!ii opace. /umina generată de sursă estediriată printr%un sistem de lentile optice paralel prin disc spre reticulul

palpator ca in fig. de pe slideul urmator.

8/16/2019 MPI - Curs 8

12/60

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICEC0nd discul se rotete #n raport cu capul de citire, intensitatea luminoasă ce ac!ionează

asupra fotoelementelor variază periodic, iar varia!iile de intensitate sunttransformate de fotoelemente #n semnale electrice.

iecare fotoelement baleiază simultan mai mul!i pai din re!eaua optică . $n acest modflu'ul luminos care trebuie e'ploatat este mai puternic, i ca urmare micileimperfec!iuni te&nologice sau impurită!i locale nu falsifică rezultatul măsurării.

3 " 1rocedeul episcopic//a acest procedeu re!eaua (optică) de măsură este aplicată pe un disc ino'idabil i

constă din stria!ii reflectorizante. /umina lămpii cade oblic (prin reticulul palpator) pedisc i este reflectată de acesta, apoi (după ce traversează intersti!iile transparenteale reticulului palpator ac!ionează asupra fotoelementelor) 8 ca in figura de peslideul urmator.

8/16/2019 MPI - Curs 8

13/60

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICE3 "eplasarea discului #n raport cu reticulul palpator produce varia!ii luminoase

asemănătoare cu cele ob!inute prin procedeul diascopic. *a'imul deintensitate (luminoasă) se ob!ine c0nd intersti!iile transparente ale reticululuicoincid cu zonele reflectorizante de pe disc.

3 Sistemul de ob!inere i prelucrare a semnalelor este acelai indiferent deprocedeul de măsurare utilizat. Cel mai răsp0ndit sistem de citire utilizează ogrilă de scanare av0nd patru ferestre pozi!ionate astfel #nc0t semnalele deieire ale fotoelementelor sunt decalate cu un sfert de perioadă, ceea ceconduce la ob!inerea a patru semnale sinusoidale decalate fiecare cu N2° (figura de pe slideul urmator).

8/16/2019 MPI - Curs 8

14/60

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICE3 Cele patru fotoelemente asociate reticulului palpator sunt cuplate #n perec&i,

utiliz0nd un monta diferen!ial,astfel #nc0t de la fiecare perec&e de fotoelemente (), respectiv ( ), se ob!in două semnale cvasisinusoidale idefazate cu N2 electrice #ntre ele. $n plus, se generează un semnal de

zero la un număr #ntreg de diviziuni, utilizat la controlul impulsurilor false saupentru reproducerea unei pozi!ii de referin!ă.

3 Sc&ema bloc a unui adaptor pentru traductorul optic incremental poate fi cea dinfig. de pe slideul urmator

21 11EE

21 22EE

1eU 2eU

8/16/2019 MPI - Curs 8

15/60


3 Semnalele furnizate la ieirea capului de testare sunt aplicate unui blocelectronic de prelucrare a impulsurilor unde sunt amplificate, formatate printriggere Sc&mitt i adaptate pentru logica ::/

8/16/2019 MPI - Curs 8

16/60

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICE3 Cele patru trenuri de impulsuri ( , , i , , ) compatibile ::/,

pot fi utilizate #n următoarele scopuri3 a 8 sesizarea sensului de deplasare, utiliz0nd semnale ob!inute prinderivarea fronturilor pozitive i negative ale semnalelor i 4

3 b 8 e'ploatarea multiplă a semnalelor, astfel #nc0t pentru acelai incrementde deplasare (măsurat) se ob!in două sau patru impulsuri printr%o logicăadecvată, ceea ce conduce la creterea preciziei de măsurare a

traductorului.3 c 8 corectarea impulsurilor parazite, care sunt determinate de vibra!iilemecanice la antrenarea discului optic i reticulului palpator, c0t i dec0mpurile electrice si magnetice e'terioare.

01U 01U 02U 02U

01U 02U

8/16/2019 MPI - Curs 8

17/60

MASURAREA (ITE$EI 2I TURA3IEI

1rincipii 4i metode utili*ate &n măsurarea +ite*ei

rincipiile de măsurare a vitezei derivă din rela!iile

pentru viteza liniara, si

pentru viteza ung&iulara sau metodele de măsurare pot fi consecin!e ale unor legifizice ca de e'emplu legea induc!iei electromagnetice, efectul "oppler etc.a) Măsurarea +ite*ei 5liniare sau unghiulare prin intermediul distan,ei

parcurse &ntr6un inter+al de timp dat.Se marc&ează pe traiectoria mobilului, repere situate la o distan!ă constantă i

relativ mică #ntre ele, notate cu O' respectiv OP.Consider0nd un interval de timp cunoscut, suficient de mare, astfel #nc0t mobilul

să treacă prin dreptul mai multor repere ( i ) % distan!a parcursă de mobil #nacest timp va fi

respectiv, ung&iul parcurs #n cazul micării circulare va fi

;t

xv

∆

∆=

;t∆ϕ∆

=ω

xix ∆⋅=

ϕ∆⋅=ϕ i

8/16/2019 MPI - Curs 8

18/60

MASURAREA (ITE$EI 2I TURA3IEIBiteza liniară a mobilului se e'primă prin

unde iar i este numărul de repere.

Biteza ung&iulară se e'primă prin

unde

Rezultă că opera!ia de măsurare a vitezei constă #n determinara numărului i.

Sc&ema de principiu a traductorului de viteză liniară utilizează principiultraductorului de deplasare incremental i este prezentată #n figura de mai

os

iK T

xi

v x0 ⋅=

∆⋅

=constant,

T

K

0x =

∆=

iK T

i

0

⋅=ϕ∆⋅

=ω ϕ

!ctT

K 0

=ϕ∆=ϕ

8/16/2019 MPI - Curs 8

19/60

MASURAREA (ITE$EI 2I TURA3IEI*obilul se mică solidar cu rigla gradată (R). Reperele sunt fante ec&idistante

pe rigla cu valoarea ∆'. Rigla se află #ntre sursa de lumină (S/) i elementulsensibil fotoelectric (ES). Dmpulsul de durată : este furnizat de un generatorde tact (@:) prin intermediul generatorului monoimpuls (@*D) 8 la comandaQStart. oarta logică (in fapt un circuit D) este desc&isă pe durata :, iarimpulsurile generate de elementul sensibil i formate prin circuitul formatorde semnal (S) sunt numărate de numărătorul T. $n acest numărător (pedurata :) se #nscrie numărul

n U f ⋅:.

unde f este frecven!a impulsurilor date de elementul sensibil ES."acă pe durata : mobilul parcurge distan!a V, atunci

"eci "eoarece Rezulta

"eci numărul de impulsuri (n) #nscris #n numărătorul T, este direct propor!ionalcu viteza liniară (v).

; Tx

"

⋅∆=

;x

T

T

xn

∆⋅= K

x

T=

∆

! v# n ⋅=

8/16/2019 MPI - Curs 8

20/60


b) Cronometrarea timpului de parcurgere a unei distan,e date/ Consider0nd pe pe suportul pe care se deplasează mobilul, două repere fi'esituate la distan!a /2 (cunoscută), viteza mobilului se poate determina prin

măsurarea intervalului de timp #n care mobilul parcurge distan!a /2 dintrecele două repere. Se ob!ine

Analog se detrmină viteza ung&iulară, consider0nd cele două repere pecircumferin!a pe care se deplasează un punct material solidar cu mobilulaflat #n micare de rota!ie

unde %este ung&iul la centru determinat de cele două repere, iar ∆t % timpul #n care mobilul parcurge arcul dintre cele două repere.

Sc&ema de principiu a unui traductor numeric de viteză liniară, bazat pemăsurarea timpului de parcurge a unei distan!e cunoscute este prezentatape slideul urmator

;t

$v 0

∆=

t

10

∆⋅ϕ=ω

0ϕ

8/16/2019 MPI - Curs 8

21/60

MASURAREA (ITE$EI 2I TURA3IEISe montează, paralel cu traiectoria mobilului (*) două sonde fotoelectrice formate

din emi!ător i receptor de flu' luminos #n dreptul punctelor fi'e ' 1 i '6 situate pe

traiectoria mobilului. "istan!a dintre punctele (fi'e) '1 i '6 este / . e mobilul *,ce se deplasează ,se aplică o bandă reflectorizantă (>R).

C0nd mobilul aunge cu >R #n dreptul reperului, sonda dă un impuls care punebistabilul > #n starea 9 19 logic (ini!ial > se află #n starea 9 2 9 logic), iar c0nd aungecu >R #n dreptul reperului , sonda dă un impuls care determină trecereabistabilului #n starea 9 2 9 logic. Tot0nd cu t durata impulsului dat de bistabil (timpce reprezintă durata #n care mobilul parcurge distan!a /) i raport0nd distan!a / latimpul t rezultă viteza liniară

vU /Ft 4

8/16/2019 MPI - Curs 8

22/60

MASURAREA (ITE$EI 2I TURA3IEITraductoarele de tura,ie

Aceste traductoare convertesc tura!ia #ntr%un semnal electric calibrat, utiliz0nd principiilede măsurare asemanatoare celor pentru viteza..

+ primă clasificare a traductoarelor de tura!ie trebuie făcută după destina!ia acestora #nsistemele de reglare a tura!iei. Astfel, traductoarele de tura!ie pot fi

a) Traductoare analogice de tura!ie, c0nd acestea au semnalul de ieire unificat(curent continuu sau tensiune continuă) fiind utilizate #n cadrul sistemelor de reglareanalogică a tura!iei.

b) Traductoare numerice de tura!ie, c0nd acestea generează la ieire semnalenumerice (#ntr%un anumit cod) fiind utilizate #n cadrul sistemelor de reglare numerică a

tura!iei.+ altă clasificare a traductoarelor de tura!ie se poate face după tipul (natura) elementelorsensibile. "in acest punct de vedere, traductoarele de tura!ie sunt

Traductoare cu elemente sensi"ile generatoare, la care semnalul de ieire este otensiune electrică dependentă de tura!ie, ob!inută pe baza legii induc!ieielectromagnetice. "in această categorie, cele mai utilizate sunt

3 ta&ogeneratoarele de curent continuu sau

3 de ta&ogeneratoarele de curent alternativ3 elemente sensibile cu reluctan!ă variabilă. Traductoare cu elemente sensi"ile parametrice, la care varia!ia tura!iei modifică un

parametru de circuit electric (R, /, C ), care modulează o tensiune sau un curentgenerat de o sursă au'iliară.Cele mai utilizate elemente sensibile #n construc!ia traductoarelor de tura!ie sunt celefotoelectrice sau de tip senzori integra!i de pro'imitate.

8/16/2019 MPI - Curs 8

23/60

MASURAREA (ITE$EI 2I TURA3IEITahogeneratoare de curent continuu

Acestea sunt micromaini electrice (microgeneratoare) de c.c. care furnizeazăla borne o tensiune continuă propor!ională cu tura!ia av0nd nivele i puterisuficient de mari, #nc0t pot fi folosite direct #n SRA. E'cita!ia poate fiseparată sau cu magne!i permanen!i (cea mai răsp0ndită).

Rotorul poate fi de tip cilindric, de tip disc sau de tip pa&ar. Rotorul cilindric este realizat din tole de o!el electrote&nic, iar #nfăurarea

este plasată #n crestături #nclinate #n raport cu generatoarea.Constantele de timp ale ta&ogeneratoarelor de c.c. sunt sub 12 ms ( ).

entru constante de timp mai mici se cer utilizate ta&ogeneratoare cu rotordisc sau pa&ar.

6 Rotorul disc este realizat din fibre de sticlă sau răină epo'idică, pe caresunt lipite #nfăurările (utiliz0nd te&nica circuitelor imprimate) i care serotete #n fa!a magne!ilor permanen!i % plasa!i paralel cu a'a.

6 Rotorul pahar are #nfăurările lipite pe un pa&ar realizat din fibre de sticlă saurăină epo'idică, iar magne!ii permanen!i sunt plasa!i la fel ca lata&ogeneratorul cu rotor cilindric. rin aceste solu!ii constructive ultimeledouă tipuri de rotoare oferă constante de timp mult mai mici. Astfel,constantele de timp mecanice se reduc sub o milisecundă, iar constantelede timp electrice sunt mai mici dec0t 2,27 ms.

%s10TT& ≤

8/16/2019 MPI - Curs 8

24/60

MASURAREA (ITE$EI 2I TURA3IEISc&ema de principiu unui ta&ogenerator de curent continuu cu magne!i

permanen!i i rotor cilindric este dată #n figura urmatoare

* % magne!i permanen!i4 S* % unt magnetic4 % perii 4 R % rotor 4 C % colector 4G% carcasă4

*agne!ii permanen!i (*) sunt realiza!i din aliae de tip A/TDC+, care au o bunăstabilitate #n timp cu temperatura. :ot pentru stabilitate cu temperatura seprevăd unturile magnetice de compensare (S*). Colectorul (C) are lameleledin cupru, iar periile sunt realizate din grafit. $n cazul tensiunilor mici (sub1B), corespunzătoare tura!iilor mici, colectorul se realizează din aliaemetalice ce con!in argint, iar periile sunt din argint grafitat.

8/16/2019 MPI - Curs 8

25/60

MASURAREA (ITE$EI 2I TURA3IEI Ansamblul colector 8 perii fiind un redresor mecanic, tensiunea de la ieirea

ta&ogeneratorului nu este strict continuă, ci prezintă ondula!ii datorităfenomenului de comuta!ie #ntre lamelele colectoare i perii. Aceste ondula!ii devin

mai mici, dacă numărul lamelelor colectoare este mare. Se caută o solu!ie decompromis deoarece creterea numărului de lamele duce la cretereainacceptabilă a gabaritului.

$n acelai scop de reducere a ondula!iilor se pot folosi filtre Qtrece 8 os la ieireata&ogeneratorului, care #nsă conduc la creterea timpului de răspuns (creteconstanta de timp a ta&ogeneratorului). :a&ogeneratoarele de c.c au sensibilitateredusă datorită legii induc!iei electromagnetice i nu pot func!iona corect latura!ii mici (cresc erorile de neliniaritate i de ondula!ie). "e regulă, gama detura!ii acoperită de ta&ogeneratoarele de curent continuu este de 72 rotFmin K7222 rotFmin .

unc!ionarea ta&ogeneratorului se analizează #n două regimuria la 7unc,ionarea &n gol % caracteristica statică este liniară , e'primată prin rela!ia

unde este tensiune electromotoare, n % tura!ia W X, iar % sensibilitateata&ogeneratorului, numită i constanta ta&ogeneratorului care depinde de numărul perec&ilor de poli (p)4 numărul căilor de curent din rotor (6a)4 numărulde conductoare (T)4 flu'ul dat de magne!ii permanen!i ( .

are valori de 1 pana la 12

;nK E T&0 ⋅=

0E %inrot

&TK

0φ

'0a

( pK 0T& ⋅

φ⋅⋅=

&TK !%inrot%)

8/16/2019 MPI - Curs 8

26/60

MASURAREA (ITE$EI 2I TURA3IEIb) la 7unc,ionarea &n sarcină % tensiunea la borne este e'primată prin rela!ia

unde este căderea de tensiune ce reprezintă reac!ia indusului, fiindpropor!ională cu tura!ia (n) i curentul rotoric ( D )4 R A⋅D % căderea detensiune pe circuitul rotoric, iar Y;) % căderea de tensiune la perii.

Eroarea relativă ( ) de conversie a tura!iei #n tensiune la mersul #nsarcină este dată de rela!ia

"in ultima rela!ie se observă că pentru a reduce eroarea ( ) trebuiesc

#ndeplinite condi!iile3 să fie mare,3 să fie mică,3 reac!ia indusului ( ) să fie mică.

p*i0e

U+, +nK EU ∆−⋅−⋅⋅−=

+nK i ⋅⋅

r ε

1nK ,

,

1

nK , ,

nK ,

i*

-i*-

i*r

+⋅+

=⋅++

⋅+=ε

r ε

-,

*,

nK i ⋅

8/16/2019 MPI - Curs 8

27/60


Tahogeneratoare de curent alternati+

Aceste ta&ogeneratoare pot fi de tip sincron sau asincron. Cele mai utilizate suntta&ogeneratoarele sincrone (datorită simplită!ii constructive). :a&ogeneratoarelesincrone de curent alternativ generează o tensiune sinusoidală monofazată a

cărei, valoare efectivă i frecven!ă sunt dependente de tura!ie.Constructiv, acest ta&ogenerator, este format din stator realizat din tole de o!el

electrote&nic pe care se află bobine, iar rotorul este construit din magne!ipermanen!i % ce formează mai multe perec&i de poli

"omeniul tura!iilor de lucru este de 122 K7222 . unc!ionarea la tura!ii micieste limitată de faptul că viteza de varia!ie a flu'ului magnetic nu este suficientă

pentru #ncadrarea #n limitele de eroare.%inrot

8/16/2019 MPI - Curs 8

28/60

MASURAREA (ITE$EI 2I TURA3IEI $n domeniul de func!ionare tensiunea electromotoare generată este sinusoidală

fiind dată de rela!ia

unde

n este tura!ia #n W rotFmin X4 Z % numărul de spire (pentru un pol)4 % o constantă cedepinde de tipul #nfăurării4 %amplitudinea flu'ului magnetic (rotoric).

Amplitudinea tensiunii generate poate fi ordinul sutelor de vol!i. Baloarea efectivă atensiunii electromotoare induse este propor!ională cu tura!ia fiind e'primată prin

rela!ia O"ser+a,ie

3 "eoarece frecven!a tensiunii depinde de tura!ie, #n locul valorii tensiunii efectivesau a valorii ma'ime a tensiunii se utilizează pentru conversia in tura!ie frecven!a

tensiunii , dată de rela!ia

3 Adaptoarele pentru ta&ogeneratoarele de c.a. sunt simple, fiind formate dintr%unredresor i un filtru dacă pentru măsurarea tura!iei este folosită amplitudinea

tensiunii iar dacă este folosită frecven!a (f) pentru măsurarea tura!iei,ta&ogeneratorul se conectează la un adaptor numeric de tip trecventmetru

(numarator de impulsuri).

πφπ= tn

02 sinK .

0n2)t/e 00

K

0φ

nK nK '0

2E 0.0 ⋅=φ

π=

0

n" =

8/16/2019 MPI - Curs 8

29/60

MASURAREA (ITE$EI 2I TURA3IEITraductoare de tura,ie cu reluctan,ă +aria"ilă

Elementul sensibil la aceste traductoare este compus dintr%un magnet permanent %

prelungit cu un miez de fier (pe care este #nfăurată o bobină) aflat la micădistan!ă de periferia unui disc din material feromagnetic danturat sau prevăzutcu fante ec&idistante montat pe a'ul a cărui tura!ie se măsoară.

*agnetul, miezul de fier i discul formează un circuit magnetic a cărui reluctan!ăvariază #n func!ie de pozi!ia din!ilor discului fa!ă de miezul magnetic. C0nd un

dinte al discului se află #n prelungirea miezului, reluctan!a este minimă, iar c0nd #n prelungirea miezului se află un spa!iu liber al discului, reluctan!a este

ma'imă.

8/16/2019 MPI - Curs 8

30/60

MASURAREA (ITE$EI 2I TURA3IEIBaria!ia de reluctan!ă duce la varia!ia de flu' magnetic prin bobină, ceea ce va

induce o tensiune #n bobină conform legii induc!iei electromagnetice

/a o rotirea discului (cu o viteză suficient de mare #nc0t derivata flu'ului săpoată crea o tensiune electromotoare sesizabilă) se ob!ine un număr de

impulsuri egal cu numărul de din!i (z) de pe circumferin!a discului. recven!a

(f) a tensiunii electromotoare induser #n bobină este

unde ? este numărul de din!i (fante), iar n 8 tura!ia #n rotF s.

Elementele sensibile cu reluctan!a variabilă nu se pot utiliza la tura!ii oase ifoarte oase, deoarece #n aceste cazuri amplitudinea implusurilor fiind

dependentă de tura!ie, poate să scadă sub pragul de sensibilitate aladaptorului. Creterea sensibilită!ii la tura!ii mici este posibilă prin utilizarea

unor discuri cu un număr mare de din!i. Adaptorul acestui senzor poate fi uncomvertor frecventa 8tensiune sau cel mai frecvent un circuit de tip

frecventmetru (numarator de impulsuri2.

dtd)t/ue Φ−=

n" ⋅=

8/16/2019 MPI - Curs 8

31/60

MASURAREA (ITE$EI 2I TURA3IEITraductoare de tura,ie cu elemente 7otoelectrice

Aceste traductoare utilizează elemente sensibile de tip fotoelectric caredetectează varia!iile unui flu' luminos, dependente de viteza de rota!ie,

folosind #n acest scop un dispozitiv modulator ac!ionat de a'ul a cărui tura!iese măsoară

"upă modul #n care se ob!in varia!iile flu'ului luminos, dispozitivele modulatoaresunt de două tipuria 8 cu #ntreruperea flu'ului luminos

b 8 cu refle'ia flu'ului luminos.

8/16/2019 MPI - Curs 8

32/60

MASURAREA (ITE$EI 2I TURA3IEI $n cazul #ntreruperii flu'ului luminos, elementul sensibil este alcătuit dintr%o sursă deradia!ii luminoase (S/) #n spectrul vizibil sau infrarou i un element fotoelectric (E), #ntre care se află un disc opac (") prevăzut cu orificii (fante) ec&idistante aezate pe

un cerc concentric discului. ;neori discul " este transparent i fantele sunt opace.Elementul fotoelectric (fotodiodă sau fototranzistor) i sursa de radia!ii luminoase (S/)sunt aliniate pe o dreaptă paralelă cu a'ul discului i care intersectează cercul cu

orificii de pe disc. C0nd un orificiu se găsete pe dreapta ce unete S/ cu E, radia!ialuminoasă produce deblocarea elementului fotoelectric, iar c0nd #ntre E i S/ se

găsete partea opacă a discului, elementul fotoelectric este blocat. At0t S/ c0t i Esunt prevăzute cu lentile de focalizare (/1 i /6). C0nd discul se rotete, orificiile saletrec succesiv prin calea de lumină dintre S/ i E, ob!in0ndu%se impulsuri luminoase,

care, aung0nd pe E, sunt convertite cu autorul unor circuite electronice, #nimpulsuri dreptung&iulare de tensiune. recven!a acestor impulsuri este egală cu

viteza de rota!ie n a discului (#n rotFs) multiplicată cu numărul de orificii de pe disc z.fUn.z.

Constructiv, sursa S/, lentilele /1 i /6 c0t i elementul fotoelectric () sunt #ncapsulate

#ntr%o sondă sau cap de citire.Creterea sensibilită!ii elementului sensibil presupune utilizarea unui fototranzistor caelement fotoelectric (E).

entru eliminarea erorilor de măsurare, cauzate de lumina naturală se utilizeazăoptocuploare cu func!ionare #n domeniul infrarou. Astfel, S/ este #nlocuită de un

/E" cu emisie #n infrarou, iar E este un fototranzistor pentru domeniul deinfrarou.

8/16/2019 MPI - Curs 8

33/60

*AS;RAREA +R:ED SD C;/;/;D Traductoare de 7or,ă tensore*isti+e 5Marci tensometrice MT

rincipiul de func!ionareConsider0nd un conductor uniform de sec!iune A, lungime l i rezistivitate [,

varia!ia rezisten!ei sale electrice datorită varia!iei dimensiunilor produse dealungirea Ol

$mpăr!ind prin R varia!ia relativă a rezisten!ei va fi

$ntruc0t varia!ia relativă a ariei sec!iunii transversale este dată de rela!ia

unde J este coeficientul lui oisson 8 (adică raportul dintre contrac!iatransversală i alungire) i admi!0nd pentru rezistivitate o varia!ie liniară cu

volumul B de forma , se ob!ine

ρ∆+∆ρ−∆ρ

=∆*

***

2

ρρ∆+∆−∆=∆

**

, ,

∆µ−=

∆2

*

*

)

)K ∆

=ρ

ρ∆

*

*# #

*

**#

∆+

∆=

⋅

∆⋅+⋅∆=

ρ

ρ∆

8/16/2019 MPI - Curs 8

34/60

*AS;RAREA +R:ED SD C;/;/;D Adica

Si variatia de rezistenta va fi

$ntruc0t #n practică, elementul tensorezistiv se realizează sub forma unei mărcitensometrice (*:), coeficientul G din rela!ia poartă numele de factor de marcă."in rela!ia care e'primă factorul de marcă G U se observă că acesta depinde

de natura materialului folosit (prin coeficientul L) i de te&nologia de realizareaa *:. Altfel e'primat, factorul de marcă G reprezintă sensibilitatea mărciitensometrice (sensibilitatea senzorului tensorezistiv).Tipuri de mărci tensometrice

Caracteristicile *: sunt determinate de natura materialului din care acestease realizează. "in acest punct de vedere, ele se grupează #n următoarele

patru categorii3 *ărci tensometrice din conductor metalic

3 *ărci tensometrice din folii metalice.3 *ărci tensometrice ob!inute prin depuneri metalice3 *ărci tensometrice semiconductoare

( )µ−∆

=

∆µ−+

∆=

ρρ∆

21l

# 2# #

( )[ ] ε⋅=∆

=µ−+µ−∆

=∆

K K 21# 21,

,

8/16/2019 MPI - Curs 8

35/60

*AS;RAREA +R:ED SD C;/;/;D

Mărci tensometrice din conductor metalic

Marca este fi'ată ( lipită) cu un adeziv special pe suprafa!a pieseisupusă la efort. Cea mai răsp0ndită configura!ie este cea dinfigura demai os i constă dintr%un filament de s0rmă sub!ire,

dispus #n zig%zag i cimentat la bază. Conductoarele de legăturăse sudează, prin procedee speciale, la terminalele filamentului

pentru a facilita cone'iunile electrice e'terne. /ungimea

configura!iei (e'clusiv cone'iunile) reprezintă lungimea activă l amărcii.

8/16/2019 MPI - Curs 8

36/60

*AS;RAREA +R:ED SD C;/;/;DMărci tensometrice din 7olii metalice.

Acestea sunt realizate după te&nologia circuitelor imprimate i au dimensiuni

mai reduse. *aterialul foliei este nicromul (Ti%Cr) sau constantanul. Acestemărci sunt utilizate atunci c0nd pentru măsurarea for!elor mari, nu suntsuficient de robuste mărcile din conductor metalic. $n figura urmatoare seprezintă trei configura!ii tipice de mărci tensometrice realizate din folii metalice.

Configura!ia de tip rozetă se utilizează #n situa!iile #n care nu se cunosc direc!iilede aplicare a eforturilor.

;zual se folosesc 8 < elemente dispuse la

8/16/2019 MPI - Curs 8

37/60

*AS;RAREA +R:ED SD C;/;/;D

Mărci tensometrice o",inute prin depuneri metalice/ Aceste mărci se realizează direct pe suprafa!a solicitată la eforturi prin metode

de bombardare cu particule după ce aceasta a fost acoperită cu un stratizolator. Avantae dimensiuni reduse i rezisten!ă la temperaturi #nalte (≤1622°C ).d Mărci tensometrice semiconductoare. Acestea func!ionează pe baza

fenomenului piezorezistiv #nt0lnit la semiconductoare. Rezistivitatea ρ a unuisemiconductor este invers propor!ională cu produsul dintre sarcina electrică,

numărul de purtători i mobilitatea acestora. rincipalul avanta oferit de

mărcile tensometrice semiconductoare este sensibilitatea foarte mare(GU72K622)."ezavantaul datorat neliniarită!ilor pronun!ate se poate compensa prin

utilizarea unor mărci care au coeficient negativ de varia!ie a rezistivită!ii."eoarece varia!iile rezisten!ei electrice a mărcii tensometrice (*:), c0ndeste supusă la deforma!ii, sunt mici, se impune utilizarea unor adaptoare

performante.

Cea mai frecventa sc&emă de măsurare este cea de tip punte Z&eatstonedezec&ilibrta, #n care se conectează elementele sensibile (mărcile), numităpunte tensometrică/ + punte tensometrică poate fi formată din (1K

8/16/2019 MPI - Curs 8

38/60

*AS;RAREA +R:ED SD C;/;/;DCele mai utilizate tipuri de pun!i sunt sfert de punte, semipunte, punte

completă reprezentate in figura de mai os Se demonstreaza ca in functiede aceste configuratii sensibilitatea puntii poate fi marita (1F< la sfert depunte, \ la semipunte si 1 la punte completa). Astfel tensiunea dedezec&ilibru este data de relatia (numita si legea de functionare a marcilortensometrice)

∆−

∆+

∆−

∆=

1

1

3

1

2

1

1

a

4e

1

U

U ( )321a

4e

K

U

Uε−ε+ε−ε=

8/16/2019 MPI - Curs 8

39/60

*AS;RAREA +R:ED SD C;/;/;DTraductoare magnetostricti+e

Aceste traductoare folosesc ES realizate din materiale care au proprietatea de

a%i sc&imba caracteristicile magnetice (adică ciclul de &isterezis) subac!iunea unei for!e. "intre materialele magnetice de acest tip cele maiutilizate sunt nic&elul pur i pemalloul (alia din fier cu 5=% nic&el) .

Se constată că la nic&el panta caracteristicii de &isterezis scade o dată cucreterea efortului (magnetostric!iune negativă), iar la permallo această

pantă crete (magneto%stric!iune pozitivă).

8/16/2019 MPI - Curs 8

40/60

*AS;RAREA +R:ED SD C;/;/;D3 $n figura de mai os se prezintă sc&ema de principiu a unui traductor de for!ă

magnetostrictiv cu varia!ia permeabilită!ii. Baria!ia permeabilită!ii magnetice,produsă la aplicarea for!ei () asupra miezului feromagnetic, provoacă ovaria!ie de inductan!ă #n bobina asociată, care este preluată de circuitul deadaptare CA (adaptor de tip punte). "e obicei, se utilizează un montadiferen!ial cu două elemente magnetostictive, unul supus la compresiune i

celălalt la #ntindere .

3 ;n element sensibil magnetostrictiv particular numit magnetoelastic saupresductor , este prezentat #n figura de pe slideul urmator.3 Acesta este realizat dintr%o coloană (formată din tole de fier moale ) găurită #n

< locuri, astfel #nc0t cele două bobine (cu c0te o spiră) care trec prin cele <găuri să se #ntretaie la N2° (ung&i drept).

8/16/2019 MPI - Curs 8

41/60

*AS;RAREA +R:ED SD C;/;/;DCele două bobine reprezintă primarul () i secundarul (S) al unui transformator.

Baria!iile de permeabilitate (µ) datorate varia!iilor de efort modifică cuplaul magnetic #ntre cele două bobine i ca urmare permeabilitatea (µ) scade pe direc!ia de

aplicare a for!ei de compresiune (), deci flu'ul crete #n plan transversal i prinaceasta crete tensiunea indusă #n (S). Efectul este invers la solicitarea de #ntinderea coloanei.

Elemente sensi"ile pie*oelectrice pentru traductoare de 7or,ăElementele sensibile piezoelectrice sunt utilizate in general la măsurarea for!elor

dinamice, dar cu autorul unor amplificatoare de sarcină electrică adecvate se potutiliza i pentru măsurarea for!elor cvasistatice. Astfel, pot fi convertite (#n semnaleelectrice) for!e dinamice cu frecven!e de ordinul LMz. ;nită!ile elastice care preiau

efortul au, de obicei, forma unei coloane av0nd #ncastrat #n centrul acesteiaelementul sensibil (cristalul piezoelectric), aa cum se observă #n figura de pe

slideul urmator.

8/16/2019 MPI - Curs 8

42/60

*AS;RAREA +R:ED SD C;/;/;D3 ;nită!ile elastice ;.E. 8de tip coloană transmit efortul la cristalele piezoelectrice

C supuse la compresiune. Cristalele piezoelectrice, care preiau for!a, au #ntreele un electrod pentru captarea sarcinilor electrice (diferen!a de poten!ial).

3 :raductoarele piezoelectrice pot fi utilizate i pentru măsurarea for!elor de #ntindere, dacă ES sunt precomprimate, astfel #nc0t for!a dinamică aplicată să

ac!ioneze #n raport cu un nivel static, fa!ă de care apar alternativ diminuări iintensificări de efort astfel că se pot măsura eforturi fluctuante (alternante) de

#ntindere i compresiune.3 % Aceste traducoare, fiind de tip generator, trebuie prevăzute cu adaptoare care

au impedan!a de intrare (?i) foarte mare (peste 122 *Ω), deoarece impedan!ade ieire (?e) a elementului sensibil piezoelectric este foarte mare.

8/16/2019 MPI - Curs 8

43/60

*AS;RAREA :E*E:A:;RDD

entru realizarea elementelor sensibile destinate măsurării temperaturii pecale electrică pot fi utilizate #n principiu dependen!ele de temperatură ale

mărimilor electrice ca rezisten!a electrică a conductoarelor isemiconductoarelor, tensiunea electromotoare de contact dintre douăconductoare diferite, permeabilitatea magnetică a materialelorferomagnetice, permitivitatea dielectrică a unor electroizolan!i etc.

8/Sen*ori re*isti+i de temperatura3 Senzorii rezistivi de temperatura) R:" sunt simple elemente rezistive.

Rezisten!a pe care conductorii electrici o opun trecerii unui curent electric

este dependentă de temperatura lor. Rezistenta metalelor crete odată cutemperatura iar a semiconductoarelor de obicei scade. *etalele cele maiutilizate la confec!ionarea termorezisten!elor sunt platina, cuprul, nic&elul i]olframul #n general #n stare pură i lipsite de tensiunile mecanice interne.*etalele men!ionate au un coeficient de temperatură al rezistivită!ii relativridicat la valori de (2.7%2.5=) ^ F C, stabil #n gama temperaturilor de lucrui constant #n timp asigur0nd astfel reproductibilitatea valorilor ob!inute prin

măsurare.3 "intre acestea, cuprul are valori proprii mici ale rezistivită!ii electricefăc0ndu%l mai pu!in potrivite pentru măsurarea temperaturilor pe acestprincipiu, dei prezintă o varia!ie aproape liniara a rezistentei cutemperatura.

8/16/2019 MPI - Curs 8

44/60

*AS;RAREA :E*E:A:;RDDTic&elul si aliaele sale au o rezistivitate ridicata si valori ridicate ale

coeficien!ilor rezistentaFtemperatura, dar sunt neliniari.

latina prezintă avantae care o fac foarte potrivita pentru măsurareatemperaturilor prin variatia de rezistenta. Ea are un domeniu larg detemperatura, o rezistivitate de peste sase ori mai mare dec0t a cuprului siun coeficient rezistentaFtemperatura rezonabil, dei nu este liniar.

Se construiesc termorezisten!e din metalele pure cu valori nominale aleelementului sensibil la 2 C (R2) de 122 H sau

8/16/2019 MPI - Curs 8

45/60

*AS;RAREA :E*E:A:;RDDTr.crt. :ermorezistenta R122FR2 "omeniul de masurare Coeficientul mediu de

temperatură al rezisten!ei #ntre 2C%122122C

1. latinat 122t

8/16/2019 MPI - Curs 8

46/60

*AS;RAREA :E*E:A:;RDDEcua!ia Callendar%Ban "usen poate fi apro'imata cu rela!ia mai simplaRUR2 (1_A` t_>` t6 ) t 2oC

RUR2 W1_A` t_>` t6

_C` (t% 122)` t

X t 2o

Cunde AU a ` (1_d F122) oC%1 > U %a`d 12%U % 7,7 ` 12% oC % 6 4CU %

8/16/2019 MPI - Curs 8

47/60


6. Conductoarele de ieire, izolate #ntre ele pe toată lungimea, fac legătura #ntreelementul sensibil i borne.

Rezisten!a electrică totală a conductoarelor de ieire, nu trebuie să depăească 2,1 ^ din

valoarea rezisten!ei electrice a elementului sensibil la temperatura de 2C4./ Tu"ul de protec,ie metalic sau ceramic proteează conductoarele de ieire ielementul sensibil de ac!iunea dăunătoare a mediului e'terior, de ocuri mecanice iasigură un bun contact termic #ntre elementul sensibil i mediul a cărui temperatură semăsoară, pe #ntreg intervalul de măsurare al termometrului cu rezisten!ă electrică.

9/ 1laca de "orne fi'ată rigid la cutia de cone'iuni trebuie confec!ionată din materialelectroizolant.

:/ Cutia de cone;iuni, confec!ionată din metale sau materiale plastice, trebuie să fie #nc&isă etan cu capac pentru a protea bornele contra apei, umezelii, prafului etc.

"upă numărul elementelor sensibile montate #n acelai tub de protec!ie, pot fi4% termorezisten!e cu un singur element sensibil (simple)4% termorezisten!e cu două elemente sensibile (duble)4

"upă numărul conductoarelor de ieire, #n43 termorezisten!e cu două conductoare de ieire43 termorezisten!e cu trei conductoare de ieire43 termorezisten!e cu patru conductoare de ieire4Senzorul este realizat dintr%un fir sub!ire bobinat elicoidal si sus!inut prin contact de

fric!iune #ntr%un tub de sticla de o dimensiune c0t mai apropiata. Senzorii de utilizaremai generala au firele bobinate pe supor!i de sticla sau ceramici de formacorespunzătoare aplica!iei si av0nd coeficienti de dilatare similari celui ai firului deplatina. Spirele pot fi asigurate mecanic prin acoperirea cu un adeziv corespunzător.

Spirele pot fi deasemenea, aezate #n caneluri realizate #n placi de material ceramic,

realiz0ndu%se senzori pla!i (sferici sau dreptung&iulari) sau cilindrici utiliza!i #n aplica!iide măsurarea temperaturilor pe suprafe!e (ca in figura de pe slideul urmator).

8/16/2019 MPI - Curs 8

48/60


Constructie

8/16/2019 MPI - Curs 8

49/60

*AS;RAREA :E*E:A:;RDD3 Constructie


8/16/2019 MPI - Curs 8

50/60


3 Circuite de adaptare"eoarece un senzor termo%rezistiv este un

element rezistiv, circuitul de bazăpentru măsurarea sa este o punte sauun o&mmetru. *asurare cu circuit detip punte presupune o punte deprecizie. Spre e'emplu, sensibilitateaunui R:" din platina de 122 H este de2,=7 H FC, i o precizie modestă de2.1 C ar cere o rezolu!ie de 2,2=7H .


8/16/2019 MPI - Curs 8

51/60

*AS;RAREA :E*E:A:;RDDSurse ale erorii

entru a măsura rezisten!a electrică a unei termorezisten!e este necesar casenzorul să fie parcurs de un curent electric. :recerea unui asemenea curent

va produce un efect de #ncălzire i temperatura senzorului se va ridicadeasupra condi!iei ideale de ec&ilibru."aca auto#ncălzirea este o problema, atunci curentul care parcurgetermorezisten!a trebuie redus la un minim care să asigure totui o sensibilitatecorespunzătoare.Efectul de auto-încălzire constă #ntr%o constantă de disipa!ie, e'primata inmZFC. Auto%#ncălzirea, pentru maoritatea aplica!iilor, nu constituie o

problema. :otusi curentul de măsurare D constant pentru un R:" este cuprinsintre 6 i 62mA. + metodă de a reduce auto%#ncălzirea i de a mărisensibilitatea este aceea de a folosi pulsuri scurte de curent pentru măsurare.

0/ TERMISTORUL"enumirea de 9termistor9 este o combinare a cuvintelor englezeti 9t&ermall

sensitive resistorQ si utilizează dependen!a e'ponen!ială a rezistentei unuisemiconductor fără onc!iune de temperatura.

:ermistorul T:C (Tegative :emperature Coefficient, coeficient negativ detemperatură) este un dispozitiv semiconductor cu două terminale relativsimplu, realizat din amestecuri sinterizate din o'izi ai metalelor de tranzi!ie camanganul, cobaltul, nic&elul, fierul, cuprul. Spre deosebire de metale la carerezisten!a electrică crete cu temperatura, la termistori rezisten!a scade cucreterea temperaturii lor

8/16/2019 MPI - Curs 8

52/60

*AS;RAREA :E*E:A:;RDD $n aplica!ii practice i pentru intervale de temperaturi nu prea mari, ecua!ia

caracteristicii R(t) a unui termistor este

3 Se remarcă faptul că un termistor are coeficient de varia!ie cu temperatura negativfiind dat de relatia

3 sau uzual

−

= 011

0T T

b

e RT

R

R:F R2

1

2.1

12 :ermorezistenta

:ermistor

%72 2 62 12272 172 W2CX

T

T

T

R

dR

R R

1=α

2T

B R −=α

2T

B R −=α


8/16/2019 MPI - Curs 8

53/60


:ermorezisten!ele te&nice cu termistoare au o construc!ie asemănătoaretermorezisten!elor metalice iar cele de laborator au forme subordonateconstructiv avantaului unui timp de răspuns inferior termorezisten!elor

metalice.a!ă de termistoarele metalice, cele cu semiconductoare au următoareleavantaje

3 sensibilitate superioară,3 dimensiuni mai reduse3 iner!ie termică cobor0tă,

3 perturbă mai pu!in c0mpul termic cercetat,3 pot fi realizate cu rezisten!e o&mice ridicate astfel #nc0t c&iar la o distan!ămare #ntre punctul de măsurare i punctul de indicare al valorii, rezisten!ăconductorului de legătură devine negliabilă.

:ermistoarele obinuite sunt folosite pentru măsurări #n domeniul%122CK_22C iar cele de construc!ie specială p0nă la 122C, #n timp ce

elementele sensibile cu onc!iune (diode, tranzistoare) nu depăescdomeniul 8

8/16/2019 MPI - Curs 8

54/60


"atorită iner!iei lor reduse, termorezisten!ele cu semiconductoare seintroduc pe scară din ce #n ce mai largă #n instala!iile de reglare atemperaturii, a condi!ionării aerului, #n instala!iile de #ncălzire i ventila!iede climatizare, etc.

3 Sunt realizate elemente sensibile cu diametrul de numai 2.6

8/16/2019 MPI - Curs 8

55/60



8/16/2019 MPI - Curs 8

56/60


*aoritatea circuitelor de masurare utilizate pentru termistoare sunt circuite

dedicate, impuse #n primul r0nd de caracteristica puternic neliniara sicoeficientul negativ de variatie cu temperatura ale acestora puntea simplade curent continuu, conversia rezistenta - frecventa, metoda

voltampermetrica, cu circuite de liniarizare asociale.

./ Traductoare termoelectrice 5tip termocuplu

:ermocuplul (:C) este un senzor generator alcatuit din doua conductoare dinmetale diferite (termoelectrozi) care formeaza o onctiune termoelectrica.

unctionarea lui are la baza fenomenul SeebecL (superpozitia dintre efectuleltier si efectul :&omson)

)/ 0θ θ −= TC TC k e

8/16/2019 MPI - Curs 8

57/60


$n tabelul urmator se gasesc valorile t.t.e.m. referite la t, pentru diferite metale,

corespunzand unei diferente de temperatura de 122oC. "in tabel se pot deduceperec&ile termoelectrice optime (cu t.t.e.m. de valoare ma'ima).

*etalul t.t.e.m. pt1 % 6 U 122 2CmB

ConstantanTic&elaladiulatinat N2 ^ _ R&odiu 12 ^Cupru

Argint

Aur *agnaninaZolframierCrom % Tic&el

%,

8/16/2019 MPI - Curs 8

58/60

SET?+RD SD :RA";C:+ARE "E:E*E:A:;RA

*aterialele care constituie perec&ea termoelectrica se aleg astfel #nc0t termocuplul rezultatsa indeplineasca urmatoarele conditii esentiale

% proprietati termoelectrice stabile #n timp4% imunitate la influentele mediului4

% repetabilitate te&nologica4

% sensibilitatea cat mai ridicata4

Caracteristicile principale ale termocuplelor cele maiutilizate #n practică, sunt redate sintetic

#n tabelul urmator

:ER*+C;/; Cod "+*ETD; "E:E*ERA:;R W2CX

SETSD>D/D:A:EA JBF2C

C&romel F Constantan E %62K =2 2 valoare medie

ier F Constantan % 612K =22 76,N la 22C4 5,= la 222C

Cupru F Constantan : %62K2 17 la 86222C4 52 la 722CC&romel F Alumel G % 62K1672 2KKK122 5 valore medie

SET?+RD SD :RA";C:+ARE "E

8/16/2019 MPI - Curs 8

59/60


onctiunea de masurare este realizata prin sudura electrica (pentru cele din metale rare),sau cu flacara o'iacetilenica (pentru materiale nenobile).

"iametrul termoelectrozilor este 2,1...2,7mm pentru cazul metalelor rare, 2,6...

8/16/2019 MPI - Curs 8

60/60


Circuitele de masurare pentru termocuple sunt circuite de tip milivoltmetru dar careurmaresc si compensarea temperaturii sudurilor reci.

mB

:ermocuplu ire de

E'tensieCircuitcompensare

R: R

R6R1

E

mpi - curs 8

Documents