Bazele Cercetarii Experimentale

BCE curs 6

28.10.2009Traductoare inductive cu inductanta variabila - sunt printre cele mai raspandite traductoare inductive. Sunt construite sub forma uneia sau a 2 bobine dispuse pe un suport cilindric prin care se deplaseaza un miez mobil din material fero-magnetic.

Variatia inductantei cu deplasarea este puternic neliniara si din acest motiv o astfel de constructie se utilizeaza foarte rar.(pentru deplasari foarte mici, interval in care variatia poate fi considerate liniara).

O constructie cu 2 bobine in montaj diferential imbunatateste substantial liniaritatea legaturilor dintre variatia inductantei si deplasarii.

Liniaritatea in acest caz se imbunatateste foarte mult (pe un domeniu de deplasare mult mai mare) si se anuleaza efectul datorat variatiei de temperatura, ambele bobine lucrand la aceeasi temperatura.

Aceste traductoare sunt cele mai fiabile si se construiesc intr-o gama foarte larga de tipo-dimensiuni, de la ordinul mm pana la sutelor de cm.

Traductoare inductive cu reductanta variabila se mai numesc si traductoare cu armatura mobila. Acestea folosesc elemente sensibile cu intrefier, respectiv modificarea grosimii acestuia odata cu deplasarea piesei a carei deplasare se masoara. Aceste traductoare folosesc de fapt proprietarea miezurilor (armaturilor), bobinelor mult mai mare in comparatie cu cea a aerului.

;

- reductanta magnetica;

;

- permeabilitatea magnetica a materialului fero-magnetic;

- aria sectiunii in miezul de fier;

- marimea intrefierului;

- permeabilitatea magnetica a aerului;

- lungimea circuitului magnetic in zona armaturii;

- aria sectiunii intrefierului.

Deoarece

EMBED Equation.DSMT4

EMBED Equation.DSMT4 ;

;

.

Si in acest caz dependenta este de asemenea neliniara. Spre deosebire de cazul anterior, aceasta constructie este folosita mai des pe intervale pe care se poate considera variatie liniara.

Din aceleasi considerente de imbunatatire a liniaritatii se utilizeaza un montaj diferential.

Graficul este caracteristic deplasarilor mici. In foarte multe aplicatii armatura mobila este chiar piesa a carei deplasare se masoara. Exista o varietate de constructii de armaturi pe care se aseaza bobinele pentru a le putea face cat mai adecvate anumitor aplicatii.

Traductoare reductive cu inductanta mutuala variabila se mai numesc si traductoare cu transformator diferential. Se construiesc sub forma unor transformatoare cu miez mobil care modifica factorul de cuplaj intre primar si secundar.

Intervalul de variatie este limitat de aparitia zonelor de saturatie ale tensiunilor.

Tensiunea de iesire = tensiunea de intrare.

Amplitudinea este proportionala cu deplasarea miezului.

Traductoare inductive cu pierderi variabile in fier se construiesc sub forma unor bobine cu miez mobil care sunt introduse intr-un circuit oscilant. Cu cat miezul din materialul fero-magnetic patrunde mai adanc in interiorul bobinei, pierderile in fier cresc si amplitudinea oscilatiilor circuitelor scade.

Filtrand in mod corespunzator tensiunea de iesire obtinem un semnal proportional cu deplarea miezului. Liniaritatea este relativ scazuta, motiv pentru care acest tip de traductor se foloseste pentru deplasari mici.

Traductoare capacitive (categorii parametrice) convertesc variatia marimii de masurat in variatia capacitatii unui condensator aflat intr-un circuit. Condensatoarele pot fi plane si cilindrice.

Desi au o constructie simpla, ponderea acestora este limitata datorita complexitatii circuitelor electrice necesare. Reactanta capacitiva a unui astfel de circuit este foarte mare in comparatie cu celelalte traductoare parametrice. Deasemenea masurile de securitate necesare cazului cand accidental armaturile vin in contact, complica deasemenea constructia circuitului electric.

Traductoare (generatoare) piezo-electrice constructia lor se bazeaza pe proprietatea pe care o au anumite materiale denumite piezoelectrice, de a genera o sarcina electrica atunci cand sunt supuse unor solicitari mecanice. Cel mai adesea astfel de materiale sunt supuse unor solicitari de compresiune generandu-se sarcini electrice la suprafata materialelor. Introducand cele 2 suprafete ale materialului intr-un circuit electric se genereaza o tensiune proportionala cu forta de compresiune.

Dintre materialele piezoelectrice: cuart, materiale cristaline sintetice, piezo-ceramice (titanat de bariu).

Dintre traductoarele generatoare, traductoarele piezoelectrice au sensibilitatea cea mai ridicata si nu mai e necesara amplificarea semnalului.

Dezavantaje:

in vederea asigurarii preciziei masurarii este necesara o precomprimare initiala.

Traductoare fotoelectrice

Cele mai utilizate sunt celulele electrice cu vid si fotomultiplicatoare. Celulele

fotoelectrice cu vid se construiesc sub forma unui anod si a unui catod ce sunt inglobate intr-o incinta vidata transparenta.

Cand se trimite un fascicul luminos asupra catodului, acesta emite electroni ce sunt captati de anod. Introducand anodul si catodul intr-un circuit electric rezulta un curent proportional cu intensitatea fluxului luminos. Catodul se executa din compusi de argint cesiu. Anodul se construieste sub forma unei vergele sau inel amplasat central in tub.

Pentru cresterea sensibilitatii se intalnesc constructii compacte de mai multe fotocelulce pentru acelasi flux luminos.

Traductoare integrate (Nu se da la colocviu ! ! !)

Avantaje:

productia acestora se poate dezvolta usor in serie mare sau masa, ceea ce permite realizarea cost/bucata foarte mica; tehnologiile de microelectronica permit realizarea de traductoare de complexitate foarte ridicata si care pot ingloba si circuite de conditionare, de conversie, microprocesoare;

deoarece conexiunile intre diferite module lipsesc, creste imunitatea la perturbatiile exterioare;

flexibilitatea este foarte ridicata, consumul de putere foarte redus. Posibilitatea cuplarii mai multor unitati in acelasi circuit pentru imbunatatirea sensibilitatii si liniaritatii.

Dezavantaje:

domeniu de lucru limitat intre -2-+100 sau -100-+200;

in general un anumit tip de traductor integrat functioneaza intr-un domeniu mult mai restrans;

sunt mai sensibili la actiunea unor factori exteriori energici.

Circuite electrice pentru conectarea

Aparatele folosite pentru masurarea parametrilor necesita un semnal de intrare mult mai mare decat cel primit de la un traductor. Din acest motiv la conectarea in circuitul de masurare folosim diverse montaje care sa mareasca sensibilitatea captorului si precizia masurarii. Circuitele folosite curent la montarea traductoarelor sunt:

circuitul simplu sensibil la curent;

circuitul divizor de tensiune;

circuitul in punte Whatstone (cel mai folosit). Confera urmatoarele avantaje:

(o mai mare varietate de posibilitati de aranjare a circuitelor;

(eliminarea influentei variatiilor datorate temperaturii;

(posibilitatea separarii componentelor statice de cele dinamice;

(eliminarea completa a influentei datorate conductorilor de legatura. PAGE 1

_1318262226.unknown

_1318262368.unknown

_1318262654.unknown

_1318262692.unknown

_1318262890.unknown

_1318267876.unknown

_1318262764.unknown

_1318262682.unknown

_1318262619.unknown

_1318262290.unknown

_1318262308.unknown

_1318262263.unknown

_1318262042.unknown

_1318262205.unknown

_1318262032.unknown