*Metode de masurareMetoda de masurare - ansamblul de principii si mijloace folosite pentru efectuarea unei masurariClasificare (criterii)a) dupa modalitatea de realizare a comparatiei cu unitatea de masurametode directe de masuraremetode indirecte de masurareb) in functie de modul de variatie al masuranduluimasurari staticemasurari dinamicemasurari statisticec) dupa modul de obtinere si prezentare a rezultatului masurariimasurari analogicemasurari numerice (digitale)d) dupa destinatia masurarii si performantele obtinutemasurari de laboratormasurari industriale

*Metodele bazate pe comparatia simultana Caracterizare-se aplica in cazul a 2 marimi de valoare apropiata. Comparatia se poate face direct(un singur aparat sa indice fie egalitatea, fie diferenta) sau indirect(utilizand comparator);Principiul comparatiei simultaneComparatia 1:1 (metoda diferentiala, metoda de zero);Comparatia 1:nMetoda diferentiala consta in masurarea diferentei dintre masurand si referinta;Metoda de zero poate fi privita ca un caz particular al metodei anterioare, dar este diferita prin aparatul utilizat, respective detectorul de nul.

*Metodele bazate pe comparatia simultanaConcluzie: Aceste metode sunt precise datorita unui singur aparat de masurare. Ca dezavantaj se poate mentiona necesitatea unei game mari de etaloane sau a unui etalon reglabil intr-o gama mare de valori si numar restrans de masuri la care se pot aplica.

*Metodele bazate pe comparatia succesivaCaracterizare: Pentru a realiza comparatia succesiva trebuie ca operatia de calibrare sa fie memorata de catre mijlocul de masurare cu ajutorulunei memorii(mecanice, electromecanice sau electronice).Sunt aplicate prin intermediul aparatelor de masurare indicatoare in care se realizeaza unul sau mai multe conversii ale marimii de masurat.Faptul ca in timp valoarea memorata la calibrare se modifica face necesara operatia de verificare a acestor mijloace de masurare la anumite interval de timp stabilite prin norme.Etape:prima etapa - etapa de calibrare sau etalonarea doua etapa - de masurare propriu-zisa

*Metodele indirecte bazate pe relatii expliciteSunt mai uzuale si mai simple, deoarece pot fi aplicate in cadrul unuo aparate dotate cu mai multi senzori si cu elemente de calcul specializat.Relatia explicita:

Structura unui echipament bazat pe relatii explicite:

*Mijloace (echipamente) de masurareECHIPAMENT DE MASURARE Instrument de masurat, software, etaloane demasurare, material de referinta sau aparat auxiliar, sau o combinatie dintre acestea,necesare pentru a realiza un proces de masurare - SR EN ISO 10012 2005MIJLOC DE MASURARE Termen generic care desemneaza un mijloc tehnicutilizat pentru obtinerea, prelucrarea, transmiterea si / sau stocarea unor informatii demasurare - SR 13251 - 1996Cele mai reprezentative mijloace de masurare sunt, n ordinea crescatoare acomplexitatii, dispozitivele de masurare, traductoarele de masurare, materialele(substantele) de referinta, masurile, aparatele de masurat si sistemele de masurare.Sunt mijloace de masurare si elementele unui sistem automat de masurare, care aufunctii de obtinere si prelucrare a informatiei de masurare.Observatie: Termenele Echipament de masurare si Mijloc de masurare sunt n fondsinonime.Sistemele de masurare servesc la masurarea simultana a unui numar mare de marimi, transmiterea la distanta, selectarea, centralizarea si stocarea informatiei de masurare; informatia de masurare prelucrata se utilizeaza n conducerea sau reglarea proceselor tehnologice.

*Notiunile de traductor si senzorCuvintele senzor si traductor sunt pe larg folosite n cadrul sistemelor de masurare.Senzor - foarte popular n zona americana, n timp ce notiunea de traductor - frecvent folosita n zona europeana.Cuvntul senzor este derivat din cuvntul latin sentire care nseamn a percepe, n timp ce traductor din transducere care nseamn a traversa. O definitie de dictionar atribuie cuvntului senzor semnificatia de dispozitiv care detecteaz o schimbare ntr-un stimul fizic si o transform ntr-un semnal care poate fi msurat sau nregistrat, n timp ce pentru cuvntul traductor definitia este de dispozitiv care transfer putere de la un sistem la altul n aceeasi form sau n una diferit.Delimitare sensibil ntre cele dou notiuni: se poate folosi cuvntul senzor pentru elementul sensibil nsusi, iar cuvntul traductor pentru elementul sensibil si circuitele asociate; exemplificare: putem spune c un termistor este un senzor, n timp ce un termistor plus o punte de msurare rezistiv (care transform variatiile de rezistent electric n variatii de tensiune) este un traductor. n aceast acceptiune rezult c toate traductoarele vor contine un senzor, iar majoritatea senzorilor (nu toate ns!) vor fi traductoare.

*Senzori chimici (concentratie in gaze si lichide)

Senzori de gaze Este un senzor semiconductor obtinut prin tehnologie de serigrafiere de pelicula groasa.Stratul sensibil chimic consta dintr-o pasta preparata din pulbere de metal-oxid.Pasta este imprimata pe un support de alumina care contine electrozi film din metal si un resistor de incalzire.Oxidul de staniu este cel mai des utilizat.*

*Exemple in industria auto (senzor de oxigen sonda )

Sonda lambda(numit isondasausenzorul de oxigen) are o importan deosebit relativ la reducerea emisiilor poluante de pe automobile. Produs al companiei Bosch, sonda lambda a fost utilizat pentru prima oara alturi de uncatalizatorpe un automobil Volvo la sfritul anilor 1970. Dezvoltarea i proiectarea sondei a fost nceputa n timpul anilor 1960 sub supravegherea dr. Gunter Bauman, n cadrul companiei Robert Bosch GmbH.Rolul sondei lambda este de a informacalculatorul de injeciecare este starea amestecului aer-combustibil. Pe baza informaie primite de la sond calculatorul va ajusta injecia de combustibil astfel nct amestecul s se menin n jurul valorii stoichiometrice.*Exemple in industria auto (senzor de oxigen sonda )

*Senzori de temperatura si miscare (tacheti)

*Senzori de viteza de translatie si unghiulara

*Senzori de viteza de rotatie (pe fiecare roata)

*Senzori interni pentru confort si siguranta

*Notiunea de traductorntr-un cadru general - un traductor - un dispozitiv care convertete un semnal de o anumit natur fizic ntr-un semnal corespunztor avnd o natur fizic diferit. Un traductor - n esen - un convertor de energie semnalul de intrare are ntotdeauna energie sau putere. Totui puterea (care prin integrare d energia) asociat semnalului de intrare trebuie s fie suficient de mare pentru a nu fi perturbat de ctre traductor mrimea de msurat, sau traductorul trebuie s influeneze - prin circuitul su de intrare - neglijabil mrimea de msurat (se spune c puterea preluat de la mrimea de msurat trebuie s fie sub o anumit valoare denumit putere disponibil). Exemplificare: msurarea unei fore cu ajutorul unor mrci tensometrice; efectul de retroaciune produs de traductor ctre mrimea de msurat este prezent la orice msurare, dar aciunea sa este inferioar unui prag impus.Deoarece exist 6 clase diferite de semnale - mecanic, termic, magnetic, electric, optic i chimic - putem spune c orice dispozitiv care convertete semnale dintr-o clas n alta este considerat a fi un traductor (figura .).

*Notiunea de traductor (continuare)Consecina este c - n aceast accepiune - semnalul de ieire al traductorului poate fi de orice natur fizic util (folositoare). n practic ns, numai acele dispozitive care ofer o ieire electric sunt denumite traductoare.Ultima afirmaie este n concordan cu realitatea fizic ntruct semnalele electrice sunt folosite n majoritatea sistemelor de msurare, avantajele utilizrii lor fiind - n principal - dup cum urmeaz:

*Notiunea de traductor (continuare)traductoarele electrice pot fi proiectate pentru orice mrime neelectric prin alegerea unui material corespunztor pentru elementul sensibil (datorit structurii electronice a materiei, orice variaie ntr-un parametru neelectric va avea ca efect o variaie corespunztoare a unui parametru electric);datorit posibilitilor electronice de amplificare ale semnalului electric de ieire rezult c energia acestuia nu este alterat n procesul de msurare;n prezent sunt disponibile un mare numr de circuite de condiionare i prelucrare electronice; mai mult, n unele structuri monolitice de traductoare electronice sunt incluse astfel de circuite;exist o mare gam de opiuni privind afiarea i nregistrarea informaiei ntr-o manier electronic; de asemenea, astfel de opiuni permit combinarea datelor numerice cu texte, respectiv prezentarea sub form de grafice i diagrame;transmisia semnalelor electrice este mult mai versatil n comparaie cu alte categorii de semnale.

*Notiunea de traductor (continuare)Faptul c n structura traductorului (figura.) sunt prezente blocurile de prelucrare i de ieire sugereaz restriciile (cerinele) care pot fi impuse semnalului de ieire: proporionalitatea ieirii cu mrimea de msurat, ceea ce nseamn c la un traductor caracteristica static este liniar; normalizarea semnalului electric de ieire, prin impunerea unor limite inferioare i superioare de variaie, indiferent de tipul i gama de variaie a mrimilor de intrare.Important: Cerinele anterior precizate pot fi mai relaxate atunci cnd traductoarele lucreaz mpreun cu sisteme de achiziie a datelor urmate de structuri numerice de prelucrare.Concluzii: traductorul este - n general - element al sistemelor automate care furnizeaz indicaii cantitative sistemelor de control/comand despre procesul automatizat; traductorul are un caracter dual:- de instrument de msurat;- de element tipic funcional al sistemului de automatizare; traductorul trebuie s furnizeze semnale care s poat fi interpretate, deci ieirea lui este - de regul - un semnal electric. Mai mult, ieirea trebuie s fie proporional cu intrarea.

*Notiunea de traductor (continuare)Putem da urmtoarea definiie: traductorul este acel dispozitiv care stabilete o coresponden ntre o mrime fizic (parametru de proces) variind ntr-un anumit domeniu prestabilit i un semnal electric calibrat concordant unei stri/situaii de msurare.innd seama de faptul c traductorul este o component a sistemului automat, l vom reprezenta ca n figura ., care corespunde definiiei anterior enunate:Not: innd seama de cadrul general al definiiei introduse la nceputul paragrafului, exist autori i chiar firme care folosesc noiunea de traductor pentru acele elemente care realizeaz conversia primar.

*Notiunea de senzorSenzorul este legat de modalitatea de percepie a mrimilor msurate, sugernd o similitudine cu comportamentul uman n maniera de a obine informaie despre cantitile fizice.Important: Un senzor nu imit modul de operare a simurilor umane (lucru de altfel dificil, ntruct nu sunt cunoscute nc n profunzime mecanismele de funcionare ale organelor de sim), dar ncearc s redea ct mai bine comportamentul lor, iar prin miniaturizare s se apropie de dimensiunile acestora.Putem spune c senzorul presupune msurarea unei mrimi ntr-o manier similar modului de observaie al omului. n acelasi timp, senzorii sunt dispozitive de mrimi reduse (miniaturi), care permit determinri punctuale ale msurandului, ceea ce conduce la extensia definiiei ctre arie / matrice de senzori.Definiie: Prin senzori se neleg ansambluri de dispozitive sensibile, de mici dimensiuni, care permit determinarea unui cmp de valori pentru o mrime fizic ntr-o manier similar cu organele de sim umane.

*Notiunea de senzor (continuare)Concluzie: Senzorii permit obinerea de imagini sau hri ale unei scene prin ci similare/analoge omului. Aceast afirmaie trebuie neleas n sensul definiiei introduse, aadar cmpul de valori obinut cu ajutorul senzorilor trebuie prelucrat n vederea redrii ct mai corecte a imaginii achiziionate, deci aceasta s aib o reprezentare similar celei formate n modul de gndire uman.Exemple: Un prim exemplu este camera de luat vederi realizat cu un senzor vizual liniar CCD (Charge Coupled Device) care permite preluarea unei singure linii din scena investigat; dac se asociaz camerei un dispozitiv de deplasare relativ, cu vitez constant, se poate obine o imagine bidimensional a scenei, care prelucrat corespunztor conduce la recunoaterea formelor pieselor din scen.Un alt exemplu se refer la folosirea unor senzori integrai de temperatur dispui matricial - care lucreaz n infrarou - cu ajutorul crora se poate obine un cmp de valori termice pentru corpul investigat (metoda termografic folosit n medicin, dar i videoinspecia termic a cablajelor imprimate).Alte exemple: senzori care imit simurile umane, n diverse domenii ntlnindu-se senzori tactili (piele artificial), acustici i vizuali - cu preponderen n robotic - senzori olfactivi (nas artificial) i gustativi frecvent folosii n industria alimentar etc.

*Notiunea de senzor (continuare)Prin prisma definiiei, un senzor realizeaz aceeai funcie ca i un traductor, adic percepe starea unei mrimi fizice pe care o convertete n semnal electric; n consecin, structura funcional a unui senzor respect - n principiu aceeai schem ca a traductorului. Aceasta explic de ce cele dou noiuni sunt folosite frecvent n explicarea principiilor funcionale pentru diferite structuri constructive. Totui, senzorilor le sunt specifice cel puin trei caracteristici: miniaturizarea, care permite realizarea de msurri (determinri) punctualeale mrimilor investigate; multiplicarea funcional, adic existena n structura unui senzor a unui numr mare de dispozitive sensibile care ndeplinesc aceeai funcie, dispuse liniar sau matricial; fusiunea senzorial, care presupune reuniunea mai multor senzori ntr-o configuraie unic, pentru a asigura o funcionalitate dorit.Aceste caracteristici, mpreun cu proprietatea de imitare a simurilor umane, fac ca senzorii s se diferenieze de traductoare. Exemplificare: fenomenul de piezoelectricitate folosit att n construcia traductoarelor de for ct i a senzorilor tactili. Multiplicarea funcional specific senzorilor face ca i partea de prelucrare local s fie diferit - chiar principial - de cea a traductoarelor, aspect care conduce la o difereniere suplimentar pentru cele dou noiuni.

*Notiunea de senzor (continuare)NOT: Vom folosi difereniat cele dou noiuni innd seama de componena structural ca i de sfera aplicaiilor.Exemplificare: Pentru controlul braului unui robot se folosesc traductoare de deplasare liniar (nainte / napoi), de rotaie (stnga / dreapta), de proximitate pentru sesizarea apropierii de un anumit reper, dar i o serie de senzori cum ar fi cei vizuali pentru recunoaterea obiectelor, de efort (tactili) pentru prinderea pieselor, auditivi pentru recunoaterea comenzilor vocale. Precizri: 1. Unele firme, n special din zona american, folosesc noiunea de transmitter i nu de transducer (cuvntul transmitter este legat i de aspectul transmiterii la distan a semnalului de ieire). Definiia dat traductorului conine cerinele din ieire prin introducerea precizrii semnal electric calibrat, deci vom folosi noiunea de traductor att pentru transmitter ct i pentru transducer.

*Notiunea de senzor (continuare)2. Att n literatura de specialitate, ct i n produsele de firm, se ntlnete noiunea de traductor/senzor inteligent (smart sensor/transducer/transmitter), referinele tehnice fcndu-se pentru cazul folosirii acestora prin intermediul unei magistrale de cmp. Evident, inteligena unui astfel de dispozitiv trebuie neleas prin organizarea traductorului n jurul unei uniti procesoare (fie microprocesor, fie microcontroler), care, pe lng asigurarea comunicaiei prin intermediul magistralei de cmp, permite efectuarea unor operaii suplimentare ca:- funcia de prelucrare (operaii matematice de calcul, compararea cu limite de bun funcionare, liniarizarea caracteristicii statice a elementului sensibil);- autoetalonarea, prin folosirea unor circuite de compensare automat a influenei mediului, corecia erorilor de deriv a nulului, eliminarea erorilor sistematice, diminuarea erorilor aleatorii prin calculul unor valori medii;- autotestarea, la pornire i/sau periodic, cu afiarea componentei/blocului defect.De reinut c numai funcia de comunicaie nu conduce automat la definirea traductorului ca fiind unul inteligent (exist, n prezent, circuite care ataate n ieirea unui traductor clasic fac posibil interfaarea acestuia la o magistral de cmp; un traductor / element de acionare care are ataat un circuit de cuplare la interfa l vom denumi terminal inteligent).

*Clasificarea traductoarelorCriterii:a) Dup necesitatea existenei unei surse auxiliare de activare pentru obinerea semnalului de intrare se disting: traductoare active sau de tip generator; traductoare pasive sau de tip parametric.b) Dup semnalul de ieire distingem: traductoare analogice; traductoare numerice.c) Dup principiul de funcionare care st la baza transferului de energie intrare-ieire avem: traductoare lucrnd n regim dezechilibrat; traductoare cu echilibrare automat.d) Dup dinamica exprimat prin relaia intrare-ieire, traductoarele se pot clasifica n sisteme de ordinul 0 (sau de tip proporional), 1 (element de ntrziere de ordinul I), 2 (element de ntrziere de ordinul II), sau de ordin mai mare. traductoare cvasinumerice.e) O clasificare foarte rspndit a traductoarelor este n funcie de mrimea msurat. n consecin, vorbim de traductoare de temperatur, presiune, debit, nivel, umiditate, poziie, vitez, acceleraie, for, cuplu etc.f) Dup principiul funcional care st la baza realizrii prii de intrare a traductorului: rezistive, capacitive, inductive (parametrice); cu acumulare de sarcin electric, cu generare de tensiune electric / curent electric (generatoare).

*Locul traductoarelor n sistemele automateVom considera, n continuare, dou situatii tipice n care se evideniaz rolul i locul traductoarelor n cadrul sistemelor automate.A) Bucl de reglare monovariabil independent cu traductor analogic, reprezentat principial n figura .

*Locul traductoarelor n sistemele automate (continuare)B) Conducerea ierarhizat multiproces - reprezentat principial n figura .T traductoare;DA- dispozitive de acionare;ICC interfa de conversie i comunicaie;NLC nod local de conducere;SA1, SA2 servere de aplicaieCP post dispecer;CNI conducere numeric ntreprindere;MC1, MC2 magistral de cmp;MLA magistral local de aplicaie;MLI magistral local de ntreprindere

*Locul traductoarelor n sistemele automate (continuare)Cele dou cazuri prezentate arat: locul traductorului n cadrul automatizrii proceselor ca element plasat pe calea informaional, rolul acestuia de efectuare a operaiei de msurare. Consecine: traductorul are caracteristici metrologice bine precizate prin care se garanteaz calitatea msurrii. diversitatea mrimilor de proces care trebuie puse n eviden conduce la o varietate nsemnat de principii constructiv-funcionale utilizate n intrarea traductorului; ieirea acestuia este restrns la semnale electrice compatibile elementelor din instalaia de automatizare la care sunt cuplate.

*De retinut ca traductorul va fi dezvoltat in acceptiunea apartenentei la un sistem automat!