prof. dr. ing. valer dolga, - mec.upt.ro · senzori si traductoare prof. dr. ing. valer dolga, ......

24
Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA,

Upload: others

Post on 01-Nov-2019

58 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

Page 1: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Senzori si traductoare

Prof. dr. ing. Valer DOLGA,

Page 2: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 2

Cuprins 5

• Traductoare inductive de deplasare

• Traductoare capacitive de deplasare

• Traductoare de deplasare optoelectronice incrementale

• Traductoare de deplasare absolute

Page 3: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 3

Traductoarele inductive

Bobina tehnică (reală) este caracterizată de următorii parametri

principali: inductanţa L, rezistenţa totală de pierderi Rp şi capacitatea

parazită C0.

Bobina ideala

Bobina neliniara

Page 4: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 4

)(xfL

• sisteme în care este influenţată o singură inductanţă (bobine simple şi

duble);

• sisteme în care sunt influenţate două inductanţe, în sensuri contrare

(bobine diferenţiale);

•sisteme în care sunt influenţate inductanţe mutuale (transformatoare

diferenţiale).

21 ZZZ

pentru curse

liniare cuprinse

în intervalul

1… 300 mm

Page 5: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 5

Page 6: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 6

• P – primar

• S1, S2 – secundar

• Ui – tensiunea de alimentare

• Ue – tensiunea de iesire

Traductor inductiv – transformator diferential

(LVDT)

Page 7: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 7

PRIMAR 𝒕𝒆𝒏𝒔𝒊𝒖𝒏𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒂𝒍𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒂𝒓𝒆 𝑼𝟏, 𝒊𝒏𝒕𝒆𝒏𝒔𝒊𝒕𝒂𝒕𝒆𝒂 𝒄𝒖𝒓𝒆𝒏𝒕𝒖𝒍𝒖𝒊 𝒊𝟏

𝑹𝒆𝒛𝒊𝒔𝒕𝒆𝒏𝒕𝒂 𝑹𝟏𝑰𝒏𝒅𝒖𝒄𝒕𝒊𝒗𝒊𝒕𝒂𝒕𝒆𝒂 𝑳𝟏

SECUNDAR_1

𝑰𝒏𝒅𝒖𝒄𝒕𝒊𝒗𝒊𝒕𝒂𝒕𝒆𝒂 𝒎𝒖𝒕𝒖𝒂𝒍ă 𝑴′𝑹𝒆𝒛𝒊𝒔𝒕𝒆𝒏𝒕𝒂 𝑹𝟐

𝑰𝒏𝒅𝒖𝒄𝒕𝒊𝒗𝒊𝒕𝒂𝒕𝒆𝒂 𝑳𝟐′

SECUNDAR_2

𝑰𝒏𝒅𝒖𝒄𝒕𝒊𝒗𝒊𝒕𝒂𝒕𝒆𝒂 𝒎𝒖𝒕𝒖𝒂𝒍ă 𝑴′′𝑹𝒆𝒛𝒊𝒔𝒕𝒆𝒏𝒕𝒂 𝑹𝟐

′′

𝑰𝒏𝒅𝒖𝒄𝒕𝒊𝒗𝒊𝒕𝒂𝒕𝒆𝒂 𝑳𝟐′′

𝒖𝟏 = 𝑹𝟏𝒊𝟏 + 𝑳𝟏𝒅𝒊𝟏𝒅𝒕

+ 𝑴′′ −𝑴′ 𝒅𝒊𝟐𝒅𝒕

𝒖𝟐 = − 𝑹𝟐′ + 𝑹𝟐

′′ 𝒊𝟐 − 𝑳𝟐′ + 𝑳𝟐

′′ 𝒅𝒊𝟐𝒅𝒕

+ 𝑴′′ −𝑴′ 𝒅𝒊𝟏𝒅𝒕

Page 8: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 8

xUkU ie

teoretic

real

Liniaritatea se consideră

acceptabilă în general pentru: max4.0...3.0 xx

0

10

21

21

22 x

xxU

ZZ

ZZUU ii

e

2

210

xxx

mmx 5....01.0

Traductoarele inductive cu circuit feromagnetic,

simplu sau diferenţial:

Traductor inductiv cu

armătură mobilă

Traductor inductiv diferenţial

Page 9: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 9

iP

Se U

N

NU

21

12

mmx 5....01.0

sin~dt

dNU

Traductor inductiv

diferenţial de tip

transformator

Traductor inductiv pentru

mişcarea de rotaţie

Page 10: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 10

CIRCUIT PENTRU INTERFATAREA TRADUCTORULUI

INDUCTIV DE DEPLASARE

• OA1 – amplificator operational

• INA – amplificator pentru instrrumentatie

Page 11: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 11

Resolverul

avantaje: dimensiuni mici, construcţie simplă, robustă şi

ieftină, domenii extinse de utilizare într-un câmp larg de

temperatură;

dezavantaj (nesemnificativ însă): aspectul complex de

prelucrare a informaţiilor.

stator

rotor

Unghiul este unghiul dintre înfăşurarea rotorică şi o

înfăşurare statorică luată ca referinţă

Page 12: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 12

Inductosinul de rotaţie

• partea fixă statorică care are două înfăşurări plane, multipolare,

executate prin tehnologia cablajelor imprimate;

• partea mobilă rotorică poartă o înfăşurare plană, cu pas unghiular

constant, executată tot prin tehnologia cablajelor imprimate.

•Cele două părţi se găsesc în funcţionare cu înfăşurările faţă în faţă,

realizându-se un întrefier de 0.1…0.5 mm

Înfăşurările:

• într-un singur strat cu

semifabricate din folie de

cupru de 70 m;

• curenţii de alimentare

sunt mai mici de 1 A;

• frecvenţa optimă a

tensiunii de lucru:

aprox. 10 kHz.

Page 13: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 13

selsina

Selsina

emitatoare

Selsina

receptoare

)( reSe kU

Micromotor

bifazat

Page 14: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 14

armătură mobilă

(3)

circuitul

feromagnetic (1)

din ferită

(2- înfăşurarea

bobinei).

inductosin

Varianta constructivă a unui traductor

inductiv de tip diferenţial:1-bobina; 2-

miez feromagnetic; 3-ghidaj cu bile; 4-

arc; 5-cap pentru palpare

Page 15: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 15

traductoare capacitive

d

AC r

0

d

D

LC r

ln

2 0

xd

bC r

0

dD

LC r

ln

2 0

b este lăţimea armăturilor, x este deplasarea liniară a armăturii

plane şi respectiv L este deplasarea liniară a armăturii cilindrice

Caracteristica

statică teoretică

= liniară,

unidirecţională

Page 16: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 16

d

AC r0

d

An

CS r

0

Traductoarele capacitive

cu modificarea distanţei

d dintre armături au o

caracteristică statică

neliniară

Traductor

capacitiv

diferenţial

Page 17: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 17

d

xbC r

101

d

xLbC

0

2

xd

b

d

LbCCC

r

x

10

00

x

AC r

101

xd

AC

0

2

xdAC

rr

r

111

10

Page 18: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 18

k

dUU

0

Pe tija mobilă “1” este fixat suportul izolator “2” ghidat în mişcarea de

translaţie prin intermediul ghidajelor “3” şi “3’”.

Armăturile mobile “4” (din material ceramic) se deplasează relativ, în

mişcare de translaţie faţă de armăturile metalice fixe ”5”.

Întreaga construcţie este închisă în carcasa “6”

Page 19: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 19

traductoare incrementale optoelectronice

• rigla incrementală - pentru traductoarele liniare

• discul incremental – traductoarele de rotatie

• capul de citire sau testare

Rigla (a) şi discul

incremental (b) codificate

în cod binar

1 – rigla incrementala

2 – sursa de lumina

3 – lentila colimatoare

4 – grila transparenta

5 - fotolemente

Sursele luminoase: diode electroluminiscente

(LED) sau diode laser

Receptoarele fluxului luminos sunt fotodiode

sau fototranzistoare.

Page 20: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 20

sin e + e e 0c1

2sin

e + e = e c2

)2

2+(e + e = e 0c3

sin

)2

3+(e + e = e 0c4

sin

e - e = e

e - e = e

4224

3113

Page 21: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 21

1 – front

crescator;

2 – front

descrescator

3 - contor

L

vf

[s-1]

impNn

f 60

F –frecventa impulsurilor

v – viteza liniara a riglei

n – turatia elementului mobil

Page 22: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 22

1-zona diviziunilor incrementale;

2- zona impulsului de nul

1-carcasa;

2-disc incremental;

3-circuite electronice

Cuplaje elastice

1-batiu; 2-traductor;

3-clemă;

4-şurub, piuliţă

Page 23: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 23

Traductoare optoelectronice absolute

1-discul absolut;

2-surse luminoase;

3-fotoreceptoare;

4-monostabil; 5-tact;

6-informatie; 7-interfaţă

Riglă

codificată:

a) cod binar;

b) în cod Gray

Page 24: Prof. dr. ing. Valer DOLGA, - mec.upt.ro · Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA, ... • Traductoare inductive de deplasare • Traductoare capacitive de deplasare •

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 24

• pista de validare - se permite utilizarea când elementele de testare

se găsesc în mijlocul intervalului citit;

• utilizarea codului Gray - când trecerea de la o valoare numerică la

alta se face de aşa manieră încât se schimbă starea logică a unui

singur ordin;

• citirea in "V" - semnal logic "1" (diviziune transparentă) pe o pistă,

comandă testarea pe elementul din stânga dreptei Y'Y" pentru pista

urmatoare;

- semnal logic "0" (diviziune opacă) pe o pistă, comandă

testarea pe elementul din dreapta liniei Y'Y" pe pista următoare.

Evitarea erorilor de citire: