senzori pentru deplasari liniare mici-senzori capacitori

5
Senzori pentru deplasari liniare, unghiulare si pozitie Furnizează informaţii despre poziţia liniară a unei axe faţă de un punct de referniţă Se folosesc la diferite maşini unelte din domeniul prelucrărilor mecanice. Senzori pentru deplasări liniare mici Sunt destinate, în special conversiei intermediare a unor mărimi a căror variaţie se materializează, prin sisteme mecanice, în deplasări liniare mici. Domeniul acoperit este aproximativ 10 -2 -10 mm. Cele mai răspândite traductoare de acest tip sunt cele parametrice: inductive, capacitive şi rezistive. Senzori inductivi pentru deplasări liniare mici a) Senzori inductivi cu miez mobil O bobină cu miez feromagnetic deplasat sub acţiunea mărimii de măsurat. Inductanţa variază neliniar (în clopot), datorită câmpului magnetic neomogen indus. Forţele de atracţie influenţează deplasarea miezului; se elimină în varianta diferenţială (2 bobine în care se deplasează miezul mobil; în poziţia 0 (referinţă) miezul e egal în cele două bobine). Varianta diferenţială creşte sensibilitatea, caracteristica statică este mai liniară. Funcţionarea se bazează pe modificarea reluctanţelor circuitelor de închidere a fluxurilor, deci modificarea inductanţelor. Variaţia impedanţei se face prin conectarea bobinelor în braţele adiacente ale unei punţi de impedanţe, alimentată cu tensiune alternativă cu frecvenţa sute Hz ... 5 kHz. 1

Upload: ioana-roxana

Post on 24-Jul-2015

183 views

Category:

Documents


7 download

TRANSCRIPT

Page 1: Senzori Pentru Deplasari Liniare Mici-senzori Capacitori

Senzori pentru deplasari liniare, unghiulare si pozitieFurnizează informaţii despre poziţia liniară a unei axe faţă de un punct de referniţăSe folosesc la diferite maşini unelte din domeniul prelucrărilor mecanice.

Senzori pentru deplasări liniare mici Sunt destinate, în special conversiei intermediare a unor mărimi a căror variaţie se materializează, prin sisteme mecanice, în deplasări liniare mici. Domeniul acoperit este aproximativ 10-2-10 mm. Cele mai răspândite traductoare de acest tip sunt cele parametrice: inductive, capacitive şi rezistive. Senzori inductivi pentru deplasări liniare micia) Senzori inductivi cu miez mobil• O bobină cu miez feromagnetic deplasat sub acţiunea mărimii de măsurat.• Inductanţa variază neliniar (în clopot), datorită câmpului magnetic neomogen indus.• Forţele de atracţie influenţează deplasarea miezului; se elimină în varianta

diferenţială (2 bobine în care se deplasează miezul mobil; în poziţia 0 (referinţă)miezul e egal în cele două bobine).

• Varianta diferenţială creşte sensibilitatea, caracteristica statică este mai liniară.• Funcţionarea se bazează pe modificarea reluctanţelor circuitelor de închidere a

fluxurilor, deci modificarea inductanţelor.• Variaţia impedanţei se face prin conectarea bobinelor în braţele adiacente ale unei

punţi de impedanţe, alimentată cu tensiune alternativă cu frecvenţa sute Hz ... 5 kHz.1

Page 2: Senzori Pentru Deplasari Liniare Mici-senzori Capacitori

6

Senzori capacitivi cu modificarea distanţei dintre armăturiFormaţi dintr-un condensator plan cu două armături, una fixă şi una mobilă subacţiunea deplasării.Variaţia capacităţii funcţie de deplasare este neliniară. Liniaritatea creşte la montajuldiferenţial cu 2 condensatoare plane, cu o armătură comună, mobilă.

Senzori capacitiviFuncţionează pe principiul modificării capacităţii unui condensator atuncicând variază unul din parametrii: distanţa dintre armăturile lui, fiedimensiunile armăturilor, fie constanta dielectrică a mediului dintre ele.

dS

dSC r

0

armătura 1 → suspendată elastic sepoate deplasa paralel cu ea însăşi subacţiunea forţei F (deplasării).armătura 2 → fixă şi izolată electric faţăde suport.Între capacitatea traductorului şi

deplasarea (x) a armăturii mobile existăo relaţie de forma:

Page 3: Senzori Pentru Deplasari Liniare Mici-senzori Capacitori

7

]pF[xS

089.0C Sr

εr - permitivitatea relativă a dielectricului dintre armături;Ss – suprafaţa de suprapunere a celor două armături;δ – distanţa dintre armături;x – deplasarea de măsurat.

Sensibilitatea traductoarului:2

SCS

U1

U2

d0U

C1

C2±x

Dezavantaj → caracteris ca neliniară

Liniarizare caracteristică → utilizarea unuimontaj diferenţial.Capacitatea condensatoarelor C1 şi C2 variazăinvers.Schema unui traductor cu senzor capacitivdiferenţial foloseşte o punte Sauty, alimentatăde un oscilator sinusoidal de referinţă, cufrecvenţa de 500 Hz … 5 kHz.Pentru prevenirea scurtcircuitării → izolatorîntre armături ( mică, cuarţ,etc.)

xdUUd0

Conectate în braţele adicente ale unei punţi, se obţine:

Page 4: Senzori Pentru Deplasari Liniare Mici-senzori Capacitori

8

Senzori capacitivi cu modificarea suprafeţei armăturilor

Se utilizează traductoare cu armături dreptunghiulare sau cilindrice:

Pentru traductorul cu armături dreptunghiulare (1–fixă, 2 – mobilă), capacitatea este dată de:

][089.0 pFdbxC r

Pentru traductorul cu armături cilindrice(1 – fixă, 2 – mobilă) capacitatea depindede deplasarea axială a cilindrului interior,fiind:

][ln

089.0

1

2pF

rrxC r

xCS

xCS

unde r1, r2 sunt razele cilindrului interior, respectiv exterior

112

x

Page 5: Senzori Pentru Deplasari Liniare Mici-senzori Capacitori

9

Sunt construiţi din doi electrozi cilindrici ficşi, între care se deplasează un manşonizolator, cu o constantă dielectrică diferită de a aerului. Folosiţi la măsurarea nivelului lichidelor sau pulberilor dielectrice. Senzorii capacitivi cu modificarea dielectricului tip condensator plan au caracteristicăneliniară.Aplicaţii: - determinrea grosimii unor folii din material izolant, hârtie, carton.Adaptorul electronic necesită etaj de amplificare cu Zin mare, deoarece la modificări micide capacitate, 20 .. .200 pF, rezultă impedanţe de ieşire de sute k … M.

Senzori capacitivi cu modificarea dielectricului

d

Sx S

±x

C1 C2

dSS

dSCCC xxr )(00

21

D

x

±x d

l

dDxl

dDxC r

ln)(2

ln2 00

Condensator plan

Condensator cilindric