sisteme de m pintea

5/12/2018 Sisteme de M Pintea - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sisteme-de-m-pintea 1/80

SISTEME DE AUTOMATIZARE

Profil TehnicNivel 3

- 1 -

MINISTERUL EDUCAIEI I CERCETRII

Programul PHARE TVET RO 2003 / 005 ± 551.05.01 - 02

AUXILIAR CURRICULARPENTRU

CICLUL SUPERIOR AL LICEULUI

PROFILUL: TEHNIC

MODULUL: SISTEME DE AUTOMATIZARE

NIVELUL DE CALIFICARE: 3

2006





- 2 -

AUTOR:

prof. PINTEA MIHAELA ± inginer , profesor grad didactic I,

Grup colar ELECTROMURE, Tg-Mure

CONSULTAN

IOANA CÎRSTEA - inspector de specialitate, expert CNDIPT

DORIN ROU ± doctor inginer, inspector de specialitate, expert CNDIPT

ANGELA POPESCU ± inginer, inspector de specialitate, expert CNDIPT





- 3 -

1. Introducere

2. Competene specifice. Obiective

3. Fia de descriere a activitii

4.1. Fia de progres (referire la activitile din fiele de lucru)

4.2. Fi de feed-back a activitii

5. Glosar (list de termeni, cuvinte cheie)

6. Materiale de referin pentru profesor:

y

Folii transparentey Fie conspect

7. Materiale de referin pentru elevi:

y Fie de lucru

y Fie de evaluare

8. Soluii la sarcinile de lucru

9. Sugestii metodologice

10. BibliografieAnexe (pentru documentare)

CUPRINS





- 4 -

Modulul SISTEME DE AUTOMATIZARE este destinat pregtirii elevilor dindomeniul TEHNIC, nivel 3, (clasa a XI-a- liceu tehnologic i clasa a XII-a rutaprogresiv), însumeaz 1 credit i are alocate un numr de 33 de ore / an, din care:

y teorie ± 17 ore;y laborator tehnologic ± 9 orey instruire practic ± 7 ore;

Prezentul auxiliar curricular se adreseaz atât elevilor , cât i profesorilor , fiindstructurat în trei pri: o parte cuprinzând materiale de referin pentru profesor , o partecu activiti pentru elevi i una cu soluii i sugestii metodologice.

Coninuturile incluse în structura modulului SISTEME DE AUTOMATIZARE oferelevilor cunotinte care le permit dezvoltarea abilitilor teoretice, practice i creativeprivind funcionarea i utilizarea diverselor componente ale sistemelor de automatizare.

Programa modulului trebuie utilizat împreun cu Standardul de Pregtire

Profesional pentru a corela,

în permanen,

criteriile de performan ale competenelor agregate în modul cu coninuturile incluse, rezultate din condiiile de aplicabilitate alecriteriilor de performan respective.

Parcurgerea coninuturilor se va realiza în integralitatea lor.Pentru atingerea competenelor specifice stabilite în modul, profesorul, are

libertatea de a dezvolta anumite coninuturi, de a ealona în timp, de a utiliza activitivariate de învare i în special cele cu caracter aplicativ, centrate pe elev.

Înainte de aplicarea materialelor de învare propuse, profesorul trebuie scunoasc particularitile colectivului de elevi i, îndeosebi, stilurile de învare aleacestora, pentru reuita centrrii pe elev a procesului instructiv; el poate adaptamaterialele în raport cu cerinele clasei.

Materialele de învare sunt uor de citit i de îneles, informaiile fiind formulate

într-un limbaj adecvat nivelului elevilor , accesibil i susinut prin exemple sugestive iprin imagini.Evaluarea trebuie s fie un proces continuu i sumativ, referindu-se în mod

explicit la criteriile de performan i la condiiile de aplicabilitate ale acestora , corelatecu tipul probelor de evaluare specificate în Standardul de Pregtire Profesional, pentrufiecare competen.

O competen se evalueaz o singur dat, iar elevii vor fi evaluai numai înceea ce privete dobândirea competenelor specificate în tabelele de corelare alecompetenelor cu coninuturile..

1. INTRODUCERE

Prezentul Auxiliar didactic nu acoper toate cerinele cuprinse în Standardulde Pregtire Profesional al calificrii pentru care a fost realizat. Prin urmare, el

poate fi folosit în procesul instructiv i pentru evaluarea continu a elevilor. Îns, pentru obinerea Certificatului de calificare, este necesar validareaintegral a competenelor din S.P.P., prin probe de evaluare conforme celor prevzute în standardul respectiv.





- 5 -

MMoodduulluull IIVV:: S S I I S S T T E E M M E E DDE E A AU U T T O O M M A AT T I I Z Z A AR R E E

I. Locul modulului în cadrul planului de învmânt.

Lista competenelor specifice unitii de competen din modul Coninuturile incluse în structura modulului SISTEME DE AU TOM ATIZ AR E

ofer elevilor cunotine care le vor permite s-i dezvolte abiliti practice privindsistemele de reglare automat, în condiiile participrii lor nemijlocite iresponsabile la un proces instructiv-formativ centrat pe nevoile i aspiraiile proprii.

Lista unitilor de competene relevante pentru modul:

Unitatea de competen tehnic general 18 - valoare credit alocat 1

Tabelul de corelare a competenelor i coninuturilor

UUnniittaatteeaa ddee ccoommppeetteennee CCoommppeetteennee CCoonniinnuuttuur r ii

18. SISTEME

DE

AUTOMATI-

ZARE

18.1.

C aracterizeaz

sistemele de

reglare automat

y Schema de principiu a unui sistem de

reglare automat;

y Mrimile care intervin în schema de principiu

a unui sistem de reglare automat;

y Rolul funcional al componentelor sistemului

de reglare automat.

18.2.

P rezint

funcionarea

componentelor

sistemelor de

reglare automat

y Elementele constructive ale componentelor

sistemelor de reglare: descriere, funcionare

i alegerea din cataloage.

18.3.

Analizeaz

funcionarea

sistemelor de

automatizare

specifice

domeniului

y Sisteme de reglare automat specifice

domeniului de pregtire: caracterizare i

funcionare;

y Parametrii tehnici supravegheai: mrimi

electrice i neelectrice.

2. COMPETENE SPECIFICE.OBIECTIVE





- 6 -

Corelarea competenelor cu criteriile de performan:

Competena 18. 1: Caracterizeaz sistemele de reglare automat.

Criterii de Performan:(a) Reprezentarea schemei de principiu a unui sistem de reglare automat.

(b) Indicarea mrimilor care intervin în schema de principiu a unui sistem dereglare automat.(c) Analizarea rolului funcional al componentelor sistemului de reglare

automat.

Competena 18. 2: Prezint funcionarea componentelor sistemelor de reglareautomat.

Criterii de Performan:(a) Identificarea elementelor constructive ale componentelor sistemelor de

reglare automat.(b) Specificarea funcionrii componentelor sistemelor de reglare automat.

(c) Alegerea componentelor sistemelor de reglare automat potrivit unor criterii date.

Competena 18.3: Analizeaz funcionarea sistemelor de reglare automatspecifice domeniului.

Criterii de Performan:(a) Specificarea elementelor din sistemul de reglare automat.(b) Prezentarea funcionrii sistemului de reglare automat.(c) Monitorizarea parametrilor tehnici supravegheai.

Dintre coninuturile prevzute în curriculum, prezentul Auxiliar curricular

abordeaz problematica structurii SRA, al rolului funcional al elementelor componente ale SRA, i anume:

1. Schema de principiu.2. Mrimile care intervin în schema de principiu a unui sistem de reglare

automat: de intrare (de referin ), de reacie, abaterea , de comand, deexecuie(de reglare), de ieire, perturbaii;

3. Componentele sistemului de reglare automat: rol, elemente constructive, funcionare, alegerea din cataloage:y traductoare de intrare i de reacie;y elemente de comparaie;y elemente de execuie; y

regulatoare automate.





- 7 -

Tabelul urmtor detaliaz exerciiile incluse în unitatea de competen.

Numele elevului: «««««««««««. Clasa: «««

Data începerii unitii de competen............ Data promovrii unitii de competen «««

UNITATEA DE COMPETEN 18. SISTEME DE AUTOMATIZARE

Compe-tena

Criteriul deperforman

Fia de lucru/Fia de

evaluare Întrebarea Rezolvat

18.1

-R eprezentarea schemei de principiu a unui sistem de reglare automat.

FL1; 1.1; 1.2.1

-Indicarea mrimilor care intervin

în schema de principiu a unui sistem de reglare automat.

FL 1; FL 2 1.2.3

-Analizarea rolului f uncional al componentelor sistemului de reglare automat.

FL 1 1.1; 1.2.2

18.2

-Identif icarea elementelor constructive ale componentelor sistemelor de reglare automat.

FL1; 1.2.1;1.2.2

-S pecif icarea f uncionrii componentelor sistemelor de reglare automat.

FL3; FL4; FL5;FL6; FL7; FL8

FEv 1.

ConformFiei de

lucru

-Alegerea componentelor sistemelor de reglare automat potrivit unor criterii date.

FL3; FL4; FL5;FL6; FL7; FL8

FEv 2Joc de rol

Conformfiei de

lucru i ev.

UNITATE PROMOVAT CU SUCCES............................................................SEMNTURA CANDIDATULUI«««.««««««««««...................SEMNTURA EVALUATORULUI«««.««««««.. DATA«««.....

18.3

-S pecif icarea elementelor din sistemul de reglare automat.

-Prezentarea f uncionrii sistemului

de reglare automat. -Monitorizarea parametrilor tehnici supravegheai.

3. FIA DE DESCRIERE A ACTIVITII





- 8 -

Modulul (unitatea de competen): 18Numele elevului: _________________________ Numele profesorului: _________________________

Competenecare trebuiedobândite Data

Activiti efectuate icomentarii Data

Aplicare încadrul

unitii decompeten

Evaluare

Bine Satis-fctor

Refacere

18.1.a

18.1.b

18.1.c

18.2.a

18.2.b

18.2.c

18.3.a

18.3.b

18.3.c

Comentarii Prioriti de dezvoltare

Competene care urmeaz s fiedobândite (pentru fia urmtoare)

Resurse necesare

4.1. FIA PENTRU ÎNREGISTRAREAPROGRESULUI ELEVULUI





- 9 -

y Competene care trebuie dobândite Aceast fi de înregistrare este fcut pentru a evalua, în mod separat,

evoluia legat de diferite competene. Acest lucru înseamn specificareacompetenelor tehnice generale i competenelor pentru abiliti cheie , care trebuiedezvoltate i evaluate. Profesorul poate utiliza fiele de lucru prezentate în auxiliar

i/sau poate elabora alte lucrri în conformitate cu criteriile de performan alecompetenei vizate i de specializarea clasei.

y Activiti efectuate i comentarii Aici ar trebui s se poat înregistra tipurile de activiti efectuate de elev,

materialele utilizate i orice alte comentarii suplimentare care ar putea fi relevantepentru planificare sau feed-back.

y Aplicare în cazul unitii de competen Aceasta ar trebui s permit profesorului s evalueze msura în care elevul

i-a însuit competenele tehnice generale, tehnice specializate i competenelepentru activiti cheie, raportate la cerinele pentru întreaga clas. Profesorul poate

indica gradul de îndeplinire a cerinelor prin bifarea uneia din urmtoarele treicoloane.

y Prioriti pentru dezvoltarePartea inferioar a fiei este conceput pentru a meniona activitile pe

care elevul trebuie s le efectueze în perioada urmtoare ca parte a viitoarelor module. Aceste informaii ar trebui s permit profesorilor implicai s pregteascelevul pentru ceea ce va urma.

y Competenele care urmeaz s fie dobândite În aceast csu, profesorii trebuie s înscrie competenele care urmeaz

a fi dobândite. Acest lucru poate implica continuarea lucrului pentru aceleaicompetene sau identificarea altora care trebuie avute in vedere.

y Resurse necesare Aici se pot înscrie orice fel de resurse speciale solicitate:manuale tehnice,

reete, seturi de instruciuni i orice fel de fie de lucru care ar putea reprezenta osurs de informare suplimentar pentru un elev care nu a dobândit competenelecerute.

Not: acest format de fi este un instrument detaliat de înregistrare a progresului elevilor. Pentru fiecare elev se pot realiza mai multe astfel defie pe durata derulrii modulului, aceasta permiând evaluarea precis aevoluiei elevului, în acelai timp furnizând informaii relevante pentru analiz.





- 10 -

Numele candidatului:

Clasa:

Detalii legate deactivitate:

Perioada de predare:

Activitate acceptat:Activitate dereferin:

Este nevoie de maimulte dovezi:

Comentarii:

Data de predare dup revizuire:

Criteriile de performan îndeplinite:

Semnturi de confirmare:

Profesorul Data

Candidatul Data

ACEAST FI VA FI ATAAT LA DOSARUL ELEVULUI!

Fia constituie un document pentru portofoliul elevului, fiind o dovad amuncii acestuia pe parcursul fiecrui modul. Cu ajutorul acestei fie, se înregistreaz progresul unui elev pe parcursul unei uniti de competen saumodul.

4.2. FI DE FEED-BACK A ACTIVITII





- 11 -

Urmtoarea list de termeni v va fi folositoare la înelegerea i dobândireacompetenelor vizate.

În cazul în care gsii i ali termeni care nu au fost inclui, adugai-i lasfâritul acestei liste.

APARAT DEMSURAT

sistem tehnic care permite determinarea cantitativa mrimilor ce se msoar

AUTOMATIZARE introducerea unor dispozitive i legturi cu scopul dea realiza operaiile de comand i reglare automat aprocesului.

COMANDA CUPROGRAM

se realizeaz conform unui program

COMANDASECVENTIALA

se realizeaz dup un program secvenial ce fixeazapriori succesiunea aciunilor asupra unui sistem,unele aciuni depind de executarea aciunilorprecedente sau de îndeplinirea în prealabil a unorcondiii

COMAND ansamblul de operaii ce se efectueaz în circuitdeschis i care au ca efect stabilirea uneidependene dup o lege prestabilit, pentru valoareaunei mrimi dintr-un proces în raport cu mrimi

independente de acesta. COMANDAAUTOMATA

comanda se realizeaz numai prin dispozitiveprevzute în acest scop

COMANDAMANUALA

omul intervine asupra elementului de execuie

CONTROL operaie de msurare, verificare prin comparare,analiz.

DIGITAL metod de afiare a datelor sub form numeric

5.GLOSAR DE TERMENICuvinte cheie





- 12 -

DISPOZITIV DEAUTOMATIZARE

ansamblul de aparate i legturi care se conecteazcu procesul în scopul realizrii operaiilor de comandi de reglare dorite.

ELEMENT ALSISTEMULUIAUTOMAT

parte a sistemului automat care formeaz o unitateconstructiv i realizeaz una sau mai multe dinfunciunile sistemului automat.

Un element are una sau mai multe mrimi de intrarei o mrime de ieire, prin care se primesc i setransmit mrimile fizice caracteristice funcionriielementului. Elementele componente ale unui sistemautomat formeaz un ansamblu unificat dacelementele sunt legate între ele prin semnale deintrare i ieire cu variaii în domenii date (2«10 mAc.c. ; 1«5 mA c.c. ; 0«20 mA ; 0,2«1 daN/cm2 ²kgf/m2).

EROARE diferena dintre rezultatul unei msurri i valoareamrimii msurate MRIMI ELECTRICE msoar caracteristicile electrice cu ajutorul

aparatelor de msur MRIMI MECANICE msoar caracteristicile mecanice cu ajutorul

aparatelor de msur MEMBRAN element elastic folosit în construcia aparatelor de

msur PRECIZIE caracteristic a aparatului de msur în funcie de

care se alege aparatul i se evalueaz calitatea

msurrii PROCES ansamblul transformrilor, caracterizat prin una sau

mai multe mrimi msurabile, pentru care serealizeaz o automatizare.

REGLARE (automat ² manual)- ansamblul de operaii care audrept scop ca pe baza comparaiei valorii msurate aunei mrimi din proces cu o valoare prestabilit sacioneze asupra procesului astfel c mrimea reglats fie adus sau meninut la valoarea prescris prin :

- stabilirea unei dependene dup o legeprestabilit pentru valoarea unei mrimi dintr-un proces în raport cu mrimi independente saudependente de proces ;

reducerea influenei mrimilor perturbatoare asupramrimilor din proces.

SEMNAL mrime fizic utilizat pentru transmiterea uneiinformaii





- 13 -

SEMNALIZARE ansamblul de operaii care au ca efect declanareaunor semnale de alarm (optic, acustic) pentru aatrage atenia asupra apariiei unor situaii normale -anormale în funcionarea procesului.

SENSIBILITATE caracteristica unui element care exprim raportuldintre variaia mrimii de ieire i variaia mrimii de

intrare care o produce, dup ce regimul staionar afost atins

SIGURANTA INFUNCTIONARE

calitatea unui element de a funciona cu oprobabilitate prestabilit un interval de timpdeterminat, fr s se depeasc valorile tolerate

SISTEM AUTOMAT ansamblul cuprinzând procesul i dispozitivul deautomatizare.

TELECOMANDA comanda se realizeaz de la distan (se folosescmetode i dispozitive de teletransmitere).

TRADUCTOR parte a unui ansamblu de msurarecare care arerolul de a transforma informaia de msurare într-omrime fizic prelucrabil

GLOSARUL ± poate fi completat pe msura parcurgerii modululuii ar fi indicat ca fiecare elev s aib în portofoliu o list cu

cuvintele cheie propriei discipline de specialitate.O parte dintre termenii specifici domeniului auotmatizrilor sunt

definii în cuprinsul fielor de conspect sau al fielor de lucru urmând caprofesorul i elevii s-i descopere i s-i adauge prezentului glosar.

CUVINTELE CHEIE - Sunt evideniate cu litere îngroate.





- 14 -





- 15 -

În aceast seciune sunt prezentate câteva exemple de folii transparente (FT).Foliile transparente sunt o alternativ viabil pentru prezentarea frontal a

informaiilor de ctre profesor.

Au fost incluse urmtoarele folii transparente:FT1 ± Fig. 1 Schema funcional a unui sistem,

Fig. 2 Modelul structural al unui sistem de reglare automat

FT2 ± Fig. 3 Modelul structural al unui sistem de reglare automat (SRA)FT3, FT4 ± Fig. 4 Tipuri de semnale aplicate SRA, clasificarea semnalelor FT5 ± Clasificarea traductoarelor FT6 ± Traductoare parametriceFT7 ± Traductoare generatoareFT8 ± Schema bloc a unui element de execuie EE (a) i adaptarea dintre

regulatorul electric R i elementul de execuie EE prin intermediulunui convertor electro-hidraulic E/H (b)

FT9 ± Clasificarea elementelor de execuie

Fiele de lucru sunt prezentate ca exemplu pentru modalitatea de organizare ainstruirii, folosind retroproiectorul sau prezentri digitale, pentru secvenele în care

elevului nu i se pun la dispoziie materiale scrise.

Elevii vor rezolva exerciiile propuse în fiele de lucru folosind informaiilesintetizate în foliile transparente, în fiele de conspect i în indicaiile profesorului i potconsulta manuale de specialitate, pliante, fie tehnice, prospecte, precum i site-urile despecialitate.

Fiele de lucru i evaluare au fost concepute astfel încât s acopere o parte dincriteriile de performan ale competenelor stabilite în Standardul de PregtireProfesional i anume ± cele corespunztoare competenelor 18.1. i 18.2. Pentrucompetena numrul 18.3. profesorii vor elabora fie de lucru cu SRA specifice calificriielevilor clasei.

Au fost întocmite fie de evaluare care s ating competenele vizate dupparcurgerea coninuturilor aferente acestora, astfel:

Competena 18.1. ± Caracterizeaz sistemele de reglare automat.

FL1 ± 1. Identificarea elementelor din schema funcional a unui sistem.

2. În modelul structural al unui sistem de reglare automat (SRA)

2.1. Identificarea elementelor schemei

2.2. Prezentarea pe scurt a rolului funcional al elementelor

componente ale schemei2.3. Identificarea mrimilor care intervin în funcionarea sistemului.

FL2 ± Identificarea semnallor utilizate în sistemele de reglare automat

Competena 18.2. ± Prezint funcionarea componentelor sistemelor de

reglare automat.

FL3 ± 3 a) Traductoare rezistive de deplasare;





- 16 -

3 b) Traductoare inductive de deplasare;

3 c) Traductoare capacitive de deplasare.

FL4 ± Traductoare de nivel

FL 5 ± Traductoare de for

FL 6 ± Traductoare de presiuneFL 7 ± Traductoare de debit

FL 8 ± Traductoare de temperatur

FEv 1 ± evaluarea competenelor vizate ± Traductoare electrice

FEv 2 ± evaluarea competenelor vizate (evaluare final) ± Sisteme de reglare

automat.

METODA CUBULUI (evaluarea întregii uniti de competen):

Identificarea subansamblurilor constructive ale sistemelor de reglare automat;

Specific mrimile fizice care apar într-un SRA;

Explic funcionarea unui SRA pe baza schemei date.





- 17 -

FT 1Fig. 1 Schema funcional a unui sistem

S ± sistem;U(t) ± mrime de intrare; Y(t) ± mrime de ieire.

Comportarea dinamic a sistemului poate fi definit prin relaiile:

R(U(t), Y(t), t) = 0

Fig. 2 Modelul structural al unui sistem de reglare automat careuniune a dou pri: dispozitivul de automatizare (D.A.) i instalaiatehnologic (I.T.)

r ± mrimea de referin;

U ± mrimea de comand; Y ± mrimea de ieire; Yr ± mrimea de reacie invers;P ± mrimea perturbatoare.

S Y(t) U(t)

D.A. I.T.U

Yr

r Y

P P





- 18 -

FT 2

Fig. 3 Modelul structural al unui sistem de reglare automat (SRA)

Elementele componente ale eschemei unui SRA:

E.C. ± element de comparaie;R.A. ± regulator automat;E.E. ± element de execuie;

I.T. ± instalaie tehnologic;Tr - traductor

Mrimi care intervin în schema de elemente a unui SRA:

U ± mrime de intrare a sistemului; ± semnalul de eroare; Yr ± mrime de reacie;Xc ± mrimea de ieire a regulatorului automat;Xm ± mrime de intrare a instalaiei tehnologice;

Y ± mrime de ieire a sistemului (a instalaiei tehnologice);P ± perturbri.

Yr -

XmXcE.E.R.A.U +

E.C.

Tr

I.T.

PY





- 19 -

FT 3Fig. 4 Tipuri de semnale aplicate SRA

U(t)

t

0

c) semnal impulsunitar(semnal impulsunitar Dirac)

t

U(t)

1

0

a) semnaltreapt unitar

1 pentru t > 0

u(t) =

0 pentru t 0

t

b) semnal rampunitar

U(t)

t pentru t > 0

u(t) =

0 pentru t 0

0





- 20 -

FT 4

CLASIFICAREA SEMNALELOR UTILIZATE ÎN SRA(dup A. Szuder)

1 3 4 2

2¶4¶ 3¶ 1¶

t

u

T/2 T

d) semnal sinusoidalu(t) = Umax sin t





- 21 -

FT 5CLASIFICAREA TRADUCTOARELOR

dup naturamrimii de

intrare

traductoare demrime

traductoare de calitate

(caracteristici alecompoziiei corpurilor)

mrimineelectrice

mrimielectrice

temperaturdebitpresiunenivelumiditatevitez etc.

tensiunecurentrezistenfrecven

gazoanalizoare

traductoare depH

dup naturamrimii de

ieire

traductoare parametrice(transform o mrime

neelectric într-unparametru de circuit

rezistiveinductivecapacitivefotoelectrice

traductoare generatoare(transform o mrime

neelectric într-o forelectromotoare)

de induciesincrone

piezoelectricetermoelectrice

Caracteristicile traductoarelor

caracteristica de transfer:dependena dintre mrimeaobinut la ieirea traductoruluii mrimea aplicat la intrarea sa

domeniul de msurare: intervalul în care variaz mrimea deintrare i în care traductorul areprecizia cerut

precizia: eroarearelativ atraductorului

rapiditatea: timpulde rspuns al traductorului

fineea: consumul deenergie altraductorului

sensibilitatea: raportul dintre variaia mrimii deieire care corespunde unei variaii a mrimii deintrare





- 22 -

FT 6

TRADUCTOARE PARAMETRICE

Mrimi fizicede baz Mrimi fizice derivate Elemente sensibile tipice

Deplasare

- deplasare liniar;- deplasare unghiular- lungime (dimensiunigeometrice);

- grosime;- straturi de acoperire;- nivel- deformaie (indirect for,presiune sau cuplu);

- altitudine.

- rezistive;- inductive;- fotoelectrice;- electrodinamice (de inducie,

selsine, inductosine).

Vitez- vitez liniar;- vitez unghiular;- debit.

- electrodinamice (de inducie);- fotoelectrice.

For

- efort unitar;- greutate- acceleraie (vibraie);- cuplu;- presiune (absolut, relativ,vacuum, nivel, debit);

- vâscozitate.

- termorezistive;- termistoare;- rezistive;- inductive;- capacitive;- piezorezistive;- magnetorezistive.

Temperatur

- temperatur ( pentru solide,fluide, de suprafa);

- cldur (flux, energie);- conductibilitate termic.

- termorezistene;- termistoare;- termocupluri.

Mas - debit de mas - complexe (dilatare+deplasare)

Concentraie- densitate;- componente în amestecuri degaze;

- ioni de hidrogen în soluii.

- idem ca la for;- termorezistive;- electrochimice;- conductometrice.

Radiaie- umiditate;- luminoas;- termic;- nuclear.

- fotoelectrice;- detectoare în infrarou;- elemente sensibile bazate pe

ionizare.





- 23 -

FT 7

TRADUCTOARE GENERATOARE

Mrime fizicde msurat

Efectutilizat

Mrimede ieire

TemperaturaTermoelectricitate Tensiune

Piroelectricitate Sarcina

Flux de

radiaie optic

Foto-emisie CurentEfect fotovoltaic Tensiune

Efect foto-electric Tensiune

Fora Piezo-electricitateSarcinaelectric

Presiune Piezo-electricitateSarcinaelectric

Acceleraie Piezo-electricitateSarcinaelectric

Viteza Inducieelectromagnetic

Tensiune

Poziie (Magnet) Efect Hall Tensiune





- 24 -

FT 8

Schema bloc a unui element de execuie EE (a)

i adaptarea dintre regulatorul electric R i elementul de

execuie EE prin intermediul unui convertor electro-hidraulic

E/H (b)

c

a)

ME OE

x mc

a)

R E / H EEa c c' m

b)





- 25 -

FT 9

Clasificarea elementelor de execuie

Motorde

execuie

ElectricMotorrotativ

De curentalternativ De currentcontinuu

Solenoid

Pneumatic

sauHidraulic

Cu membranCu piston Cu 2 fee

activeCu o faactiv

Cu distribuitorMixt

Organde

execuie

Electric

Reostat

Întreruptor

De joas

tensiuneDe înalttensiune

Neelectric RobinetCu dublaciuneCu simplaciune

Van ClapetPlan(fluture)





- 26 -

FI CONSPECT 1 (FC1)

Schema unui sistem i a unui sistem de reglare automat esteprezentat în FT1 i FT2.

Prin Sistem de Reglare Automat (SRA) se înelege un sistem realizatastfel încât între mrimea de ieire i mrimea de intrare se realizeazautomat, fr intervenia omului, o relaie funcional care reflect legeade conducere a unui proces.

Elementul de comparaie (EC) are rolul de a compara permanent mrimeade ieire a instalaiei tehnologice cu o mrime de acelai fel cu valoare

prescris (considerat constant), rezultatul comparaiei fiind semnalulde eroare .

Regulatorul automat (RA) are rolul de a efectua anumite operaii asupramrimii primit la intrare, respectiv are rolul de a prelucra aceastmrime dup o anumit lege, numit lege de reglare, rezultatul fiindmrimea Xc aplicat ca mrime de comand elementului de execuie.

Elementul de execuie (EE) are rolul de a interveni în funcionareainstalaiei tehnologice pentru corectarea parametrilor reglai conformmrimii de comand transmise de RA.

Instalaia tehnologic (IT) este în cazul general un sistem supus unoraciuni externe numite perturbaii i aciunii comenzii generate de RA acrui mrime de ieire este astfel reglat conform unui program prescris.

Traductorul (Tr) este instalat pe bucla de reacie negativ are rolul de atransforma mrimea de ieire a IT de regul într-un semnal electricaplicat EC.

Clasificarea SRAExist mai multe posibiliti de clasificare a SRA în funcie

de criteriul adoptat. Mai importante sunt urmtoarele:

1. Dup caracterul informaiei apriorice asupra IT se deosebesc SRA cuinformaie aprioric complet i SRA cu informaie aprioric incomplet.În primul caz, caracteristicile IT sunt practic invariabile în timp, în aldoilea caz aceste caracteristici se modific (sub influena unorperturbri) într-un mod care nu este dinainte cunoscut. Pentru acompensa influena unor asemenea modificri asupra performanelor

Tema: Sisteme de reglare automat





- 27 -

sistemului se folosesc elemente suplimentare, de adaptare, rezultândsisteme adaptive.

2. Dup dependenele ² în regim staionar ² dintre mrimile de ieire i deintrare ale elementelor componente se deosebesc SRA liniare (cânddependenele sunt liniare) i SRA neliniare (când cel puin una dindependene este neliniar). Din punct de vedere matematic sistemele

liniare sunt descrise prin ecuaii liniare, iar cele neliniare prin ecuaiineliniare.

3. Dup caracterul prelucrrii semnalelor se deosebesc SRA continue (cândtoate mrimile care intervin sunt continue în timp) i SRA discrete (cândcel puin una dintre mrimi are o variaie discret în timp).

4. Dup aspectul variaiei în timp a mrimii de intrare (i deci i al mrimiide ieire) se deosebesc trei categorii:

y sisteme de reglare automat, dac mrimea de intrare esteconstant;

y sisteme cu program, dac mrimea de intrare variaz dup un anumitprogram;

y sisteme de urmrire, dac mrimea de intrare variaz aleatoriu întimp.

5. Dup numrul de bucle principale (de reacie) se deosebesc sisteme cu obucl principal i sisteme cu mai multe bucle principale sau sisteme decomand.

6. Dup viteza de rspuns a IT la un semnal aplicat la intrare se deosebescSRA pentru procese rapide, când constantele de timp ale IT nu depesc10 secunde (acionrile electrice) i SRA pentru procese lente când IT au

constante de timp mai mari i de multe ori au i timp mort.7. Dup caracteristicile construciei dispozitivelor de automatizare sedeosebesc SRA unificate (când toate mrimile care circul sunt unificate,adic au aceeai gam i aceeai natur) i SRA specializate, când nu se

întâmpl acest lucru. La sistemele unificate, diferite blocuri aledispozitivelor de automatizare pot fi conectate în diferite modurirezultând astfel o varietate mare de structuri realizate cu un numrrelativ mic de elemente componente.

8. Dup agentul purttor de semnal se deosebesc sisteme electronice,pneumatice, hidraulice i mixte.





- 28 -

FI CONSPECT 2 (FC2)

Noiuni generale

În scopul msurrii mrimilor fizice care intervin într-un procestehnologic, este necesar de obicei convertirea acestora în mrimi de altnatur fizic pentru a fi introduse cu uurin într-un circuit deautomatizare.

Elementul care permite convertirea unei mrimi fizice (de obiceineelectric) într-o alt mrime (de obicei electric) dependent de prima,

în scopul introducerii acesteia într-un circuit de automatizare, se numetetraductor.

În structura traductoarelor se întâlnesc, în general, o serie de

subelemente constructive, ca, de exemplu: convertoare, elementesensibile, adaptoare etc.

Structura general a traductoarelor este foarte diferit de la un tip detraductor la altul, cuprinzând unul, dou sau mai multe convertoareconectate în serie. În majoritatea cazurilor, structura general a unuitraductor este cea din figura urmtoare:

Mrimea de intrare Xi (de exemplu: presiune, nivel, for etc.) este convertitde ctre elementul sensibil într-o mrime intermediar X0 (deplasare liniarsau rotire), care este transformat în mrimea de ieire Xe (tensiuneelectric, rezisten electric, inductan, capacitate etc.), aplicat circuituluide automatizare cu ajutorul unui adaptor.

Caracteristicile generale ale traductoarelor

De obicei, adaptorul cuprinde i sursa de energie care face posibilconvertirea mrimii Xo în mrimea Xe.

La un traductor, mrimea de intrare Xi i cea de ieire Xe sunt de naturdiferit, îns sunt legate între ele prin relaia general de dependen:

Tema: Traductoare

Element

sensibil

AdaptorXi Xo Xe

Traductor





- 29 -

Xe = f(Xi) care poate fi o funcie liniar sau neliniar, cu variaii continue saudiscontinue.

Pe baza acestei relaii de dependen, se stabilesc urmtoarelecaracteristici generale valabile pentru orice traductor:

y

Natura fizic a mrimilor i de ieire de intrare (presiune, debit,temperatur, deplasare etc., respectiv rezisten electric, curent,tensiune etc.);

y Puterea consumat la intrare i cea transmis elementului urmtor(de sarcin). De obicei, puterea de intrare este relativ mic (câivawai, miliwai sau chiar mai puin), astfel încât elementul urmtor înschema de automatizare este aproape totdeauna un amplificator;

y Caracteristica static a traductorului, care este reprezentareagrafic a releiei generale de dependen, este prezentat înfigura de mai jos:

y Sensibilitatea absolut sau panta Ka, care este raportul dintre variaiamrimii de ieire i a mrimii de intrare:

Ka = Xe / Xi ;y Panta medie (Km), care se obine echivalând caracteristica static cu o

dreapt având coeficientul unghiular:

Km = tg § Ka;y Domeniul de msurare, definit de pragurile superioare de

sensibilitate Xi max i Xe max i de cele inferioare Xi min i

Xe min.Clasificarea i caracteristicile traductoarelor este prezentat în foliatransparent FT5, iar caracteristicile traductoarelor parametrice i aletraductoarelor generatoare sunt prezentate în foliile transparente FT6,respectiv FT7. În anexe sunt prezentate câteva plane cu diferite traductoareutilizabile la predare sau la alegerea unui traductor pentru un proiect de SRAspecific calificrii elevilor.

X e min

X e max

X e

X i min X i max X i





- 30 -

FI CONSPECT 3 (FC3)

În prima faz de dezvoltare a automatizrilor s-au folosit sisteme demsurare specializate, în sensul c valorile mrimii de msurat se obin

într-un domeniu de variaie ales arbitrar. De exemplu, pentru un domeniude msurare al temperaturii cuprins între 500 i 800 0C, semnalul obinutla ieirea unui traductor variaz între 0 i 100 mV, sau între 0 i 500mAetc. Pentru a fi adaptate la asemenea domenii de variaie, aparatele demsurare ² indicatoare, înregistratoare etc., precum i regulatoarele,trebuie s funcioneze pentru aceleai valori limit ale domeniului demsurare. În acest caz, aparatele de msurare i regulatoarele trebuie s

fie realizate Åspecialµ (specializate) pentru traductoarelecorespunztoare. În prezent, majoritatea sistemelor automate de msurare i control

(precum i cele de reglare) sunt unificate, în sensul c domeniul devariaie al semnalului din canalul de transmitere este standardizat(semnale unificate). De exemplu, pentru semnale electrice se folosetedomeniul de curent i=2...10mA c.c. sau i=4...20mA c.c., iar pentru semnalepneumatice se utilizeaz presiuni unificate p=0,2....1 kgf/cm2(p=2...10daN/cm2).

De exemplu, pentru un domeniu de variaie al presiunii msurate de 0-15atm, traductorul elaboreaz la ieire un curent unificat i=2...10mA c.c.(respectiv 0 atm => 2mA i 15 atm => 10 mA). Un asemenea sistem desemnal unificat la care pentru o mrime de intrare nul se obine uncurent diferit de zero se numete semnal unificat Åcu zero viuµ. Raiuneade a se folosi un semnal Åcu zero viuµ rezid în aceea c un Åzero realµpoate s însemne nu numai o intrare nul, dar i o defectare a sistemuluide convertire a mrimii msurate.

Folosirea unor traductoare cu semnal de ieire unificat implic iutilizarea unor aparate de msurat sau regulatoare având acelai semnal

de intrare unificat. Acest lucru prezint un avantaj considerabil datoritfaptului c numrul tipurilor de aparate de pe panoul central este foarteredus (aparatur unificat). În acest caz, aparatura respectiv este maiuor de înlocuit.

Procesul de unificare a aparaturii de automatizare se extinde i la altesemnale ca, de exemplu, unificarea parametrilor surselor de alimentare (f= 500 Hz, f = 1000Hz) etc., ceea ce implic o structur modular aechipamentelor în ansamblul lor.

Tema: Echipamente de msurare





- 31 -

FI CONSPECT 4 (FC4)

1. Noiuni generale

Elementele de execuie sunt componente ale sistemelor automate careprimesc la intrare semnale de mic putere de la blocul de conducere ifurnizeaz mrimi de ieire, în marea majoritate a cazurilor, de naturmecanic (fore, cupluri) capabile s modifice starea procesului înconformitate cu algoritmul de conducere stabilit.

Având un dublu rol, informaional i de vehiculare a unor puteriimportante, elementele de execuie au o structur complex,reprezentând subsisteme în cadrul sistemelor automate. În general,elementul de execuie este format din dou pri distincte: motorul deexecuie ME (numit i servomotor) i organul de execuie OE Schema bloca unui EE este prezentat în folia transparent FT8 a.

Relaia care se stabilete între mrimile m de la ieirea EE (mrimea deexecuie) i c mrimea de intrare a EE (provenit de la regulator)definete comportarea EE în regim staionar. Raportul dintre acestemrimi, pentru orice valoare a lui c, ar fi ideal s fie constant, darintervin în cursul funcionrii EE anumii factori care influeneazmrimea m (frecri, reacii ale mediului ambiant, greuti neechilibrateetc.).

Exist cazuri când trecerea de la regulator la EE trebuie adaptat,folosind un convertor care transform mrimea de comand, de exempludin electric în hidraulic, dac intrarea în EE trebuie s fie hidraulic,situaie prezentat în folia transparent FT8 b.

EE poate aciona asupra modificrii de energie în dou moduri:y Continuu, dac mrimea m poate lua orice valoare cuprins între

dou valori limit;y Discontinuu, dac mrimea m poate fi modificat numai pentru dou

valori limit (dintre care cea inferioar este în general zero). Dac intervenia asupra organului de execuie se realizeaz manual,

partea motoare ME nu mai este necesar. Dup natura sursei de energie folosite pentru alimentarea prii motoare

ME, EE se pot clasifica în:y Electrice;y Hidraulice;y Pneumatice.

Clasificarea EE este prezentat în folia transparent FT9

Tema: Elemente de execuie (EE)





- 32 -

2. Acionarea electric a EE

Acionarea electric a organelor de execuie se realizeaz cuelectromagnei sau cu motoare electrice de curent continuu sau de curentalternativ.

Folosind electromagnei, se obine o acionare discontinu, bipoziional, întrucât se pot obine la ieire dou poziii staionare (închis-deschis,dreapta-stânga); trecerea de la o stare la alta se face într-un timp scurt.

În multe procese tehnologice cu reglare automat, pentru variaia mrimiide acionare (de exemplu, pentru reglarea temperaturii, debitului,presiunii etc.) trebuie modificat poziia elementelor de reglare aleorganului de execuie (vanelor, supapelor, cursoarelor etc.), caredetermin valoarea fluxului de energie condus spre obiectul reglrii.Aceast comand se poate realiza i cu motoare electrice.

Pentru organele de execuie de putere mic se folosesc în general

motoare bifazate (asincrone) cu rotorul în scurtcircuit, iar pentru organede execuie de puteri mari, motoare trifazate cu rotorul în scurtcircuit. Se construiesc servomotoare asincrone în urmtoarele variante: cu o

singur rotaie, cu mai multe rotaii sau cu o curs rectilinie. Cele cumai multe rotaii, la care cursa complet a elementului de reglarecorespunde cu câteva rotaii ale arborelui de ieire, se folosesc maifrecvent pentru acionarea robinetelor sau a supapelor regulatoare.

La servomotoarele cu micare rectilinie, arborele de ieirte este înlocuitprintr-o tij, a crei curs complet corespunde cu cursa complet aelementului de reglare. Parametrii principali, în funcie de care se aleg

elementele, sunt: cuplul de rotaie la arborele de ieire sau fora ladispozitivul cu curs rectilinie i durata unei rotaii complete a arboreluide ieire sau a unei curse complete a tijei.

Acionrile electrice cu motoare se împart în dou grupe:y Cu vitez constant;y Cu vitez variabil.

Pentru comanda motoarelor bifazate i trifazate asincrone se folosescbobine de reactan cu saturaie (amplificatoare magnetice).

Din punct de vedere constructiv, partea motoare a EE este construit dindou subansambluri independente:

y Amplificatorul de execuie;y Motorul de execuie.

În cazul motoarelor de curent continuu, comanda se poate face în doumoduri:

y Variind curentul de excitaie i meninând constant curentuldin indusul motorului;





- 33 -

y Variind curentul din indusul motorului i meninând constantcurentul de excitaie.

În general, în SRA se întrebuineaz metoda a doua, pentru c pierderilede energie sunt mai mici. Aceste motoare sunt folosite mai ales în SRA încare parametrul legat este turaia sau un cuplu.

Avantajele utilizrii servomotoarelor de c.c. decurg din cerinele de

funcionare ale acestora:y Posibilitatea de reglaj în limite largi;y Stabilitate a vitezei;y Putere de comand mic;y Cuplu de pornire i vitez de rspuns mare.

Dezavantajul folosirii motoarelor de c.c. îl constituie apariia scânteilor lacolector în timpul comutaiei, fcându-l nefolosibil în medii inflamabile sauexplozive, precum i producerea de perturbaii radiofonice.

3. Acionarea hidraulic a EE Acionrile hidraulice au fost primele mecanisme din tehnica reglrii

automate destinate reglrii proceselor, prin dezvoltarea sistemelorelectrice de reglare, folosirea elementelor hidraulice a sczut datoritneajunsurilor elementelor hidraulice (lipsa posibilitii de comand ladistan, necesitatea etanrii îngrijite a corpurilor i conductelor,dependena caracteristicilor de variaiile de temperatur ale mediuluiambiant i necesitatea unei surse hidraulice).

În ultimul timp, elementele hidraulice cunosc o larg rspândire, întrucât

prezint unele avantaje fa de cele electrice, de exemplu: band mare detrecere (frecvene ridicate de lucru), raport putere/gabarit maxim, lipsa în majoritatea cazurilor a unui reductor de ieire i varietatea mare aformelor de micare a axului de ieire (rotativ, oscilant, liniar).

Caracteristicile statice principale ale elementelor de acionare hidraulicesunt caracterizate de vitez i de for care determin viteza de ieire ifora dezvoltat de motorul de execuie în funcie de elementul decomand. Folosind presiuni înalte se pot comanda EE pân la 200m, frpierderi importante de presiune.

Deosebit de eficient este hidraulica atunci când trebuie acionate, în

acelai timp, mai multe EE (de exemplu: macazurile folosite întransporturi etc.).

În instalaiile de automatizare se folosesc, în majoritatea cazurilor,motoare hidraulice cu piston, care pot fi:

o Cu micare liniar;o Cu micare de rotaie (limitat la un unghi de 1800).





- 34 -

4. Acionarea pneumatic a EE

Motoarele de execuie pneumatice se folosesc foarte mult pentru cprezint urmtoarele avantaje:y Fluidul folosit (aerul) nu prezint pericol de incendiu;y Dup utilizare, aerul este evacuat în atmosfer, nefiind necesare

conducte de întoarcere ca la cele hidraulice;y Pierderile de aer în anumite limite, datorate neetanietii, nu produc

deranjamente;y Sunt simple, robuste, sigure în funcionare i necesit cheltuieli de

întreinere reduse. Dezavantajele acestor motoare sunt urmtoarele:

y Viteza de rspuns este mic (în medie 1/3 ² 1/4 din viteza de rspunsa motoarelor hidraulice);

y

Precizia motoarelor pneumatice este redus. Se recomand folosirea servomotoarelor pneumatice în urmtoarele

cazuri:y Servomotorul are greutate redus;y Temperatura mediului ambiant este ridicat i cu variaii mari;y Mediul ambiant este exploziv;y Nu se cere precizie mare;y Nu se cer viteze de lucru mari.

Motoarele pneumatice pot fi liniare sau rotative. Cele liniare se pot realizacu piston sau cu membran.





- 35 -

FI CONSPECT 5 (FC5)

1. Noiuni generale

Regulatorul automat are rolul de a prelucra operaional semnalul deeroare (obinut in urma comparaiei liniar ² aditive a mrimii de intrarer i a mrimii de reacie yr in elementul de comparaie) i de a da la ieireun semnal de comand u pentru elementul de execuie.

Informaiile curente asupra procesului automatizat se obin cu ajutorultraductorului de reacie Tr i sunt prelucrate de regulatorul automat RAin conformitate cu o anumit lege care definete algoritmul de reglareautomat. Algoritmii de reglare (legile de reglare) convenionali utilizai în

mod curent in reglarea proceselor automatizate (tehnologice) sunt de tipproporional ² integral ² derivativ (PID). Implementarea unei anumite legide reglare se poate realiza printr-o varietate destul de larg aconstruciei regulatorului, ca regulator electronic, pneumatic, hidraulicsau mixt.

Cu toate c exist o mare varietate de regulatoare, orice regulator vaconine urmtoarele elemente componente: amplificatorul (A), elementulde reacie secundar (ERS) i elementul de comparare secundar (ECS).

RA EE+IT

Tr

r u y

y r

P

Tema: Regulatoare automate (RA)

A

Xrs ERS

ECS

u 1





- 36 -

y Amplificatorul (A) este elementul de baz. El amplific mrimea1 cu un factor KR deci realizeaz o relaie de tipul

u(t) = KR 1(t) unde KR reprezint factorul de amplificare al regulatorului.

y Elementul de reacie secundar ERS primete la intrare mrimeade comand u (de la ieirea amplificatorului) i elaboreaz laieire un semnal xrs denumit mrime de reacie secundar.

y Elementul de comparare secundar (ECS) efectueaz continuucompararea valorilor abaterii i a lui xrs dupa relatia

1(t) = (t) ² xrs(t).y ERS este de obicei un element care determin o dependen

proporional între xrs i u. Regulatorul poate avea o structurmai complicat. De exemplu, la unele regulatoare exist mai multeetaje de amplificare, la altele exist mai multe reacii secundarenecesare obinerii unor legi de reglare mai complicate.

Structura regulatoarelor automate. Blocul regulator este alctuit din maimulte pri componente interconectate funcional care permit realizareaatât a legii de reglare propriu-zise (exprimat analitic prin dependenadintre mrimea de ieire i mrimea de intrare), cât i a unor funciiauxiliare de indicare, semnalizare a depairii valorii normale pentruanumite mrimi, desaturare, trecere automat ² manual.

Legile de reglare clasice (de tip P, PI, PID) se realizeaz în cadrulregulatoarelor cu aciune continu cu ajutorul circuitelor operaionale cuelemente pasive instalate pe calea de reacie a unor amplificatoareoperationale.Prin alegerea convenabil a relaiei de corecie (care prezint o anumitfuncie de transfer HC(s)) se obin diferii algoritmi de reglare. Pentrulegile de reglare tipizate funciile de transfer ideale au expresiile:

y Regulator P: HR(s) = K R y Regulator PI: HR(s) = K R *(1 + 1/Ti*S )y Regulator PID: HR(s) = KR *(1 + (1/Ti*S) + Td*S + 9*Td/Ti )

unde KR reprezint factorul de amplificare, Ti ² constanta de timp deintegrare, Td ² constanta de timp de derivare iar 9 ² factorul deinterinfluent.

În anexa 2 sunt date schemele de conexiuni ale amplificatoareloroperaionale pentru realizarea operaiilor de baz:y Amplificator operaional neinversor;y Amplificator operaional inversor;y Amplificator operaional inversor sumator;y Amplificator operaional diferenial;y Amplificator operaional integrator;y Amplificator operaional derivativ.





- 37 -

2. Clasificarea regulatoarelor

Se poate face dup mai multe criterii.

a) În funcie de sursa de energie exterioar folosit, acestea se clasific în:y regulatoare directe ² atunci când nu este necesar o surs de

energie exterioar, transmiterea semnalului realizându-se pe seamaenergiei interne;

y regulatoare indirecte ² când folosesc o surs de energie exterioarpentru acionarea elementului de execuie.

b) Dup viteza de rspuns exist:y regulatoare pentru procese rapide folosite pentru reglarea

automat a instalaiilor tehnologice care au constante de timp mici(mai mici de 10 s).

y

regulatoare pentru procese lente folosite atunci când constantelede timp ale instalaiei sunt mari (depesc 10 sec).c) În funcie de particularitaile de constructie i funcionale avemclasificarile:

y Dup tipul aciunii:o regulatoare cu aciune continu - sunt cele in care mrimile (t)

i u(t) variaza continuu in timp;o dac dependena dintre cele dou mrimi este liniar, regulatorul

se numete liniar;o dac dependena dintre cele dou mrimi este neliniar,

regulatorul este neliniar;o regulatoare cu aciune discret sunt cele la care mrimea (t)

deci i u(t) reprezint un tren de impulsuri. Dup caracteristicile constructive exist:

o regulatoare unificate utilizate pentru reglarea a diferiiparametrii (temperatur, presiune, etc.);

o regulatoare specializate utilizate numai pentru o anumit mrime. Dup agentul purttor de semnal exist:

o regulatoare electronice;o regulatoare electromagnetice;o regulatoare hidraulice;o regulatoare pneumatice.





- 38 -

Senzori!!!





- 39 -

FIA DE LUCRU 1 (FL1)Tema: Caracterizeaz sistemele de reglare automat

1. Identificai elementele din schema funcional a unui sistem prezentat mai jos.

S ±U(t) ± Y(t) ±

2. În Modelul structural al unui sistem de reglare automat (SRA)prezentat în figura de mai jos sunt marcate elementele componente

ale sistemului i mrimile fizice care intervin în funcionareasistemului.

2.1. Identificai elementele schemei2.2. Prezentai pe scurt rolul funcional al elementelor componente ale

schemei2.3. Identificai mrimile care intervin în funcionarea sistemului.

2.1. E.C. ±R.A. ±E.E. ±I.T. ±

Tr ±

2.3. U ± - Yr ±Xc ±Xm ± Y ±P -

Yr -

XmXcE.E.R.A.U +

E.C.

Tr

I.T.

PY

S Y(t) U(t)





- 40 -

FIA DE LUCRU 2 (FL2)Tema: Identificarea semnalelor utilizate în SRA

Pentru semnalele prezentate mai jos identificai tipul i modul dedefinire.

U(t)

1

0

t t

U(t)

0

U(t)

t

0

1 3 4 2

2¶4¶ 3¶ 1¶

t

u

T/2 T





- 41 -

FIA DE LUCRU 3 (FL3)

Tema: Traductoare de deplasareCele mai simple i cel mai frecvent utilizate traductoare de deplasare

sunt cele rezistive, cele inductive i cele capacitive.

TRADUCTOARE DE DEPLASARERezistive Capacitive Inductive

transform o deplasareliniar sau unghiular într-ovariaie a rezistenei unui

reostat sau a unuipoteniometru

transform o deplasareliniar sau unghiular

într-o variaie acapacitii electrice a

unui condensator

transform o deplasareliniar sau unghiular

într-o variaie ainductanei unui circuit

magnetic

variaiile parametrilor de circuit sunt msurate

prin determinarea curentului absorbit sau a tensiunii corespunztoare

3. a) Traductoare rezistive de deplasare

Principiul de funcionare a traductorului rezistiv de deplasare esteilustrat în figura de mai jos:

Traductorul rezistiv de deplasare are urmtoarele caracteristici:

y diametrul minim al conductorului: 0,05 mmy viteza maxim a cursorului: 1 m/sy deplasri msurate: de ordinul centimetrilory numrul maxim de utilizri: aproximativ 106.

1. Reprezentai o schem electric prin care s ilustrai principiul defuncionare a traductorului de deplasare, cunoscând c variaia derezisten este msurat prin cderea de tensiune între captul A icursor.

pist de contact: plasat de-a lungultraiectoriei pe care se determin deplasarea

cursor:solidar cu subansamblulmobil a crui deplasare se msoar

înfurare din conductor de crom (saunichel-cupru ori nichel-crom-fier, cu

rezistivitate mare) bobinat spir lâng spir

suport izolator





- 42 -

Rezistena R a spirelor dintre captul A i cursor este proporional cudeplasarea liniar x i variaz ca în figura urmtoare:

Cursorul poate face contact:

1 ² cu o singur spir a înfurrii

2 ² cu dou spire ale înfurrii

2. Ce legtur exist între numrul de spire N ale traductorului i numrulde poziii distincte pe care le poate sesiza cursorul în cazul în carecursorul face contact cu o singur spir a înfurrii?

În cazul al doilea (când cursorul face contact cu dou spire ale înfurrii), o spir a traductorului este scurtcircuitat de cursor i rezult

(N²2) poziii distincte. 3. Analizai principiul de funcionare i precizai consecinele apsrii

insuficiente a cursorului pe spirele traductorului.

4. Ce se întâmpl dac fora de apsare a cursorului pe spireletraductorului este prea mare?

3. b) Traductoare inductive de deplasare

Principiul de funcionare a traductorului inductiv de deplasare este

ilustrat în figurile de mai jos:Traductor cu armtur mobil

(pentru deplasri mici, de ordinulzecimilor de milimetru)

Traductor cu miez mobil

(pentru deplasri mari)

armturmobil

armtur

fix

solenoid(alimentat în

c.a.

bobin

miezma netic





- 43 -

Componentele mobile ale traductoarelor inductive (armtura i respectivmiezul) sunt solidare cu subansamblul a crui deplasare trebuie determinat.Modificarea poziiei acestora înseamn ²într-un circuit magnetic² modificareainductivitii, deci a curentului absorbit de solenoid, respectiv de bobinacilindric. Deci, curentul indicat de ampermetru este direct proporional cudeplasarea.

1. De ce este necesar alimentarea bobinelor traductorului în curentalternativ (c.a.)?

2. Ce se întâmpl dac înlocuim curentul alternativ (c.a.) cu curent continuu(c.c.)?

3. c) Traductoare capacitive de deplasare

Principiul de funcionare a unui traductor capacitiv de deplasare poatefi îneles pornind de la relaia de calcul a unui condensator, relaie din carerezult c se deosebesc trei categorii de astfel de traductoare.

1. Completai spaiile libere din frazele urmtoare care descriu principiulde funcionare a traductoarelor capacitive de deplasare:

a) Un traductor cu dielectric variabil are ««««««««« dintre armturifix, iar dielectricul este ««««««««« putându-se deplasa dup unadintre axele Ox sau Oy.

d

S C

.I!

x

S

0d

+

±

x

0

d

±

S +

x

S

0d

+

±

x

S

0

+

±

traductoare cu suprafa variabil

traductoare cu distan variabil

traductoare cu dielectric variabilsau





- 44 -

b) Dac dielectricul se deplaseaz dup axa Ox, capacitateatraductorului este echivalent conectrii în ««««««««« a doucondensatoare cu dielectrici diferii: unul cu ««««««««« 0 i cellaltcu ««««««««« .

c) Dac dielectricul se deplaseaz dup axa Oy, capacitateatraductorului este echivalent conectrii în ««««««««« a doucondensatoare cu dielectrici diferii: unul cu ««««««««« 0 i cellaltcu ««««««««« .

d) Un traductor cu suprafa variabil are ««««««««« dintrearmturi fix i ««««««««« armturilor, de asmenea, fix. Ceea cevariaz este îns, ««««««««« pe care, cele dou armturi se suprapun(sunt ´drept în dreptµ).

e) La traductoarele cu distan variabil, ««««««««« dintre armturivariaz cu «««««««««, iar suprafaa armturilor i ««««««««« suntaceleai.





- 45 -


Tema: Traductoare de nivelMsurarea nivelului în recipieni este foarte important pentru multe

procese tehnologice i pentru evaluarea stocurilor existente.

În procesul de msurare a nivelului pot aprea o serie de problemespecifice ca, de exemplu: vase speciale sub presiune sau la temperaturi înalte,prezena spumei la suprafaa exterioar sau a turbulenelor, corozitateasubstanelor folosite etc. Aceste probleme se rezolv prin soluii constructiveadecvate.

Cele mai simple traductoare de nivel se bazeaz pe fora arhimedic:evident, ele pot fi folosite numai în cazul lichidelor.

Traductorul cu plutitor

Traductorul cu imersor

La utilizarea traductorului cu plutitor nu este necesar cunoatereadensitii lichidului. În schimb, pentru traductorul cu imersor, este necesar sse tie valoarea acestei mrimi.

G

x

tambur: poziia sarelativ d indicaii

despre nivelul lichidului contragreutate: echilibreazmicarea plutitorului

plutitor: se afl permanentpe suprafaa lichidului

resort: fora sa elastic i foraarhimedic sunt echilibrate de

greutatea imersorului

imersor: parial introdus în lichid isuspendat de resort, îi modific

poziia în funcie de nivelul lichidului

G

x

Fa

Fe





- 46 -

În cazul substanelor sub form de pulbere sau granule, determinareanivelului are drept scop determinarea masei de substan: pentru aceasta serecurge la cântrirea recipientului cu tot coninutul su. Masa de substaneste egal cu diferena dintre masa msurat i masa recipientului.

În cazul unor condiii speciale (temperaturi ridicate, medii corosive,periculoase etc.) msurarea nivelului se efectueaz fr a interveni asuprarecipientului ² adic fr contact ² apelând la ultrasunete sau microunde.

Principiul de funcionare a traductorului de nivel cu microunde estereprezentat în schema urmtoare:

Timpul între emisia i recepia microundelor, respectiv atenuareaacestora, reprezint o msur a distanei pân la suprafaa de separare întrelichid i aer.

1. Investigai mediul în care v desfurai activitatea cotidian, la coali acas, pentru a descoperi situaii sau instalaii în care se utilizeaztraductoare de nivel.

Ce fel de traductoare sunt acestea?

Completai tabelul urmtor:

Nr. crt. Instalaia Tipul traductorului

receptor de microunde

lichid conductor (reflectmicroundele) sau dielectric

(atenueaz microundele)

x

REAE - anten de emisie

emitor de microunde

AR - anten de recepie





- 47 -

2. Completai aritmogriful urmtor:

a ² ajut la emisia i captarea undelor;

b ² parial introdus în lichid;

c ² poziia sa indic nivelul lichidului;

d ² lichid care reflect microundele;e ² sunete cu frecven foarte mare;

f ² lichid care atenueaz microundele;

g ² emite microunde;

h ² caracterizat de fora eleastic;

i ² echilibreaz micarea plutitorului.

a Tb R

c A

d D

e U

f C

g

h O

i R





- 48 -


Tema: Traductoare de for

Pentru msurarea forei se pot folosi fie traductoare specifice, fie

traductoare de deplasare care capteaz fora i o transform într-odeplasare.

Traductoarele elastice se bazeaz pe modificarea reversibil a formeiunei structuri de baz (bar, inel) sub aciunea forei aplicate: msurândlungirea sau contracia structurii respective, se obin informaii despremrimea forei care a determinat-o.

În acest an, Lordul Kelvin a descoperit c, odat cu modificrilede natur mecanic ale unui corp metalic sau semiconductorsupus unei fore, are loc i o modificare a rezistivitii acestuia

² efectul tensorezistiv.Se utilizeaz primele timbre tensorezistive: un fir conductor înzig-zag sau o folie conductoare foarte subire se depune pe unsuport izolator i se lipete pe piesa solicitat. Suportulizolator i adezivul pentru lipire sunt materiale elastice ifoarte durabile.

Timbrele tensometrice se utilizeaz cunoscându-se caracteristica detransfer. Pentru un timbru metalic, aceast caracteristic se reprezintastfel:

anul 1856

anul 1920

suport izolator

fir (folie)

terminal

l (F)

R





- 49 -

TIAI C «

« un timbru tensometric are rezistena nominal între 100 i 500 i poatemsura deformaii de câiva milimetri pân la câiva centimetri?

« materialele conductoare utilizate la realizarea timbrelor tensometrice suntaliaje de nichel-crom (nichrom), nichel-crom-cupru-fier (karma), platin-

wolfram, nichel-cupru (constantan)?« timbrele tensometrice semiconductoare au sensibilitatea mult mai maredecât cele metalice, îns sunt neliniare (dependena rezistivitate²for nueste o ecuaie de gradul I)?

1. Cunoscând relaia dintre rezistena electric i rezistivitate, realizaiun scurt ´îndrumar de laboratorµ pentru determinarea forei utilizândtimbre tensometrice. Îndrumarul va cuprinde:

a) schema montajului de lucru

b) aparatele necesarec) modul de lucru.





- 50 -


Tema: Traductoare de presiune

Presiunea reprezint un parametru de baz pentru majoritatea

proceselor tehnologice în care se folosesc fluide. Deoarece presiunea sedefinete pe baza forei, rezult c metodele de msurare sunt asemntoarecu cele pentru msurarea forelor. Ceea ce difer este forma elementelorsensibile, care pot fi:

Membrane

a ² plan

b ² gofrat triunghiular

c ² gofrat sinusoidal

d ² gofrat trapezoidal

Tuburi

a ² silfon

b ² tub Bourdon (1 ² oval;

2 ² eliptic; 3 ² în D)

Pistoane

cu resort

Fraii Curie descoper fenomenul piezoelectric: cristalele decuar presate pe dou fee opuse produc între alte dou feeopuse, o tensiune proporional cu presiunea exercitat.

TIAI C «

« nu numai cuarul (SiO2) are proprieti piezoelectrice, ci i turmalina, oxidulde zinc, titanatul de bariu i altele?

« cristalele de cuar sunt folosite la ceasurile electronice de mân i laceasurile de precizie, a cror eroare în msurarea timpului este foarte mic,de câteva zecimi de secund într-o mie de ani?

sf.sec.

a)

b)c)

d)

a)

b)

1)2)3)





- 51 -

1. Explicai principiul de funcionare a unei brichete piezoelectrice sau aunui aprinztor pentru aragaz.

Undele sonore sunt caracterizate prin presiune i vitez: pentruprocesele tehnologice în care intervin aceste unde, foarte important estepresiunea, deoarece viteza particulelor, fiind foarte mic, este dificil dedeterminat.

Vibraiile sonore sunt ´culeseµ de pavilionul urechii. Undeleintr în conductul auditiv i ajung la timpan. Acesta începe s

vibreze i informaia este transformat (prin componentele anatomice aleurechii) în impulsuri electrice care sunt transmise la creier.

Putem spune deci, c timpanul este un traductor de presiune (acustic)la purttor !

2. În figura urmtoare sunt reprezentate schema de principiu icomponentele unui microfon. Explicai modul de funcionare a acestuimicrofon.

3. Stabilii valoarea de adevr a urmtoarelor enunuri, scriind A sau F,dup caz, în faa fiecruia. Dac apreciai c enunul este fals,

înlocuii cuvântul marcat, astfel încât s se obin un enun adevrat.

_____ Membranele gofrate sunt mai dificil de realizat, dar sunt mai

sensibile. _____ Se poate considera c o membran gofrat amplific efectulobinut cu o membran plan, de atâtea ori, câte onduleuri are.

_____ Silfoanele i membranele fac parte din aceeai categorie deelemente sensibile.

_____ La pistonul cu resort, fora elastic a acestuia, echilibreazpresiunea de msurat.

Cum auzim?

capilar: prin acesta, cavitatea iexteriorul comunic pentru a eliminainfluena variaiilor de presiune ale

mediului ambiant

membran: preia presiuneaacustic i o transform într-o deplasare care se

transmite unui traductor

carcas

cavitate închis(capsula microfonului)spre traductorulelectric





- 52 -


Tema: Traductoare de debit

Msurarea debitului este o problem legat de curgerea unui fluid; ca

fenomen, curgerea este caracterizat prin vitez îns, de cele mai multe ori,intereseaz debitul.

Prezena unui traductor într-un fluid poate influena curgerea acestuia.

Debitul poate fi:

y volumic Qv = volumul de fluid care trece printr-o seciune a conductei decurgere, în unitatea de timp

y masic Qm = masa de fluid care trece printr-o seciune a conductei decurgere, în unitatea de timp

Qm = . Qv

Msurarea debitului fluidelor se poate realiza ca urmare a modificriiregimului de curgere prin intermediul unui corp fizic sau prin intermediul unorfenomene care sunt influenate de curgere.

Cel mai simplu traductor de debit se bazeaz pe observaia c un fluidcare curge poate pune în micare de rotaie un sistem mecanic. Astfel, exist

1. Descriei i alte situaii în care este valorificat energia mecanicgenerat prin curgerea unui fluid.

Un alt traductor de debit, foarte simplu, se obine prin montarea uneipalete pe direcia de curgere a fluidului ² debitmetrul cu palet.

Datorit curgerii fluidului, asupra paleteiacioneaz o for care o rotete în jurularticulaiei, rotire care este pus în evidenprintr-un traductor de deplasare unghiular:cu cât fora este mai mare, cu atât unghiul este mai mare.

densitatea fluidului

curgereafluidului

traductoare cu cupetraductoare cu elice

traductor electricde turaie msurareadebitului volumic

v

T





- 53 -

În ambele cazuri descrise mai sus este evident c msurarea modificdebitul de curgere a fluidului, iar informaia care se obine este însoit deerori.

i atunci, cum s-ar putea proceda pentru a evita aceste dezavantaje?

De exemplu, sunt numeroase situaiile în care, în diferite procese

tehnologice (industriale) se impune msurarea debitului de ap. Pentru aceasta,trebuie s cunoatem c apele industriale sunt bune conductoare deelectricitate: practic, ele sunt un conductor lichid care curge (se deplaseaz)cu o anumit vitez.

Exist aadar, dou dintre condiiile necesare pentru a genera otensiune electromotoare prin fenomenul de inducie.

Schema de principiu a unui astfel de traductor ² numit traductorelectromagnetic ² este urmtoarea:

Electromagnetul produce un câmp magnetic de inducie B, ale crui liniide câmp sunt ´tiateµ de conductorul lichid format de fluidul care curge cuviteza v (orientat perpendicular pe seciunea de curgere, dinspre planuldesenului). Tensiunea electromotoare indus este ´culeasµ de doi electrozimetalici, conectai la un voltmetru V a crui indicaie este proporional cu

viteza de curgere, deci cu debitul fluidului.

2. Analizai schema traductorului electromagnetic i aflai sensultensiunii electromotoare induse aplicând regula mâinii drepte;reprezentai sensul respectiv, lsând doar o sgeat dintre cele doureprezentate în dreptul voltmetrului (tergând-o pe ceanecorespunztoare).

conductor

deplasare

câmpmagnetic

+

+

legea

induciei

tensiune electromotoare proporional

cu viteza de deplasare

VSN vB

electrod (metalic)

pol magnetic (al unuielectromagnet)

tub izolator (conductde curgere)





- 54 -

TIAI C «

« un traductor electromagnetic msoar debitele fluidelor cu viteze între 1 i10 m/s, iar eroarea relativ este maxim 1 %?

« este suficient un timp de maxim 1 secund pentru a afla debitul unui fluid,utilizând un traductor electromagnetic?

DICIONAR curgere laminar = curgere constant în timpcurgere turbulent = curgere variabil în timp





- 55 -


Tema: Traductoare de temperatur

Msurarea electric a temperaturii prezint importan nu numai în ceea

ce privete mrimile termice: ea poate furniza, indirect, informaii i despredebite, presiuni joase, tensiuni, cureni.

Un traductor de temperatur foarte simplu se realizeaz pornind de laproprietatea cunoscut a materialelor conductoare de a-i modificarezistivitatea, i deci i rezistena electric, atunci când temperatura lor semodific.

Msurând (prin metode cunoscute) rezistena electric a unui conductor cu oanumit temperatur, se pot obine informaii despre valoarea temperaturiirespective. Un astfel de traductor, numit termorezistor, poate fi realizat i cu

materiale semiconductoare i în acest caz se numete termistor.Constructiv, traductoarele rezistive de temperatur se pot realiza:

y fie ca o înfurare, pe un suport izolant;y fie ca o pelicul (film) depus pe o plac din aluminiu, oxidat (timbre

termorezistive).Pentru temperaturi foarte mari (mii de grade), msurarea temperaturii

se efectueaz prin metode fr contact, adic prin pirometrie (în limbagreac, ´piroµ înseamn foc).

Un pirometru msoar energia termic radiat de un corp care are o

anumit temperatur. Aceast energie, depinde evident, de temperaturacorpului respectiv i se propag în spaiu sub form de unde electromagnetice.

Elementul sensibil al unui pirometru este o lamp cu filament de wolframa crui culoare poate fi modificat prin varierea curentului care trece prinfilament.

R = R0 (1 + .¨)

rezistena electric

la o temperaturoarecare rezistena electric la

temperatura de referin(de obicei, 20 ÜC)

coeficient de variaiea rezistenei cutemperatura

variaia de temperatur

(fa de temperatura dereferin)





- 56 -

Msurarea se face prin comparaie: pe imaginea suprafeei radiante(care emite energie termic) se suprapune aceast lamp. Prin reglareacurentului din filament, se modific temperatura acestuia, deci i culoarea sa,pân când imaginea filamentului dispare. În acest moment, temperaturamsurat este egal cu temperatura filamentului. Deci, valoarea curentului prinfilament este o msur a temperaturii suprafeei radiante.

1. Analizai principiul de msurare a temperaturii cu pirometrul iprecizai ce influen are sensibilitatea vizual a operatorului asupradeterminrii.

2. În activitatea cotidian, oamenii utilizeaz frecvent termometre.Acestea sunt traductoare neelectrice care transform temperatura

într-o deplasare. Cum se obine aceast deplasare?

TIAI C

- în tehnic, msurarea temperaturilor se efectueaz într-o gam larg de

valori, de la zecimi de grad, la zeci de mii de grade, msurtorile curentefiind situate, de regul, în intervalul 70 « 4000 K?

- traductoarele de temperatur se caracterizeaz, în general, printr-un timpde rspuns mare: acest timp este necesar stabilirii echilibrului termic întreelementul sensibil al traductorului i corpul a crui temperatur sedetermin?

T m = T f

T m < T f

T m > T f

dac filamentul lmpii este mai închis decât suprafaa radiant,temperatura filamentului este mai mic decât temperatura de

msurat

creterea curentului prin filament produce înclzirea acestuia itreptat, se ajunge la situaia când filamentul nu se mai vede

pentru c are aceeai culoare ca i suprafaa radiant

o nou cretere a curentului prin filament produce o înclzirei mai mare, iar filamentul începe s se vad din nou, dar cu o

nuan mai deschis ² chiar alb ² fa de suprafaa cald





- 57 -

FIA DE EVALUARE 1 (FEv 1)

Tema: Traductoare electrice

I. Pentru f iecare dintre enunurile urmtoare, încercuii litera corespunztoare

rspunsului corect. 20 p

1. Într -un sistem automatizat, rolul traductorului electric este de a:

a) amplif ica semnalul msurat b) transf orma semnalul de msurat în semnal electric c) msura direct o mrime d) limita semnalul de msurat.

2. Termistorul este un traductor:

a) de nivel b) de deplasare c) de f or d) de temperatur.

3. Un exemplu de traductor de nivel este traductorul:

a) cu membran elastic b) cu elice c) cu plutitor d) rezistiv.

4. Un traductor de f or este, de exemplu:

a) timbrul tensometric b) pirometrul c) silf onul d) electromagnetul.

5. Un traductor este caracterizat de:

a) precizie, f inee, sensibilitate, stabilitate

b) f inee, sensibilitate, rapiditate, stabilitate c) rapiditate, f inee, precizie, sensibilitate d) stabilitate, precizie, sensibilitate, rapiditate.





- 58 -

II. În coloana A sunt enumerate tipuri de traductoare, iar în coloana B sunt enumerate mrimi neelectrice. Scriei în dreptul cif relor din coloana A, litera corespunztoare din coloana B pentru a stabili asocierile corecte între traductoare i mrimile pentru care se utilizeaz. 15 p

A. B1. traductorul cu imersor

2. traductorul cu armtur mobil

3. pistonul cu resort

a. deplasare

b. presiune

c. nivel

d. debit

III. Scriei în spaiul din f aa f iecrui enun litera A, dac apreciai c enunul este adevrat sau litera F, dac apreciai c enunul este f als. 30 p

........... Un traductor de densitate se poate obine dintr -un traductor cu imersor .

...... La traductorul de nivel cu microunde, acestea sunt ref lectate sau atenuate.

......... Timbrele tensometrice semiconductoare sunt mai puin sensibile decât cele metalice.

........... Areometrul este un traductor densitate-tensiune.

............ Fotodioda este un traductor electric de energie radiant.

IV. Cunoscând relaia de calcul a capacitii unui condensator plan, d

S

C

.I! ,

enumerai categoriile de traductoare capacitive de deplasare. 9 p

Alegei una dintre aceste categorii i explicai ± cu ajutorul unei scheme ± principiul de f uncionare. 16 p





- 59 -

? ?

Fiecare elev din grup primete un card pe care segsete înscris simbolul unui element component al schemeiunui SRA.

Stabilii împreun tipul instalaiei tehnologice

automatizate i nivelul parametrului reglat, dup careindividual stabilii caracteristicile tehnice (tipul, mrimeasau mrimile de intrare, mrimea de ieire, funcionareaetc.) ale elementului care v revine, notând datele pe o fide lucru.

Alctuii ´lanul SRAµ aezându-v în ordinea ocupatde fiecare element în schema unui SRA i verificai modul

în care sistemul poate fi funcional pe baza datelorprezentate de fiecare dintre voi.Corectai eventualele greeli sau lipsuri astfel încât la

final sistemul de reglare automat realizat de voi s fie´completµ, lanul SRA s se închid.

? ?

Joc de

rol





- 60 -

FIA DE EVALUARE 2 (FEv 2)(evaluare final)

Tema: S isteme de reglare automatI. Pentru f iecare dintre enunurile urmtoare, încercuii litera corespunztoare

rspunsului corect. 20 p1. Ce mrime exercit inf luene nedorite asupra mrimii de ieire a SRA ?

a) Mrimea de intrare ; b) A baterea ; c) Perturbrile.

2. Ce element component al SRA permite obinerea abaterii ?a) Elementul de comparaie ; b) Traductorul ; c) Elementul de execuie.

3. Ce per f orman este important în regim staionar ?a) R apiditatea ; b) Precizia ; c) Suprereglajul.

4. Funcionarea traductoarelor parametrice inductive se bazeaz pe :

a) Legea

in

duciei

electromagnetice

? b) Variaia reluctanei circuitului magnetic?c) Modif icarea curentului electric ce strbate traductorul?

5. Unele tipuri de traductoare se numesc generatoare deoarece : a) Necesit o surs de energie în circuitul de ieire ? b) Sunt f olosite ca generatoare de energie ( putere) electric ?c) Mrimea de ieire este un curent sau o tensiune electric ?

6. Pentru msurarea debitului unui f luid se pot f olosi : a) Traductoare de nivel ? b) Traductoare termorezistive ?c) Traductoare capacitive ?

7. Funcia elementului de execuie este aceea de :

a) A executa comenzile primite de la instalaia tehnologic ? b) A modif ica valoarea parametrilor din proces ?c) A transf orma o energie de o anumit f orm (de exemplu electric) în alt f orm de

energie (de exemplu hidraulic) ?8. Motorul de execuie reprezint :

a) parte constructiv a elementului de execuie ? b) parte constructiv a instalaiei tehnologice ?c) Un organ de execuie în care s-a adugat un element de execuie ?

9. Care din urmtoarele motoare de execuie se f olosesc în medii explozive ?a) Motor electric de current continuu; b) Motor pneumatic; c) Motor hidraulic.

10. Care dintre motoarele de execuie pot transmite cupluri (f ore) mari ?a) Electrice ; b) Pneumatice ; c) Hidraulice.

11. Sistemele de msurare automat se f olosesc pentru : a) inf ormarea calitativ asupra parametrilor din proces ? b) inf ormarea cantitativ asupra parametrilor din process?c) semnalizarea f uncionrii instalaiilor tehnologice?





- 61 -

12. Un sistem de control automat poate f i realizat cu ajutorul unui: a) Ampermetru? b) Manometru?c) R eleu.

13. Printre f unciile auxiliare ale aparatelor înregistratoare exist i aceea de: a) Trasare a mrimilor msurate pe o band de hârtie? b) Calculare a sumei, dif erenei sau a raportului unor mrimi?

c) Semnalizare a ieirii din limite a mrimilor msurate?14. Care este semnalul unif icat la regulatoarele automate pneumatice?a) 0,2«1 bari; b) 0,5« 2,5 bari; c) 0,7« 3,5 bari.

15. La ce tip de regulatoare liniare intervin trei componente în legea de reglare?a) PI ; b) PID; c) PD.

16. La care tip de regulatoare neliniare intervine zona de insensibilitate?a) La regulatoarele bipoziionale cu caracteristic ideal de releu; b) La regulatoarele bipoziionale cu caracteristic de releu cu histerezis;

c) La regulatoarele tripoziionale.17. Ce lege de reglare poate f i obinut cu regulatoare electronice care conin numai rezistene în circuitele de intrare i reacie ?

a) Proporional-integral ; b) Integral ; c) Proporional.

18. Cum se realizeaz integrarea pe cale numeric?a) Prin intermediul unei sume; b) Prin intermediul unor dif erene; c) Prin calculul unor valori medii.

19. Cum se obine derivarea pe cale numeric?a) Prin intermediul unei sume; b) Prin intermediul unei dif erene; c) Prin calculul unor valori medii.

20. În componena cror elemente intervin capacitile pneumatice?a) Amplif icatoare; b) Elemente de corecie; c) Elemente de comparaie.

II. 1. În coloana A sunt enumerate câteva relaii matematice ale unor legi de reglare, iar în coloana B sunt enumerate tipuri de regulatoare. Scriei în dreptul cif relor din coloana A, litera corespunztoare din coloana B pentru a stabili asocierile corecte între ele. 9p

A. B.1) HR(s) = K R *(1 + 1/Ti*S )2) HR(s) = K R 3) HR(s) = KR *(1 + (1/Ti*S) + Td*S + 9*Td/Ti )

a. Regulator P

b. Regulator PID

c. Regulator PI

d. Regulator PD





- 62 -

2. Pentru schema de mai jos corelai valorile mrimilor din coloana A (corespunztoare rezistenelor R1 i R2) cu cele din coloana B (corespunztoare tensiunii de ieire a AO).

9p

III.Scriei în spaiul din f aa f iecrui enun litera A, dac apreciai c enunul este adevrat sau litera F, dac apreciai c enunul este f als. 20 p

1) «.. Prin Sistem de reglare automat se înelege un sistem realizat astf el încât între mrimea de ieire i mrimea de intrare se realizeaz automat, f r intervenia omului, o relaie f uncional care ref lect legea de conducere a unui proces.

2) «.. Traductorul este instalat pe bucla de reacie negativ are rolul de a transf orma mrimea de intrare a IT de regul într -un semnal electric aplicat EC.

3) «.. Dup caracterul prelucrrii semnalelor se deosebesc SRA continue (când toate mrimile care intervin sunt discrete în timp) i SRA discrete (când cel puin una dintre mrimi are o variaie continu în timp).

4) «.. R elaia K a = ¨ Xe / ¨ Xi reprezint Sensibilitatea absolut sau panta traductorului.

5) «.. Pentru semnale unif icate electrice se f olosete domeniul de curent i = 2...10Ac.c. sau i=4...20A c.c., iar pentru semnale unif icate pneumatice se utilizeaz presiuni unif icate p = 0,2....1 k gf/cm2 ( p = 2...10daN/cm2).

6) «.. În general, elementul de execuie este f ormat din dou pri distincte : motorul de execuie (numit i servomotor) i organul de execuie.

7) «.. Legile de reglare clasice (de tip P, PI, PID) se realizeaz în cadrul regulatoarelor cu aciune continu cu ajutorul circuitelor operaionale cu elemente pasive instalate pe calea de reacie a unor amplif icatoare operationale.

8) «.. Dup viteza de rspuns exist regulatoare liniare i regulatoare neliniare.9) «.. Dup agentul purttor de semnal exist: regulatoare electronice, regulatoare

magnetice, regulatoare hidraulice, regulatoare pneumatice i regulatoare mecanice 10) «.. Elementul component central al unui regulator numeric este microprocesorul.

IV. În f igura de mai jos este reprezentat reglarea turaiei i a curentului motorului M de

curent continuu. Elementele schemei sunt : y ECn - element de comparaie al turaiei ;

y ECi ± element de comparaie al curentului ;

y Trn ± traductorul de turaie realizat cu generatorul tahometric GT ;

y Tri ± traductorul de curent ;

y RAn ± regulatorul automat al turaiei ;

y RAi ± regulatorul automat al curentului.Schema de reglare se numete schem d e r eglar e în cascad . 32 p

A B

1 R1 = 10 k R2 = 10 k a) Vout = - 0,675 V

2 R1 = 1 k R2 = 675 b) Vout = - 5 V 3 R1 = 10 k R2 = 1,35 k c) Vout = + 1 V d) Vout = + 5 V e) Vout = - 1 V





- 63 -

1) Precizai numrul buclelor de reacie din schem i elementele care intr în alctuirea lor . Ce reprezint elemental notat EE? ( 12 p)

2) Ce reprezint pentru regulatorul de curent mrimea de ieire a regulatorului de turaie ? ( 4 p )

3) Explicai pe scurt f uncionarea acestei scheme, precizînd mrimile care intervin.( 10 p )

4) Ce avantaj credei c are aceast schem în comparaie cu schema f r bucl interioar. ( 6 p )

{

Iex = ct.MA

T

Trn

RAn RAi

EE

Tri M

ECn ECii

i





- 64 -

Fia de lucru 1 Conf orm FT1, FT2, i FC1.

Fia de lucru 2 Conf orm FT3 i TF4.Fia de lucru 3a 1. Schema electric echivalent traductorului rezistiv de deplasare este:

2. Sunt egale 3. Nu ³simte´ deplasarea.4. A pare f recarea i uzura mai mare, traductorul f uncioneaz incorect i are erori mari.Fia de lucru 3 b 1. Deoarece inductivitatea este o mrime caracteristic bobinelor numai în c.a.2. În c.c., o bobin este caracterizat de rezistena electric i aceasta nu depinde de poziia miezului magnetic. Deci, traductorul nu ar f i inf luenat în nici un f el de deplasarea componentelor mobile (miez, armtur).Fia de lucru 3c a. distana; mobil

b. paralel; permitivitate (absolut); permitivitate (absolut) c. serie; permitivitate (absolut); permitivitate (absolut) d. distana; supraf aa; supraf aa e. distana; deplasarea; dielectricul Fia de lucru 4

a A N T E N

b I M E R S O R

c T A M B U R

d C O N D U C T O R

e U L T R A S U N E T Ef D I E L E C T R I C

g E M I T T O R

h R E S O R T

i C O N T R A G R E U T A T E

8. S0LUII LA SARCINILE DE LUCRU





- 65 -

Fia de lucru 5Schema montajului de lucru

A parate necesare: ohmmetru serie (sau multimetru) Modul de lucru: y se regleaz ohmmetrul (indicaia pentru R x = 0 i pentru R x = ) y se msoar rezistena nominal a timbrului tensometric (înainte de aplicarea f orei)

R n = ««. y se msoar rezistena timbrului tensometric în timp ce f ora F este aplicat piesei

R 1 = ««. y se determin R = R 1 ± R n = ««.. y utilizând caracteristica de transf er a timbrului tensometric utilizat, se determin f ora

aplicat piesei (f or proporional cu def ormaia N)

Fia de lucru 63. A; A; F (³membranele´ se înlocuiete cu ³tuburile´; A) Fia de lucru 71. La hidrocentrale, la morile de ap, la deplasarea vapoarelor .2. Sensul t.e.m. induse este în jos.Fia de lucru 81. Ochiul uman este surs de erori subiective: operatorii dif erii percep dif erit momentul dispariiei f ilamentului.

2. Prin dilatare liniar a corpului termometric (alcool, mercur etc.).Fia de evaluare FEv 1I. 1 ± b; 2 ± d; 3 ± c; 4 ± a; 5 ± c; II. 1 ± c; 2 ± a; 3 ± b; III. A; A; F, F; AIV. traductoare cu supraf a variabil, traductoare cu distan variabil, traductoare cu dielectric variabil Fia de evaluare FEv 2 (evaluare f inal) I

1 ± c 6 ± c 11 ± b 16 ± c

2 ± a 7 ± b 12 ± c 17 ± c3 ± b 8 ± a 13 ± c 18 ± a4 ± b 9 ± b 14 ± a 19 ± b5 - c 10 - c 15 - b 20 - b





66

II. 1. 1 ± c ; 2 ± a ; 3 ± b.

II. 2. 1 ± e ; 2 ± a ; 3 ± b.

III. 1 ± A; 2 ± F; 3 ± F; 4 ± A; 5 ± F; 6 ± A; 7 ± A; 8 ± F; 9 ± F; 10 ± A;

IV. 1. În schem sunt dou bucle de reacie: una interioar, coninând elementul de comparaie ECi, regulatorul automat RAi, elementul execuie EE, motorul M i, traductorul de curent Tri, i a doua exterioar, incluzând elemental de comparaie ECn, regulatorul automat RAn, întreaga bucl interioar, motorul M i traductorul de turaie Trn realizat prin intermediul generatorului tachometricGT.2. Mrimea de comand de la ieirea regulatorului de turaie devine mrime de intrare a buclei interioare, f iind aplicat elementului de comparaie ECi.3. Prin f olosirea acestei scheme se asigur meninerea turaiei n la o valoare prescris prin mrimea de intrare in a buclei de reglare a turaiei, precum i meninerea valorii curentului principal la valoarea corespunztoare mrimii de intrare ii (a buclei interioare), egal cu mrimea de comand cn de la intrarea regulatorului de turaie RAn.4. Avantajul acestei scheme const în f aptul c se asigur reglarea i limitarea abaterilor atât ale turaiei, cât i ale curentului i inf luena anumitor perturbaii care acioneaz asupra motorului este eliminat mai rapid ( prin aciunea buclei interioare).





67

COMPETENA 18.1: Caracterizeaz sistemele de reglare automat.

În fiele de lucru FL1, FL2, sunt propuse exerciii care cer elevilor sreprezinte schema de principiu a unui sistem de reglare automat, s indicemrimile care intervin în sc de principiu a unui sistem de reglare automat is analizeze rolul funcional al componentelor sistemului de reglare automat.

Aceste fie au fost concepute pentru evaluarea cunotinelor dobândite pebaza explicaiilor , a foliilor transparente FT1 la FT4 i a fieide conspect FC1.

Competena 18. 2: Prezint funcionarea componentelor sistemelor de reglare

automat. În fiele de lucru FL3 la FL8 sunt date sumare explicaii referitoare la diferiteletipuri de traductoare folosite în SRA i exerciii simple care urmrescidentificarea traductoarelor , a modului de realizare i funcionare ale acestoraprecum i a mrimilor lor caracteristice. Exerciiile sunt uor de aplicat laclas i de rezolvat, în funcie de nivelul clasei i de apropierea specializriielevilor de domeniul automatizrilor , aceste exerciii pot fi completate cuunele cu un nivel mai ridicat dar care s asigure dobândirea competenelor

împuse prin SSP-uri.

În fia de evaluare FEv 2 este prezentat un test complet de evaluare acompetenelor 18.1 i 18.2.

Se recomand ca pentru evaluarea competenei 18.3. Analizeazfuncionarea SRA specifice domeniului s se foloseasc metoda cubului.

La rezolvarea exerciiilor propuse se folosesc informaiile din fie le de lucru, din fiele de conspect, din foliile transparente, anexe, manuale, cataloage, pliante, prospecte cu aparate electrice i se pot apela site-urile:

www.ccir.rowww.acero.rowww.universulenergiei.educatia.rowww.fland.rowww.amco-otopeni.rowww.actrus.ro/biblioteca/cursuri/electrowww.eei.ro/automatwww.sycomelco.ro

9. SUGESTII METODOLOGICE





68

Alimpie, I., - Msurarea electric a mrimilor neelectrice, Editura deVest, Timioara, 1996

* * * ± Dicionar. Inventatori i invenii . Editura Tehnic, Bucreti, 2001

* * * - Evoluia tehnologia. Editua Aquila 93, Oradea, 2001

* * * - Colecia revistei tiina pentru toi

* * * - Enciclopedia tehnic ilustrat, Editura Teora, Bucureti, 1999

* * * - tiina azi. Dosarele cunoaterii , Editura Egmont, Bucureti, 2000

*** ± Cataloage de produse, pliante, prospecte, fie tehnice.

*** ± Dicionar P olitehnic , Editura Tehnic, Bucureti, 1967;

*** ± Dicionar cronologic al tiinei i tehnicii universale, Editura tiinific iEnciclopedic, Bucureti, 1979;

Bloiu, T., .a. - Elemente de comand i control pentru acionri i SRA,manual pentru clasele a XI-a i a XII-a, liceu tehnologic,specializarea electrotehnic, Editura EconimicPreuniversitaria, Bucureti, 2002

Bichir , N. i colectiv ± Maini, aparate, acionri i automatizri, manual pentruclasa a XI±a i a XII±a licee industriale i coli profesionale , Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1993;

Breitsameter , F., .a. ± Odiseea progresului în 1700 de întrebri i rspunsuri decultur general, Editura Niculescu, Bucureti, 2001

Fransua, Al., Cnescu, S. ± Electrotehnic i electronic, manual pentru licee despecialitate, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1972;

Mare, Fl., Bloiu, T., Fetecu, Gr., Enache, S., Federenciuc, D. ± Elementede comand i control pentru acionri i sisteme de reglareautomat, manual pentru clasele a XI-a i a XII-a, EdituraEconomic, Bucureti, 2002;

Mare, Fl., .a. - Solicitri i msurri tehnice. Laborator tehnologic. Auxiliar

curricular pentru clasa a X-a, liceu tehnologic ± profil tehnic , Editura Econimic Preuniversitaria, Bucureti, 2001

Mihoc, D., Simulescu, D., Popa, A., ± Aparate electrice i automatizri, EdituraDidactic i Pedagogic, 1982;

Mirescu, S.C., .a. ± Laborator tehnologic. Lucrri de laborator i fie de lucru, Vol. I i II. Editura Economic Preuniversitaria, Bucureti, 2004

10. BIBLIOGRAFIE





69





70

ANEXA 1

MANOMETRE I. VARIANTE CONSTRUCTIVE MECANICE:

a) Manometre cu carcasa din oel i burdondin alam

diametre de carcas:

Ø 40 ;Ø 50 ;Ø 63 ;Ø 80 ;Ø 100 ;Ø 160 mmclase de precizie: ± 1,6%; ± 2,5%domenii: 0/0,6 ... 0/400 bar sau vacuum -1/0bar ... -1/+24 bar

b) Manometre cu carcas i burdon din oelinoxdiametre de carcas: Ø 63 ;Ø 80 ;Ø 100 ;Ø 160 ;Ø 250 mm

clase de precizie: ± 1%domenii: 0/0,6 ... 0/7.000 bar sau vacuum -1/0 bar ... -1/+24 bar

c) Manometre cu carcas i burdon din oelinox si 1,2,3 sau 4 contacte electricediametre de carcas: Ø 100 ;Ø 160 ;Ø 250 mm clase de precizie: ± 1% domenii: 0/1 ... 0/1.600 bar sau vacuum -1/0

bar ... -1/+24 bar

contacte: standard, magnetice sauinductive (contactele pot fi configurate: min,max, min-min, max-max, sau min-max)





71

d)Manometre cu capsul:diametre de carcas: Ø 100 sau Ø 160 mmdomenii: 0/2,5 pana la 0/600 mbar sauvacuum -4/0 mbar pana la -600/0

racordri la proces: axiale sau radiale cu filetG ½µelement elastic din alam sau oel inox

e) Manometre difereniale - diferite tipuri

II. TRADUCTOARE DE PRESIUNE

RELATIV, ABSOLUT SAUDIFERENIALclase de precizie: ± 1%; ± 0,5%; ± 0,25% ;± 0,1%semnale de ieire: 2 fire (4«20 mA) sau 3fire (0...20 mA; 0«5 V ; 0«10 V)





72

TRADUCTOARE DE NIVEL

variante cu filet sausubmersibileclase de precizie: ± 1%; ±

0,5%; ± 0,25% ; ± 0,1%domenii de masur: 0/0,4 ... 0/600 m H2O





73

TERMOMETRE

a) termometre cu bimetal, carcas dinoel i tij imersabil din alam:diametre de carcas: Ø63 ; Ø80 ; Ø100 ;Ø160 mmclase de precizie: ±1% ; ±2% conectri la proces: axiale sau radiale,diverse tipuri de filetlungimi tij: 45...250 mmdiametre tij: î ntre 8 i 12 mm

b) termometre cu bimetal, construcie toutinoxdiametre de carcas: Ø63; Ø80; Ø100; Ø160mm clase de precizie: ±1% domenii de masur: între -30...+500 °Cconectri la proces: axiale, radiale sau cu

cadran rabatabil, diverse tipuri de filetlungimi tij: intre 45 si 1000 mmdiametre tij: 6; 8; 9,6 mm

c) termometre cu presiune de gaz,carcasa i tij imersabil din oel inoxcu sau fr capilardiametre de carcas: Ø 63 ;Ø 80 ;Ø 100 ;Ø 160 mm

clase de precizie: ±1%domenii de masura: -200°«+800°Cconectri la proces: axiale sau radiale,diverse tipuri de filetlungimi tij: 50«1.000 mmdiametre tij: intre 6 si 20 mmlungimi capilar de pân la 20 m





74

d) termometre cu presiune de gaz cu1,2,3,4 contacte electrice, carcas i tij(sau capilar+tij) imersabil din oel inoxdiametre de carcas: Ø 100; Ø 160 mm

clase de precizie: ±1%domenii de masur: -200° + 800°Cconectri la proces: axiale sau radiale,diverse tipuri de filetlungimi tij: 50«1.000 mmdiametre tij: intre 6 si 20 mmlungimi capilar de pân la 20 m

TERMOMETRE DIGITALE, FIXESAU PORTABILEdisplay cu 3, 4 sau 5 digiticlase de precizie: ±0,5% ; ±0,1%domenii de masur: -270°«+1.000°C

alimentare cu baterie proprieTermometrele portabile se livreazcu diverse tipuri de sonde detemperatur, in funcie de aplicaie.

TERMOMETREPORTABILE CUINFRAROU

(msurare de ladistan) cu domenii între 32/+400°C i+200/+1.800°C





75

TERMOCUPLE I TERMOREZISTENE

senzori de temperatur cumar fi Pt 100, Ni 100, Cu 10soluii constructive diverseopional: cu teci de protecieadaptate la mediul de lucru





76

y REDUCTOARE DE PRESIUNE y SUPAPE DE PREAPLIN y SUPAPE DE SIGURANTA y VALVE CU FLOTOR y SEPARATOARE DE ONDENS y INDICATOARE DE CURGERE y FILTRE DE PROTECTIE

Reductoarele de presiune ajut lareducerea unor mari i frecvente fluctuaiide presiune pân la o presiune constantreglabil, în aval fa de valv. Un arc inevalva deschis aceasta închizându-se pemsur ce presiunea de ieire crete.

Supapele de preaplin ajut lacontrolul unei presiuni constantein amonte fa de valv. Un arcine valva închis, aceastadeschizându-se pe msur cepresiunea de intrare crete.

y REDUCTOARE DE PRESIUNE y SUPAPE DE PREAPLIN y SUPAPE DE SIGURANTA y VALVE CU FLOTOR y SEPARATOARE DE ONDENS y INDICATOARE DE CURGERE y FILTRE DE PROTECTIE

y REDUCTOARE DE PRESIUNE y SUPAPE DE PREAPLIN y SUPAPE DE SIGURAN y VALVE CU FLOTOR y SEPARATOARE DE

CONDENS y INDICATOARE DE CURGERE y FILTRE DE PROTECIE





77

Supapele de siguran suntdestinate proteciei rezervoarelor

i conductelor. Acestea previndepirea unor limite de presiunein momentul în care toateechipamentele automate decontrol i monitorizare nu maifuncioneaz.

Valvele cu flotor controleaz nivelul de lichiddin rezervoare i pot fimontate în rezervor, perezervor sau pe conducte.

Separatoarede condens





- 78 -

INDICATOARE DE CURGEREPot fi în variante cu vizor: fr indicator sau cu indicator tip palet,moric sau cu bil.

FILTRE DE PROTECIE





- 79 -

ANEXA 2

a)

b)

c)





- 80 -

d)

e)

f)

sisteme de m pintea

Documents