Traductoare de tip tensorezistiv pentru

forţe şi momente

Bleotu Dragoș-MariusAIA AN 2

Profesor coordonator: Valentina Bălaș

Noţiuni introductive

Traductoarele pentru forţe şi momente sunt necesare pentru: supravegherea structurilor cinematice supuse unor regimuri variabile de încărcare (de exemplu: maşini unelte, roboţi, macarale, benzitransportoare etc.). În aceste situaţii, forţa apare ca o mărime vectorială iar determinarea direcţiei în care acţionează forţa este esenţială. Un caz particular îl reprezintă determinarea greutăţii unei mase. În aceste cazuri forţa este caracterizată şi prin acceleraţia pe care o imprimă structurii cinematice:

unde: F - forţa ce acţionează asupra masei m ; a - acceleraţia ;

K – un coeficient care depinde de sistemul de unităţi.În Sistemul Internaţional (SI) pentru [m]=1kg şi [a]=, K=1, iar [F]=1N.

Momentul MMomentul M este produsul dintre forţă şi braţul forţei

(definit prin distanţa măsurată între punctul de aplicare a forţei şi centrul de rotaţie) : ,unde: - este braţul forţei; - momentul de inerţie; - acc. ungh. În SI, unitatea de măsură pentru moment este [N∙m]. Momentul poate fi de: răsucire (torsiune), încovoiere sau forfecare.Formula de determinare a deformaţia produse de forţa ce acţionează pe unitatea de suprafaţă într-un solid este: unde: ε - este deformaţia ; σ - efortul unitar ; E - modulul de elasticitate. Uzual deformaţia ε se exprimă în [mm ∕ m] sau [μm ∕ m] . Conversia deformaţiei în semnal util este cea mai răspândită metodă pe care se bazează funcţionarea traductoarelor de forţe şi momente.

Traductoare-Informatii generale

Def. Traductoare - elemente din structura sistemelor automate care au rolul de a măsura valorile parametrului reglat şi de a converti acest parametru (de obicei o mărime fizică neelectrică) într-o alta mărime fizică (de obicei electrică) dependentă de prima, compatibilă cu mărimea de intrare în elementul următor al sistemului. ! Traductoarele sunt montate de regulă pe bucla de reacţie.   În majoritatea cazurilor, structura generală a unui traductor este cea din figura următoare:

Elementul sensibil - efectuează operaţia de măsurare propriu-zisă

Adaptorul - transformarea (adaptarea) semnalului măsurat într-un alt semnal 

Mărimea de intrare Xi X0Xe

NB! De obicei, adaptorul cuprinde şi sursa de energie care face posibilă convertirea mărimii Xo în mărimea Xe.

Traductoare de forţă tensorezistiveConsiderând un conductor uniform de secţiune A, lungime λ şi rezistivitate ρ, variaţia rezistenţei sale electrice datorită variaţiei dimensiunilor produse de alungirea Δ λ este:

In final relația va devenii:

Astfel putem spune ca variatia dimensiunilor produse depinde de:1. Natura materialului folosit (prin coeficientul K)2. Tehnologia de realizare a marcii tensometrice

Def. Elementul tensorezistiv se realizează sub forma unei mărci tensometrice (MT).

Traductoare de forţă cu măsurarea deplasării

Aceste tipuri de traductoare prezintă o complexitate ridicată, funcţionând pe principiul transformări succesive a mărimilor, prin transformarea forţei F într-o deplasare l cu ajutorul unui traductor elastic, deplasare care, la rândul său este măsurată cu un traductor electric.

Notând u - tensiunea la ieşirea circuitului de măsurare putem scrie:

unde u/l reprezintă funcţia de transfer a traductorului electric cu circuitul său de măsurare.

În figură se prezintă un traductor inductiv diferenţial de tip transformator cu următoarele elemente : 1 - tijă; 2 - arcuri spirale; 3 - înfăşurări; 4 - distanţier;

5 - miez magnetic. Miezul magnetic plasat se poziţionează în raport cu înfăşurările

traductorului cu ajutorul celor două arcuri cu sensul de înfăşurare opus, în scopul compensării erorilor de temperatură

Tensiunea de ieşire nominală poate fi de ordinul 1V la tensiuni de alimentare de câţiva volţi și domeniul de măsurare al acestor traductoare este de circa ±1 daN pentru deplasări de ±0,5 mm.

Exemplu de traductor de forță

Capacitați: 0-10N  pană la 0-500N

Semnal de ieșire: 2mV/VGrad de protecție: IP65Precizie: <±0.05%/RCStructura compactă

Exemplu traductor de moment

Pentru masurare bi-driectionala a momentelor de torsiune in timpul strangerii

Se pot folosi cu surubelnite electrice si pneumatice fara impact

Precizie ± 0.2% din maxim Turatie maxima 4000 rpm Protectie la suprasarcina 150% Certificat de calibrare la cerere Pentru citirea datelor este nevoie de display DTR.

Cod Maxim [Nm] AdaptorMUTOR5N 5 hex 1/4"MUTOR10N 10 hex 1/4"MUTOR25N 25 hex 1/4 "

Ce am învățat?1. Care este scopul traductoarelor de tip

tensorezistiv pentru forțe si momente?2. Ce mărimi sunt necresare de știu si de

calculat pentru a cunoaște ce tip de traductor avem nevoie?

3. Care sunt cele 2 elemente din interiorul ale unui traductor?

4. De ce depinde variația dimensiunilor produse?

5. Din ce elemente este alcatuit un traductor inductiv diferenţial de tip transformator?

Sfârșit!