Generalitati Masurari in Procese Industriale

Masurarea impedantelorPunti folosite la masurarea condensatoarelor

1. Puntea Sauty serie

Asigura masurarea de condensatoare cu pierderi mici, prin compararea

condensatorului de valoare necunoscuta Cx cu unul de referinta C0

0

0014

1)()

1(

CjrRRR

CjR

x

x

de unde:

HPTypewriterS9

HPTypewriter

HPTypewriter

HPTypewriter

HPTypewriter

HPTypewriter

HPTypewriter

HPTypewriter

HPTypewriter

HPTypewriter

HPLine

HPTypewriter9

Masurarea impedantelor

2. Puntea Schering (serie)

Permite masurari de condensatoare cu pierderi la tensiuni inalte - 10 kV - sau

joase si frecventa inalta;

Se compara Cx necunoscuta cu C0, etalon. :

0

1

4

4

4

41

)1

1

)(1

(Cj

R

CjR

CjR

CjR

x

x

De unde:

HPTypewriterS10

HPTypewriter

HPLine

HPTypewriter

HPTypewriter10


Punti folosite la masurarea inductantelor

1. Puntea Maxwell-Wien

Permite masurari de bobine cu factor de calitate mic sau mijlociu; de unde

31

0

0

0

0

)1

1

)(( RR

CjR

CjR

LjR xx

de unde

HPTypewriterS11

HPLine

HPTypewriter11


2. Puntea Owen (serie)

Se foloseste la masurari de precizie a unor bobine cu factor de calitate mare,

prin compararea lui Lx cu C4

)1

()1

)((0

01

4 CjRR

CjLjR xx

de unde

HPTypewriterS12

HPLine

HPTypewriter12

MASURAREA MRIMILOR GEOMETRICE

1. MASURAREA MRIMILOR GEOMETRICE CU SENZORI INDUCTIVI

1.1 Elemente sensibile inductive cu miez mobil

Din punct de vedere constructiv, elementele sensibile ale acestor

traductoare sunt de dou tipuri:

a) cu modificarea inductanelor proprii sau mutuale (prin deplasarea unui miez mobil) cu miez mobil

b) cu modificarea ntrefierului cu intrefier variabil

n figura de mai jos (a) este prezentat forma constructiv (varianta de baz) a unui element sensibil cu modificarea inductivitii proprii n raport cu deplasarea x a miezului feromagnetic M n interiorul

cascasei unei bobine B.

HPTypewriter

HPTypewriterS13

HPLine

HPTypewriter13


Deplasarea lui M provoac modificarea inductanei proprii L abobinei B. Caracteristica static este pronunat neliniar (b), datoritcmpului magnetic neomogen creat n bobin.

De asemenea, apar fore parazite de atracie dintre miez i bobin.Aceste dezavantaje se elimin prin utilizarea a dou bobine (B1 iB2) legate diferenial ca in fig de mai jos (a) care asigur ocaracteristic mult mai liniar (b), iar sensibilitatea traductoruluicrete. n poziia de referin (x = 0), miezul feromagnetic esteechidistant fa de capetele interioare ale bobinelor B1 i B2.

HPTypewriter13


Pentru determinarea tensiunii de dezechilibru (Ud) n funcie de valoareadeplasrii x, se utilizeaz schema echilavent a punii (b), unde notaiile auurmtoarele semnificaii:

Zl- impedana liniei de alimentare a punii.

RP- rezistenele pe laturile pasive ale punii (cunoscute);

Z12 este impedana de cuplaj ntre bobinele B1 i B2.

Tensiunea de dezechilibru a punii se poate exprima conform prin relaia:

)LjRR(Z2L)x(L)]x(LjRR[

)x(LRj2U

P21

2222P

Pd

2

HPTypewriter13


n care:

R=R1=R2 reprezint rezistenele ohmice ale bobinelor B1 i B2.

L12 - inductivitatea mutual de cuplaj corespunztoare bobinelor B1 i B2.

R - rezistena ohmic a bobinelor L1, L2,(R= R1=R2)

L12- inductivitatea mutual de cuplaj.

Prin urmare tensiunea de dezechilibru (Ud) este o mrime complexcaracterizat prin faz i modul, faza indicnd sensul de deplasare almiezului mobil, iar modulul indic mrimea absolut a deplasrii.

Dac Ud se aplic unui redresor sensibil la faz, se obine forma redresat atensiunii de dezechilibru (Udr) a crei variaie este dat n figura de pe slide-ul urmator. Domeniul maxim (uzual) de msurare a deplasrii liniare pentruacest tip de traductor este 100 mm.

n funcie de caracteristicile magnetice ale miezului feromagnetic mobil,frecvena tensiunii de alimentare (Ua) se alege n domeniul: [ sute Hz 5KHz ].

2

) x (L-) x ( L) x ( L ;

2

) x ( L) x ( L) x ( L 2121

;LLL 12

HPTypewriter13


O variant mbuntit a elementului sensibil inductiv o reprezint elementulsensibil de tip - transformator diferenial liniar variabil (TDLV) format dintr-obobin primar i dou bobine secundare situate simetric fa de ceaprimar i plasate ntr-o carcas cilindric comun. n interiorul carcaseibobinelor se deplaseaz un miez feromagnetic mobil - pe distana x, careasigur nchiderea fluxului magnetic, figura (a) de pe slide-ul urmator.

Bobinele secundare sunt legate diferenial, (Fig. b) astfel nct tensiunea laieire este dat de diferena dintre tensiunile electromotoare induse n celedou nfurri secundare. Din teorema a-II-a a lui Kirchhoff rezult:

. UU U:sau ; 0UUU 21ee21

HPTypewriter13


Traductoarele cu elemente sensibile de tip TDLV folosesc ca adaptor unredresor sensibil la faz, eventual precedat de un amplificator de curentalternativ. Semnalul de ieire din redresorul sensibil la faz se aplic unuiamplificator de curent continuu cu impedan de ieire mic, prevzut i cu

un circuit de filtrare (trece-jos) pentru eliminarea armonicelor parazite.

Figura de mai jos prezint adaptorul unui element sensibil de tip TDLV.

HPTypewriter13


Performanele acestui tip de traductor sunt:- lipsa frecrilor la deplasarea miezului i ca

urmare, robustee i fiabilitate ridicat;- rezoluie i reproductibilitate foarte bune;- insensibilitate la deplasri radiale ale miezului ;- posibilitatea proteciei bobinei de medii corozive

cu temperaturi i presiuni ridicate ;- asigurarea separrii galvanice (ntre intrare i

ieire);- posibilitatea optimizrii factorului de calitate al

bobinelor care formeaz elementul sensibil.

HPTypewriter13


1.2 Elemente sensibile inductive cu ntrefier variabil

Schita constructiv simpl a unui element sensibil cu ntrefier variabil esteprezentat n figurade mai jos.

Armtura mobil se deplaseaz cu x n raport cu un miez feromagnetic.Corpul, a crui deplasare se msoar, va fi solidar deci cu armtura mobil.Pe miezul feromagnetic (realizat din tole) se afl plasat o bobinalimentat cu o tensiune alternativ, Ua. Modificnd ntrefierul , prindeplasarea x (a armturii mobile) se va modifica reluctana circuituluimagnetic i implicit inductana L (a bobinei), conform relaiei:

n

1k kk

k

2

S

NL

HPTypewriterS14

HPLine

HPTypewriter14


unde:

- N este numrul de spire al bobinei;

- lk este lungimea circuitelor magnetice (aer fier) ;

- Sk sunt suprafaele de nchidere a fluxurilor magnetice ;

- sunt permeabilitile magnetice (ale circuitelor de nchidere afluxurilor).

Tinand cont de constructia elementului sensibil se obine:

unde: este ntrefierul iniial (cnd x=0); x - deplasarea (creterea saudescreterea) fa de ntrefierul iniial.

Din relaia de mai sus se observ c inductivitatea L variaz neliniar(hiperbolic) cu deplasarea x.

k

)x(K

K

S

)x(2

S

L

NL

02

1

aa

0

FeFe

F

2

0

HPTypewriter14


Pentru ameliorarea liniaritii i pentru creterea sensibilitii se utilizeazmontajul diferenial din figura de mai jos (a) pentru care se observ, nfigura (b), variaiile inductivitilor L1 i L2, ct i variaia difereneiinductivitilor (L1-L2) n raport cu ntrefierurile 1 i 2, care, la rndul lor,depind de valoarea deplasrii x.

Considernd i , din se obine tensiunea dedezechilbru a punii:

n care: Ud - este tensiunea de dezechilibru ; Ua - valoarea efectiv a tensiunii de alimentare (constant); - pulsaia (constant) a tensiunii ;

x01 x02

.LKsau U ; LK)LL(RUKU 2d121aPd

HPTypewriter14


Se observ deci dependena liniar ntre tensiunea de dezechilibru a punii iL, si ca urmare variaia liniar ntre Ud i deplasarea x:

;

unde: K= K2L, iar L=Kx;

ntruct variaia n modul a impedanei este:

se impune R ct mai mic pentru ca variaia relativ de inductan s determineo variaie aproximativ egal de impedan.

Observaii:a) Condiiile de liniaritate i sensibilitate nu pot fi satisfcute simultan i ca

urmare se adopt o soluie de compromis. Astfel, pentru L / L =(0,10,3),se recomand variaie a ntrefierului astfel nct:

.

b) Pentru creterea sensibilitii E.S. trebuie ca factorul de calitate Q, (albobinelor) s fie ct mai bun (mare).

xKUd

222 )LL(RZZ

)4,0...3,0(max

;{Z} Re

}ZIm{Q

HPTypewriter14


Elementele sensibile cu modificarea ntrefierului (cu intrefier variabil) se potconstrui i ele n variantele de tip transformator. Astfel, n figura de mai jos(a) este prezentat montajul pentru varianta simpl, iar n figura (b) esteprezentat varianta pentru montajul diferenial.

Pentru varianta simpl (a), tensiunea de ieire, din secundar, va fi de forma:

unde reprezint factorul de cuplaj, variabil neliniar cu deplasarea x.

p1

2s U

N

N)(kU

)(k

HPTypewriter14


2. Masurarea marimilor geometrice cu

senzori capacitivi

Traductoarele capacitive pentru deplasri liniarefolosesc ca elemente sensibile, condensatoare

plane, la care se pot modifica unul din cei trei

parametri ai relaiei ce exprim capacitatea:

x

SCsau

SC

:

HPTypewriterS15

HPTypewriter

HPLine

HPLine

HPTypewriter15


2.1 Elemente sensibile capacitive cu modificarea distanei dintre armturi ().

n varianta simpl, ES este un condensator plan prevzut cu o armtur fix(AF) i una mobil (AM), figura (a) de mai jos. Armtura mobil estesusinut de un sistem elastic (ntre dou arcuri) i poate fi deplasat cuvaloarea x, modificnd distana , fa de valoarea de referin . Variiacapacitii n funcie de parametrul este ilustrat n figura (b).

Variaia capacitatii C, (C) raportat la variaia intrrii (), reprezintsensibilitatea unui element sensibil capacitiv exprimat prin relaia:

;SC

S2

HPTypewriter15


Rezult c valoare sensibilitii elementului sensibil capacitiv (realizat cu uncondensator plan) variaz neliniar cu iar sensibilitatea relativ a acestuia(Sr) este:

Ceea ce inseamna o variaie neliniar, cu sensibilitate mrit, la variaiimici (de ordinul micronilor). Creterea liniaritii este posibil dacelementul sensibil este format din dou condensatoare plane n montajdiferenial avnd o armtur mobil comun, ca n figura urmatoare.

; 1

C

CSr

HPTypewriter15


Alimentate cu tensiune sinusoidal (U~) capacitile C1 i C2 se ncarc cutensiunile U1 i respectiv U2 (conform teoremei divizorului de tensiune):

Si ca urnmare tensiunea diferen (Ud) variaz liniar cu deplasarea x:

Realizarea conversiei deplasare (x) - tensiune (Ue) este posibil conectndcapacitile C1 i C2 ntr-o punte Sauty ca in figura de mai jos:

U2

xU

0

01

U

2

xU

0

02

xKU

U0

d

HPTypewriter15


Tensiunea de dezechilibru (Ud) este preluat de un amplificator A . De laieirea acestuia tensiunea este aplicat unui redresor sensibil la faz (RSF),care genereaz tensiunea (Ue) variabil n domeniul semnalului unificat (10 Vcc) i direct proporional cu deplasarea x. Ca servete la ajustareasensibilitii traductorului. Puntea este alimentat cu o tensiune sinusoidalavnd frecvena n domeniul (500 5000) Hz, furnizat de un oscilator

(OSC).

2.2 Elemente sensibile capacitive cu modificarea suprafeei activedintre armturi.

Se consider armturile unui condensator plan cu dimensiunile a, b i se noteaz cu x deplasarea relativ a unei armturi fa de cealalt ca in figura de mai jos:

HPTypewriterS16

HPLine

HPLine

HPTypewriter16


Dependena capacitatii de deplasarea x la acest element sensibil este o aproximativliniar:

Iar sensibilitatea acestui tip de element sensibil se poate exprima prin relaia:

Adica pentru i d constani, sensibilitatea (S) va fi cu att mai mare, cu ctsuprafaa activ (A) dintre armturi crete, iar distana (d) dintre acestea semicoreaz.

2.3 Elemente sensibile capacitive cu modificarea dielectricului

n varianta de baz, un astfel de element sensibil este realizat din doielectrozi cilindrici fici 1 i 2 (fig. pe slide-ul urmator) ntre care se deplaseazun manon izolator (cu o constant dielectric diferit de cea a aerului)alunecnd cu frecare minim.

d

A

x

CS

d

xaC

HPTypewriterS17

HPTypewriter

HPLine

HPTypewriter17


Electrodul fix 2 este plasat echidistant fa de pereii electrodului cilindric 1,iar manonul dielectric( de form cilindric) este coaxial electrodului fix 2.

Schimbarea capacitii, datorat deplasrii manonului dielectric (pedistana x) se exprim prin relaia:

n care:

este primitivitatea dielectric relativ a manonului ;

- permitivitatea aerului .

l - lungimea electrozilor fici 1 i 2.

d

D ln

)x(2

d

D ln

x2C r00

r

0

HPTypewriter17


Utilizri :Un astfel de element sensibil este folosit la traductoarele pentru msurarea

nivelelor unor lichide dielectrice (sau la msurarea nivelelor unor pulberidielectrice).

Se construiesc si elemente sensibile capacitive cu modificarea dielectricului detip condensator plan ca in fig. de mai jos, utilizate frecvent la traductoarepentru msurarea grosimii unor folii din material izolant (hrtie, carton,materiale plastice etc) .

Acest tip de elemente sensibile au dezavantajul unei caracteristici staticepronunat neliniare, exprimat prin relaia:

unde: - este premitivitatea foliei dielectrice, a crei grosime se msoar;- permitivitatea aerului dintre armturile condensatorului plan;- h i S parametri geometrici cunoscui.

01010

xh

SC

1 x0

HPTypewriter17


Observaie important :

Orice schem pentru conversia capacitii n semnal util necesit un etaj de

amplificare cu impedan mare, deoarece pentru modificri relativ mici decapacitate de ordinul (20200) pF, chiar utiliznd frecvene ridicate(220)KHz, rezult impedane de ieire de ordinul sutelor de K i chiarmegohmilor. n acest caz etajul de amplificare trebuie s aib o impedande intrare ( ) de minimum 20 M . Aceast cerin, mai dificil derealizat, limiteaz sfera utilizrii elementelor sensibile capacitive .

Deasemenea si din punct de vedere tehnologic sunt destul de greu de realizat

deoarece necesita pozitionarea unor electrozi de suprafata mare la distante

foarte mici. Totodata capacitatile parazite pot falsifica serios rezultatele

masurarii, ceea ce impune utilizarea unor circuite de protectie si

compensare destul de complicate. Sunt totusi de neinlocuit in unele aplicatii

precum cele de masurare a nivelurilor lichidelor si substantelor

purverulente, la masurarea gradului de murdarire a uleiurilor de

transformator, a grosimilor si umiditatii hartiei, celulozei si materialelor textile

in flux tehnologic.

C/1Ze

HPTypewriter17


3. Elemente sensibile rezistive pentru deplasri liniare mici

Funcionarea acestora se bazeaz pe dependena liniar care existntre rezistena electric, R (a rezistorului ) i lungimea sa ( )conform relaiei :

unde: este rezistivitatea materialului iar S aria seciuniiconductorului, ambele considerndu-se constante.

Se utilizeaz frecvent E.S. rezistive cu variaie cvasicontinu,realizate prin bobinare cu pas uniform i mic a unui fir conductor peun suport de material izolator (ceramic) liniar, toroidal sau multitoroidal - figura de mai jos (liniar):

SR

HPTypewriterS18

HPLine

HPLine

HPTypewriter18


Deoarece principalele surse de erori pentru aceste elemente sensibile suntcontactele imperfecte ntre cursor i rezistorul bobinat, ct i variaiatemperaturii mediului, se impune pentru firul conductor utilizarea unor materialecare au coeficientul de variaie a lui cu temperatura foarte mic: manganina,constantan, nicron; pentru cursor lamelele sau perii din fire de argint cu grafit,iar pentru carcasa materiale ceramice cu bun izolaie i stabilitate la variaiatemperaturii .

Schemele de conversie la traductoarele de deplasare cu E.S. rezistive sunt de doutipuri:

a) Montajul reostatic, figura (a) urmatoare:

Conform caruia deplasarea (x) se exprim prin curentul , conform relaiei :xI

xSx

RR

EI

HPTypewriter18


care indic o caracteristic neliniar curent-rezistenta electrica.

b) Montajul poteniometric ca in figura a urmatoare:

la care mrimea de ieire este o tensiune dat de relaia:

Unde m este o constanta numita coeficient de ncrcare.

Astfel, caracteristica static (figura b) este liniar doar pentru sarcin

infinit (m = 0); R=0 ; .

1)x1(xm

E U

**x

S

x

R

Rm i;

R

Rx

SR

HPTypewriter18


Neliniaritatea crete odat cu micorarea rezistenei de sarcin Rs.Este necesar deci o rezisten de sarcin ct mai mare. O altcomponent a erorii de neliniaritate este dat de mrimea pasuluide bobinare. Ideal, cursorul ar trebui s calce pe o singur spir.Eroarea de neliniaritate scade atunci cnd n circuitul de msurare(corespunztor lui Rx) sunt cuprinse mai multe spire din R, ceea censemn c rezoluia nu este constant. Dei aceast poate atingevaloarea de din mrimea de msurat, uzual se obine o rezoluie de0,01 mm la o deplasare de 100 mm.

Teoretic aceste ES pot fi utilizate pentru msurarea deplasrilor mar

(de ordinul metrilor), dar aplicaiile acestor traductoare se limiteaz lamsurarea deplasrilor n domeniul (100300) mm. Pentrudeplasari mai mari se pot utiliza ES toroidale sau multi toroidale ceutilizeaza o conversie a miscarii de translatie intr-o miscare de rotatie.

- ES rezistive trebuie protejate mpotriva prafului sau altor impuritiprin capsulare.

HPTypewriter18


4 Traductoare analogice pentru deplasri unghiulareDeplasarea unghiular poate fi msurat n dou moduri :a) msurarea direct a unghiului n domeniul (0360 ) sau ( 0180);b) msurarea indirect ( a deplasrii liniare ) prin mai multe rotaii

complete ale cursorului n domeniul (0360) .

4.1 Elemente sensibile rezistive pentru msurarea deplasrilorunghiulare

Constructiv, acestea sunt servopoteniometre ce functioneaza dupaaceeasi schema si pe acelai principiu ca i ES rezistive pentrudeplasri liniare (figura de pe slide-ul urmator). Dac cursorul esterotit cu unghiul fa de poziia de referin (zero) se obin labornele poteniometrului tensiunile:

unde: Ua este tensiunea de alimentare; - unghiul maxim care deobicei este mai mic dect fiind limitat de spaiul necesaramplasrii contactelor ( )

max

ax

UU

; sau

max

maxa'x

UU

max360

)358(355...0max

HPTypewriterS19

HPLine

HPLine

HPTypewriter19


Poteniometrele de acest tip pot fi :

- uniturn, dac

- multiturn pentru domenii care depesc , la care numrul de rotaii

este standardizat :rotaii, adic:

Servopoteniometrul multiturn are rezistena aplicat pe un suport electroizolant elocoidal . ES de acest tip se utilizeaz pentru msurarea deplasrilor liniare mari (510 m) dac sunt acionate prin mecanisme cu minireductoare adecvate .

Exemplu: Msurarea nivelului n rezervoare (bazine) .

)358(355...0max

360

10)sau 3(max 360 10)sau 3(max

HPTypewriter19


4.2 Elemente sensibile capacitive pentru msurarea deplasriiunghiulare

Schemele de principiu ale acestor ES sunt prezentate n figurile a) si b) de maijos, iar funcionarea acestora are la baz modificarea suprafeei comunedintre armturile unui condensator.

Constructiv, acestea se realizeaz n dou variante:a) condensatoare de acord ( ntlnite n tehnica radio ) ;

Aceste condensatoare au mai multe armturi fixe, ntre care se deplaseazarmturile mobile fixate pe un rotor, figura a .b) varianta diferenial, figura b, unde armtura mobil comun se rotetecu unghiul (ntr-un sens sau altul ) fa de poziia de referin 0,modificnd n sensuri contrare valorile capacitilor C1 i C2.

HPTypewriterS20

HPLine

HPLine

HPTypewriter20


E.S. capacitive se pot utiliza n scheme de msurare de tip rezonant nasociere cu inductana L (care reprezint secundarul transformatorului dealimentare i adaptare TA), figura a, de mai jos:

Caracteristica static (fig.b) arat c acest traductor cu adaptorrezonant poate fi folosit ca indicator de nul pentru deplasri unghiulare.Nulul corespunde valorii maxime a tensiunii de ieire (Umax) la valoarea derezonan a capacitii (Cr). Valoarea maxim a tensiunii (Umax) estesesizat de ctre un element de decizie (ED).

Semnificaiile notaiilor din figur sunt: ED - sesizeaz nulul corespunztortensiunii maxime la ieire ; C() - capacitate variabil (prin unghiul ) cereprezint elementul sensibil; - capacitate de acord ( ajustare auxiliar); - capacitatea de rezonan (la care se obine tensiunea maxim);

) (Ue

AC

rC

HPTypewriter20


Prelucrnd tensiunile statorice se obine o indicaie asupra unghiului . Deexemplu:

Operaia de divizare nefiind avantajoas, n practic se prefer insaalimentarea resolverului pe stator iar rotorul devine indus . n aceastsituaie se pot evidenia dou metode distincte de utilizare :

1. Rezolver cu modulaie n amplitudine ;

2. Rezolver cu modulaie de faz ;

1. Rezolverul cu modulaie n amplitudine :

Pentru a msura poziia unghiular a unui ax (care antreneaz rotorul) nraport cu unghiul (poziia) de referin - se alimenteaz cele dounfurri statorice cu tensiunile :

unde este unghiul de referin, iar - unghiul de msurat ;

2

1

S

S

U

U tg

t sin cosUu;t sin sinUu2S1S

HPTypewriterS21

HPLine

HPTypewriter21


Tensiunea indus n rotor, pentru o poziie unghiular () a axei rotorului fa

de axa nfurrii , va fi:

nlocuind valorile tensiunilor i se obine :

Semnul (+) sau (-) este determinat de sensul de parcurgere al nfurrilor . Pentru sensul marcat n figura a precedenta este (- ) . Dac se alimenteaz cele dou nfurri invers, cu tensiunile :

se obine la bornele rotorului: ; (

Observaie:

Se obine la ieire o tensiune modulat n amplitudine cu sinusul (sau cosinusul) unghiului , care reprezint abaterea fa de unghiul de referin prescris .

. sinu cosuu2S1Sr

1Su

2Su

). sin(t sinUu :sau

) sin cos cossin (t sinUu

r

r

cost sinUu1S

sin t sinUu2S

) ( cost sinUu r

HPTypewriter

HPTypewriter21


2. Rezolver cu modulaie de fazLa acest resolver se alimenteaz statorul cu dou tensiuni

de aceeai frecven i amplitudine, dar decalate cu 90electrice :

Ca urmare, tensiunea indus n rotor va fi:

sau:

Deci tensiunea obinut are faza proporional cuunghiul ce caracterizeaz poziia relativ a rotoruluifa de stator.

t sinUu1S

t cosU)2

tsin(Uu2S

) sin t cos cost sin (Uur

). t sin(Uu r

HPTypewriterS22

HPLine

HPTypewriter22


. Element sensibil de tip inductosin circular

Inductosinul circular poate fi echivalent cu un selsin multipolar desfurat nplan (ce are un numr mare de poli) . Constructiv, acesta const din doudiscuri plane, separate ntre ele printr-un interstiiu de aer cu grosimea demm .

Un disc (rotorul) este mobil,fiind cuplat solidar cu obiectul a crui deplasareunghiular se msoar, iar cellalt este fix (statorul) i asociat cu sistemulde referin. Pe discul fix se gsesc dou nfurri multipolare plane(realizate n tehnologia circuitelor imprimate ) decalate ntre ele cu 90electrice .Rotorul, de regul, este indusul i conine o singur nfurare.Pasul nfurii rotorice este egal cu pasul nfurrii statorice ca in figuraurmatoare:

3,0...1,0

HPTypewriter22


Utiliznd aceleai notaii ca la selsin tensiunile induse n rotor vor fi:

a) n cazul modulaiei de faz

unde este defazajul global

b) n cazul modulaiei n amplitudine :

unde: este defazajul global pentru K numr ntreg( 0,1,2,3 );

- unghiul de rotaie dintre stator i rotor ; - unghiul de referin ; p - nr. perechilor de poli ai nfurrii rotorice; - pasul de divizare.

Uzual, pasul de divizare () se ia egal cu 2 i printr-o divizare electronic se pot obine precizii de cinci secunde (5) sau chiar o secund ( l) .

Avantajul preciziei de msurare a unghiului, oferit de inductosinul circular este contracarat parial de cteva cerine constructive dintre care cele mai importante sunt : interstiiul dintre stator i rotor ( 0,1 0,3 ) mm, perfect paralel ; cuplajul inductiv armonic ; uniformitatea pasului nfurrilor ;

omogenitatea materialului suport .

)ptsin(UUr

)psin(t sinUUr

p

K2

HPTypewriter22


Principalele tipuri de erori, care opt afecta rezultatele msurrii deplasrilorunghiulare sunt:

a) erori datorate armonicilor superioare (de ordinul 3 i 5) n cuplajul mutualdintre stator i rotor . Aceste armonicile duntoare pot fi anulate dac seimpune o lime adecvat pentru conductoarele statorice i rotorice:

( pentru stator ), ( pentru rotor) ;

unde prin i s-au notat din limea conductorului statoric i respectiv, din limea conductorului rotoric .b) erori datorate impreciziei tehnologice a execuiei :

pas de divizare neegal; lime neegal (a) n trasajul conductoarelor; decalaj diferit de ntre

tensiunile de alimentare a nfurrilor rotoricece creeaz tensiuni reziduale i atenueaz semnul util);

inegalitatea amplitudinilor celor dou tensiuni de alimentare a nfurrilorstatorice care pot genera o tensiune rezidual ce atenueaz semnalul util;

inegalitatea impedanelor nfurrilor cursorului; erori de montaj (planeitate imperfect ) ntre stator i rotor .Majoritatea acestor erori pot fi compensate prin mijloace tehnice relativ simple .

Ca urmare, inductosinul circular este frecvent utilizat ca traductor dedeplasare unghiular n echipamentele de conducere numeric a mainilorunelte .

3as

5a r

sa ra

2

HPTypewriter22

MASURAREA VITEZEI I TURAIEI

Principii i metode utilizate n msurarea vitezeiPrincipiile de msurare a vitezei deriv din relaiile:

pentru viteza liniara, si:

pentru viteza unghiulara sau metodele de msurare pot fi consecine ale unorlegi fizice ca de exemplu: legea induciei electromagnetice, efectul Doppleretc.

a) Msurarea vitezei (liniare sau unghiulare) prin intermediul distaneiparcurse ntr-un interval de timp dat.

Se marcheaz pe traiectoria mobilului, repere situate la o distan constant irelativ mic ntre ele, notate cu x respectiv .

Considernd un interval de timp cunoscut, suficient de mare, astfel nctmobilul s treac prin dreptul mai multor repere ( i ) - distana parcurs demobil n acest timp va fi :

respectiv, unghiul parcurs n cazul micrii circulare va fi :

;t

xv

;t

xix

i

HPTypewriterS23

HPLine

HPLine

HPTypewriter23

MASURAREA VITEZEI I TURAIEIViteza liniar a mobilului se exprim prin:

unde iar i este numrul de repere.

Viteza unghiular se exprim prin :

unde

Rezult c operaia de msurare a vitezei const n determinara numrului i.

Schema de principiu a traductorului de vitez liniar utilizeaz principiul traductorului de deplasare incremental i este prezentat n figura de mai jos:

iKT

xiv x

0

constant, T

XK

0x

iKT

i

0

.ctT

K0

HPTypewriter23

MASURAREA VITEZEI I TURAIEIMobilul se mic solidar cu rigla gradat (R). Reperele sunt fante echidistante

pe rigla cu valoarea x. Rigla se afl ntre sursa de lumin (SL) i elementulsensibil fotoelectric (ES). Impulsul de durat T este furnizat de un generatorde tact (GT) prin intermediul generatorului monoimpuls (GMI) la comandaStart. Poarta logic P (in fapt un circuit I) este deschis pe durata T, iarimpulsurile generate de elementul sensibil i formate prin circuitul formatorde semnal (FS) sunt numrate de numrtorul N. n acest numrtor (pedurata T) se nscrie numrul :

n = fT.

unde : f este frecvena impulsurilor date de elementul sensibil ES.Dac pe durata T mobilul parcurge distana X, atunci :

Deci: Deoarece: Rezulta:

Deci numrul de impulsuri (n) nscris n numrtorul N, este direct proporionalcu viteza liniar (v).

; Tx

Xf

;x

T

T

xn

K

x

T

. vkn

HPTypewriter23

MASURAREA VITEZEI I TURAIEITraductoarele de turaie

Aceste traductoare convertesc turaia ntr-un semnal electric calibrat, utiliznd principiilede msurare asemanatoare celor pentru viteza..

O prim clasificare a traductoarelor de turaie trebuie fcut dup destinaia acestora nsistemele de reglare a turaiei. Astfel, traductoarele de turaie pot fi:

a) Traductoare analogice de turaie, cnd acestea au semnalul de ieire unificat(curent continuu sau tensiune continu) fiind utilizate n cadrul sistemelor de reglareanalogic a turaiei.

b) Traductoare numerice de turaie, cnd acestea genereaz la ieire semnalenumerice (ntr-un anumit cod) fiind utilizate n cadrul sistemelor de reglare numeric aturaiei.

O alt clasificare a traductoarelor de turaie se poate face dup tipul (natura)elementelor sensibile. Din acest punct de vedere, traductoarele de turaie sunt:

Traductoare cu elemente sensibile generatoare, la care semnalul de ieire este otensiune electric dependent de turaie, obinut pe baza legii inducieielectromagnetice. Din aceast categorie, cele mai utilizate sunt:

tahogeneratoarele de curent continuu sau de tahogeneratoarele de curent alternativ elemente sensibile cu reluctan variabil.Traductoare cu elemente sensibile parametrice, la care variaia turaiei modific un

parametru de circuit electric (R, L, C ), care moduleaz o tensiune sau un curentgenerat de o surs auxiliar.Cele mai utilizate elemente sensibile n construcia traductoarelor de turaie sunt celefotoelectrice sau de tip senzori integrai de proximitate.

HPTypewriterS24

HPTypewriter

HPLine

HPTypewriter

HPTypewriter24

Documents

Generalitati Masurari in Procese Industriale