22

Click here to load reader

Traductoare Inductive

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Traductoare Inductive

1. Traductoare inductive de proximitate

În scopul măsurării mărimilor fizice care intervin într-un proces

tehnologic, este necesară de obicei convertirea acestora în mărimi de

altă natură fizică pentru a fi introduse cu uşurinţă într-un circuit de

automatizare.

Elementul care permite convertirea unei mărimi fizice (de obicei

neelectrică) într-o altă mărime (de obicei electrică) dependentă de

prima, în scopul introducerii acesteia într-un circuit de automatizare,

se numeşte traductor.

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

subelemente constructive, ca, de exemplu: convertoare, elemente

sensibile, adaptoare etc.

Structura generală a traductoarelor este foarte diferită de la un tip de

traductor la altul, cuprinzând unul, două sau mai multe convertoare

conectate în serie.

În general (în sens larg) proximitatea exprimă gradul de apropiere

dintre două obiecte, dintre care unul reprezintă sistemul de referinţă.

Se poate realiza controlul poziţiei unui obiect care se deplasează,

fără contact între acesta şi referinţă.

În categoria măsurărilor de proximitate intră :

3

Page 2: Traductoare Inductive

- sesizarea capetelor de cursă ;

- sesizarea interstiţiului dintre suprafeţe ;

- sesizarea prezenţei unui obiect în câmpul de lucru etc.

Traductoarele de proximitate au de regulă o caracteristică de tip

releu, mărimea de ieşire având variaţii discrete (" tot sau nimic ")

discerne între două valori care reprezintă (convenţional) prezenţa sau

absenţa corpului controlat.

Această particularitate conduce la realizarea compactă a

traductorului, elementul sensibil şi adaptorul (ES + AD) fiind

plasate în aceeaşi unitate constructivă.

Schema de principiu a acestui traductor este dată în figura 1.1.

Detectorul are rolul de a converti informaţia asupra poziţiei unui

obiect metalic (în raport cu faţa sensibilă) în semnal electric. Blocul

adaptor prelucrează semnalul electric de la ieşirea detectorului şi

comandă un etaj final cu ieşire pe sarcină de tip releu. Blocul de

alimentare furnizează tensiunea necesară circuitelor electronice.

Fig. 1 - Schema bloc a traductorului inductiv de proximitate.

4

Page 3: Traductoare Inductive

Oscilatorul din blocul-detector întreţine, prin câmpul magnetic

alternativ, oscilaţiile în jurul bobinei ce formează (împreună cu

miezul de ferită) faţa sensibilă a detectorului.

Când un obiect metalic (cu proprietăţi feromagnetice) intră în

câmpul magnetic al detectorului, în masa metalului apar curenţi

Foucault care generează, la rândul lor, un câmp magnetic de sens opus

câmpului principal pe care îl atenuează puternic şi ca urmare

blochează oscilaţiile.

Caracteristicile de funcţionare ale traductorului pot fi apreciate în

funcţie de valorile cotelor utile, notate în figura 2 prin: e – grosimea

ecranului metalic (grosimea obiectului detectat); - lăţimea ecranului;

L – lungimea ecranului; x – distanţa de la marginea ecranului la

centrului feţei sensibile; y – acoperirea feţei sensibile de către ecranul

metalic; z – distanţa de la ecran la faţa sensibilă; zN – distanţa

nominală de detecţie (sesizare).

Fig. 2 - Dimensiunile de gabarit ale traductorului inductiv de

proximitate.

Principalele caracteristici funcţionale:

5

Page 4: Traductoare Inductive

a) Zona de acţiune,[2] delimitată de valorile [ 3 … 40 ] mm, este

cuprinsă între curba de anclanşare (oprirea oscilaţiilor) şi curba de

declanşare (pornirea oscilaţiilor);

b) Distanţa utilă de detecţie – , influenţată puternic de natura

şi dimensiunile obiectului (ecranului), cât şi de variaţia temperaturii, a

tensiunii de alimentare şi de dispersiile câmpului magnetic (din

fabricaţie).

c) Fidelitatea reprezintă toleranţa preciziei de reperare a

punctelor de oprire şi pornire a oscilaţiilor, când se menţin constanţi

următorii parametri : distanţa, sensul şi viteza de deplasare,

temperatura şi tensiunea de alimentare.

d) Histerezisul reprezintă cursa (distanţa) dintre punctele de

oprire şi de pornire a oscilaţiilor în aceleaşi condiţii (figura 3).

e) Durata impulsului de ieşire, determinată de viteza deplasării

ecranului (obiectului) şi dimensiunile acestuia.

Constructiv traductoarele inductive de proximitate se realizează în

două variante:

1) cu faţa sensibil inclusă frontal sau lateral în corpul propriu-zis

al traductorului ;

2) cu faţa sensibil separată şi legată prin cablu flexibil de corpul

traductorului.

6

Page 5: Traductoare Inductive

Fig. 3 – Histerezisul unui traductor de proximitate

Fig. 4 – Traductor magnetic de proximitate

2. Masurarea deplasarilor cu traductoare inductive

2.1. Traductoare inductive de deplasare

Principiul de funcţionare a traductorului inductiv de deplasare este

ilustrat în figurile de mai jos:

Traductor cu armătură mobilă (pentru deplasări mici, de ordinul zecimilor de milimetru).

7

Page 6: Traductoare Inductive

Traductor cu miez mobil (pentru deplasări mari)

2.2. Formule si scheme folosite

Deplasarea x a miezului magnetic intre cele doua bobine care

constituie traductorul diferential, determina variatii in sensuri opuse

ale inductivitatiilor

Tensiunea de iesire Vm, masurata pe priza mediana a traductorului

este :

8

Page 7: Traductoare Inductive

Deci tensiunea de iesire este direct proportionala cu deplasarea

miezului magnetic, in limitele analizei de prim ordin.In realitate

aceasta dependenta rezulta neliniara:

Neliniaritatea este determinata de termenul de ordinul3 si

ponderea sa este mica pentru ca x/x0< ½.

R1,R2 sunt rezistentele bobinelor determinate de pierderile

magnetice si prin curenti Foucoutt.Prin deplasarea miezului magnetic

aceste rezistente se modifica si ele dar acest efect poate fi neglijat daca

se alege un miez nagnetic cu un ciclu de histerezis ingustsi cu

rezistivitate mare.

Schema bloc a circuitului este:

9

Page 8: Traductoare Inductive

2.3. Datele obtinute experimental sunt date in tabelul de mai jos:

X[mm] 0 2 4 6 8 10 12 14 16XME[mm

]0.041

0.136

0.25

0.46

0.65

0.85

1.05

1.261.46

L1[mH] 7.74 7.68 7.41

6.88

6 4.89

3.73

2.762.11

L2[mH] 2.28 2.97 3.94

5.02

6.03

6.7 7.16

7.447.56

L1-L2[mH]

5.46 4.71 3.47

1.86

-0.03

-1.81

-3.43

-4.68

-5.45

10

Page 9: Traductoare Inductive

Obs. Semnalul TP7 este putin deplasat fata de referinta datorita

locului de unde se preia.

Se observa ca pozitia de echilibru este x=8 mm si alegem duoa

pozitii simetrice fata de aceasta la x1=6mm si x2=10mm si vizualizam

curentul de intrare in FTJ pentru cele doua pozitii

2.4. Raspunsuri la intrebari

Amplitudinea de oscilatie a oscilatorului OSC trebuie stabilizata

deoarece oscilatorul furnizeaza o tensiune alternativa pentru

alimentarea traductorului si o tensiumn de referinta pentru comanda

detectorului sensibil de faza DSF.

Tensiunea alternativa furnizata pentru alimentarea traductorului,

Va, trebuie sa aiba amplitudinea de oscilatie stabilizata pentru ca

amplitudinea de oscilatie a tensiunii de la iesirea traductorului Vm sa

fie proportionala cu x deplasarea miezului magnetic sa fie stabilizata.

Semnalul sinusoidal aplicat traductorului trebuie sa fie pur pentru

ca si semnalul de la iesirea traductorului sa fie pur, deoarece, pe de o

parte, semnalul de la iesirea traductorului este proportional cu

deplasarea x a miezului magnetic, iar pe de alta parte semnalul de

laiesirea trebuie sa fie pur pentru ca acesta este in continuare

11

Page 10: Traductoare Inductive

amplificat de amplificatorul transconductanta ATA care este acordat

pe frecventa oscilatorului.

Oscilograma care evidentieaza eventualul dezacord dintre frecventa

semnalului si frecventa pe care este acordat amplificatorul de

transimpedanta ATA este TP7 deoarece OSC furnizeaza o tensiune

alternativa pentru alimentarea traductorului,aceasta tensiune este

proportionala cu tensiunea de la iesirea traductorului Vm aceasta din

urma fiind si tensiunea de la intrarea amlificatorului

transconductantaATA a carui marime de iesire este curentul debitatb

in secundarul S la intrarea DSF.

Criteriile de dimensionare a elementelor din FTJ sunt:

Frecventa de taiere a filtrului > frecventa oscilatorului pentru

a inlatura armonicele superioare din spectrul oscilatorului in

cazul in care semnalul nu este pur.

Tensiunea carecade pe condensatorul C7 sa fie egala cu

tensiunea de la iesirea DSF astfel incat sa poata fi indeplinita

conditia de adaptare.

2.4. Traductoare inductive diferentiale de deplasare de tip TL 402

In aceasta parte se vor efectua masuratori cu precizie ridicata a

diverselor piese aflate la masa de masura .

Se foloseste comparatorul electronic de tipul CP402 cu

traductoare inductive diferentiale de deplasare de tip TL 402.

12

Page 11: Traductoare Inductive

Aranjamentul experimental cuprinde stativul care este alcatuit

din: coloana cu surub rectificat cu pasul de14mm, surub de blocare a

masutei suport, surub de reglajal pozitiei masutei suport, surub pentru

blocarea traductorului, piulita manson pentru reglarea inaltimii

suportului traductorului, surub de blocare a suportului traductorului si

comparatorul CP 402 cu urmatoarele elemente: instrument indicator,

lampa de semnalizare pornit /oprit, comutator de pornire si de alegere

a domeniului de masurare in m, comutatorul modului de lucru.

Schema bloc a comparatorului este indicatain figura de mai jos

si cuprinde:

oscilatorul cu o frecventa de aproximativ 5kHz, stabilizat in

amplitudinecare genereaza doua tensiuni in antifaza +Va si –Va;

amplificator sumator de curent alternativ ASA care insumeaza

iesirile traductoarelor A si B si iesirea potentiometrului P, de fixare

a originii;

detectorul sensibil de faza DSF si filtrul trece jos FTJ ;

indicatorul I;

placa de masura PM.

13

Page 12: Traductoare Inductive

Tensiunea de la iesirea din FTJ se obtine nula pentru ca filtrul are o fercventa de taiere foarte mica si de aceea niveleaza semnalul obtinand componenta de curent continuu. Se obtine valoare nula pentru ca valoarea maxima a tensiunii este 1.4V, iar valoarea minima este –1.4V(tensiunea de cap de scara este de 1V,curent continuu).

Teniunea de masa se obtine nula.

Diferenta dintre cele doua cale este de 240m, iar diversele valori ale pieselor masurate sunt date in tabelul de mai jos:

Piesa Grosime[m]

1 502 303 304 505 27

14

Page 13: Traductoare Inductive

6 47 6

3. Norme de protecţia muncii (N.T.S. şi P.S.I)

Măsuri privind construcția aparatelor

Masurile constructive care se iau se împart in mai multe categorii:

- Protecţia împotriva electrocutării prin asigurarea izolaţiei,

atât a pieselor de manevra, cat si a celorlalte piese metalice cu care

operatorul poate veni accidental in contact. Piesele de manevra

trebuie sa fie din material izolant sau imbricate in material izolant, iar

piesa metalica pe care acţionează piesa de manevra trebuie sa fie

izolata fata de pârtile sub tensiune, respectându-se distantele de

străpungere si conturnare stabilite de norme. Cadrul metalic al

aparatului trebuie sa fie prevăzut cu şurub de punere la pământ, iar

zona din jurul şurubului trebuie sa fie cositorita si sa romana nevopsita

pentru a se asigura un contact electric bun al conductorului de legare

la pământ.

* Nota. Pentru mai multa siguranţa împotriva electrocutării, este

recomandata folosirea tensiunii nepericuloase de 24 V in toate

circuitele de comanda.

Aparatele care nu sunt montate in încăperi speciale trebuie sa

fie închise in carcase. In locurile umede, cu pericol mare de

15

Page 14: Traductoare Inductive

electrocutare, carcasele trebuie sa nu poată fi deschise de personal

necalificat; ele trebuie sa fie prevăzute cu şuruburi necesitând chei

speciale (de exemplu, şuruburi cu cap triunghiular) sau cu blocaje care

sa nu permită deschiderea capacului decât după ce întreruptorul

interior a fost scos de sub tensiune.

- Protecţia împotriva acţionarii accidental a aparatelor prin

prevederea butonului de comanda cu inele de protecţie. Pentru

evitarea comenzilor greşite, indicaţiile butoanelor trebuie sa fie foarte

clare, eventual cu imagini sugestive.

- Protecţia împotriva manifestărilor exterioare ale întreruperii

curenţilor: flăcări, gaze fierbinţi, gaze ionizate etc. Pentru aceasta,

carcasele de protecţie trebuie sa rezidite la presiunea gazelor produse

la întreruperea curentului corespunzător capacitaţii de rupere, ieşirea

gazelor fierbinţi trebuie sa fie orientata numai in sus, in afara zonei in

care s-ar putea găsi mana sau fata operatorului.

Masuri privind exploatarea aparatelor

Masurile care trebuie luate in exploatare se împart in:

- masuri care trebuie luate la montarea aparatelor;

- măsuri care trebuie luate in cursul exploatării.

La montarea aparatelor este necesar:

- să se verifice concordanta dintre parametrii instalaţiei și

datele marcate pe aparat sau înscrise in catalogul produsului;

- să se verifice izolaţia aparatului și funcţionarea lui corecta;

- să se fixeze bine aparatele pe panou sau pe perete, să se

etanşeze corect

- trecerile conductoarelor, să se închidă bine capacele, sa se

respecte distantele minime prevăzute in instrucţiuni fata de alte

16

Page 15: Traductoare Inductive

aparate si in special in partea superioară față de alte piese puse la

pământ sau sub tensiune;

- să se instruiască personalul asupra modului de deservire

marcându-se explicit butoanele si manetele de comanda și afişându-se

principalele indicaţii privind acţionarea maşinii și în special acţiunile

periculoase care trebuie evitate.

În exploatarea aparatelor este necesar:

- să nu se intervină la aparate decât după ce au fost sigur

scoase complet de sub tensiune, de la întreruptorul sau separatorul din

amonte. La acesta trebuie atârnata o tăblița cu textul “Atenție! Se

lucrează pe linie";

- orice manevra la aparatele deschise trebuie făcuta cu mana

protejata cu mănușă electroizolantă de cauciuc și cu față ferita printr-o

mască sau un paravan.

ATENTIE! Închiderea este mai periculoasa decât deschiderea nu

uitaţi că puteţi închide pe un scurtcircuit

17