25
Senzori si traductoare Prof. dr. ing. Valer DOLGA,
Senzori si traductoare
Prof. dr. ing. Valer DOLGA,
Cuprins 4
Traductoare rezistive de deplasare Traductoare inductive de deplasare Traductoare capacitive de deplasare Traductoare de deplasare optoelectronice incrementale Traductoare de deplasare absolute
Prof. dr. ing. Valer DOLGA
2
Traductoare de deplasare analogiceTipul traductorului Rezistiv Inductiv Capacitiv Electrocontacte Piezorezistiv 0.1x10-3 mm 10-3 mm 10-2 mm 10-1 mm 1 mm 10 mm 100 mm
Intrare = deplasare
iesire = semnal analogic
Traductoare de deplasare rezistive
x Ui l Ue= R x x 1+ (1 - ) l Rs lProf. dr. ing. Valer DOLGA 3
Prof. dr. ing. Valer DOLGA
4
Constructiv: un suport izolator pe care se realizeaz bobinat sau pelicular, o rezisten; un contact mobil (cursor) o carcas. Rezistena realizat prin bobinare prezint dezavantajul variaiei rezistenei n trepte la deplasarea cursorului (egal cu rezistena unei spire). O alt surs de erori care afecteaz liniaritatea traductorului cu rezisten bobinat este neuniformitatea bobinrii i a rezistenei conductorului. Materialul: rezistivitate mare, coeficient mic de variaie cu temperatura a rezistivitii, stabilitatea bun n timp a caracteristicilor, rezisten bun la coroziune, caliti nalte de izolare, rezisten mare la rupere i contact.Prof. dr. ing. Valer DOLGA 5
Pentru traductoarele de precizie normal: rezistoare din constantan, manganin, aliaje crom-nichel. Pentru traductoarele de nalt precizie: aliaje pe baz de platin, aur, argint, paladiu. Depunerile peliculare se realizeaz n mod frecvent, prin evaporarea n vid, a materialului. Pelicula de grosime 0.05 - 0.001 mm, poate fi metalic, sau pe baza de elastomer conductiv. Contactul cursor - firul conductor: trebuie s fie asigurat n permanen i s prezinte o rezisten electric redus. Materialul cursorului: rezistent la uzur i uor prelucrabil. Materiale pentru cursor: metalele preioase (platin-iridiu, paladiu-iridiu). Cursorul: sub forma de pachet de fire sau lamele, fie sub forma unei role cilindrice. Contactul cursor - firul conductor: prin for (3 - 100)*10-3 N.Prof. dr. ing. Valer DOLGA 6
Traductor rezistiv pentru deplasare liniara
Traductorul rezistiv pentru rotatie
Prof. dr. ing. Valer DOLGA
7
Ce trebuie avut in vedere la alegere ? Factori de natur electric: liniaritatea cerut de instalaia n care se monteaz traductorul; tolerana totale; asupra rezistenei Factori de natur mecanic: durata de funcionare adecvat performanelor anticipate; adaptabilitatea la condiiile mediului ambiant: temperatur, umiditate; capacitatea de a rezista la vibraii fr deteriorri ale contactului; precizia suprafeelor de montare i ale captului de arbore; posibilitatea unui reglaj uor a punctului de zero; frecare static acceptabil.8
rezoluia i efectele acesteia; suficient izolaie electric; insensibilitatea la efecte capacitive i inductive parazite; lipsa paraziilor radiofonici.
Prof. dr. ing. Valer DOLGA
traductoarele inductive
L = f ( x) sisteme n care este influenat o singur inductan (bobine simple i duble); sisteme n care sunt influenate dou inductane, n sensuri contrare (bobine difereniale); sisteme n care sunt influenate inductane mutuale (transformatoare difereniale).
pentru curse liniare cuprinse n intervalul 1 300 mm
Z = Z1 Z 2
Prof. dr. ing. Valer DOLGA
9
Traductor inductiv cu armtur mobil
teoretic
U e k U i x
real
Liniaritatea se consider acceptabil n general pentru: x (0.3...0.4 ) xmaxTraductor inductiv diferenial
Ue =
U i Z1 Z 2 U i x0 x1 2 Z1 + Z 2 2 x0
x + x2 x0 = 1 2Traductoarele inductive cu circuit feromagnetic, simplu sau diferenial:
x (0.01....5)mm
Prof. dr. ing. Valer DOLGA
10
U =N
d ~ sin dt
Ue =
N S 2 1 U i N P 1 + 2
Traductor inductiv pentru micarea de rotaie
x (0.01....5)mmTraductor inductiv diferenial de tip transformator
Prof. dr. ing. Valer DOLGA
11
stator
Resolverul rotor
Unghiul este unghiul dintre nfurarea rotoric i o nfurare statoric luat ca referin avantaje: dimensiuni mici, construcie simpl, robust i ieftin, domenii extinse de utilizare ntr-un cmp larg de temperatur; dezavantaj (nesemnificativ ns): aspectul complex de prelucrare a informaiilor.Prof. dr. ing. Valer DOLGA 12
Inductosinul de rotaie partea fix statoric care are dou nfurri plane, multipolare, executate prin tehnologia cablajelor imprimate; partea mobil rotoric poart o nfurare plan, cu pas unghiular constant, executat tot prin tehnologia cablajelor imprimate. Cele dou pri se gsesc n funcionare cu nfurrile fa n fa, realizndu-se un ntrefier de 0.10.5 mm nfurrile: ntr-un singur strat cu semifabricate din folie de cupru de 70 m; curenii de alimentare sunt mai mici de 1 A; frecvena optim a tensiunii de lucru: aprox. 10 kHz.Prof. dr. ing. Valer DOLGA 13
selsina
Selsina emitatoare Selsina receptoare
Micromotor bifazat
U e k S ( e r )
Prof. dr. ing. Valer DOLGA
14
armtur mobil (3) circuitul feromagnetic (1) din ferit (2- nfurarea bobinei).
inductosin
Varianta constructiv a unui traductor inductiv de tip diferenial:1-bobina; 2miez feromagnetic; 3-ghidaj cu bile; 4arc; 5-cap pentru palpareProf. dr. ing. Valer DOLGA 15
traductoare capacitive
C=C =
0 r Ad0 r bd xCaracteristica static teoretic = liniar, unidirecional
C=
2 0 r L ln D d
( )
C =
2 0 r L ln D d
( )
b este limea armturilor, x este deplasarea liniar a armturii plane i respectiv L este deplasarea liniar a armturii cilindrice
Prof. dr. ing. Valer DOLGA
16
0 r A C= d A C S= = n 0 r d
Traductoarele capacitive cu modificarea distanei d dintre armturi au o caracteristic static neliniar
Traductor capacitiv diferenial
Prof. dr. ing. Valer DOLGA
17
C1 =
0 r1 b xd
b (L x ) C2 = 0 d b L C = C0 + C ( x ) = 0 + d b + 0 ( r 1) x d
x 0 A C2 = dxC = 0 A
C1 =
0 r1 A
r1 r1 d ( r1 1) x
Prof. dr. ing. Valer DOLGA
18
U=
U0 d k
Pe tija mobil 1 este fixat suportul izolator 2 ghidat n micarea de translaie prin intermediul ghidajelor 3 i 3. Armturile mobile 4 (din material ceramic) se deplaseaz relativ, n micare de translaie fa de armturile metalice fixe 5. ntreaga construcie este nchis n carcasa 6
Prof. dr. ing. Valer DOLGA
19
traductoare incrementale optoelectronice
rigla incremental - pentru traductoarele liniare discul incremental traductoarele de rotatie capul de citire sau testare
Rigla (a) i discul incremental (b) codificate n cod binar Sursele luminoase: diode electroluminiscente (LED) sau diode laser Receptoarele fluxului luminos sunt fotodiode sau fototranzistoare.
1 rigla incrementala 2 sursa de lumina 3 lentila colimatoare 4 grila transparenta 5 - fotolemente20
Prof. dr. ing. Valer DOLGA
e1 = e c + e0 sin e 2 = e c + e sin + 2 e 3 = e c + e0 sin( + 2 )2 e 4 = e c + e0 sin( + 3
e13 = e1 - e 3 e 24 = e 2 - e 4
2
)
Prof. dr. ing. Valer DOLGA
21
1 front crescator; 2 front descrescator 3 - contor
v f = L
[s-1]
n f = N imp 60F frecventa impulsurilor v viteza liniara a riglei n turatia elementului mobilProf. dr. ing. Valer DOLGA 22
1-zona diviziunilor incrementale; 2- zona impulsului de nul
Cuplaje elastice 1-batiu; 2-traductor; 3-clem; 4-urub, piuliProf. dr. ing. Valer DOLGA
1-carcasa; 2-disc incremental; 3-circuite electronice23
Traductoare optoelectronice absolute
1-discul absolut; 2-surse luminoase; 3-fotoreceptoare; 4-monostabil; 5-tact; 6-informatie; 7-interfa
Rigl codificat: a) cod binar; b) n cod Gray
Prof. dr. ing. Valer DOLGA
24
Evitarea erorilor de citire: pista de validare - se permite utilizarea cnd elementele de testare se gsesc n mijlocul intervalului citit; utilizarea codului Gray - cnd trecerea de la o valoare numeric la alta se face de aa manier nct se schimb starea logic a unui singur ordin; citirea in "V" - semnal logic "1" (diviziune transparent) pe o pist, comand testarea pe elementul din stnga dreptei Y'Y" pentru pista urmatoare; - semnal logic "0" (diviziune opac) pe o pist, comand testarea pe elementul din dreapta liniei Y'Y" pe pista urmtoare.
Prof. dr. ing. Valer DOLGA
25