Traductoare

TRADUCTOARE

A. CONVERTIREA MĂRIMILOR DE MĂSURAT IN AUTOMATIZARE

Elementele de automatizare, ca de altfel şi multe alte clemente cunos¬cute în tehnică, cuprind în structura lor unul sau mai multe subelemente de „convertire", adică de transformare a unei mărimi in altă mărime, dependentă de aceasta.

Pentru înţelegerea noţiunii de convertire a mărimilor, în figura 5.1 se prezintă cîteva exemple de „convertoare" frecvent întilnite în tehnică.

• Termometrul cu lichid (fig. 5. l, a). Temperatura produsă de o sursă de căldură S influenţează volumul V al lichidului (dilatare) care, ridicîndu-se în tubul capilar T produce modificarea lungimii l (scară gradată). Deci temperatura θ este convertită într-un volum V, iar acesta într-o lungime l:

θ→; V→l,deci θ→l

În concluzie, se poate considera că un termometru cu lichid este un convertor cu ajutorul căruia o temperatură θ este convertită într-o lun¬gime l prin două transformări (convertiri) intermediare.

• Manometrul cu tub (f i g. 5.1, b). Presiunea P a unui fluid, acţionînd

asupra secţiunii S a coloanei de mercur, este convertită într-o forţă F

.(F= P∙S), iar aceasta echilibrează greutatea coloanei de mercur de lungime l. Adică:

P→F ; F→l deci P→l (5.2)

• Voltmetrul cu redresor (fig. 5.1, c). Tensiunea alternativă U~ pro¬duce un curent alternativ I~ (determinat de rezistenţa totală a aparatu¬lui), care este redresat prin puntea de diode D în curentul continuu I‗ce străbate galvanometrul G.

Cuplul activ M produs de acest curent este echilibrat de resorturile antagoniste ale galvanometrului la un unghi ot al acului indicator. Deci, avem în vedere următoarele convertiri succesive:

U~→ I~; I~→ I‗; I‗→M;M→α, deci U→α. (5.3)

Prin urmare, voltmetrul cu redresor este un convertor tensiune-unghi(U~→ α).

• Divizorul de tensiune (fig. 5.1, d). Tensiunea U0 este convertită in curentul I determinat de rezistenţa totală Ro , iar acesta produce tensiunea U pe rezistenţa parţială R(U=RI); adică:

U0→I; I→U; U0→U. (5.4)

Concluzii. Din exemplele de mai sus rezultă că procesele de convertire a mărimilor fizice se întîlnesc, practic, destul de frecvent în tehnică.

în automatică, noţiunea de convertor este atribuită unor subelemente realizate fie sub o formă independentă, fie incluse în structura unor ele¬mente complexe (traductoare, regulatoare etc.) şi care au, de exemplu, rolul de a transforma un semnal unificat electric într-un semnal unificat pneumatic (convertor electropneumatic), sau o mărime analogică într-una numerică (convertor analog-numeric) etc.

Capitilul 1.

TRADUCTOARE

a. Noţiuni generale

În scopul măsurării mărimilor fizice ce intervin într-un proces tehnolo¬gic, este necesară de obicei convertirea („traducerea") acestora în mărimi de altă natură fizică care pot fi introduse cu uşurinţă într-un circuit de automatizare (de exemplu, o temperatură poate să influenţeze un circuit de automatizare numai dacă este convertită (tradusă) într-o tensiune electrică proporţională sau dependentă de temperatura respectivă).

Elementul care permite convertirea („traducerea") unei mărimi fizice (de obicei neelectrică) într-o altă mărime fizică (de obicei electrică) de¬pendentă de prima, în scopul introducerii acesteia într-un circuit de auto¬matizare se numeşte traductor.

În structura traductoarelor se întîlnesc, în general, o serie de subele¬mente constitutive, ca, de exemplu: convertoare, elemente sensibile, adap¬toare etc.

După cum va reieşi din exemplele următoare, structura generală a tra¬ductoarelor este foarte diferită de la un tip de traductor la altul, cu-prinzind unul, două sau mai multe convertoare conectate în serie, în majoritatea cazurilor, structura generală a unui traductor este cea din

figura 5.2.

Mărimea de intrare Xi (de exemplu, presiune, nivel, forţă etc.) este convertită de către elementul sensibil într-o mărime intermediară X0 (deplasare liniară sau rotire), care este transformată în mărimea de ieşire Xe (tensiune electrică, rezistenţă, inductanţă, capacitate), aplicată circuitului de automatizare cu ajutorul unui adaptor.

b. Caracteristicile generale ale traductoarelor

De obicei, adaptorul cuprinde şi sursa de energie care face posibilă convertirea mărimii X0 în mărimea Xe.

La un traductor, mărimea de intrare Xi şi cea de ieşire Xe sînt de natură diferită, însă sînt legate între ele prin relaţia generală de de¬pendenţă:

Xe=f(Xi), (5.5)

care poate fi o funcţie liniară sau neliniară, cu variaţii continue sau discontinue (discrete).

Pe baza acestei relaţii de dependenţă se stabilesc următoarele carac¬teristici generale valabile pentru orice traductor:

— natura fizică a mărimilor de intrare şi de ieşire (presiune, debit, temperatură, deplasare etc., respectiv rezistenţa electrică, curent, ten¬siune etc.);

— puterea consumată.la intrare si cea transmisă elementului următor (de sarcină). De obicei, puterea de intrare este relativ mică (cîţiva waţi, miliwaţi sau chiar mai puţin), astfel încît elementul următor în schema de automatizare este aproape totdeauna un amplificator.

Fig. 5.3. Caracteristica statică a unui traductor.

— caracteristica statică a traductorului, care este reprezentarea grafică a relaţiei (5.5) (fig. 5.3);

— sensibilitatea absolută sau panta Ka, care este raportul dintre va¬riaţia mărimii de ieşire ΔXe si variaţia mărimii de intrare ΔXi< (fig. 5.3):

Ka= (5.6)

— panta medie (Km), care se obţine echivalînd caracteristica statică cu o dreaptă avînd coeficientul unghiular:

Km =tgα≈ Ka (5.7)

— domeniul de măsurare, definit de pragurile superioare de sensi¬bilitate Xi max şi Xe min şi de cele inferioare Xi min şi Xe min.