Senzori și traductoare

Introducere

1.1. Noţiuni definitorii

Orice activitate tehnică industrială necesită măsurarea parametrilor de proces.

Orice activitate de măsurare se fundamentează pe noţiunea de unitate de măsură.

A măsura = a stabili experimental valoarea numerică a unei mărimi fizice prin comparaţie cu o mărime de aceeaşi natură, aleasă convenţional ca unitate de măsură.

Operaţiile de măsurare se fac de obicei cu aparate de măsură.

Aparatul de măsurat este dispozitivul care stabileşte o dependenţă între mărimea de măsurat şi o altă mărime ce poate fi percepută nemijlocit de către operator. Percepţia trebuie să se realizeze astfel încât să se poată stabili valoarea mărimii de măsurat în raport cu unitatea de măsură.

Măsurarea este specifică atât proceselor neautomatizate cât şi celor automatizate. în cazul sistemului automatizat informaţia nu mai este citită de operator, ci este transmisă de la aparatul de măsurat, prin intermediul altor dispozitive, la elementele componente ale S.A.* (S.R.A.*).

în acest caz ansamblul aparatelor de măsurat, sistemul de adaptare, eventual şi alte sisteme constitue TR* (traductorul). Acesta informează S.A. asupra valorii măsurate, urmând ca S.A. să reacţioneze în consecinţă. De aceea, în sensul perceput de automatică, TR sunt dispozitive de automatizare ce stabilesc o corespondenţă între mărimea de măsură (ce poate avea orice natură şi orice domeniu de valori) şi o mărime bine stabilită ca domeniu de variaţie şi natură. Prima mărime este mărimea de intrare în TR, a doua fiind mărimea de ieşire din TR.

Faptul că TR lucrează într-un S.A., pe când informaţia aparatului de măsură se adresează unui operator, conduce la o serie de diferenţe între aparatul de măsură şi TR Astfel:

• la un aparat de măsură mărimea de ieşire poate varia neliniar cu

mărimea de intrare;

• la un aparat de măsură domeniul mărimii de ieşire poate să difere în

funcţie de domeniul mărimii de intrare;

• în structura TR aparatul de măsură poate juca rolul de sesizor (captor),

intrând în componenţa TR.

Lucrul în S.A. impune pentru TR două cerinţe fundamentale:

- dependenţă liniară între intrare şi ieşire pentru un domeniu al valorilor de ieşire foarte strict precizat;

- dinamica proprie TR să nu influenţeze în mod negativ dinamica S.R.A.

(S.A.).

Toate operaţiile de reglare şi conducere a unui proces automat se bazează pe aceste două restricţii severe la care sunt supuse traductoarele. Se caută ca informaţia transmisă de TR să se producă într-un timp cât mai scurt, mult mai mic decât timpul total de răspuns al S.A. Toate relaţiile de calcul folosite în analiza şl sinteza S.A. pleacă de la premisa că erorile introduse de TR în sistem sunt minime. Precizia ridicată cerută traductorului se justifică prin faptul că orice informaţie greşită nu poate fi sesizată de operatorul uman, pentru a restabiliza funcţionarea corectă a sistemului.

1.2. Clasificarea traductoarelor

• Din punct de vedere al necesităţii de a fi alimentat cu energie din exterior:

- TR pasive - alimentate cu energie din exterior;

- TR active - nu trebuie alimentate cu energie din exterior;

TR active folosesc energia procesului pentru a asigura energia necesară transmiterii informaţiei. Dacă această cantitate de energie este foarte mică, procesul nu este destabilizat. Dacă se depăşeşte o valoare limită admisă, această energie trebuie compensată de la o sursă exterioară.

• După felul mărimii de ieşire:

- TR pneumatice;

- TR electrice - cu structură clasică;

- integrate,

sau:

- TR analogice;

- TR numerice.

• După natura mărimii de intrare:

- electrică, mecanică, pneumatică, hidraulică, optică, magnetică,

electromagnetică etc;

• După scopul în care sunt folosite TR acestea pot fi folosite pentru:

-mărimi electrice: - TR de curent continuu sau alternativ;

- TR de tensiune (în curent continuu sau alternativ);

- TR de putere - activă

- reactivă Acestea pot fi monofazate sau trifazate.

- TR pentru frecvenţă

- TR pentru defazaj şi factor de putere;

- TR pentru mărimi electromagnetice: H, B, frecvenţă;

- TR pentru vibraţii şl acceleraţii;

- TR de forţă şl momente mecanice: - prin măsurare directă;

- prin efecte secundare.

-TR pentru mărimi geometrice: - pentru deplasări mici;

- pentru deplasări mari.

- pentru deplasări liniare;

- pentru deplasări unghiulare.

- TR de debit;

- TR de presiune;

- TR de timp;

- TR de temperatură;

- TR de umiditate;

- TR pentru deformaţii şl tensiuni interne;

- TR pentru controlul calităţii: - pentru controlul dimensional;

- pentru controlul defectelor.

- TR. pentru dotare senzorială a roboţilor perfecţionaţi;

- TR. de viteză: - pentru viteză unghiulară;

- pentru viteză liniară.

Senzori sunt numite, de obicei, traductoarele ce echipează roboţii (denumirea a fost dată în analogie cu sistemul senzorial uman).

într-o accepţiune mai largă, senzorul face parte din traductor, fiind elementul captor al informaţiei.

Senzorii ce echipează roboţii pot fi: de efort, tactili, pentru determinarea proximităţii, pentru localizare, pentru măsurarea distanţei, pentru centrare automată şi vizuali, care pot fi, la rândul lor:

- de orientare în teren;

- de trecere de la două la trei dimensiuni;

- de evitare a obstacolelor;

- de recunoaştere a obiectelor.