Senzori și Traductoare

CAPITOLUL 1

NOTIUNI INTRODUCTIVE

1.1 Definitie, generalitati, clasificare

Traductoarele, cunoscute frecvent sub numele de elemente de masura sunt destinate pentru

masurarea marimilor conduse si a unor marimi semnificative pe baza carora se pune în evidenta

echilibrul proceselor. Prin intermediul lor, se pot obtine informatiile necesare conducerii automate a

proceselor în circuit închis, fiind montate de regula pe bucla de reactie.

Traductoarele sunt elemente din structura sistemelor automate care au rolul de a

masura valorile parametrului reglat si de a converti acest parametru (marime) într-o

marime fizica ce este compatibila cu marimea de intrare în elementul urmator al sistemului.

Traductoarele se compun din elementul sensibil si elementul traductor, conform

figurii 1.1.

Elementul sensibil efectueaza operatia de masurare

propriu-zisa a semnalului de la intrare x(t), iar elementul

traductor asigura transformarea semnalului într-un alt semnal,

în general semnal electric sau pneumatic y(t), unificat, semnal

ce îndeplineste conditiile pentru a putea fi transmis la distanta.

Traductoarele electronice transforma marimea

fizica de masurat într-o marime electrica, utilizând

tehnici electronice.

Criteriile de clasificare a traductoarelor electronice sunt urmatoarele:

a) Dupa natura marimii fizice neelectrice de intrare, traductoarele sunt:

- pentru semnale radiante, termice, chimice, mecanice, magnetice, etc.

b) Dupa modul în care se face transformarea semnalului de la intrare si modul de

interconectare, traductoarele se împart în:

- traductoare directe, care realizeaza o singura transformare si

- traductoare complexe, care înglobeaza mai multe tipuri de traductoare directe si

uneori chiar elemente auxiliare.

Transformarea directa se face într-un singur element fizic iar transformarea

complexa (indirecta) se face atunci când sunt necesare mai multe transformari succesive

ale marimii fizice de intrare.

c) Dupa principiul de functionare, traductoarele sunt:

- parametrice (modulatoare) si

- energetice (generatoare).

Traductoarele parametrice sau modulatoare transforma variatia marimii neelectrice

de la intrare într-o variatie a unui parametru electric (rezistenta, inductanta mutuala,

ES ET

x(t) y(t)

M

Fig. 1.1.

Liliana Vornicu-Albu

14

capacitate) si necesita o sursa de energie auxiliara (termorezistenta, marca tensometrica,

fotorezistenta, piezorezistenta, bolometrul, etc.).

Traductoarele energetice sau generatoare transforma marimea neelectrica de intrare

într-o tensiune, curent sau sarcina electrica fara a avea nevoie de o sursa auxiliara de

energie. Exemple: termopila, fotodioda, fotodetectorul piroelectric, traductorul

piezoelectric, etc.

d) Dupa forma semnalului electric de iesire, traductoarele sunt:

- analogice, la care semnalul produs depinde continuu de marimea de intrare si

- numerice, la care semnalul de iesire varia za discontinuu, dupa un anumit cod (operatie de

codificare).

e) Dupa marimea neelectrica:

- Traductoare pentru marimi geometrice: rezistive, inductive, capacitive si numerice de

deplasare; cu radiatii; de proximitate.

- Traductoare pentru marimi cinematice: de viteza; de acceleratie; de socuri si vibratii;

giroscopice.

- Traductoare pentru marimi mecanice: elastice (tractiune, compresie, îndoire, cuplu);

tensometrice rezistive; cu coarda vibranta; magnetostrictive; de forta; de cuplu.

- Traductoare pentru marimi tehnologice: presiune, debite, nivel, temperatura.

- Alte traductoare: integrate, etc.

Una din variantele de clasificare, în functie de marimea de intrare si cea de iesire,

este prezentata schematic în figura 1.2.

Semnal

Electric

Frecventa

Faza

Curent

Tensiune

Putere

Traductor

Semnal

Neelectric

Parametric Generator

Deplasare

Viteza

Acceleratie

Presiune

Nivel

Debit

Temperatura

s.a.

Rezistiv Inductie

Piezoelectric

Termoelectric

pH-metric

Efect Hall

s.a.

Inductiv Capacitiv

Reostatic

Termorezistiv

Termometric

Tensometric

Electrolitic

Fotoemisiv

De înalta

si joasa

frecventa

cu s, d, e

variabil

Fig. 1.2

x (marime de intrare) y (marime de iesire)

TRADUCTOARE ELECTRONICE

15

Clasificarea traductoarelor este o problema destul de dificila, deoarece varietatea

acestora este multipla.

În cadrul cursului vor fi prezentate doar traductoarele cele mai uzuale, detalii

suplimentare gasindu-se în referintele bibliografice, cu referiri la principiul lor de

functionare, prezentarea schematica a acestora, variante constructive posibil de realizat,

fara a insista prea mult asupra aspectului matematic al acestora, problema ce revine altor

lucrari de specialitate.

1. 2 Performantele traductoarelor

Performantele traductoarelor pot fi apreciate pe baza urmatoarelor caracteristici:

• Sensibilitatea (S) reprezinta limita raportului dintre variatia infinit mica a marimii de

iesire si cea de intrare, atunci când marimea de intrare tinde spre zero, adica:

0

lim

x

y

D ® x

D

D

(1.1)

Sensibilitatea traductorului se defineste în raport cu marimea de intrare, neglijând

sensibilitatile parazite introduse de marimile perturbatoare. Pentru variatii mici ? x si ?y

sensibilitatea se defineste prin raportul dintre variatia iesirii si variatia intrarii. În cazul unei

caracteristici statice liniare sensibilitatea este reprezentata de coeficientul unghiular al

dreptei.