Traductoare - caracteristici și generalități

CAPITOLUL 1

TRADUCTOARE SI SENZORI

Traductoare. Caracreristici

1.1 Generalităţi:

In diferite aplicaţii practice de conducere automată a unor procese indiferent de mijloacele şi procedeele aplicate una din cele mai importante funcţii este cea de informare. Deciziile în ansamblul global al unei astfel de scheme se pot lua numai ţinând cont de informaţile complete şi corecte asupra evoluţiei unor parametrii semnificativi ce caracterizează procesul. Aceste informaţii reprezintă de fapt valori a unor mărimi fizice ce se pot obţine ca rezultat a unor operaţii de măsurare. In majoritatea cazurilor aceste operaţii de măsusurare sunt efectuate de către aparate de măsură sau de către sisteme de achiziţie date care introduc calculatorul în controlul unui astfel de proces. In sistemele automate conduse de calculator aceste operaţii sunt efectuate de către traductoare, dispozitive care stabilesc o corespondenţă între mărimea de măsurat şi o mărime cu un domeniu de variaţie calibrat, aptă de a fi recepţionată şi prelucrată de echipamentele de conducere. Din punct de vedere a caracteristicilor statice şi dinamice principalele cerinţe impuse traductoarelor sunt: o relaţie liniară de dependenţă intrare ieşire şi dinamică proprie care să nu influenţeze esenţial funcţionarea traductorului. Ţinând cont de sadisfacerea calităţilor prezentate anterior şi de faptul că semnalele furnizate de ieşirea unui traductor constituie singurele mărimi accesibile în exteriorul procesului în vederea prelucrării, poziţia unui traductor într-un sisteme automat este prezentată în fig.1.1.

fig.1.1

unde: P – perturbaţile externe procesului, X- mărimea de măsurat reprezentând parametrul din proces reglat, Y- valoarea curentă, Yr – valoare de referinţă, C- comanda, - eroarea (abaterea), E- mărimea de execuţie.

In raport cu natura fenomenelor purtătoare de informaţie din cadrul procesului, cuplarea traductoarele la proces poate fi de natură mecanică, termică, pneumatică, electrică, etc. In marea majoritate a cazurilor ieşirile traductoarelor sunt de natură electrică sau pneumatică.

Traductoarele, cunoscute frecvent sub numele de elemente de măsură sunt destinate pentru măsurarea mărimilor conduse şi a unor mărimi semnificative pe baza cărora se pune în evidenţă echilibrul proceselor. Prin intermediul lor, vom obţine informaţiile necesare conducerii automate a proceselor în circuit închis, fiind montate de regulă pe bucla de reacţie.

Traductoarele sunt elemente din structura sistemelor automate care au rolul de a măsura valorile parametrului reglat şi de a converti acest parametru (mărime) într-o mărime fizică ce este compatibilă cu mărimea de intrare în elementul următor al sistemului. Traductoarele se compun din elementul sensibil şi elementul traductor.

Elementul sensibil efectuează operaţia de măsurare propriu-zisă, iar elementul traductor asigură transformarea semnalului într-un alt semnal, în general electric sau pneumatic, unificat, semnal ce e pretează pentru transmiterea la distanţă.

1.2. Structura generală a unui traductor:

Realizarea funcţilor menţionate de către traductor astfel încât semnalul obţinut la ieşirea acestuia să reprezinte valoric mărimea măsurată, sub formă disponibilă instalaţilor de automatizare, implică o serie de operaţii de conversie cu caracter informaţional însoţite de transformări energetice bazate pe energia asociată procesului. In acest scop structura unui traductor conţine următoarele componente tipice (fig. 1.2)

fig. 1.2

Elementul sensibil (captor sau senzor): este elemetul care realizează detectarea mărimii fizice pe care traductorul trebuie să o măsoare (din mediu doar mărimea X). Modificarea stării acestuia se face printr-un consum energetic preluat de la proces (care in general trebuie să aibă o valoare foarte mică). În funcţie de structura constructivă elemetele sensibile se împart în două mari categorii:

a) elemente sensibile parametrice: sunt de fapt componente pasive sau active de circuit care îşi modifică parametrul în funcţie de influenţa mărimii de măsurat. De exemplu: rezistenţă electrică modificată de influenţa temperaturii, capacitate electrică modificată de variaţia distanţei dintre armături, fototranzistor sau fotodiodă,