Senzori de Debit

1. Studiul literaturii de specialitate

1.1. Clasificarea senzorilor

Traductorul este un dispozitiv capabil să convertească energia dintr-o formă în alta. Această conversie este făcută înainte şi după unitatea de prelucrare.

Elementele care realizează convertirea unei mărimi de intrare neelectrica într-o mărime de ieșire de natura electrica (tensiune, curent, sarcina electrica, rezistenta) se numesc traductoare.

Tipurile existente de traductoare sunt extrem de numeroase, clasificarea lor putându-se face după următoarele criterii:

1. După forma semnalului electric obţinut, traductoarele se pot grupa în:

• traductoare analogice, la care semnalul produs depinde continuu de mărimea de intrare:

• traductoare numerice, la care semnalul de ieșire variază discontinuu, după un anumit cod (operaţie de codificare).

2. După modul de transformări efectuate si modul de interconectare, traductoarele se împart în:

• traductoare directe care realizează o singura transformare;

• traductoare complexe care înglobează mai multe tipuri de traductoare directe si uneori chiar elemente de aparte.

3. După domeniul de utilizare, traductoarele având denumirea mărimii măsurate pot fi: pe presiune, de debit, de temperatura, de umiditate, de deplasare etc.

4. După natura mărimii de ieșire, traductoarele electrice directe se împart:

• traductoare pasive, la care ca mărime de ieșire este rezistenta, inductanta sau capacitatea si care necesita o sursa de energie auxiliara;

5. După poziţia pe care o ocupă in sistemul de măsură traductoarele se clasifică în:

• elemente sensibile (senzori);

• elemente de execuţie.

Dacă traductorul se găseşte la intrarea sistemului de măsură este denumit senzor, pentru că sesizează (simte) mărimea fizică dorită şi o converteşte în altă formă de energie.

Când traductorul se află la ieşire sistemului de măsurare este denumit element de execuţie (executor) sau element de acţionare („actuator”), pentru că el converteşte energia primită într-o formă de energie la care este sensibil (poate reacţiona) un sistem independent (biologic sau tehnic).

Pentru un sistem biologic elementul de execuţie poate fi un ecran de calculator, un instrument de măsură indicator (aparat electromecanic) sau un difuzor, la care pot reacţiona sensorii vizuali sau acustici.

Pentru un sistem tehnic elementul de execuţie poate fi un dispozitiv de perforat, un dispozitiv de închidere a unei uşi etc.

Referitor la Fig.1.1, se poate spune că senzorul converteşte energia în care se află informaţia în acea formă de energie în care se face prelucrarea. Aceasta, teoretic, poate fi oricare din următoarele domenii energetice: chimică (C), optică (O), mecanică (M), electrică (E), termică (T), magnetică (M), acustică (A), nucleară (N).

Sunt mulţi factori care pledează în favoarea prelucrării în domeniul electric:

• simplitatea de operare;

• posibilitatea de transmisie la distanţe mari a semnalului metrologic,

• uşurinţa memorării, prelucrării şi afişării rezultatelor măsurării).

Cum se va vedea ulterior, chiar şi stimularea artificială a ţesuturilor vii se face cel mai adesea electric.

Cu toate acestea, datorită progreselor făcute în domeniul optic, mai ales în ultima perioadă, se poate lua în consideraţie şi prelucrarea în acest domeniu energetic.

Astfel în sistemele de măsurare o mare pondere o au traductoarele electrice, iar în ultima perioadă şi traductoarele optice. Mai mult chiar sunt sisteme de măsurare în care se face prelucrarea şi transmisia semnalelor în ambele domenii energetice (electric şi optic).

Senzorii mai pot fi clasificaţi şi în următoarele moduri:

• după natura mărimii de intrare sau altfel spus a mărimii de măsurat (senzori de deplasare, senzori de temperatură, senzori de debit, senzori de câmp electric, etc.);

• după natura mărimii de ieşire (senzori rezistivi, senzori inductivi, senzori capacitivi);

• după modul de variaţie a mărimii de ieşire (senzori analogici, senzori numerici).

Măsurarea presupune obţinerea de informaţii în scopul caracterizării unui fenomen.

Proiectare şi operarea unui sistem de măsurare presupune considerarea următoarelor etape:

• sesizarea mărimii de măsurat;

• condiţionarea şi prelucrarea semnalului;

• transmisia semnalului ce conţine informaţia;

• memorarea datelor;

• afişarea rezultatelor;

• asigurarea surselor de energie (de exemplu, alimentarea electrică a părţilor componente);

• protecţia şi asigurarea unei funcţionări corecte;

• service, calibrare şi mentenanţă (întreţinere).

Dacă se consideră schema bloc simplificată a unui sistem de măsură (Fig 1.1) se observă că un rol important îl are identificarea şi prezentarea informaţiei, adică traductorul.

Observaţii:

În terminologia românească uzuală “traductor” înseamnă în mod curent “traductor de măsură”, înglobând “sensorul” şi eventualele circuite de prelucrare adiacente (de ex. termorezistenţa este un sensor, pe când termorezistenţa plus circuitul de condiţionare înglobat formează un traductor).

Această definire a traductorului vine în contradicţie, de exemplu, cu noţiunea de „senzor integrat” sau de “senzor inteligent” care, de asemenea, conţin senzori şi circuite de prelucrare a semnalului.

În literatura franceză există aceiaşi problemă. Mai mult chiar în ambele limbi există doi termeni: traductor („traducteur”) şi transductor („transducteur”), ce pot conduce la unele confuzii.

În această lucrare autorii preferă, pentru traductor, prima dintre definiţiile date mai sus, care este identică cu cea a cuvântului “transducer” din limba engleză.

Două dintre principalele criterii după care se clasifică traductoarele sunt:

• poziţia pe care o ocupă în sistemul de măsurare;

• modul de obţinere a energiei la ieşirea traductorului.