Senzori și Traductoare

Ultimele decenii in evolutia societaţii au cunoscut,fara indoiala mutaţii considerabile calitative cantitative rod unor spectaculoase evolutii in ramurile de stiinta traditionale dar si ca urmare a aparitiei unor domenii noi care s-au impus in mod firesc prin rezultatele de exceptie care le-au jalonat evolutia.

Am asistat in ultimii ani la o generalizare a automatizarii proceselor de productie,urmare fireasca a integrarii robotilor industriali in procesele de fabricatie, a aparitiei celulelor flexibile de productie, utilizarii robotilor autonomi cu capacitaţi senzoriale sporite, a inlocuirii aproape complete a omului in anumite procese tehnologice ce necesita un efort fizic mare sau condiţii periculoase de munca si a dezvoltarii inteligentei artificiale ca premiza teoretica dar si asociata cu un puternic suport tehnologic. In acest context a aparut “Mecatronica” considerata de unii ca o stiinta aparte dar care de fapt reprezinta un domeniu al cercetarii obtinut prin interferenţa unor domenii tradittionale: Mecanica, Electronica, Calculatoare si Automatica. Ea este o MECA a celor mai noi realizari stiintifice si tehnologice in domenii de mare performanta si care au avut un impact deosebit in societatea tehnologica a ultimelor decenii.

Astfel, mecatronica a avut si are un impact major intr-o larga varietate de ramuri industriale: industria automobilismului, cea a produselor de larg consum, in industria aparaturii casnice, in biomedicina, robotica si sisteme de control si de telecomunicatii, etc. De asemenea ea a deservit o stiinta extrem de populara in universitati atat sub aspectul ponderii de cercetare stiintifica cat si în ceea ce priveste aspectul educationa

Topica noului domeniu include unele din cele mai diverse: micro si nanotehnologii, senzori, sisteme de actionare, materiale compozite si inteligente, sisteme de conducere, interfete om-masina, structuri evoluate de procesare, sisteme de proiectare integrata, etc.

Aflata la intersectia unor domenii ale stiintei cu performante de varf in implementarea noilor tehnologii, mecatronica abordeaza concepte si sisteme noi in ingineria micro si nano senzorilor si sistemelor de actionare, materiale si compozite pretabile pentru implementari la scara celulara sau atomica, structuri celulare ai retele neuronale, sisteme ce prefigureaza conceptele de nanoelectronica capabile sa produca viitoarele nano-procesoare, noi concepte ale inteligentei artificiale privind adaptibilitatea, capacitatea de a rationa, capacitatea de instruire, noi sisteme de conducere axandu-se in special pe controlul robust, tolerant la defecte, adaptiv, inteligent, sisteme expert si neuro-fuzzy etc.

Un rol aparte il joacă aplicatiile in medicina si biologie prin studiul interactiunii diferitelor sisteme moleculare, dezvoltarea microstructurilor robotice pentru investigare si analiza, precum si proiectarea si implementarea unor sisteme cu structuri complexe conţinand componente ale lumii vii şi lumii artificiale.

Este evident că mecatronica, fie ca domeniu autonom, fie ca o arie de interferenţă extrem de clasice ale stiinţei, acoperă o tematică extrem de vastă şi extrem de actuală prin impactul pe care îl exercită asupra lumii socio-tehnologice.

Sistemele mecatronice presupun perceperea schimbărilor din mediul în care evoluează aplicaţia pentru a putea acţiona corect în vederea atingerii scopului propus.

Culegerea informaţiilor relative la starea sistemului se bazează pe utilizarea senzorilor.În sistemele mecatronice, datorită prezenţei mişcării, trebuie detectate şi sau măsurate proximitatea (contactul, prezenţa), poziţia şi viteza, forta şi presiunea, vibraţia şi acceleraţia. În paragrafele care urmează în acest capitol sunt prezentate şi analizate soluţii constructive pentru diferite tipuri de senzori care permit mşsurarea măimilor de tipul celor enumerate mai sus.

Pentru acţionările electrice se deduc modelele matematice ale unui element cu mişcare de translaţie, pentru micromotoarele de curent continuu şi asincrone şi se discută problemele acţionării, devenită deja clasică, utilizândmotorul pas cu pas.

În cazul acţionărilor fluidice se deduc modelele matematice pentru un actuator hidraulic, pentru electrovalvă şi, în final, pentru bucla de reglare şi acţionare în circuit închis. În funcţie de magnetizare acestor magneţi peliculari de-a lungul axei de simetrie sau perpendiculară pe axa de simetrie, se deduc componentele forţei şi cuplului de acţionare într-un sistem de axe solidar cu pelicula magnetică.

Subsistemul de conducere al unui sistem mecatronic poate fi

implementat în moduri diferite în funcţie de performanţele asteptate şi de costurile impuse. Microcontrolerul este definit ca funcţionalitate şi structura generală prin comparaţie cu microprocesoarele şi procesoarele de semnal.Structura detaliată a unui microcontroler este analizată din punct de vedere al sarcinilor şi caracteristicilor componentelor care îl alcătuiesc

Fig. 1.1 Caracterul interdisciplinar al Mecatronicii

CAP. 1

Notiuni de baza ale senzorilor si traductoarelor

Din totalitatea marimilor prezente, in realitatea obiectiva se evidentiaza, multimea marimilor masurabile care indeplinesc urmatoarele conditii:

-pot fi definite;

-li s-a elaborat o scala de masurare;

-aparatul de masurare care permite efectuarea masurarii a fost realizat pe baza unei metode de masurare.