Studiul traductoarelor de temperatură

1. Noţiuni generale

Prin aparat de măsurat se înţelege acel dispozitiv care stabileşte o dependenţă între mărimea de măsurat şi o altă mărime ce poate fi percepută nemijlocit cu ajutorul organelelor de simţ umane, într-o manieră care permite determinarea valorii mărimii necunoscute în raport cu o anumită unitate de măsură.

În cazul SRA conducerea procesului făcându-se fără participarea directă a operatorului uman, mijloacele prin care se realizează operaţia de măsurare se numesc traductoare.

Traductorul (definit în sensul atribuit de automatică) este un dispozitiv de automatizare care stabileşte o corespondenţă între mărimea de măsurat (ce poate fi de orice natură sau domeniu de variaţie) şi o mărime de natură dată, având un domeniu de variaţie calibrat, mărime ce este recepţionată şi prelucrată de către echipamentele de conducere (regulatoare şi calculatoare de proces).

Noţiunea de traductor se poate extinde pentru definireaeunor elemente cu funcţiuni similare care intră în structura unor lanţuri de măsurare complexe, utilizate în scopuri de cercetare, sau laboratoare metrologice .

Traductorul este dispozitivul care face ca unei mărimi de intrare să îi corespundă, conform unei legi determinate, o mărime de ieşire.

Traductorul poate avea în structura sa unul sau mai mulţi senzori, capabili de a efectua conversia mărimii de măsurat într-o altă mărime ce prezintă calitatea de a fi uşor măsurabilă.

2. Structura generală a unui traductor

Realizarea funcţiilor de către traductor astfel încât semnalul obţinut la ieşirea acestuia să reprezinte valoric mărimea măsurată, sub formă accesibilă dispozitivelor de automatizare, implică o serie de operaţii de conversie însoţite totodată şi de transformări energetice bazate fie pe energia asociată mărimii preluate din proces, fie pe cea furnizată de sursele auxiliare. Schema structurală a unui traductor este prezentată în figura 1.

Fig. 1. - Structura generală a unui traductor

Semnificaţia blocurilor funcţionale este următoarea:

D  ES (element sensibil), sau detector;

ET = element de transmitere (de transfer);

A  AD este adaptorul;

SEA este sursa de energie auxiliară.

Mărimea de măsurat x este aplicată la intrarea traductorului, reprezentând parametrul reglat (temperatură, debit, presiune, turaţie, nivel, vitază, forţă etc).

Mărimea de ieşire y reprezintă valoarea mărimii măsurate, exprimată sub formă de semnal analogic (curent, tensiune sau presiune).

Detectorul (D) – numit şi element sensibil, senzor sau captor – este elementul specific pentru detectarea mărimii fizice pe care traductorul trebuie să o măsoare.

În mediul în care trebuie să funcţioneze traductorul, în afara mărimii x, există şi alte mărimii fizice. Detectorul trebuie să aibă calitatea de a sesiza numai variaţiile mărimii x, fără ca informaţiile pe care acesta le furnizează să fie afectate de celelalte mărimi din mediul respectiv (din proces).

În urma interacţiunii dintre mărimea de măsurat şi detector are loc o modificare de stare a acestuia, care, fiind o consecinţă a unor legi fizice cunoscute teoretic sau experimental, conţine informaţia necesară determinării valorii mărimii de măsurat.

Modificarea de stare presupune un consum energetic preluat de la proces. În funcţie de fenomenele fizice pe care se bazează detecţia şi de puterea asociată mărimii de intrare, modificarea de stare se poate manifesta sub forma unui semnal la ieşirea elementului sensibil.

(Exemplu: Tensiunea electromotoare generată la bornele unui termocuplu în funcţie de temperatură.)

În alte situaţii modificarea de stare are ca efect modificarea unor parametrii de material a căror evidenţiere se face utilizând o energie de activare de la o sursă auxiliară (SEA).

Indiferent cum se face modificarea de stare a detectorului (D), informaţia furnizată de acesta nu poate fi folosită ca atare, necesitând prelucrări ulterioare prin (ET) şi (A).

Adaptorul (A)– are rolul de a modifica (adapta) informaţia obţinută la ieşirea detectorului (D)– la cerinţele impuse de aparatura de automatizare, care o utilizează, adică să o convertească sub forma impusă pentru semnalul de ieşire y.