Traductoare Traductoare cu reacţie

Σχετικά έγγραφα


Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 3. Divizorul de tensiune. Divizorul de curent

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

Problema a II - a (10 puncte) Diferite circuite electrice

Fig Impedanţa condensatoarelor electrolitice SMD cu Al cu electrolit semiuscat în funcţie de frecvenţă [36].

5.4. MULTIPLEXOARE A 0 A 1 A 2

V O. = v I v stabilizator

1.7. AMPLIFICATOARE DE PUTERE ÎN CLASA A ŞI AB

Curs 2 DIODE. CIRCUITE DR


a. 11 % b. 12 % c. 13 % d. 14 %

Aplicaţii ale principiului I al termodinamicii la gazul ideal

Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

4. Măsurarea tensiunilor şi a curenţilor electrici. Voltmetre electronice analogice

Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare

5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE

Capitolul ASAMBLAREA LAGĂRELOR LECŢIA 25

SIGURANŢE CILINDRICE


Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu,

MARCAREA REZISTOARELOR

Erori si incertitudini de măsurare. Modele matematice Instrument: proiectare, fabricaţie, Interacţiune măsurand instrument:

7. RETELE ELECTRICE TRIFAZATE 7.1. RETELE ELECTRICE TRIFAZATE IN REGIM PERMANENT SINUSOIDAL

Examen. Site Sambata, S14, ora (? secretariat) barem minim 7 prezente lista bonus-uri acumulate

Aparate de măsurat. Măsurări electronice Rezumatul cursului 2. MEE - prof. dr. ing. Ioan D. Oltean 1

Capitolul 4 Amplificatoare elementare

CIRCUITE INTEGRATE MONOLITICE DE MICROUNDE. MMIC Monolithic Microwave Integrated Circuit

i R i Z D 1 Fig. 1 T 1 Fig. 2

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

Lucrarea de laborator nr.6 STABILIZATOR DE TENSIUNE CU REACŢIE ÎN BAZA CIRCUITELOR INTEGRATE

Curs 4 Serii de numere reale

Curs 1 Şiruri de numere reale

REDRESOARE MONOFAZATE CU FILTRU CAPACITIV

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

Sisteme diferenţiale liniare de ordinul 1

a. Caracteristicile mecanice a motorului de c.c. cu excitaţie independentă (sau derivaţie)

CIRCUITE LOGICE CU TB

Fig Dependenţa curentului de fugă de temperatură. I 0 este curentul de fugă la θ = 25 C [30].

Curentul electric stationar

TERMOCUPLURI TEHNICE

Metode de interpolare bazate pe diferenţe divizate

5. FUNCŢII IMPLICITE. EXTREME CONDIŢIONATE.

VII.2. PROBLEME REZOLVATE

L6. PUNŢI DE CURENT ALTERNATIV

Stabilizator cu diodă Zener

Integrala nedefinită (primitive)

Lucrarea Nr. 5 Circuite simple cu diode (Aplicaţii)

Figura 1. Caracteristica de funcţionare a modelului liniar pe porţiuni al diodei semiconductoare..

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 4. Măsurarea parametrilor mărimilor electrice

Electronică anul II PROBLEME

Lucrarea nr. 5 STABILIZATOARE DE TENSIUNE. 1. Scopurile lucrării: 2. Consideraţii teoretice. 2.1 Stabilizatorul derivaţie

Tranzistoare bipolare cu joncţiuni

RĂSPUNS Modulul de rezistenţă este o caracteristică geometrică a secţiunii transversale, scrisă faţă de una dintre axele de inerţie principale:,

LUCRAREA NR. 1 STUDIUL SURSELOR DE CURENT

CIRCUITE CU DZ ȘI LED-URI

PROBLEME DE ELECTRICITATE

riptografie şi Securitate

Amplificatoare liniare

a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

Valori limită privind SO2, NOx şi emisiile de praf rezultate din operarea LPC în funcţie de diferite tipuri de combustibili

Circuite cu tranzistoare. 1. Inversorul CMOS

Procesul de măsurare

Exemple de probleme rezolvate pentru cursurile DEEA Tranzistoare bipolare cu joncţiuni

CAPITOLUL 3. STABILIZATOARE DE TENSIUNE

Aparate Electronice de Măsurare şi Control PRELEGEREA 3

Capitolul 14. Asamblari prin pene

Procesul de măsurare

Subiecte Clasa a VII-a

M. Stef Probleme 3 11 decembrie Curentul alternativ. Figura pentru problema 1.

(N) joncţiunea BC. polarizată invers I E = I C + I B. Figura 5.13 Prezentarea funcţionării tranzistorului NPN

Definiţia generală Cazul 1. Elipsa şi hiperbola Cercul Cazul 2. Parabola Reprezentari parametrice ale conicelor Tangente la conice

COMPARATOARE DE TENSIUNE CU AO FĂRĂ REACŢIE

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.

Seminariile Capitolul X. Integrale Curbilinii: Serii Laurent şi Teorema Reziduurilor

TRANSFORMATOARE MONOFAZATE DE SIGURANŢĂ ŞI ÎN CARCASĂ

Clasa a X-a, Producerea si utilizarea curentului electric continuu

V5433A vană rotativă de amestec cu 3 căi

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii 4. Măsurarea impedanţelor

CARACTERISTICI GENERALE ALE TRADUCTOARELOR. Caracteristicile statice şi indicatori de calitate deduşi din caracteristicile statice

Propagarea Interferentei. Frecvente joase d << l/(2p) λ. d > l/(2p) λ d

Determinarea tensiunii de ieşire. Amplificarea în tensiune

2.2.1 Măsurători asupra semnalelor digitale

* K. toate K. circuitului. portile. Considerând această sumă pentru toate rezistoarele 2. = sl I K I K. toate rez. Pentru o bobină: U * toate I K K 1

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor

Seminar 5 Analiza stabilității sistemelor liniare

Lucrarea Nr. 11 Amplificatoare de nivel mare

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor X) functia f 1

Proiectarea filtrelor prin metoda pierderilor de inserţie

Circuite electrice in regim permanent

Analiza funcționării și proiectarea unui stabilizator de tensiune continuă realizat cu o diodă Zener

Curs 14 Funcţii implicite. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi"

Polarizarea tranzistoarelor bipolare

2CP Electropompe centrifugale cu turbina dubla

Examen AG. Student:... Grupa:... ianuarie 2011

L2. REGIMUL DINAMIC AL TRANZISTORULUI BIPOLAR

Subiecte Clasa a VIII-a

wscopul lucrării: prezentarea modului de realizare şi de determinare a valorilor parametrilor generatoarelor de semnal.

2. Elementele constituente ale unei bucle de reglare automată

Transcript:

Traductoare Prin traductor se înţelege un dispozitiv care realizează transformarea unei mărimi întro altă mărime de care diferă calitativ sau cantitativ, funcţionarea sa bazându-se pe o lege fizică. Rolul traductoarelor este acela de a transforma o mărime în altă mărime (de aceeaşi natură sau de natură diferită) astfel încât să fie uşurat procesul de măsurare. Legătura între mărimile de intrare şi de ieşire trebuie sa fie unică şi clară. Cerinţe impuse traductoarelor: - să realizeze prelucrarea primară a informaţiei; - să asigure o siguranţa ridicată în exploatare; - să furnizeze un semnal suficient de mare la ieşire şi o precizie ridicată; - prezenţa traductorului să nu modifice mărimea măsurată; - să permită alegerea domeniului de măsurare şi reglarea sensibilităţii; - să suporte suprasarcină de durată fără defecţiuni; - să fie imun la perturbaţii; - să aibă un grad ridicat de adaptabilitate în ceea ce priveşte amplasarea; - să aibă o construcţie rigidă, rezistentă la şocuri şi la solicitările mediului înconjurător; - să aibă un gabarit redus şi o masă mică; - să fie realizate în construcţie modulară astfel încât să permită interschimbabilitate; - să aibă conexiuni simple la intrare şi ieşire; - să permită o reglare şi întreţinere cât mai simple - să respecte regulile de protecţie a muncii; - să aibă un preţ scăzut. Traductoarele realizează fie transformarea unei forme de energie în alta - în cazul mărimilor active (purtătoare de energie: forţa, curentul electric, sarcina electrică etc) fie realizează modularea unei energii în funcţie de un parametru (care reprezintă tocmai măsurandul) în cazul mărimilor pasive (rezistenţa, inductivitatea, masa, densitatea etc.). În funcţie de locul pe care îl ocupă pe lanţul de transmitere a informaţiei traductoarele pot fi: - traductoare de intrare (sau senzori) care preia informaţia de la măsurand; - traductoare de ieşire care se găseşte la ieşirea mijlocului de măsurare şi realizează adaptarea lanţului de măsurare la sistemul de utilizare a informaţiei; - traductoare intermediare care au rolul de a realiza transformări ale energiei purtătoare de informaţie astfel încât să asigure performanţe superioare (să poată fi prelucrată mai uşor, prelucrarea să se realizeze cu performanţe mai bune, viteza prelucrării să fie mai mare, imunitate la perturbaţii exterioare etc.) Traductoare cu reacţie Anumite traductoare produc perturbarea valorii măsurandului atunci când sunt conectate în circuitul de măsurare. Reducerea acţiunii traductorului asupra măsurandului se realizează prin folosirea traductoarelor cu reacţie. De exemplu, măsurarea presiunii unei incinte cu ajutorul unui traductor cu membrană elastică, datorită deformării membranei se produce mărimea volumului total şi deci scăderea presiunii. Pentru eliminarea sursei de eroare trebuie folosit un dispozitiv auxiliar care să acţioneze cu o forţă asupra membranei pentru a o readuce în poziţia iniţială. Acest tip de traductoare are şi alte avantaje: liniarizarea caracteristicilor, creşterea benzii de frecvenţă, reducerea consumului de energie de la măsurand, obţinerea unor semnale de ieşire mari.

Cu toate aceste avantaje ele nu sunt foarte des utilizate datorită creşterii complexităţii, gabaritului şi preţului de cost. Traductoarele numerice Traductoarele numerice generează la ieşire o mărime direct sub formă numerică. Mărimea numerică poate fi obţinută cu ajutorul unor traductoare analogice cu mărime de ieşire electrică (în general o tensiune) prin intermediul unor circuite de prelucrare speciale (convertoare analog/numerice). O categorie specială de traductoare numerice o reprezintă traductoarele cu impulsuri care permit măsurarea unor mărimi dependente de timp (debite, viteze, turaţii etc). Ele pot fi cu reluctanţa variabilă, cu obturarea unui fascicul luminos sau cu marcarea măsurandului (de exemplu printr-o descărcare în gaze). O altă categorie o reprezintă traductoarele rezonante (de exemplu traductoarele piezoelectrice) în care măsurandul provoacă modificarea frecvenţei de rezonanţă. Traductoarele integrate Acestea structuri include atât traductorul propriu-zis cât şi circuitele de condiţionare a semnalului şi procesare a acestuia. Aceste traductoare au la bază evoluţia domeniului microelectronicii şi sunt realizate folosind ca material de bază siliciul. Trebuie ţinut cont de prezenţa echipamentului electronic în apropierea măsurandului şi de influenţa acestuia asupra funcţionării componentelor realizate prin tehnica circuitelor integrate. Traductoare inteligente Traductoarele din această categorie include traductorul integrat şi elementele de prelucrare care fac posibilă folosirea semnalului de ieşire direct de către sistemele informatizate (calculatoare). Ele include un microprocesor şi o interfaţa de comunicaţii. Microprocesorul are rolul de a gestiona achiziţia datelor, efectua corecţiile datorate altor mărimi, liniarizarea caracteristicii de transfer. Traductorul mai cuprinde o memorie PROM unde sunt stocate programele şi alte informaţii care nu pot fi modificate (tabele de corecţii şi liniarizare etc), o memorie RAM unde se stochează datele curente sau cele care vor fi transmise, un amplificator, un circuit de eşantionare şi memorare, un convertor analog/numeric şi, eventual, un multiplexor. Un traductor inteligent poate cuprinde mai multe traductoare integrate: unul principal (care preia mărimea de la măsurand) şi altele secundare (care preiau mărimile care influenţează măsurarea şi care vor fi folosite pentru corecţii). Măsurarea electrică a temperaturii Trebuie observat că în majoritatea cazurilor temperatura de măsurat nu este identică cu temperatura măsurată din cauza efectuării unor schimburi de temperatură între mediu şi traductor. O altă sursă de erori în cazul traductoarelor care transformă temperatura într-o mărime electrică este reprezentată de efectul termic al curentului care trece prin traductor. Termorezistoare metalice Unul dintre efectele care poate fi utilizat pentru măsurarea temperaturii este reprezentat de modificarea rezistivităţii cu temperatura, şi, deci, a rezistenţei rezistoarelor realizate din materialul conductor respectiv. Modificarea dimensiunilor geometrice care ar putea, teoretic, să producă şi ea variaţia rezistenţei în urma încălzirii poate fi neglijat deoarece

coeficientul de variaţie al rezistivităţii cu temperatura este de cel puţin 100 de ori mai mare decât coeficientul de dilatare liniară. Dependenţa rezistivităţii de temperatură este o dependenţă neliniară care poate fi aproximată printr-un polinom. Pentru temperaturi mici aceasta poate fi considerată liniară. Materialele care pot fi folosite pentru realizarea unor termorezistoare trebuie să aibă următoarele proprietăţi: - rezistivitate mare pentru obţinerea unor traductoare de dimensiuni reduse; - coeficient de variaţie cu temperatura mare pentru a asigura o sensibilitate ridicată; - curba de variaţie să poată fi considerată liniară (pentru a evita utilizarea unor circuite de liniarizare); - posibilitatea de asigurare a unei purităţi ridicate (pentru a permite reproductibilitatea); - stabilitate (în timp şi la factori de mediu); - preţul de cost scăzut. Ca materiale se folosesc: platina, nichelul, cuprul şi wolframul. Cel mai folosit este platina: T 100 T T 100 T R T = R0 1 + α T δ β 100 100 100 100 α = 0, 00392, δ = 1, 492, β = 011, Aceste termorezistoare sunt utilizate între 0 şi 600 C. Nichelul se foloseşte între 100 C şi 250 C datorită oxidării şi unei tranziţii care se produce în jur de 350 C şi modifică puternic rezistenţa. Cuprul prezintă o liniaritate foarte bună şi o sensibilitate dar au un domeniu de măsurare redus (-50 C 180 C) datorită activităţii chimice. În plus are dezavantajul unei rezistivităţi mici. Wolframul are sensibilitate şi liniaritate forte bună dar structura sa cristalină se modifică în timp. Valoarea nominală a termorezistoarelor este de 25, 50, 100, 500 sau 1000 Ω. Cerinţele specifice termorezistoarelor sunt: - protecţia la agenţi exteriori; - preluarea rapidă a temperaturii exterioare; - să nu fie influenţate de dilatare; - să permită măsurarea atât în cc cât şi în c.a. Legarea termorezistenţelor la circuitul de măsurare se face printr-o linie bifilară sau coaxială cu o rezistenţa total 10 sau 20 Ω. Cea mai utilizată schemă de măsurare foloseşte un logometru magnetoelectric. 3 R l1 R e1 R 1 R B1 R l2 R e2 R 2 R B2 Traductor Linie R 0

R e1 şi R e2 sunt rezistenţe de egalizare, R 1 şi R 2 stabilesc domeniul de măsurare iar R 0 limitează curentul prin termorezistor. Deviaţia logometrului va fi proporţională cu raportul curenţilor ce trec prin bobine: I2 Rθ + Rl 1 + Re1 + R1 + RB1 α = f = f = f ( T ) I1 Rl 2 + Re2 + R2 + RB2 Foarte utilizate sunt şi punţile Weathstone în care conectarea se realizează prin trei fire. În ambele cazuri este nevoie ca firele de conectare să fie foarte apropiate astfel încât tensiunile induse să fie cât mai reduse. Deoarece pentru primul caz tensiunea parazită indusă în cel de a-l treilea fir este înseriată în circuitul sursei iar în cel de a-l doilea caz în circuitul indicatorului de nul (iar tensiunea de dezechilibru este mult mai mică decât tensiunea sursei) primul montaj este preferat. R l1 R l1 R l2 R l2 R l3 R l3 Termorezistoare semiconductoare Termorezistoarele semiconductoare (termistoarele) au sensibilităţi mult mai mari decât termorezistoarele metalice. Sunt realizate din amestecuri de oxizi metalici sau săruri. Au dimensiuni reduse şi timpi de răspuns foarte mici. Pot exista termistoare cu coeficient de temperatură negativ (NTC cele mai utilizate) sau cu coeficient de temperatură pozitiv (PTC). Dependenţa de temperatură este reprezentată de o relaţie de forma: R ( T ) R( T ) 1 1 B T T 0 = e 0 Termocupluri Principiul de funcţionare a termocuplurilor se bazează pe efectul termoelectric direct care constă în apariţia unei tensiuni termoelectromotoare într-un circuit format din două semiconductoare de natură diferită atunci când cele două joncţiuni se află la temperaturi diferite. a. Legea circuitului omogen: într-un circuit format dintr-un material omogen nu apare tensiune electromotoare indiferent de diferenţa de temperatură dintre diferitele puncte.

b. Legea metalelor intermediare (Volta): într-un circuit izoterm nu se generează tensiune electromotoare indiferent de natura elementelor care formează circuitul. Consecinţe: - termocuplele nu au tensiune de offset (dacă T 0 atunci E 0); - lipirea conductoarelor termocuplelor se poate face şi cu un alt material; - joncţiunea rece poate fi formată din circuitul de măsurare, cu condiţia ca elementele acesteia să aibă aceeaşi temperatură. c. Legea metalelor succesive: tensiunea electromotoare generată de un termocuplu format din conductoarele A şi B este egală cu diferenţa tensiunilor electromotoare generate de termocuplele formate din A şi C şi, respectiv, C şi B dacă diferenţa de temperatură dintre joncţiuni este aceeaşi. Această lege permite etalonarea termocuplelor luându-se un metal de referinţă (plumbul sau platina). d. Legea temperaturilor intermediare: tensiunea termoelectromotoare echivalentă diferenţei de temperatură T 2 -T 1 este egală cu suma tensiunilor electromotoare obţinute pentru diferenţele de temperatură T 2 -T 3 şi respectiv T 3 -T 1 Această lege permite realizarea corecţiilor la schimbarea temperaturii de referinţă. Avantajele termocuplelor: - tensiunea electromotoare nu are componentă de offset şi nu produc semnal la ieşire dacă nu există diferenţa de temperatură; - nu interferează cu alte mărimi (cu excepţia luminii şi radiaţiilor nucleare); - nu necesită polarizări ale circuitului de măsurare. Dezavantajele termocuplelor: - sensibilitate mai redusă decât a termorezistoarelor, în special la temperaturi joase; - posibilitatea de producere a unor fenomene de evaporare, contaminare chimică sau topire la temperaturi ridicate; - limitarea pragului de sensibilitate de către zgomotul termic propriu. Diametrul termocuplelor creşte odată cu temperatura maximă măsurată (între 0,33 mm la 430 C şi 3,25 mm la 870 C). În denumirea termocuplelor primul material desemnează electrodul pozitiv la o diferenţă de temperatură pozitivă. Denumire Cod Domeniu de măsurare Sensibilitatea [μv/ C] Chromel/constantan E -270 870 70 Fier/constantan J -210 800 52,9 (0 C) 63,8(700 C) Cupru/constantan T -270 370 15 (-200 C) 60(350 C) Chromel/alumel K -270 1250 40 Platină-rodiu(13%)/platină R -50 1500 10 Platină-rodiu(10%)/platină S -50 1500 6,4 (0 C) 11,5(700 C) Platină-rodiu(30%)/Platină-rodiu(6%) B 0-1700 6 Wolfram-reniu(5%)/wolfram-reniu(26%) 0-2760 13 Horning(Bi95%Sn5%/Bi97%Sb3%) <100 100 Schwartz <100 >1000 (Te33%Ag32%Cu27%Se7%S1%/Ag2Se50%Ag2S50%) Siliciu p /aluminiu -50 150 44 Cupru/paladiu <100 -

Circuitele de măsurare a temperaturilor cu termocuplele trebuie să rezolve următoarele probleme: - realizarea legăturii între traductor şi circuitul de măsură propriu-zis; - asigurarea unei temperaturi de referinţă de precizie. Soluţia ideală ar fi ca, pentru realizarea legăturii să se folosească, pentru realizarea cablurilor de extensie, aceleaşi materiale din care este realizat termocuplul. Când acest lucru nu este posibil se urmăreşte ca temperatura punctului unde se realizează legătura să fie sub 1000 C iar tensiunea generată de noile joncţiuni să fie neglijabilă. În cazul măsurărilor de precizie se pot folosi diferite metode pentru a se asigura temperatura de referinţă (de exemplu o baie cu un amestec de apă cu gheaţă). Dacă temperatura mediului ambiant se modifică puţin se pot folosi circuite de corecţie reprezentate de o punte cu o sursă de curent continuu şi care într-un braţ are un termorezistor.