LUCRAREA 1 · Web view2.2. SENZORI INDUCTIVI DE DEPLASARE SI PROXIMITATE Acoperă domenii de ordinul 10-2…102mm. Constructiv eceste tipuri de traductoare sunt prevăzute cu două

SISTEME DE ACHIZITIE DATE - LABORATOR MASURAREA MARIMILOR GEOMETRICE

LUCRAREA 2

MASURAREA MARIMIILOR GEOMETRICE2.1. SENZORI CAPACITIVI

Deplasarea este mărimea ce caracterizează shimbările de poziţie ale unui corp faţă de un sistem

de referinţă. Separarea spaţială dintre două puncte reprezintă distanţa dintre cele două puncte. Gradul de

situare la foarte mică distanţă faţă de un reper fix al unui obiect poartă denumirea de proximitate.

Deplasările pot fi liniare (când corpul execută o mişcare de translaţie) şi unghiulare (când corpul execută o

mişcare circulară în jurul unui punct fix). Deplasarea simultană (liniară sau circulară) a unui punct pe

diferite axe în raport cu un sistem de coordonate poartă denumirea de traiectorie (care pot fi planare sau

spaţiale). Unitatea de măsură este metrul cu submultipli pentru deplasările liniare şi gradul (cu submultipli)

sau radianul pentru deplasările unghiulare.

Prin definiţie capacitatea electrică este raportul dintre cantitatea de sarcina electrică Q acumulată

pe una din armăturile unui condensator şi diferanţa de potenţial dintre ele. CQU

Traductoarele capacitive pentru măsusrarea deplasărilor au la bază condensatorul plan sau

condensatorul cilindric. principalele forme constructive ale acestor tradutoare sunt prezentate în fig.3.5.

Pentru reducerea efectului capacităţilor parazite ce apar în raport cu alte conductoare aflate în apropiere,

traductoarele capacitive se ecranează, şi în acest caz apar capacităţi parazite între armături şi ecran dar

acestea sunt constante ca valoare deci controlabile în cadrul circuitelor de măsurare. În general

traductoarele capacitive sunt fiabile şi robuste dar pot fi sensibile la temperatură datorită dilatării. O

influenţă negativă asupra traductoarelor capacitive o au praful, coroziunea mediului, umiditatea şi radiaţiile

ionizante. In fig.11.8 se prezintă studiul unui traductor capacitiv de deplasare cu modificarea

dielectricului. Elementul sensibil capacitiv din fig.11.8 se compune din: (1) cilindru realizat din aluminiu

izolat faţă de corpul ce cuprinde armătura exterioara (2) prin intermediul unui izolator de inelar din teflon

(3). În spaţiul dintre cei doi cilindrii pătrunde cilindrul dielectric (4), care care este construit din teflon, cu o

cursă totală de 90mm din care cursa utilă 70mm corespunzătoare lungimii cilindrului exterior.

1


fig.11.8

fig.11.9

în care C este capacitatea în pF, r permitivitatea relativă, l lungimea cilindrilor (cm), D,d sunt diametrele

cilindrilor exterior şi interior (cm). pentru elementul sensibil construit capacitatea are expresia:

C C Dd

x xX r 0

0 561

,

ln[ ( )]

2.2. SENZORI INDUCTIVI DE DEPLASARE SI PROXIMITATEAcoperă domenii de ordinul 10-2…102mm. Constructiv eceste tipuri de traductoare sunt prevăzute

cu două tipuri deelemente sensibile: cu modificarea inductanţei mutuale sau proprii prin deplasarea unui

miez mobil şi prin modificarea întrefierului. În esenţă principiul de funcţionare al traductoarelor inductive se

bazează pe variaţia geometrică a circuitului / cuplajului magnetic în funcţie de măsurand, care se traduce

într-o de inductivitate proprie sau mutuală. Prin definiţie inductivitatea proprie reprezintă raportul dintre

fluxul magnetic pe conturul circuitului bobinei şi curentul care îl produce, inductivitatea este proporţională

cu pătratul numărul de spire N şi invers proporţională cu suma reluctanţelor magnetice din circuit - Rm.

Li

NRm

2

unde reluctanţa magnetică este ( I1 şI I2 sunt limitele conturului între care se defineşte

Rm, - permeabilitatea magnetică a mediului dintre cele două limite, circuitul magnetic având secţiunea

S). Varianta diferenţială este este prezentată în figura 2.2. pe un suport izolator sunt plasate două bobinaje

identice, separate între ele printr-un inel magnetic cu rolul de reducere a inductivităţii de cuplaj mutual între

cele două bobine. În interiorul celor două bobine se poate deplasa un miez magnetic şi prin aceasta se

2

C C Dd

x xX r 0

0 561

,

ln[ ( )]


poate modifica în sensul contrar inductivităţii celor două bobine. Pentru reducerea perturbaţilor de natură

electromagnetică se ecranează magnetic întreaga construcţie.

fig.11.10

fig.11.11

2.3. TRANSFORMATORUL DIFERENTIAL LINIAR VARIABILElementul sensibil este compus dintr-o bobină primară şi două bobine secundare plasate simetric

într-o capsulă ciclindrică (fig.2.3). În interiorul bobinei se află un miez magnetic deplasabil pe distanţa x care asigură închiderea fluxului magnetic. Când bobina primară este alimentată de la o sursă de tensiune

alternativă în bobinele secundare se induc tensiuni. Întrucât bobinele secundare sunt legate în sens

contrar, tensiunile induse sunt în opoziţie de fază. Astfel la ieşire se obţine diferenţa tensiunilor induse.

Diferenţa este nulă când miezul se află poziţionat în centrul bobinei, poziţie considerată de zero.

Adaptoarele pentru astfel de traductoare sunt relizate dintr-un redresor sensibil la fază precedat de

un amplificator de curent alternativ. Ieşirea din demodulator este aplicată unui amplificator de C.C. cu

impedanţă mică de ieşire prevăzut şi cu un circuit de filtrare trece jos pentru eliminarea armnicilor parasite.

Faţă de alte traductoare, TDLV dispune de unele performanţe cum ar fi: fiabilitate ridicată, robusteţe,

moment de inerţie redus, rezoluţie şI reproductibilitate foarte bune şi insensibilitate la deplasări radiale ale

miezului.3


fig.11.12

2.4. SENZOR MAGNETIC CU COMUTATATOR- SENZOR HALL) O analiză elementară arată că senzorii Hall sunt cei mai interesanţi din punc de vedere al

integrării monolitice, robusteţii şi fiabilităţii. Efectul Hall este un efect de cuplaj de ordin zero, iar

constanta Hall a semiconductoarelor este mare. În prezenţa unui câmp magnetic de intensitate

rezonabilă de ordinul 50mT, un element Hall tipic din siliciu poate produce semnale electrice de

câţiva milivolţi sau zeci de milivolţi, uşor de prelucrat şi de preluat.

4


fig.11.13

2.5. APLICATII

Prb.1. Ca si adaptor pentru un sensor de deplasare de tip inductiv (fig.11.14) este folosit un

oscillator de tip Colpitt . Inductanta senzorului inductiv (fig.11.14) este variabila in functie de

deplasarea miezului si se calculeaza cu relatia:

LN

lS S

lS

Fe

Fe a Fe

a

a

1

2

0 0

(S )

fig.11.14

Date initiale: f0=7,5KHz, C1=C2=1µF . Calculati bobina de inductanta L.

5


fig.11.15

Prb.2. Proiectati un traductor de deplasare unghiulara reostatic si potentiometric pentru o

deplasare liniara de 100mm si o deplasare unghiulara de 270O.Utilizand circuitul TL 064 realizati

schema de cablaj pentru ambele circuite.

fig.11.16

Prb.3. Se da schema traductorului de deplasare capacitiv prezentat in figura 11.17.

- Identificati componentele schemei bloc

- Trasati pe hartie milimetrica graficul functiei de transfer ΔF=f(x) pentru o deplasare x

cuprinsa intre 0 si 50mm

6


Prb. 4. Interfata intre senzori capacitivi (singulari sau matrici) si un sistem de prelucrare numerica utilizand

circuitul convertor capacitiv/ digital AD 7142.

7

Prin atingerea senzorului capacitiv apare o madificare a

campului electric intre Tx si Rx. Tx este alimentat

permanent cu un semnal constant de 250KHz. Prin

apasare este modificata capacitatea de intrare care apoi

este transformata intr-un cod digital prin convertorul

capacitate/ digital AD 7142 (de tip delta sigma). Codul

respectiv contine toata informatia de amplasare

matriciala (sau nu) a senzorului.


AD 7142

fig.11.18

8

Documents

LUCRAREA 1 · Web view2.2. SENZORI INDUCTIVI DE DEPLASARE SI PROXIMITATE Acoperă domenii de ordinul 10-2…102mm. Constructiv eceste tipuri de traductoare sunt prevăzute cu două