Senzori si traductoare

Prof. dr. ing. Valer DOLGA,

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 2

Cuprins 3

Caracteristicile dinamice ale elementelor senzoriale

Circuite de masurare

TRADUCTOARE DE DEPLASARE

Introducere

Alegerea traductoarelor de deplasare

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 3

Caracteristici dinamice

• element de ordinul zero

)()( taxty

U0

R

x

)(tyU L

Traductorul

rezistiv de

deplasare

xSxL

UU 0

Elementele de ordinul zero: nu introduc întârziere în transferul informaţiei

dar modifică amplitudinea semnalului de intrare

S = sensibilitatea [V/mm]

• Ce inseamna “dinamic” din punct de vedere fenomenologic ?

• Ce inseamna “dinamic” din punct de vedere matematic ?

• Care este diferenta fata de “static” ?

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 4

Element de ordinul 1

)()()(

01 txtyadt

tdya

1

1

)(

)()(

01

s

S

asasX

sYsG

Functia de transfer:

][10 X

Y

UM

UM

aS - sensibilitatea

][0

1 sa

a - constanta de timp

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 5

τ

0.63

Raspunsul elementului

senzorial la semnal treapta

τ

Raspunsul elementului

senzorial la semnal rampa

Care este valoarea la momentele : t = 0 ; 1 ; 2 ; s

EX.:

7183.2e

t [s] 0 1 2 te 4 1004 ee

0183.05.54

114

414

eee 0003.0

958.2980

118

24

ee

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 6

Performanţele elementului senzorial în timpul procesului tranzitoriu

:

• constanta de timp – intervalul de timp după care valoarea de

ieşire atinge 0.63 din valoarea de regim stabilizat;

• timpul de întârziere (delay time) – timpul necesar semnalului

de ieşire pentru a atinge 50 % din valoarea de regim

sfuncţieitabilizat:

2ln50 tti• timpul de creştere (rise time) – timpul necesar semnalului de ieşire

pentru a creşte de la 10 % până la 90 % din valoarea de regim

stabilizat:

9ln1090 tttc

Traductoarele de temperatură, tahogeneratoarele (traductoare de

viteză unghiulară) sunt elemente senzoriale de ordinul întâi.

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 7

Exemplu de calcul

Funcţia de transfer a unui senzor de temperatură este dată de relaţia:

]/[120

1040)( 0

6

CVs

sG

Se cere să se determine răspunsul elementului senzorial dacă este

introdus într-un vas cu apă aflată la 100 0C.

)05.0(

102100

120

1040)()()(

46

sssssINTRAREsGsU

tetu 05.04 11040)(

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 8

Traductor de viteza inductiv

Schema electrică a tahogeneratorului

de c.c.

eKU2

dt

diL + R)+R(i =e 2

ii2

Ri = u

dt

dk = k = e

22

ee

1+s

S = U 2

Ω [rad/s]

U [V]

Zonă de

insensibilitate

R+R

kR = u +

dt

du

R+R

L

i

e2

2

i

i

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 9

Elemente senzoriale de ordinul 2

)()()()(

012

2

2 txtyadt

tdya

dt

tyda

)()()(

2)( 2

02002

2

txktydt

tdy

dt

tyd

20

1

2 aa

a Coeficientul de amortizare

2

00

a

a Pulsatia de rezonanta

0

1

ak Sensibilitatea elementului

senzorial

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 10

200

2

20

2)(

ss

ksG

1

2

3

4

Răspunsul sistemului de ordinul 2 la un semnal treaptă unitară

( 1- ξ = 0; 2 – ξ = 0.1; 3 – ξ = 1; 4 – ξ = 2; ω=1)

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 11

1

2

3

4

Răspunsul sistemului de ordinul 2 la un semnal rampă

unitară

( 1- ξ = 0; 2 – ξ = 0.1; 3 – ξ = 1; 4 – ξ = 2; ω=1)

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 12

Sy%2 Sy

1

Ct

SCt

St

(yS – valoarea de regim stabilizat; σ – supracreşterea; tC – timpul de

creştere; tSC – timpul de supracreştere; tS – timpul de stabilizare).

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 13

20 12

Ct Timpul de crestere

20 1

SCt Timpul de atingere a valorii maxime

211

eyS Supracresterea

2

2

2

1

2

1

1

3

1

2_

e

ey

eyamortizarerap

S

S

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 14

0

4

St Durata de linistire

112

2

n Numarul de oscilatii pina la linistire

Probleme propuse:

• descrieti forma semnalului de iesire a unui element senzorial

cu factorul de amortizare egal cu:

a) 0;

b) 0.5;

c) 1;

d) 1.5.

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 15

Un element senzorial are frecventa de rezonanta 100 Hz si coeficientul

de amortizare egal cu 0.6. Se cere sa se determine:

• supracresterea [%];

• timpul de crestere la o variatie brusca a semanlului de intrare;

• raportul de amortizare;

• durata de linistire;

• numarul de oscilatii pina la linistire;

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 16

Senzori pentru acceleratie

x

y

M

K

C

M – masa seismica

senzori pasivi (de ex. capacitiv) şi

senzori activi (de ex. piezoelectric).

M

Ks

M

CsKCsMs

M

sXs

sYsG

2

22

1

)(

)()(

accelerometru mecanic (inerţial); accelerometru electromecanic ;

accelerometru piezoelectric ; accelerometru piezorezistiv ; accelerometru

tensorezistiv ; accelerometru capacitiv, electrostatic ; micro-accelerometru,

nanoaccelerometru.

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 17

TRADUCTOARE DE DEPLASARE / POZITIE

1. Introducere

• analogică - traductoarele resolver, inductosyn, rezistiv, capacitiv;

•numerică - traductoare în general optoelectronice.

Măsurarea numeric incrementală

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 18

Măsurarea numeric absolută

122020212120 01234 = + + + + cod binar

01100

•măsurare directă (MD)

•măsurare indirectă (MI)