Traductoare - generalitati, performante, clasificare

TRADUCTOARE

Fisa suport 5. Prezentarea traductoarelor

Generalitati, performante, clasificare

In scopul masurarii marimilor fizice care intervin intr-un proces tehnologic, este necesara, de obicei, convertirea acestora in marimi de alta natura fizica pentru a fi introduse cu usurinta intr-un circuit de automatizare.

Traductoarele sunt elemente din structura sistemelor automate care au rolul de a masura valorile parametrului reglat si de a converti acest parametru (de obicei o marime fizica neelectrica) intr-o marime fizica (de obicei electrica) dependenta de prima, compatibila cu marimea de intrare in elementul urmator al sistemului.

Traductoarele sunt cunoscute si sub denumirea de elemente de masura, destinate masurarii marimilor conduse si a unor marimi semnificative, pe baza carora se pune in evidenta echilibrul proceselor

Prin intermediul traductoarelor putem obtine informatiile necesare conducerii automate a proceselor in circuit inchis

Traductoarele sunt montate de regula pe bucla de reactie.

In structura traductoarelor exista, in general, o serie de subelemente constructive ca, de exemplu: convertoare, elemente sensibile, adaptoare etc.

Structura generala a traductoarelor este foarte diferita, de la un tip de traductor la altul, cuprinzand unul, doua sau mai multe convertoare conectate in serie. In majoritatea cazurilor, structura generala a unui traductor este cea din figura urmatoare:

Elementul sensibil numit si detector, efectueaza operatia de masurare propriu-zisa, luand contact cu mediul al carui parametru se masoara; este specific fiecarui parametru masurat;

Adaptorul numit si transmiter asigura transformarea (adaptarea) semnalului masurat intr-un alt semnal, in general electric sau pneumatic, unificat, semnal ce se preteaza pentru transmiterea la distanta.

Marimea de intrare X_i (de exemplu: presiune, nivel, forta etc.) este convertita de catre elementul sensibil intr-o marime intermediara X₀ (deplasare liniara sau rotire), care este transformata in marimea de iesire X_e (tensiune electrica, rezistenta electrica, inductanta, capacitate etc.), aplicata circuitului de automatizare cu ajutorul adaptorului.

De obicei, adaptorul cuprinde si sursa de energie care face posibila convertirea marimii  X_o in marimea X_e.

Marimea de iesire a traductoarelor :

     pentru sistemul electronic unificat E, este un semnal electric in gama 2-10 mA

     pentru sistemul electronic nou de automatizare (S.N.A.) (sistemul electronic unificat F) este un semnal electric in gama 4-20 mA

     pentru sistemul unificat pneumatic folosesc ca semnal unificat presiunea de 0.2-1daN/cm².

Caracteristicile generale ale traductoarelor

La un traductor, marimea de intrare X_i si cea de iesire X_e sunt de natura fizica diferita, insa sunt legate intre ele printr-o relatie generala de dependenta de forma:

X_e = f(X_i) (5.1)

Relatia de dependenta poate fi o functie liniara sau neliniara, cu variatii continue sau discontinue.

Performantele traductoarelor pot fi apreciate pe baza urmatoarelor  caracteristici:

natura fizica a marimilor si de iesire de intrare (presiune, debit, tempe-ratura, deplasare etc., respectiv rezistenta electrica, curent, tensiune etc.);

puterea consumata la intrare si cea transmisa elementului urmator (de sarcina); de obicei, puterea de intrare este relativ mica (cativa wati, miliwati sau chiar mai putin), astfel incat elementul urmator in schema de automatizare este aproape totdeauna un amplificator;

caracteristica statica a traductorului - este reprezentarea grafica a relatiei generale de dependenta dintre marimea obtinuta la iesirea traductorului si marimea aplicata la intrarea sa; este prezentata in figura de mai jos:

liniaritatea - se refera la aspectul caracteristicii statice a elementelor si, aceasta caracteristica nu trebuie sa prezinte curburi si histerezis pe tot domeniul de variatie al marimilor de intrare si iesire.

sensibilitatea absoluta sau panta K_a - este raportul dintre variatia marimii de iesire si a marimii de intrare:

(5.2)

sensibilitatea - reprezinta limita raportului dintre variatia infinit mica a marimii de iesire si cea de intrare, cand ultima tinde spre zero, adica:

(5.3)

Observatie:

este necesar ca aceasta sensibilitate sa fie constanta pe tot domeniul de masura, adica elementul sa fie liniar, in caz contrar sensibilitatea putandu-se defini in jurul oricarui punct de functionare;

in mod normal, elementele de masurat prezinta un anumit prag de sensibilitate, adica o valoare limita DX_i sub care nu mai apare o marime masurabila la iesire.

panta medie (K_m) - se obtine echivaland caracteristica statica cu o dreapta avand coeficientul unghiular:

K_m = tg α ≈ K_a  (5.4)

domeniul de masurare definit de pragurile superioare de sensibilitate X_{i max} si X_{e max} si de cele inferioare X_{i min} si X_{e min}; reprezinta intervalul in care variaza marimea de intrare si in care traductorul are precizia ceruta.

precizia - definita in functie de eroarea relativa a traductorului, exprimata in procente:

(5.5)

rapiditatea sau timpul de raspuns - reprezinta intervalul de timp in care un semnal aplicat la intrare se va resimti la iesirea elementului; acest timp poate fi oricat de mic, dar niciodata nul, putand fi asimilat cu inertia.

finetea sau gradul de finete - se caracterizeaza prin cantitatea de energie absorbita de traductor din mediul de masura, recomandandu-se sa fie cat mai mica pentru a nu influenta desfasurarea procesului; alegerea traductorului se va face in functie de parametrul reglat, in functie de mediul de masura, in functie de tipul semnalului: continuu, electric sau neelectric, discontinuu, s.a.

comportarea dinamica - caracteristica ce se refera la capacitatea elementului traductor de a reproduce cat mai exact si fara intarziere variatiile marimii masurate.

reproductibilitatea - reprezinta proprietatea elementelor de a-si mentine neschimbate caracteristicile statice si dinamice pe o perioada cat mai lunga de timp, in anumite conditii de mediu admisibile.

Clasificarea  traductoarelor

TRADUCTOARE PARAMETRICE

TRADUCTOARE GENERATOARE