Traductoare complexe

Traductoare complexe

Traductoarele complexe sunt utilizate atunci cand cele directe nu pot raspunde cerintelor impuse masurarii marimii considerate in cadrul procesului de cercetare respectiv, fie din punctul de vedere al sensibilitatii, fie datorita dependentei marimii de masurat de alte marimi care o insotesc sau din cauza consumului de energie mic din fenomenul cercetat.

Principalele tipuri de traductoare complexe sunt:

traductoarele diferentiale;

traductoarele cu transformari succesive de marimi;

traductoarele cu compensare.

Traductoarele complexe diferentiale sunt cele mai simple traductoare complexe, fiind constituite din doua sau mai multe traductoare directe (de tip inductiv, capacitiv etc.). O utilizare mai larga in cercetarile experimentale o au traductoarele diferentiale inductive de tip bobina diferentiala (cu miez mobil sau armatura) ti de tip transformator diferential.

Reunirea traductoarelor directe, care sunt identice, si conectarea lor in circuitul electric se realizeaza astfel incat semnalele utile create de marimea de masurat (care provoaca, de exemplu, deplasarea miezului) sa se insumeze contribuind astfel la marirea sensibilitatii, iar semnalele parazitare (date de marimi care nu intereseaza dar care insotesc marimea de masurat putand introduce erori in rezultatele masurarii, ca de exemplu, variatia de temperatura a mediului ambiant) sa se scada, anulandu-se astfel.

Astfel bobinele diferentiale (fig. 3.10.a) sunt traductoare in care se influenteaza doua inductante egale si de sensuri contrare, iar transformatoarele diferentiale (fig. 18b) sunt traductoare in care se influenteaza inductante mutuale.

Fig. 3.10. - Traductoare diferentiale inductive.

Bobina diferentiala (fig. 3.10.a) este formata din doua bobinaje T₁ si T₂ care au miezul comun. Cele doua bobinaje se conecteaza in brate adiacente ale unei punti Wheatstone si in consecinta semnalele de acelasi semn ale bobinajelor se vor scadea, iar cele de semne diferite se vor insuma. In pozitia centrala a miezului (lungimile de patrundere a miezului in cele doua bobinaje sunt egale), inductantele sunt egale, deci la iesirea din punte semnalul este nul (pozitia de nul a miezului). La deplasarea miezului, intr-un sens sau altul, inductantele induse in cele doua bobinaje sunt de semne diferite, semnalul la iesirea din circuitul electric fiind dat de suma acestora in valoare absoluta. Totodata, variatia de inductanta datorita modificarii temperaturii mediului ambiant, fiind de acelasi semn in cele doua traductoare, semnalul rezultat la iesirea din punte, datorita acestei variatii, este nul.

Traductorul transformator diferential (fig. 3.10.b) este alimentat printr-una din infasurari (primara, P) de la o sursa de tensiune alternativa, iar in cea de a doua (secundara, S) se masoara variatia de tensiune indusa, ca urmare a deplasarii miezului fata de pozitia de nul. Legarea celor doua bobine ale circuitului secundar este astfel realizata (in serie in sens invers), incat variatiile de tensiune datorita deplasarii miezului sa se insumeze. De asemenea, acest tip de traductor realizeaza ca si precedentul, compensarea semnalelor datorate variatiei de temperatura a mediului ambiant.

Traductoare complexe cu transformari succesive de marimi. Sunt compuse din mai multe traductoare directe, care transforma succesiv marimea de intrare, in diferite marimi, rezultand la iesire o marime dependenta de marimea de intrare. In lantul de traductoare componente ale celui complex, pot fi introduse atat traductoare neelectrice cat si electrice. Alegerea lantului de traductoare se face astfel, incat sa se asigure o sensibilitate mare a traductorului complex si sa fie posibila sesizarea cu usurinta a variatiilor marimii de masurat. De aceea, primul traductor se alege astfel incat sa fie cat mai sensibil la marimea de intrare si sa permita preluarea cat mai usoara a semnalului, in conditiile procesului de cercetare respectiv.

Fig. 3.11. - Exemplu de traductor complex cu transformari succesive

Pentru exemplificare, in figura 3.11.a se prezinta schema unui traductor complex cu transformari succesive, compus dintr-un traductor pneumatic T₁, a carei membrana se deformeaza la variatia presiunii p, o tija K, ce transmite deformarea membranei la lamela incastrata K₁, care constituie elementul deformabil al traductorului tensometric rezistiv T₂. Pentru obtinerea unei sensibilitati maxime, pe lamela se aplica patru traductoare tensometrice rezistive, care se plaseaza doua pe fata superioara si doua pe fata inferioara, conectandu-se apoi in punte in modul aratat in fig. 3.11.b, astfel incat semnalul la iesire din circuitul electric sa reprezinte suma semnalelor celor patru traductoare tensometrice rezistive. Schema functionala a traductorului complex este prezentata in figura 3.11.c si consta din: marimea de intrare care este presiunea ce trebuie masurata; - deformarea membranei; - deformarea tijei ; - deformarea lamelei ; - deformarea traductoarelor si ale traductorului tensometric rezistiv care creeaza variatia de rezistenta ohmica, careia ii corespunde, la iesirea din circuitul electric, o tensiune .

Traductoare complexe de compensare. La astfel de traductoare se compara in mod automat marimea necunoscuta (de masurat) cu o marime de referinta de acceasi natura fizica, dar exact cunoscuta. Adaptarea marimii de referinta la marimea de masurat se face prin modificarea unui parametru electric. Astfel traductorul complex de compensare constituie un servosistem de urmarire, care tinde sa mentina permanent egalitatea , in care este marimea de masurat (care intra in traductor) si - marimea de referinta care compenseaza marimea de masurat.

Fig. 3.12. - Exemplu de traductor complex de compensare.

Ca exemplu, in figura 3.12.a este reprezentata schema unui traductor cu compensare cu convertor forta-curent. Marimea de masurat este forta care actioneaza asupra unuia din bratele parghiei 1, si care exercita cuplul . In sens contrar, asupra parghiei actioneaza un moment creat de forta generata de curentul continuu de iesire al amplificatorului, in bobina mobila 2, a traductorului inductiv . Amplificatorul este comandat de bobina 3 a traductorului inductiv cu armatura mobila , situata in circuitul de intrare al amplificatorului. Daca forta de masurat variaza, parghia 1 este deviata din pozitia de repaus, deplaseaza armatura mobila a traductorului , producand in bobina 3 o variatie de inductivitate si deci la intrarea amplificatorului. Variatia inductivitatii la intrarea amplificatorului influenteaza asupra valorii curentului de iesire din amplificator astfel incat cuplul bobinei mobile 2 echilibreaza cuplul dat de forta . Deci, curentul corespunde fortei , constituind o anumita unitate de masura a marimii de intrare . El este indicat de aparatul de masura.

Schema functionala a traductorului complex este prezentata in figura 3.12.b. Curentul si deci deviatia a sistemului de masurare sunt proportionale cu marimea de intrare, forta ce trebuie masurata.

Astfel de traductoare dau la iesire un semnal de putere mare si asigura compensarea efectelor unor factori paraziti.