Traductoare analogice pentru deplasari unghiulare

Traductoare analogice pentru deplasari unghiulare

Deplasarea unghiulara poate fi masurata in doua moduri :

a) masurarea directa a unghiului in domeniul (0.360 ) sau ( 0.180);

b) masurarea indirecta ( a deplasarii liniare ) prin mai multe rotatii complete ale cursorului in domeniul (0 360) .

In acest subcapitol sunt prezentate numai elementele sensibile pentru masurari unghiulare propriu-zise.

Elemente sensibile rezistive pentru masurarea deplasarilor unghiulare

Constructiv, acestea sunt servopotentiometre (figura 4.19) care functioneaza pe acelasi principiu ca si ES rezistive pentru deplasari liniare. Daca cursorul este rotit cu unghiul a fata de pozitia de referinta (zero) se obtin la bornele potentiometrului tensiunile:

; sau (4.34)

unde: U_a este tensiunea de alimentare; - unghiul maxim care de obicei este mai mic decat fiind limitat de spatiul necesar amplasarii contactelor

Fig. 4.24 - Element sensibil rezistiv (potentiometric) pentru deplasari unghiulare.

ES de acest tip se utilizeaza pentru masurarea deplasarilor liniare mari (5.10 m) daca sunt actionate prin mecanisme cu minireductoare adecvate .

Exemplu: Masurarea nivelului in rezervoare (bazine) .

Elemente sensibile capacitive pentru masurarea deplasarii unghiulare

Schemele de principiu ale acestor ES sunt prezentate in figurile 4.25-a si 4.25-b, iar functionarea acestora are la baza modificarea suprafetei comune dintre armaturile condensatorului. Constructiv, acestea se realizeaza in doua variante:

a) condensatoare de acord ( intalnite in tehnica radio ) ;

- Aceste condensatoare au mai multe armaturi fixe, intre care se deplaseaza armaturile mobile fixate pe un rotor, figura 4.25-a .

b) varianta diferentiala, figura 4.25-b, unde armatura mobila comuna se roteste cu unghiul a (intr-un sens sau altul ) fata de pozitia de referinta "0", modificand in sensuri contrare valorile capacitatilor C₁ si C₂.

Fig.4.25 - Elemente sensibile capacitive pentru deplasari unghiulare:

a - montaj simplu; b- montaj diferential;

E.S. capacitive se pot utiliza in scheme de masurare de tip rezonant in asociere cu inductanta L (care reprezinta secundarul transformatorului de alimentare si adaptare TA), figura 4.26-a.

Fig.4.26 - Adaptor de tip rezonant pentru ES capacitive:

a- schema electrica; b- caracteristica statica;

- Caracteristica statica arata ca acest traductor cu adaptor rezonant poate fi folosit ca indicator de nul pentru deplasari unghiulare. Nulul corespunde valorii maxime a tensiunii de iesire (U_max) la valoarea de rezonanta a capacitatii (C_r Valoarea maxima a tensiunii (U_max) este sesizata de catre un element de decizie (ED).

Semnificatiile notatiilor din figura sunt: ED - sesizeaza nulul corespunzator tensiunii maxime la iesire ; C(α) - capacitate variabila (prin unghiul a) ce reprezinta elementul sensibil; - capacitate de acord ( ajustare auxiliara ); - capacitatea de rezonanta (la care se obtine tensiunea maxima);

3. Elemente sensibile inductive pentru deplasari unghiulare.

Principiul de functionare a acestor E.S. este asemanator cu cel prezentat la E.S. pentru deplasari liniare mici, dar constructiv sunt adaptate pentru masurarea deplasarilor unghiulare.

Frecvent utilizate sunt E.S. inductive cu miez feromagnetic mobil de tip TRDV (transformator rotativ diferential variabil) - format dintr-o bobina primara si doua secundare plasate pe miez feromagnetic de tip 'E', figura 4.27.a. Inductanta de cuplaj (dintre bobine) se modifica datorita deplasarii unui rotor feromagnetic cu unghiul a, inchizand diferit fluxurile magnetice n cele doua infasurari secundare. Caracteristica = f(α) este liniara pe un domeniu restrans(figura 4.27-b). Traductorul este calibrat la iesirea din fabrica, iar pozitia de zero este marcata pe axul rotorului .

Fig. 4.27- Element sensibil de tip TRDV: a- schema constructiva; b- caracteristica statica

Se pot utiliza scheme de masurare tip punte bazate pe E.S. cu modificarea reluctantei - figura 4.27.

In practica se folosesc si alte variante constructive (asemanatoare din puncte de vedere al tehnologiei de realizare cu masinile electrice rotative) care prin modul de functionare se inscriu in grupul traductoarelor inductive cu miez mobil de tip transformator. Astfel, in figura 4.28 -a se prezinta un E.S. de tip TRDV, format din doua bobine statorice(de inductanta L₁ si L₂) dispuse la un unghi de 90 . Rotorul profilat va modifica cuplajul inductiv dintre bobinele L₁ si L₂, conectate prin bornele a si b la o punte de masurare (punte de impedante). Domeniul liniar de masurare al unghiului a este de maximum

In figura 4.28-b se prezinta un element sensibil realizat cu transformator rotativ de tip microsyn compus din 4 poli statorici din otel laminat pe care se gasesc cate doua bobine ( primar si secundar ). De remarcat ca bobinele primare de pe fiecare pol statoric sunt inseriate. De asemenea, bobinele secundare de pe fiecare pol statoric sunt si ele inseriate .

Conectarea bobinelor se face astfel incat tensiunea indusa in si sa fie opusa tensiunii induse in si . Rotorul (fara infasurari) este construit din material feromagnetic . In pozitie neutra (zero) reluctanta din intrefierul poli statorici - rotor este aceeasi pentru cei 4 poli, iar tensiunea in secundar este nula ( ) .

Deplasarea unghiulara (α) a rotorului provoaca o modificare a reluctantei care produce la iesire o tensiune a carei variatie este asemanatoare celei din figura variabila asemanator ca in figura 4.27.b .

Exista si alte tipuri de elemente sensibile de tip TRDV sub forma unui potentiometru inductiv sau sub forma unui generator de semnal cu spira in scurtcircuit, descrise in [2], la care domeniul liniar de variatie a tensiunii de iesire este asemanator (

5. Elemente sensibile inductive de tip selsin

Principiul de functionare poate fi explicat cu ajutorul figurii 4.30 . Considerand statorul inductor (parcurs de tensiunea ), atunci in rotor se induce tensiunea : , unde θ este unghiul dintre axele electrice ale celor doua infasurari statorice.

Selsinul poate fi utilizat direct la masurarea deplasarilor unghiulare sau indirect la masurarea deplasarilor liniare, pe principiul ciclic absolut, adica poate acoperi un domeniu de deplasare liniara prin mai multe rotatii (cicli)- masurand faza in cadrul fiecarui ciclu .

6. Element sensibil de tip resolver pentru deplasari unghiulare

Rsolverul (denumit si selsin bifazat) contine doua infasurari statorice, decalate electric cu 90 . Rotorul este monofazat . In functie de modul de alimentare, inductorul poate fi, dupa caz, stator sau rotor .

Fig. 4.31. Resolverul: a - dispunerea infasuarilor; b- diagrama fazoriala

7. Element sensibul de tip inductosin circular

Inductosinul circular poate fi echivalent cu un selsin multipolar desfasurat in plan (ce are un numar mare de poli) . Constructiv, acesta consta din doua discuri plane, separate intre ele printr un interstitiu de aer cu grosimea de mm .

Un disc (rotorul) este mobil,fiind cuplat solidar cu obiectul a carui deplasare unghiulara se masoara, iar celalalt este fix (statorul) si asociat cu sistemul de referinta. Pe discul fix se gasesc doua infasurari multipolare plane (realizate in tehnologia circuitelor imprimate ) decalate intre ele cu 90 electrice .Rotorul, de regula, este indusul si contine o singura infasurare. Pasul infasuraii rotorice este egal cu pasul infasurarii statorice, figura 4.32 .

Principiul realizarii inductosinului circular:

a- dispunearea infasurarilor; b- detalii constructive