Senzori si sistemesenzoriale

Prof. dr. ing. Valer DOLGA,

Traductoare

Condiţionare semnal

Placă achiziţie

Software

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 2

Cuprins_7Masurarea vitezei. Principii, traductoare de vitezaMasurarea acceleratiei. Principii, traductoare de acceleratie, exemple de calcul

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 3

Viteza si mod de estimare

y

2t1t

1y

2y2v

1v

t

x Sclock

contorT

senzor

v

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 4

Viteza liniara si metode de masurare

x

Flip_Flop

NfSTOP START

v

senzor contor

2A1Ax

contor

vSTOP

fN

START

Flip_Flop

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 5

Punte pentru masurarea vitezeiunghiulare

adace UUU −=

33

21

1

3

RRKU

RREUI

URR

RU

RIU

aaa

ac

aad

+Ω⋅−

=+−

=

⋅+

=

⋅=

Ω⋅

+⋅

+⋅⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

−+

=3

3

3

3

21

1

RRRK

URR

RRR

RU

aae

+U

a

bUe

cR1

R2

R3

Ra

Ω

d

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 6

321 RRRR a ⋅=

Ω⋅=Ω⋅

+⋅

= CRR

RKUa

e3

3

Eroarea de mǎsurare - în intervalul - (2 - 5) %

Ecuatia caracteristiciistatice

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 7

Masurarea electrodinamica a vitezei

BLvE =

21

S

NN

S 1

S

N

1- bobina

2 – element mobil

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 8

Masurarea vitezei pe baza de impulsuri

S

Ue

x

T

t

3

2

1

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 9

Masurarea optoelectronica a vitezei unghiulare

2

3

t

T1

Domeniul de utilizare al traductoarelor cu elemente fotoelectrice este foartelarg: de la 1 [rot/min] la 107 [rot / min]

1 – sursa de lumina

2 - modulator prin reflexie

3 - fotoelementreceptor

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 10

Masurarea vitezei unghiularepe baza efectului Hall

U0S

Nx

0U

aI

S

SN

S

N

Traductor Hall

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 11

Prelucrarea semnaluluiprimar

senzor

2

1 2UU C

R

U

tt

1U

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 12

Tahogeneratorul de c.c.

dtdiL + R)+R(i = e 2

ii2 ⋅⋅

Ri = udtd

k = k = e

22

ee

⋅

⋅⋅θω

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 13

Tahogeneratorul de c.c.

ω⋅⋅

⋅R+R

kR = u + dt

duR+R

Li

e2

2

i

i

ω

τ⋅

1+sS = U 2

Ω [rad/s]

U [V]

Zonă de insensibilitate

ω⋅= ee KU

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 14

Tahogenerator de c.a.

•Asincron:

Rotor - realizat în formă de pahar din material nemagnetic(aluminiu).

Stator - două înfăşurări, în cuadratură, plasate în interiorul şi exteriorulrotorului pahar.

înfăsurarea de excitaţie - alimentată de la sursă de c.a.

a doua înfăsurare - o tensiune proporţională cu viteza unghiulară a rotorului.

•Sincron:

rotor pe bază de magneţi permanenţi

stator cu circuit feromagnetic în care sunt practicate înfăşurări.

caracteristica instabila ω – U la modificarea vitezei

utilizat cu precădere ca element indicator - mai puţin în sistemeleautomate.

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 15

Acceleratie

Senzori pasivi (de ex. capacitiv);

Senzori activi (de ex. piezoelectric);

( ) ( )tXtx ωsin0= fπω 2= ( ) ( ) ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +===

2sincos 00

πωωω tVtXdtdxtv

00 XV ω= ( ) ( ) ( )πωωω +=−=== tAtX

dtxd

dtdvta sinsin 00

22

2

00

20 VXA ωω ==

Acceleraţia – parametru cinematic [m/s2]

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 16

Parametrii cinematici sidinamici

0.1 1 10 100 1 kHz 10 kHz 100 kHz

Niv

elul

rela

tiv [d

B]

Acceleraţia “a”

Viteza ωa

Deplasarea 2ωa

frecvenţa

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 17

( ) ( )nnn tXtXXtx ϕωϕω +++++= sin....sin)( 011100

nωωω ,....,, 21 pulsaţiile spectrului oscilant [rad.s-1];

nϕϕϕ ,....,, 21 fazele mişcărilor oscilante pentru spectrul de frecvenţe

•Accelerometru mecanic (inerţial) ;

•Accelerometru electromecanic ;

•Accelerometru piezoelectric ;

•Accelerometru piezorezistiv ;

•Accelerometru tensorezistiv ;

•Accelerometru capacitiv, electrostatic ;

•Micro-accelerometru, nanoaccelerometru ;

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 18

Senzorul de acceleratie –principiul de realizare si

functionare

ELEMENT SENSIBIL LA

VIBRAŢII

VIBRAŢII TRADUCTOR MĂRIME MECANICĂ – MĂRIME

ELECTRICĂ SEMNAL ELECTRIC

x

y

M

K

C

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 19

Pulsatia de rezonanta

M

K0 =ω

0ωω >> - sistemul lucrează în regim de vibrometru;

0ωω << - regim de accelerometru,

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 20

Senzor de acceleratieelectrodinamic

1 m

u

x

1 - Sistem elastic

m- masa inertiala

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 21

Senzor tensometric pentruacceleratie

4TER

TER3

2TER

1TER

xm

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 22

Exemplu de calcul

g

g81.0

//8.9/8

2

2

==smsma

20 /8 sma =

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 23

Senzor piezoelectric

Prof. dr. ing. Valer DOLGA 24

Montajul senzorului de acceleratie

+1g 0 g - 1g