LICEUL TEHNOLOGIC MECANICA FIN
Catedra TEHNOLOGII
Modulul IVSISTEME DE AUTOMATIZAREAUXILIAR CURRICULAR
SUPORT DE CURS
prof. Muat Cristiana inginer, profesor grad didactic I,
UZ INTERN- 2012-
AUTOMATIZARI
1. Introducere
2. Competene specifice. Obiective
3. Fia de descriere a activitii
4. Fia de progres (referire la activitile din fiele de
lucru)
5. Fi de feed-back a activitii6. Glosar (list de termeni,
cuvinte cheie)7. Materiale de referin pentruprofesor si elevi:
Fise teoretice- conspect Fie teoretice- figuri si tabele8.
Materiale de referin pentru elevi:
Fie de lucru
Fie de evaluare
9. Soluii la sarcinile de lucru
10. Sugestii metodologice
11. Bibliografie
12. Anexe (pentru documentare)
Modulul SISTEME DE AUTOMATIZARE este destinat pregtirii elevilor
din domeniul TEHNIC, nivel 3 i are alocate un numr de 40 ore / an,
din care:
teorie 15 ore; laborator tehnologic- 8 ore
instruire practic 16 ore;
Prezentul suport de curs constituie si un auxiliar curricular ce
se adreseaz att elevilor, ct i profesorilor, fiind structurat n
patru pri: prima parte cuprinde notiuni de teoria sistemelor de
automatizare; partea a doua cuprinde materiale de referin pentru
profesor; partea a treiacuprinde activiti pentru elevi; partea a
patra contine soluii i sugestii metodologice.
Coninuturile incluse n structura modulului SISTEME DE
AUTOMATIZARE ofer elevilor cunotinte care le permit dezvoltarea
abilitilor teoretice, practice i creative privind funcionarea i
utilizarea diverselor componente ale sistemelor de
automatizare.
Programa modulului trebuie utilizat mpreun cu Standardul de
Pregtire Profesional pentru a corela, n permanen, criteriile de
performan ale competenelor agregate n modul cu coninuturile
incluse, rezultate din condiiile de aplicabilitate ale criteriilor
de performan respective.
Parcurgerea coninuturilor se va realiza n integralitatea
lor.
Pentru atingerea competenelor specifice stabilite n modul,
profesorul, are libertatea de a dezvolta anumite coninuturi, de a
ealona n timp, de a utiliza activiti variate de nvare i n special
cele cu caracter aplicativ, centrate pe elev.
nainte de aplicarea materialelor de nvare propuse, profesorul
trebuie s cunoasc particularitile colectivului de elevi i,
ndeosebi, stilurile de nvare ale acestora, pentru reuita centrrii
pe elev a procesului instructiv; el poate adapta materialele n
raport cu cerinele clasei.
Materialele de nvare sunt uor de citit i de neles, informaiile
fiind formulate ntr-un limbaj adecvat nivelului elevilor, accesibil
i susinut prin exemple sugestive i prin imagini.
Evaluarea trebuie s fie un proces continuu i sumativ,
referindu-se n mod explicit la criteriile de performan i la
condiiile de aplicabilitate ale acestora, corelate cu tipul
probelor de evaluare specificate n Standardul de Pregtire
Profesional, pentru fiecare competen.
O competen se evalueaz o singur dat, iar elevii vor fi evaluai
numai n ceea ce privete dobndirea competenelor specificate n
tabelele de corelare ale competenelor cu coninuturile.
Modulul IV: SISTEME DE AUTOMATIZAREI. Locul modulului n cadrul
planului de nvmnt.
Coninuturile incluse n structura modulului UTILIZAREA SISTEMELOR
DE AUTOMATIZARE ofer elevilor cunotine care le vor permite s-i
dezvolte abiliti practice privind sistemele de reglare automat, n
condiiile participrii lor nemijlocite i responsabile la un proces
instructiv-formativ centrat pe nevoile i aspiraiile proprii.
Lista unitilor de competene relevante pentru modul:
Unitatea de competen tehnic general 18 - valoare credit alocat
1
Tabelul de corelare a competenelor i coninuturilor
Unitatea de competeneCompeteneConinuturi
18. SISTEME
DE AUTOMATIZARE
18.1.Caracterizeaz sistemele de reglare automat Schema de
principiu a unui sistem de reglare automat;
Mrimile care intervin n schema de principiu a unui sistem de
reglare automat;
Rolul funcional al componentelor sistemului de reglare
automat.
18.2.Prezint funcionarea componentelor sistemelor de reglare
automat Elementele constructive ale componentelor sistemelor de
reglare: descriere, funcionare i alegerea din cataloage.
18.3.Analizeaz funcionarea sistemelor de automatizare specifice
domeniului Sisteme de reglare automat specifice domeniului de
pregtire: caracterizare i funcionare;
Parametrii tehnici supravegheai: mrimi electrice i
neelectrice.
Corelarea competenelor cu criteriile de performan:
Competena 8. 1:Identifica elemente de automatizare (sisteme de
reglare automat). Criterii de Performan:
(a) Reprezentarea schemei de principiu a unui sistem de reglare
automat.
(b) Indicarea mrimilor care intervin n schema de principiu a
unui sistem de reglare automat.
(c) Analizarea rolului funcional al componentelor sistemului de
reglare automat.
Competena 8. 2:Verifica functionarea instalatiei de semnalizare
si avertizare (funcionarea componentelor sistemelor de reglare
automat) Criterii de Performan:
(d) Identificarea elementelor constructive ale componentelor
sistemelor de reglare automat.
(e) Specificarea funcionrii componentelor sistemelor de reglare
automat.
(f) Alegerea componentelor sistemelor de reglare automat
potrivit unor criterii date.
Competena 8.3:Regleaza aparate din instalatia de automatizare
(sistemelor de automatizare specifice domeniului) Criterii de
Performan:
(g) Specificarea elementelor din sistemul de reglare
automat.
(h) Prezentarea funcionrii sistemului de reglare automat.
(i) Monitorizarea parametrilor tehnici supravegheai/ reglati.
Dintre coninuturile prevzute n curriculum, prezentul Auxiliar
curricular abordeaz problematica structurii SRA, al rolului
funcional al elementelor componente ale SRA, i anume:
1. Elemente de automatizare: structura generala a unui element,
parti componente, rol functional, schema de principiu, mrimile care
intervin n schema de principiu a unui sistem de reglare automat: de
intrare (de referin ), de reacie, abaterea , de comand, de
execuie(de reglare), de ieire, perturbaii, moduri de conectare in
circuit
2. Componentele sistemului de reglare automat: rol, elemente
constructive, funcionare, alegerea din cataloage Traductoare:
electrice, neelectrice, parametrice, generatoare
Regulatoare: bipozitionale, tripozitionale, cu actiune continua
(proportional P, proportional integral PI, proportional diferential
PD, proportional- integral-diferential PID), cu actiune prin
impulsuri
Amplificatoare: electrice (electronice, magnetice, rotative),
neelectrice (pneumatice, hidraulice)
Elemente de executie: electrice, pneumatice, hidraulice.
Numele elevului: . Clasa:
Data nceperii unitii de competen............ Data promovrii
unitii de competen
UNITATEA DE COMPETEN 8. UTILIZAREA SISTEMELOR DE
AUTOMATIZARE
Compe-
tenaCriteriul de performanFia de lucru/
Fia de evaluarentrebareaRezolvat
18.1-Reprezentarea schemei de principiu a unui sistem de reglare
automat.FL1; 1.1; 1.2.1
-Indicarea mrimilor care intervin n schema de principiu a unui
sistem de reglare automat.FL 1; FL 21.2.3
-Analizarea rolului funcional al componentelor sistemului de
reglare automat.FL 11.1; 1.2.2
18.2-Identificarea elementelor constructive ale componentelor
sistemelor de reglare automat.FL1; 1.2.1;
1.2.2
-Specificarea funcionrii componentelor sistemelor de reglare
automat.FL3; FL4; FL5;
FL6; FL7; FL8
FEv 1.Conform
Fiei de lucru
-Alegerea componentelor sistemelor de reglare automat potrivit
unor criterii date.FL3; FL4; FL5;
FL6; FL7; FL8
FEv 2
Joc de rolConform
fiei de
lucru i ev.
18.3-Specificarea elementelor din sistemul de reglare
automat.
-Prezentarea funcionrii sistemului de reglare automat.
-Monitorizarea parametrilor tehnici supravegheai.
UNITATE PROMOVAT CU
SUCCES............................................................
SEMNTURA CANDIDATULUI....................
SEMNTURA EVALUATORULUI... DATA.....
Modulul (unitatea de competen): 18 Numele elevului:
_________________________
Numele profesorului: _________________________
Competene care trebuie dobnditeDataActiviti efectuate i
comentariiDataAplicare n cadrul
unitii de competenEvaluare
BineSatis-fctorRefacere
8.1.a
8.1.b
8.1.c
8.2.a
8.2.b
8.2.c
8.3.a
8.3.b
8.3.c
Comentarii
Prioriti de dezvoltare
Competene care urmeaz s fie
dobndite (pentru fia urmtoare)
Resurse necesare
Competene care trebuie dobndite
Aceast fi de nregistrare este fcut pentru a evalua, n mod
separat, evoluia legat de diferite competene. Acest lucru nseamn
specificarea competenelor tehnice generale i competenelor pentru
abiliti cheie, care trebuie dezvoltate i evaluate. Profesorul poate
utiliza fiele de lucru prezentate n auxiliar i/sau poate elabora
alte lucrri n conformitate cu criteriile de performan ale
competenei vizate i de specializarea clasei. Activiti efectuate i
comentarii
Aici ar trebui s se poat nregistra tipurile de activiti
efectuate de elev, materialele utilizate i orice alte comentarii
suplimentare care ar putea fi relevante pentru planificare sau
feed-back.
Aplicare n cazul unitii de competen
Aceasta ar trebui s permit profesorului s evalueze msura n care
elevul i-a nsuit competenele tehnice generale, tehnice specializate
i competenele pentru activiti cheie, raportate la cerinele pentru
ntreaga clas. Profesorul poate indica gradul de ndeplinire a
cerinelor prin bifarea uneia din urmtoarele trei coloane.
Prioriti pentru dezvoltare
Partea inferioar a fiei este conceput pentru a meniona
activitile pe care elevul trebuie s le efectueze n perioada
urmtoare ca parte a viitoarelor module. Aceste informaii ar trebui
s permit profesorilor implicai s pregteasc elevul pentru ceea ce va
urma. Competenele care urmeaz s fie dobndite
n aceast csu, profesorii trebuie s nscrie competenele care
urmeaz a fi dobndite. Acest lucru poate implica continuarea
lucrului pentru aceleai competene sau identificarea altora care
trebuie avute in vedere.
Resurse necesare Aici se pot nscrie orice fel de resurse
speciale solicitate:manuale tehnice, reete, seturi de instruciuni i
orice fel de fie de lucru care ar putea reprezenta o surs de
informare suplimentar pentru un elev care nu a dobndit competenele
cerute.
Not: acest format de fi este un instrument detaliat de
nregistrare a progresului elevilor. Pentru fiecare elev se pot
realiza mai multe astfel de fie pe durata derulrii modulului,
aceasta permind evaluarea precis a evoluiei elevului, n acelai timp
furniznd informaii relevante pentru analiz.
Numele candidatului:
Clasa:
Detalii legate de
activitate:
Perioada de predare:
Activitate acceptat:
Activitate de
referin:
Este nevoie de mai
multe dovezi:
Comentarii:
Data de predare dup revizuire:
Criteriile de performan ndeplinite:
Semnturi de confirmare:
Profesorul
Data
Candidatul
Data
Not: aceasta fisa se ataseaza la portofoliul fiecarui elev!Fia
constituie un document pentru portofoliul elevului, fiind o dovad a
muncii acestuia pe parcursul fiecrui modul. Cu ajutorul acestei
fie, se nregistreaz progresul unui elev pe parcursul unei uniti de
competen sau modul.
Urmtoarea list de termeni este folositoare la nelegerea i
dobndirea competenelor vizate. n cazul n care gsii i ali termeni
care nu au fost inclui, adugai-i la sfritul acestei liste. O parte
dintre termenii specifici domeniului auotmatizrilor sunt definii n
cuprinsul fielor de conspect sau al fielor de lucru urmnd ca
profesorul i elevii s-i descopere i s-i adauge prezentului
glosar.
CUVINTELE CHEIE - Sunt evideniate cu litere ngroate.Nr.
crt.TERMEN/ CUVANT CHEIEDEFINITIE/ EXPLICARE
1. APARAT DE MSURATsistem tehnic care permite determinarea
cantitativ a mrimilor ce se msoar
2. AUTOMATIZAREintroducerea unor dispozitive i legturi cu scopul
de a realiza operaiile de comand i reglare automat a
procesului.
3. COMANDA CU PROGRAMse realizeaz conform unui program
4. COMANDA SECVENTIALAse realizeaz dup un program secvenial ce
fixeaz apriori succesiunea aciunilor asupra unui sistem, unele
aciuni depind de executarea aciunilor precedente sau de ndeplinirea
n prealabil a unor condiii
5. COMANDansamblul de operaii ce se efectueaz n circuit deschis
i care au ca efect stabilirea unei dependene dup o lege
prestabilit, pentru valoarea unei mrimi dintr-un proces n raport cu
mrimi independente de acesta.
6. COMANDA AUTOMATAcomanda se realizeaz numai prin dispozitive
prevzute n acest scop
7. COMANDA MANUALAomul intervine asupra elementului de
execuie
8. CONTROLoperaie de msurare, verificare prin comparare,
analiz.
9. DIGITALmetod de afiare a datelor sub form numeric
10. DISPOZITIV DE AUTOMATIZAREansamblul de aparate i legturi
care se conecteaz cu procesul n scopul realizrii operaiilor de
comand i de reglare dorite.
11. ELEMENT AL SISTEMULUI AUTOMATparte a sistemului automat care
formeaz o unitate constructiv i realizeaz una sau mai multe din
funciunile sistemului automat.
Un element are una sau mai multe mrimi de intrare i o mrime de
ieire, prin care se primesc i se transmit mrimile fizice
caracteristice funcionrii elementului. Elementele componente ale
unui sistem automat formeaz un ansamblu unificat dac elementele
sunt legate ntre ele prin semnale de intrare i ieire cu variaii n
domenii date (210 mA c.c.; 15 mA c.c.; 020 mA; 0,21 daN/cm2
kgf/m2).
12. EROAREdiferena dintre rezultatul unei msurri i valoarea
mrimii msurate
13. MRIMI ELECTRICEmsoar caracteristicile electrice cu ajutorul
aparatelor de msur
14. MRIMI MECANICEmsoar caracteristicile mecanice cu ajutorul
aparatelor de msur
15. MEMBRANelement elastic folosit n construcia aparatelor de
msur
16. PRECIZIEcaracteristic a aparatului de msur n funcie de care
se alege aparatul i se evalueaz calitatea msurrii
17. PROCESansamblul transformrilor, caracterizat prin una sau
mai multe mrimi msurabile, pentru care se realizeaz o
automatizare.
18. REGLARE(automat manual)- ansamblul de operaii care au drept
scop ca pe baza comparaiei valorii msurate a unei mrimi din proces
cu o valoare prestabilit s acioneze asupra procesului astfel c
mrimea reglat s fie adus sau meninut la valoarea prescris prin:
stabilirea unei dependene dup o lege prestabilit pentru valoarea
unei mrimi dintr-un proces n raport cu mrimi independente sau
dependente de proces;
reducerea influenei mrimilor perturbatoare asupra mrimilor din
proces.
19. SEMNALmrime fizic utilizat pentru transmiterea unei
informaii
20. SEMNALIZAREansamblul de operaii care au ca efect declanarea
unor semnale de alarm (optic, acustic) pentru a atrage atenia
asupra apariiei unor situaii normale - anormale n funcionarea
procesului.
21. SENSIBILITATEcaracteristica unui element care exprim
raportul dintre variaia mrimii de ieire i variaia mrimii de intrare
care o produce, dup ce regimul staionar a fost atins
22. SIGURANTA IN FUNCTIONAREcalitatea unui element de a funciona
cu o probabilitate prestabilit un interval de timp determinat, fr s
se depeasc valorile tolerate
23. SISTEM AUTOMATansamblul cuprinznd procesul i dispozitivul de
automatizare.
24. TELECOMANDAcomanda se realizeaz de la distan (se folosesc
metode i dispozitive de teletransmitere).
25. TRADUCTORparte a unui ansamblu de msurarecare care are rolul
de a transforma informaia de msurare ntr-o mrime fizic
prelucrabil
26.
n aceast seciune sunt prezentate notiuni de teoria sistemelor de
automatizare, necesare profesorului in activitatea de predare si
elevilor pentru a- si dezvolta competentele tehnice si cheie vizate
prin acest modul.Au fost incluse urmtoarele fise:
FT 1 Sisteme de reglare automata
Fig. 1 Schema funcional a unui sistem de automatizare,
Fig. 2 Modelul structural al unui sistem de reglare automat
Fig. 3 Modelul structural al unui sistem de reglare automat
(SRA)
Fig. 4 Tipuri de semnale aplicate SRA, Fig. 5 Clasificarea
semnalelor
FT 2 Traductoare Fig. 6 Clasificarea traductoarelor
Fig. 7 Traductoare parametrice
Fig. 8 Traductoare generatoare
FT 3 Echipamente de masurareFT 4 E lemente de executie
Fig. 9 Schema bloc a unui element de execuie EE (a) i adaptarea
dintre regulatorul electric R i elementul de execuie EE prin
intermediul unui convertor electro-hidraulic E/H (b) Fig. 10
Clasificarea elementelor de execuieFT 5 Regulatoare automate Elevii
vor rezolva exerciiile propuse n fiele de lucru folosind
informaiile sintetizate n fisele teoretice, n fiele de conspect i n
indicaiile profesorului i pot consulta manuale de specialitate,
pliante, fie tehnice, prospecte, precum i site-urile de
specialitate. Fiele de lucru i evaluare au fost concepute astfel
nct s acopere o parte din criteriile de performan ale competenelor
stabilite n Standardul de Pregtire Profesional i anume cele
corespunztoare competenelor 8.1. i 8.2. Pentru competena 8.3. se
vor elabora fie de lucru cu SRA specifice calificrii elevilor
clasei. Au fost ntocmite fie de evaluare care s ating competenele
vizate dup parcurgerea coninuturilor aferente acestora, astfel:
Competena 8.1. Identifica elemente de automatizare (sisteme de
reglare automat).FL 1 1. Identificarea elementelor din schema
funcional a unui sistem.
2. n modelul structural al unui sistem de reglare automat
(SRA)
2.1. Identificarea elementelor schemei
2.2. Prezentarea pe scurt a rolului funcional al elementelor
componente ale schemei
2.3. Identificarea mrimilor care intervin n funcionarea
sistemului.
FL 2 Identificarea semnallor utilizate n sistemele de reglare
automat
Competena 8.2. Verifica functionarea instalatiei de semnalizare
si avertizare (funcionarea componentelor sistemelor de reglare
automat)FL 3 3 a) Traductoare rezistive de deplasare;
3 b) Traductoare inductive de deplasare;
3 c) Traductoare capacitive de deplasare.
FL 4 Traductoare de nivel
FL 5 Traductoare de for
FL 6 Traductoare de presiune
FL 7 Traductoare de debit
FL 8 Traductoare de temperatur
FEv 1 evaluarea competenelor vizate Traductoare electrice
FEv 2 evaluarea competenelor vizate (evaluare sumativa) Sisteme
de reglare automat. Identific subansamblurilor constructive ale
sistemelor de reglare automat;
Specific mrimile fizice care apar ntr-un SRA;
Explic funcionarea unui SRA pe baza schemei date.
FI TEORETICA 1 (FT1)
Schema unui sistem i a unui sistem de automatizare sunt
prezentate n Fig1 i Fig.2.Sistemele de reglare automata sunt cele
mai utilizate sisteme de automatizare. Schema structurala a unui
SRA este prezentata in Fig. 3. Prin Sistem de Reglare Automat (SRA)
se nelege un sistem realizat astfel nct ntre mrimea de ieire i
mrimea de intrare se realizeaz automat, fr intervenia omului, o
relaie funcional care reflect legea de conducere a unui proces.
Elementul de comparaie (EC) are rolul de a compara permanent
mrimea de ieire a instalaiei tehnologice cu o mrime de acelai fel
cu valoare prescris (considerat constant), rezultatul comparaiei
fiind semnalul de eroare .
Regulatorul automat (RA) are rolul de a efectua anumite operaii
asupra mrimii primit la intrare, respectiv are rolul de a prelucra
aceast mrime dup o anumit lege, numit lege de reglare, rezultatul
fiind mrimea Xc aplicat ca mrime de comand elementului de
execuie.
Elementul de execuie (EE) are rolul de a interveni n funcionarea
instalaiei tehnologice pentru corectarea parametrilor reglai
conform mrimii de comand transmise de RA.
Instalaia tehnologic (IT) este n cazul general un sistem supus
unor aciuni externe numite perturbaii i aciunii comenzii generate
de RA a crui mrime de ieire este astfel reglat conform unui program
prescris.
Traductorul(Elementul de masura) (Tr- EM) este instalat pe bucla
de reacie negativ (calea inversa) are rolul de a transforma mrimea
de ieire a IT de regul ntr-un semnal electric aplicat EC.
Clasificarea SRA
Exist mai multe posibiliti de clasificare a SRA n funcie de
criteriul adoptat. Mai importante sunt urmtoarele:
1. Dup caracterul informaiei apriorice asupra IT se deosebesc
SRA cu informaie aprioric complet i SRA cu informaie aprioric
incomplet. n primul caz, caracteristicile IT sunt practic
invariabile n timp, n al doilea caz aceste caracteristici se
modific (sub influena unor perturbri) ntr-un mod care nu este
dinainte cunoscut. Pentru a compensa influena unor asemenea
modificri asupra performanelor sistemului se folosesc elemente
suplimentare, de adaptare, rezultnd sisteme adaptive.
2. Dup dependenele n regim staionar dintre mrimile de ieire i de
intrare ale elementelor componente se deosebesc SRA liniare (cnd
dependenele sunt liniare) i SRA neliniare (cnd cel puin una din
dependene este neliniar). Din punct de vedere matematic sistemele
liniare sunt descrise prin ecuaii liniare, iar cele neliniare prin
ecuaii neliniare.
3. Dup caracterul prelucrrii semnalelor se deosebesc SRA
continue (cnd toate mrimile care intervin sunt continue n timp) i
SRA discrete (cnd cel puin una dintre mrimi are o variaie discret n
timp).
4. Dup aspectul variaiei n timp a mrimii de intrare (i deci i al
mrimii de ieire) se deosebesc trei categorii:
sisteme de reglare automat, dac mrimea de intrare este
constant;
sisteme cu program, dac mrimea de intrare variaz dup un anumit
program;
sisteme de urmrire, dac mrimea de intrare variaz aleatoriu n
timp.
5. Dup numrul de bucle principale (de reacie) se deosebesc
sisteme cu o bucl principal i sisteme cu mai multe bucle principale
sau sisteme de comand.
6. Dup viteza de rspuns a IT la un semnal aplicat la intrare se
deosebesc SRA pentru procese rapide, cnd constantele de timp ale IT
nu depesc 10 secunde (acionrile electrice) i SRA pentru procese
lente cnd IT au constante de timp mai mari i de multe ori au i timp
mort.
7. Dup caracteristicile construciei dispozitivelor de
automatizare se deosebesc SRA unificate (cnd toate mrimile care
circul sunt unificate, adic au aceeai gam i aceeai natur) i SRA
specializate, cnd nu se ntmpl acest lucru. La sistemele unificate,
diferite blocuri ale dispozitivelor de automatizare pot fi
conectate n diferite moduri rezultnd astfel o varietate mare de
structuri realizate cu un numr relativ mic de elemente
componente.
8. Dup agentul purttor de semnal se deosebesc sisteme
electronice, pneumatice, hidraulice i mixte.
Tipurile de semnale ce pot fi aplicate SRA sunt prezentate in
Fig. 4 iar in Fig. 5 sunt prezentate tipurile de semnale utilizate
in SRA.
FT 1
Fig. 1 Schema funcional a unui sistem
S sistem;
U(t) mrime de intrare;
Y(t) mrime de ieire.
Comportarea dinamic a sistemului poate fi definit prin
relaiile:
R(U(t), Y(t), t) = 0
Fig. 2 Modelul structural al unui sistem de automatizare ca
reuniune a dou pri: dispozitivul de automatizare (D.A.) i instalaia
tehnologic (I.T.)
r mrimea de referin;
U mrimea de comand;
Y mrimea de ieire;
Yr mrimea de reacie invers;
P mrimea perturbatoare.Fig. 3 Modelul structural al unui sistem
de reglare automat (SRA)
Elementele componente ale schemei unui SRA:
E.C. element de comparaie;
R.A. regulator automat;
E.E. element de execuie;
I.T. instalaie tehnologic;
Tr - traductor
Mrimi care intervin n schema de elemente a unui SRA:
U mrime de intrare a sistemului;
semnalul de eroare;
Yr mrime de reacie;
Xc mrimea de ieire a regulatorului automat;
Xm mrime de intrare a instalaiei tehnologice;
Y mrime de ieire a sistemului (a instalaiei tehnologice);
P perturbri.
Fig. 4 Tipuri de semnale aplicate SRA
Fig. 5 Clasificarea semnalelor utilizate in SRA (dup A.
Szuder)
FI TEORETICA 2 (FT2)
Noiuni generale
n scopul msurrii mrimilor fizice care intervin ntr-un proces
tehnologic, este necesar de obicei convertirea acestora n mrimi de
alt natur fizic pentru a fi introduse cu uurin ntr-un circuit de
automatizare.
Elementul care permite convertirea unei mrimi fizice (de obicei
neelectric) ntr-o alt mrime (de obicei electric) dependent de
prima, n scopul introducerii acesteia ntr-un circuit de
automatizare, se numete traductor. n structura traductoarelor se
ntlnesc, n general, o serie de subelemente constructive, ca, de
exemplu: convertoare, elemente sensibile, adaptoare etc.
Structura general a traductoarelor este foarte diferit de la un
tip de traductor la altul, cuprinznd unul, dou sau mai multe
convertoare conectate n serie. n majoritatea cazurilor, structura
general a unui traductor este cea din figura urmtoare:
Mrimea de intrare Xi (de exemplu: presiune, nivel, for etc.)
este convertit de ctre elementul sensibil ntr-o mrime intermediar
X0 (deplasare liniar sau rotire), care este transformat n mrimea de
ieire Xe (tensiune electric, rezisten electric, inductan,
capacitate etc.), aplicat circuitului de automatizare cu ajutorul
unui adaptor. Caracteristicile generale ale traductoarelor
De obicei, adaptorul cuprinde i sursa de energie care face
posibil convertirea mrimii Xo n mrimea Xe.
La un traductor, mrimea de intrare Xi i cea de ieire Xe sunt de
natur diferit, ns sunt legate ntre ele prin relaia general de
dependen:
Xe = f(Xi)care poate fi o funcie liniar sau neliniar, cu variaii
continue sau discontinue.
Pe baza acestei relaii de dependen, se stabilesc urmtoarele
caracteristici generale valabile pentru orice traductor:
Natura fizic a mrimilor i de ieire de intrare (presiune, debit,
temperatur, deplasare etc., respectiv rezisten electric, curent,
tensiune etc.);
Puterea consumat la intrare i cea transmis elementului urmtor
(de sarcin). De obicei, puterea de intrare este relativ mic (civa
wai, miliwai sau chiar mai puin), astfel nct elementul urmtor n
schema de automatizare este aproape totdeauna un amplificator;
Caracteristica static a traductorului, care este reprezentarea
grafic a releiei generale de dependen, este prezentat n figura de
mai jos:
Sensibilitatea absolut sau panta Ka, care este raportul dintre
variaia mrimii de ieire i a mrimii de intrare:
Ka = Xe / Xi ;
Panta medie (Km), care se obine echivalnd caracteristica static
cu o dreapt avnd coeficientul unghiular:
Km = tg Ka;
Domeniul de msurare, definit de pragurile superioare de
sensibilitate Xi max i Xe max i de cele inferioare Xi min i Xe
min.
Clasificarea i caracteristicile traductoarelor este prezentat n
Fig.6 si Fig. 7, iar caracteristicile traductoarelor parametrice i
ale traductoarelor generatoare sunt prezentate n Fig. 8, respectiv
Fig. 9.FT 2
Fig.6 Clasificarea traductoarelor
Fig. 7 Caracteristicile traductoarelor
Fig. 8 TRADUCTOARE PARAMETRICEMrimi fizice de bazMrimi fizice
derivateElemente sensibile tipice
Deplasare- deplasare liniar;
- deplasare unghiular
- lungime (dimensiuni geometrice);
- grosime;
- straturi de acoperire;
- nivel
- deformaie (indirect for, presiune sau cuplu);
- altitudine.- rezistive;
- inductive;
- fotoelectrice;
- electrodinamice (de inducie, selsine, inductosine).
Vitez- vitez liniar;
- vitez unghiular;
- debit.- electrodinamice (de inducie);
- fotoelectrice.
For- efort unitar;
- greutate
- acceleraie (vibraie);
- cuplu;
- presiune (absolut, relativ, vacuum, nivel, debit);
- vscozitate.- termorezistive;
- termistoare;
- rezistive;
- inductive;
- capacitive;
- piezorezistive;
- magnetorezistive.
Temperatur- temperatur ( pentru solide, fluide, de suprafa);
- cldur (flux, energie);
- conductibilitate termic.- termorezistene;
- termistoare;
- termocupluri.
Mas- debit de mas- complexe (dilatare+deplasare)
Concentraie- densitate;
- componente n amestecuri de gaze;
- ioni de hidrogen n soluii.- idem ca la for;
- termorezistive;
- electrochimice;
- conductometrice.
Radiaie- umiditate;
- luminoas;
- termic;
- nuclear.- fotoelectrice;
- detectoare n infrarou;
- elemente sensibile bazate pe ionizare.
Fig. 9 TRADUCTOARE GENERATOAREMrime fizic de msuratEfect
utilizatMrime de ieire
TemperaturaTermoelectricitateTensiune
PiroelectricitateSarcina
Flux de
radiaie opticFoto-emisieCurent
Efect fotovoltaicTensiune
Efect foto-electricTensiune
ForaPiezo-electricitateSarcina electric
PresiunePiezo-electricitateSarcina electric
AcceleraiePiezo-electricitateSarcina electric
VitezaInducie electromagneticTensiune
Poziie (Magnet) Efect HallTensiune
FI TEORETICA 3 (FT 3)
n prima faz de dezvoltare a automatizrilor s-au folosit sisteme
de msurare specializate, n sensul c valorile mrimii de msurat se
obin ntr-un domeniu de variaie ales arbitrar. De exemplu, pentru un
domeniu de msurare al temperaturii cuprins ntre 500 i 800 0C,
semnalul obinut la ieirea unui traductor variaz ntre 0 i 100 mV,
sau ntre 0 i 500mA etc. Pentru a fi adaptate la asemenea domenii de
variaie, aparatele de msurare indicatoare, nregistratoare etc.,
precum i regulatoarele, trebuie s funcioneze pentru aceleai valori
limit ale domeniului de msurare. n acest caz, aparatele de msurare
i regulatoarele trebuie s fie realizate special (specializate)
pentru traductoarele corespunztoare.
n prezent, majoritatea sistemelor automate de msurare i control
(precum i cele de reglare) sunt unificate, n sensul c domeniul de
variaie al semnalului din canalul de transmitere este standardizat
(semnale unificate). De exemplu, pentru semnale electrice se
folosete domeniul de curent i= 2...10mA c.c. sau i= 4...20mA c.c.,
iar pentru semnale pneumatice se utilizeaz presiuni unificate p=
0,2....1 kgf/cm2 (p= 2...10daN/cm2).
De exemplu, pentru un domeniu de variaie al presiunii msurate de
0-15 atm, traductorul elaboreaz la ieire un curent unificat i=
2...10mA c.c. (respectiv 0 atm => 2mA i 15 atm => 10 mA). Un
asemenea sistem de semnal unificat la care pentru o mrime de
intrare nul se obine un curent diferit de zero se numete semnal
unificat cu zero viu. Raiunea de a se folosi un semnal cu zero viu
rezid n aceea c un zero real poate s nsemne nu numai o intrare nul,
dar i o defectare a sistemului de convertire a mrimii msurate.
Folosirea unor traductoare cu semnal de ieire unificat implic i
utilizarea unor aparate de msurat sau regulatoare avnd acelai
semnal de intrare unificat. Acest lucru prezint un avantaj
considerabil datorit faptului c numrul tipurilor de aparate de pe
panoul central este foarte redus (aparatur unificat). n acest caz,
aparatura respectiv este mai uor de nlocuit.
Procesul de unificare a aparaturii de automatizare se extinde i
la alte semnale ca, de exemplu, unificarea parametrilor surselor de
alimentare (f = 500 Hz, f = 1000Hz) etc., ceea ce implic o structur
modular a echipamentelor n ansamblul lor.
FI TEORETICA 4 (FT 4)
1. Noiuni generale Elementele de execuie sunt componente ale
sistemelor automate care primesc la intrare semnale de mic putere
de la blocul de conducere i furnizeaz mrimi de ieire, n marea
majoritate a cazurilor, de natur mecanic (fore, cupluri) capabile s
modifice starea procesului n conformitate cu algoritmul de
conducere stabilit.
Avnd un dublu rol, informaional i de vehiculare a unor puteri
importante, elementele de execuie au o structur complex,
reprezentnd subsisteme n cadrul sistemelor automate. n general,
elementul de execuie este format din dou pri distincte: motorul de
execuie ME (numit i servomotor) i organul de execuie OE Schema bloc
a unui EE este prezentat n Fig. 10 a. Relaia care se stabilete ntre
mrimile m de la ieirea EE (mrimea de execuie) i c mrimea de intrare
a EE (provenit de la regulator) definete comportarea EE n regim
staionar. Raportul dintre aceste mrimi, pentru orice valoare a lui
c, ar fi ideal s fie constant, dar intervin n cursul funcionrii EE
anumii factori care influeneaz mrimea m (frecri, reacii ale
mediului ambiant, greuti neechilibrate etc.).
Exist cazuri cnd trecerea de la regulator la EE trebuie adaptat,
folosind un convertor care transform mrimea de comand, de exemplu
din electric n hidraulic, dac intrarea n EE trebuie s fie
hidraulic, situaie prezentat n Fig. 10b.
EE poate aciona asupra modificrii de energie n dou moduri:
Continuu, dac mrimea m poate lua orice valoare cuprins ntre dou
valori limit;
Discontinuu, dac mrimea m poate fi modificat numai pentru dou
valori limit (dintre care cea inferioar este n general zero).
Dac intervenia asupra organului de execuie se realizeaz manual,
partea motoare ME nu mai este necesar.
Dup natura sursei de energie folosite pentru alimentarea prii
motoare ME, EE se pot clasifica n:
Electrice;
Hidraulice;
Pneumatice.Clasificarea EE este prezentat n Fig.11.2. Acionarea
electric a EE
Acionarea electric a organelor de execuie se realizeaz cu
electromagnei sau cu motoare electrice de curent continuu sau de
curent alternativ.
Folosind electromagnei, se obine o acionare discontinu,
bipoziional, ntruct se pot obine la ieire dou poziii staionare
(nchis-deschis, dreapta-stnga); trecerea de la o stare la alta se
face ntr-un timp scurt.
n multe procese tehnologice cu reglare automat, pentru variaia
mrimii de acionare (de exemplu, pentru reglarea temperaturii,
debitului, presiunii etc.) trebuie modificat poziia elementelor de
reglare ale organului de execuie (vanelor, supapelor, cursoarelor
etc.), care determin valoarea fluxului de energie condus spre
obiectul reglrii. Aceast comand se poate realiza i cu motoare
electrice.
Pentru organele de execuie de putere mic se folosesc n general
motoare bifazate (asincrone) cu rotorul n scurtcircuit, iar pentru
organe de execuie de puteri mari, motoare trifazate cu rotorul n
scurtcircuit.
Se construiesc servomotoare asincrone n urmtoarele variante: cu
o singur rotaie, cu mai multe rotaii sau cu o curs rectilinie. Cele
cu mai multe rotaii, la care cursa complet a elementului de reglare
corespunde cu cteva rotaii ale arborelui de ieire, se folosesc mai
frecvent pentru acionarea robinetelor sau a supapelor
regulatoare.
La servomotoarele cu micare rectilinie, arborele de ieirte este
nlocuit printr-o tij, a crei curs complet corespunde cu cursa
complet a elementului de reglare. Parametrii principali, n funcie
de care se aleg elementele, sunt: cuplul de rotaie la arborele de
ieire sau fora la dispozitivul cu curs rectilinie i durata unei
rotaii complete a arborelui de ieire sau a unei curse complete a
tijei.
Acionrile electrice cu motoare se mpart n dou grupe:
Cu vitez constant;
Cu vitez variabil.
Pentru comanda motoarelor bifazate i trifazate asincrone se
folosesc bobine de reactan cu saturaie (amplificatoare
magnetice).
Din punct de vedere constructiv, partea motoare a EE este
construit din dou subansambluri independente:
Amplificatorul de execuie;
Motorul de execuie.
n cazul motoarelor de curent continuu, comanda se poate face n
dou moduri:
Variind curentul de excitaie i meninnd constant curentul din
indusul motorului;
Variind curentul din indusul motorului i meninnd constant
curentul de excitaie.
n general, n SRA se ntrebuineaz metoda a doua, pentru c
pierderile de energie sunt mai mici. Aceste motoare sunt folosite
mai ales n SRA n care parametrul legat este turaia sau un
cuplu.
Avantajele utilizrii servomotoarelor de c.c. decurg din cerinele
de funcionare ale acestora:
Posibilitatea de reglaj n limite largi;
Stabilitate a vitezei;
Putere de comand mic;
Cuplu de pornire i vitez de rspuns mare.
Dezavantajul folosirii motoarelor de c.c. l constituie apariia
scnteilor la colector n timpul comutaiei, fcndu-l nefolosibil n
medii inflamabile sau explozive, precum i producerea de perturbaii
radiofonice.
3. Acionarea hidraulic a EE
Acionrile hidraulice au fost primele mecanisme din tehnica
reglrii automate destinate reglrii proceselor, prin dezvoltarea
sistemelor electrice de reglare, folosirea elementelor hidraulice a
sczut datorit neajunsurilor elementelor hidraulice (lipsa
posibilitii de comand la distan, necesitatea etanrii ngrijite a
corpurilor i conductelor, dependena caracteristicilor de variaiile
de temperatur ale mediului ambiant i necesitatea unei surse
hidraulice).
n ultimul timp, elementele hidraulice cunosc o larg rspndire,
ntruct prezint unele avantaje fa de cele electrice, de exemplu:
band mare de trecere (frecvene ridicate de lucru), raport
putere/gabarit maxim, lipsa n majoritatea cazurilor a unui reductor
de ieire i varietatea mare a formelor de micare a axului de ieire
(rotativ, oscilant, liniar).
Caracteristicile statice principale ale elementelor de acionare
hidraulice sunt caracterizate de vitez i de for care determin
viteza de ieire i fora dezvoltat de motorul de execuie n funcie de
elementul de comand. Folosind presiuni nalte se pot comanda EE pn
la 200m, fr pierderi importante de presiune.
Deosebit de eficient este hidraulica atunci cnd trebuie
acionate, n acelai timp, mai multe EE (de exemplu: macazurile
folosite n transporturi etc.).
n instalaiile de automatizare se folosesc, n majoritatea
cazurilor, motoare hidraulice cu piston, care pot fi:
Cu micare liniar;
Cu micare de rotaie (limitat la un unghi de 180g).4.Acionarea
pneumatic a EE
Motoarele de execuie pneumatice se folosesc foarte mult pentru c
prezint urmtoarele avantaje:
Fluidul folosit (aerul) nu prezint pericol de incendiu;
Dup utilizare, aerul este evacuat n atmosfer, nefiind necesare
conducte de ntoarcere ca la cele hidraulice;
Pierderile de aer n anumite limite, datorate neetanietii, nu
produc deranjamente;
Sunt simple, robuste, sigure n funcionare i necesit cheltuieli
de ntreinere reduse.
Dezavantajele acestor motoare sunt urmtoarele:
Viteza de rspuns este mic (n medie 1/3 1/4 din viteza de rspuns
a motoarelor hidraulice);
Precizia motoarelor pneumatice este redus.
Se recomand folosirea servomotoarelor pneumatice n urmtoarele
cazuri:
Servomotorul are greutate redus;
Temperatura mediului ambiant este ridicat i cu variaii mari;
Mediul ambiant este exploziv;
Nu se cere precizie mare;
Nu se cer viteze de lucru mari.
Motoarele pneumatice pot fi liniare sau rotative. Cele liniare
se pot realiza cu piston sau cu membran.
FT 4
Fig. 10 Schema bloc a unui element de execuie EE (a) i adaptarea
dintre regulatorul electric R i elementul de execuie EE prin
intermediul unui convertor electro-hidraulic E/H (b)
Fig. 11 Clasificarea elementelor de execuie
Motor
de execuie
ElectricMotor
rotativDe curent alternativ
De current continuu
Solenoid
Pneumatic sau
Hidraulic
Cu membran
Cu piston
Cu 2 fee active
Cu o fa activ
Cu distribuitor
Mixt
Organ
de execuie
ElectricReostat
ntreruptorDe joas tensiune
De nalt tensiune
Neelectric Robinet Cu dubl aciune
Cu simpl aciune
Van Clapet
Plan (fluture)
FI TEORETICA 5 (FT 5)
1. Noiuni generale
Regulatorul automat are rolul de a prelucra operaional semnalul
de eroare (obinut in urma comparaiei liniar aditive a mrimii de
intrare r i a mrimii de reacie yr in elementul de comparaie) i de a
da la ieire un semnal de comand u pentru elementul de execuie.
Informaiile curente asupra procesului automatizat se obin cu
ajutorul traductorului de reacie Tr i sunt prelucrate de
regulatorul automat RA in conformitate cu o anumit lege care
definete algoritmul de reglare automat. Algoritmii de reglare
(legile de reglare) convenionali utilizai n mod curent in reglarea
proceselor automatizate (tehnologice) sunt de tip proporional
integral derivativ (PID). Implementarea unei anumite legi de
reglare se poate realiza printr-o varietate destul de larg a
construciei regulatorului, ca regulator electronic, pneumatic,
hidraulic sau mixt.
Cu toate c exist o mare varietate de regulatoare, orice
regulator va conine urmtoarele elemente componente: amplificatorul
(A), elementul de reacie secundar (ERS) i elementul de comparare
secundar (ECS).
Amplificatorul (A) este elementul de baz. El amplific mrimea 1
cu un factor KR deci realizeaz o relaie de tipul
u(t) = KR 1(t)
unde KR reprezint factorul de amplificare al regulatorului.
Elementul de reacie secundar ERS primete la intrare mrimea de
comand u (de la ieirea amplificatorului) i elaboreaz la ieire un
semnal xrs denumit mrime de reacie secundar.
Elementul de comparare secundar (ECS) efectueaz continuu
compararea valorilor abaterii i a lui xrs dupa relatia
1(t) = (t) xrs(t). ERS este de obicei un element care determin o
dependen proporional ntre xrs i u. Regulatorul poate avea o
structur mai complicat. De exemplu, la unele regulatoare exist mai
multe etaje de amplificare, la altele exist mai multe reacii
secundare necesare obinerii unor legi de reglare mai
complicate.
Structura regulatoarelor automate. Blocul regulator este alctuit
din mai multe pri componente interconectate funcional care permit
realizarea att a legii de reglare propriu-zise (exprimat analitic
prin dependena dintre mrimea de ieire i mrimea de intrare), ct i a
unor funcii auxiliare de indicare, semnalizare a depairii valorii
normale pentru anumite mrimi, desaturare, trecere automat
manual.
Legile de reglare clasice (de tip P, PI, PID) se realizeaz n
cadrul regulatoarelor cu aciune continu cu ajutorul circuitelor
operaionale cu elemente pasive instalate pe calea de reacie a unor
amplificatoare operationale.
Prin alegerea convenabil a relaiei de corecie (care prezint o
anumit funcie de transfer HC(s)) se obin diferii algoritmi de
reglare. Pentru legile de reglare tipizate funciile de transfer
ideale au expresiile:
Regulator P: HR(s) = KR
Regulator PI: HR(s) = KR *(1 + 1/Ti*S )
Regulator PID: HR(s) = KR *(1 + (1/Ti*S) + Td*S + 9*Td/Ti )
unde KR reprezint factorul de amplificare, Ti constanta de timp
de integrare, Td constanta de timp de derivare iar 9 factorul de
interinfluent.
n anexa 2 sunt date schemele de conexiuni ale amplificatoarelor
operaionalepentru realizarea operaiilor de baz:
Amplificator operaional neinversor;
Amplificator operaional inversor;
Amplificator operaional inversorsumator;
Amplificator operaional diferenial;
Amplificator operaional integrator;
Amplificator operaional derivativ.
2. Clasificarea regulatoarelor
Se poate face dup mai multe criterii.
a) n funcie de sursa de energie exterioar folosit, acestea se
clasific n:
regulatoare directe atunci cnd nu este necesar o surs de energie
exterioar, transmiterea semnalului realizndu-se pe seama energiei
interne;
regulatoare indirecte cnd folosesc o surs de energie exterioar
pentru acionarea elementului de execuie.
b) Dup viteza de rspuns exist:
regulatoare pentru procese rapide folosite pentru reglarea
automat a instalaiilor tehnologice care au constante de timp mici
(mai mici de 10 s).
regulatoare pentru procese lente folosite atunci cnd constantele
de timp ale instalaiei sunt mari (depesc 10 sec).
c) n funcie de particularitaile de constructie i funcionale avem
clasificarile:
Dup tipul aciunii:
regulatoare cu aciune continu - sunt cele in care mrimile (t) i
u(t) variaza continuu in timp;
dac dependena dintre cele dou mrimi este liniar, regulatorul se
numete liniar;
dac dependena dintre cele dou mrimi este neliniar, regulatorul
este neliniar;
regulatoare cu aciune discret sunt cele la care mrimea (t) deci
i u(t) reprezint un tren de impulsuri.
Dup caracteristicile constructive exist:
regulatoare unificate utilizate pentru reglarea a diferii
parametrii (temperatur, presiune, etc.);
regulatoare specializate utilizate numai pentru o anumit
mrime.
Dup agentul purttor de semnal exist:
regulatoare electronice;
regulatoare electromagnetice;
regulatoare hidraulice;
regulatoare pneumatice.
FIA DE LUCRU 1 (FL1)
Tema: Caracterizeaz sistemele de reglare automat 1. Identificai
elementele din schema funcional a unui sistem prezentat mai
jos.
S
U(t)
Y(t)
2. n Modelul structural al unui sistem de reglare automat (SRA)
prezentat n figura de mai jos sunt marcate elementele componente
ale sistemului i mrimile fizice care intervin n funcionarea
sistemului.
2.1. Identificai elementele schemei
2.2. Prezentai pe scurt rolul funcional al elementelor
componente ale schemei
2.3. Identificai mrimile care intervin n funcionarea
sistemului.
2.1. E.C.
R.A.
E.E.
I.T.
Tr
2.3. U
-
Yr
Xc
Xm
Y
P - FIA DE LUCRU 2 (FL2)Tema: Identificarea semnalelor utilizate
n SRA
Pentru semnalele prezentate mai jos identificai tipul i modul de
definire.FIA DE LUCRU 3 (FL3)
Tema: Traductoare de deplasare
Cele mai simple i cel mai frecvent utilizate traductoare de
deplasare sunt cele rezistive, cele inductive i cele
capacitive.
TRADUCTOARE DE DEPLASARE
RezistiveCapacitiveInductive
transform o deplasare liniar sau unghiular ntr-o variaie a
rezistenei unui reostat sau a unui poteniometrutransform o
deplasare liniar sau unghiular ntr-o variaie a capacitii electrice
a unui condensatortransform o deplasare liniar sau unghiular ntr-o
variaie a inductanei unui circuit magnetic
variaiile parametrilor de circuit sunt msurate
prin determinarea curentului absorbit sau a tensiunii
corespunztoare
3. a) Traductoare rezistive de deplasare
Principiul de funcionare a traductorului rezistiv de deplasare
este ilustrat n figura de mai jos:
Traductorul rezistiv de deplasare are urmtoarele
caracteristici:
diametrul minim al conductorului: 0,05 mm
viteza maxim a cursorului: 1 m/s
deplasri msurate: de ordinul centimetrilor
numrul maxim de utilizri: aproximativ 106.
1. Reprezentai o schem electric prin care s ilustrai principiul
de funcionare a traductorului de deplasare, cunoscnd c variaia de
rezisten este msurat prin cderea de tensiune ntre captul A i
cursor.
Rezistena R a spirelor dintre captul A i cursor este proporional
cu deplasarea liniar x i variaz ca n figura urmtoare:
Cursorul poate face contact:
1 cu o singur spir a nfurrii
2 cu dou spire ale nfurrii
2. Ce legtur exist ntre numrul de spire N ale traductorului i
numrul de poziii distincte pe care le poate sesiza cursorul n cazul
n care cursorul face contact cu o singur spir a nfurrii?
n cazul al doilea (cnd cursorul face contact cu dou spire ale
nfurrii), o spir a traductorului este scurtcircuitat de cursor i
rezult (N2) poziii distincte.
3. Analizai principiul de funcionare i precizai consecinele
apsrii insuficiente a cursorului pe spirele traductorului. 4. Ce se
ntmpl dac fora de apsare a cursorului pe spirele traductorului este
prea mare?
3. b) Traductoare inductive de deplasare
Principiul de funcionare a traductorului inductiv de deplasare
este ilustrat n figurile de mai jos:
Traductor cu armtur mobil
(pentru deplasri mici, de ordinul zecimilor de
milimetru)Traductor cu miez mobil
(pentru deplasri mari)
Componentele mobile ale traductoarelor inductive (armtura i
respectiv miezul) sunt solidare cu subansamblul a crui deplasare
trebuie determinat. Modificarea poziiei acestora nseamn ntr-un
circuit magnetic modificarea inductivitii, deci a curentului
absorbit de solenoid, respectiv de bobina cilindric. Deci, curentul
indicat de ampermetru este direct proporional cu deplasarea.
1. De ce este necesar alimentarea bobinelor traductorului n
curent alternativ (c.a.)?
2. Ce se ntmpl dac nlocuim curentul alternativ (c.a.) cu curent
continuu (c.c.)?3. c) Traductoare capacitive de deplasare
Principiul de funcionare a unui traductor capacitiv de deplasare
poate fi neles pornind de la relaia de calcul a unui condensator,
relaie din care rezult c se deosebesc trei categorii de astfel de
traductoare.
Completai spaiile libere din frazele urmtoare care descriu
principiul de funcionare a traductoarelor capacitive de
deplasare:
a) Un traductor cu dielectric variabil are dintre armturi fix,
iar dielectricul este putndu-se deplasa dup una dintre axele Ox sau
Oy.
b) Dac dielectricul se deplaseaz dup axa Ox, capacitatea
traductorului este echivalent conectrii n a dou condensatoare cu
dielectrici diferii: unul cu 0 i cellalt cu .
c) Dac dielectricul se deplaseaz dup axa Oy, capacitatea
traductorului este echivalent conectrii n a dou condensatoare cu
dielectrici diferii: unul cu 0 i cellalt cu .
d) Un traductor cu suprafa variabil are dintre armturi fix i
armturilor, de asmenea, fix. Ceea ce variaz este ns, pe care, cele
dou armturi se suprapun (sunt drept n drept).
e) La traductoarele cu distan variabil, dintre armturi variaz cu
, iar suprafaa armturilor i sunt aceleai.
FIA DE LUCRU 4 (FL4)
Tema: Traductoare de nivel
Msurarea nivelului n recipieni este foarte important pentru
multe procese tehnologice i pentru evaluarea stocurilor
existente.
n procesul de msurare a nivelului pot aprea o serie de probleme
specifice ca, de exemplu: vase speciale sub presiune sau la
temperaturi nalte, prezena spumei la suprafaa exterioar sau a
turbulenelor, corozitatea substanelor folosite etc. Aceste probleme
se rezolv prin soluii constructive adecvate.
Cele mai simple traductoare de nivel se bazeaz pe fora
arhimedic: evident, ele pot fi folosite numai n cazul
lichidelor.
Traductorul cu plutitor
Traductorul cu imersor
La utilizarea traductorului cu plutitor nu este necesar
cunoaterea densitii lichidului. n schimb, pentru traductorul cu
imersor, este necesar s se tie valoarea acestei mrimi.n cazul
substanelor sub form de pulbere sau granule, determinarea nivelului
are drept scop determinarea masei de substan: pentru aceasta se
recurge la cntrirea recipientului cu tot coninutul su. Masa de
substan este egal cu diferena dintre masa msurat i masa
recipientului.n cazul unor condiii speciale (temperaturi ridicate,
medii corosive, periculoase etc.) msurarea nivelului se efectueaz
fr a interveni asupra recipientului adic fr contact apelnd la
ultrasunete sau microunde.Traductorul de nivel cu microunde
Principiul de funcionare este reprezentat n schema urmtoare:
Timpul ntre emisia i recepia microundelor, respectiv atenuarea
acestora, reprezint o msur a distanei pn la suprafaa de separare
ntre lichid i aer.
Investigai mediul n care v desfurai activitatea cotidian, la
coal i acas, pentru a descoperi situaii sau instalaii n care se
utilizeaz traductoare de nivel.
Ce fel de traductoare sunt acestea? Precizati instalatia si
tipul traductorului.FIA DE LUCRU 5 (FL5)
Tema: Traductoare de for
Pentru msurarea forei se pot folosi fie traductoare specifice,
fie traductoare de deplasare care capteaz fora i o transform ntr-o
deplasare.
Traductoarele elastice se bazeaz pe modificarea reversibil a
formei unei structuri de baz (bar, inel) sub aciunea forei
aplicate: msurnd lungirea sau contracia structurii respective, se
obin informaii despre mrimea forei care a determinat-o.
n acest an, Lordul Kelvin a descoperit c, odat cu modificrile de
natur mecanic ale unui corp metalic sau semiconductor supus unei
fore, are loc i o modificare a rezistivitii acestuia efectul
tensorezistiv. Se utilizeaz primele timbre tensorezistive: un fir
conductor n zig-zag sau o folie conductoare foarte subire se depune
pe un suport izolator i se lipete pe piesa solicitat. Suportul
izolator i adezivul pentru lipire sunt materiale elastice i foarte
durabile.
Timbrele tensometrice se utilizeaz cunoscndu-se caracteristica
de transfer. Pentru un timbru metalic, aceast caracteristic se
reprezint astfel:
TIAI C
un timbru tensometric are rezistena nominal ntre 100 i 500 i
poate msura deformaii de civa milimetri pn la civa centimetri?
materialele conductoare utilizate la realizarea timbrelor
tensometrice sunt aliaje de nichel-crom (nichrom),
nichel-crom-cupru-fier (karma), platin-wolfram, nichel-cupru
(constantan)?
timbrele tensometrice semiconductoare au sensibilitatea mult mai
mare dect cele metalice, ns sunt neliniare (dependena
rezistivitatefor nu este o ecuaie de gradul I)?
( Cunoscnd relaia dintre rezistena electric i rezistivitate,
realizai un scurt ndrumar de laborator pentru determinarea forei
utiliznd timbre tensometrice. ndrumarul va cuprinde:
a) schema montajului de lucru
b) aparatele necesare
c) modul de lucru.
FIA DE LUCRU 6 (FL6)Tema: Traductoare de presiune
Presiunea reprezint un parametru de baz pentru majoritatea
proceselor tehnologice n care se folosesc fluide. Deoarece
presiunea se definete pe baza forei, rezult c metodele de msurare
sunt asemntoare cu cele pentru msurarea forelor. Ceea ce difer este
forma elementelor sensibile, care pot fi:
Membrane
a plan
b gofrat triunghiular
c gofrat sinusoidal
d gofrat trapezoidalTuburi
a silfon
b tub Bourdon (1 oval; 2 eliptic; 3 n D)Pistoane
cu resort
Fraii Curie descoper fenomenul piezoelectric: cristalele de cuar
presate pe dou fee opuse produc ntre alte dou fee opuse, o tensiune
proporional cu presiunea exercitat.
TIAI C
nu numai cuarul (SiO2) are proprieti piezoelectrice, ci i
turmalina, oxidul de zinc, titanatul de bariu i altele?
cristalele de cuar sunt folosite la ceasurile electronice de mn
i la ceasurile de precizie, a cror eroare n msurarea timpului este
foarte mic, de cteva zecimi de secund ntr-o mie de ani?
1. Explicai principiul de funcionare a unei brichete
piezoelectrice sau a unui aprinztor pentru aragaz.
Undele sonore sunt caracterizate prin presiune i vitez: pentru
procesele tehnologice n care intervin aceste unde, foarte important
este presiunea, deoarece viteza particulelor, fiind foarte mic,
este dificil de determinat.Vibraiile sonore sunt culese de
pavilionul urechii. Undele intr n conductul auditiv i ajung la
timpan. Acesta ncepe s vibreze i informaia este transformat (prin
componentele anatomice ale urechii) n impulsuri electrice care sunt
transmise la creier.Putem spune deci, c timpanul este un traductor
de presiune (acustic) la purttor ! 2. n figura urmtoare sunt
reprezentate schema de principiu i componentele unui microfon.
Explicai modul de funcionare a acestui microfon.
3. Stabilii valoarea de adevr a urmtoarelor enunuri, scriind A
sau F, dup caz, n faa fiecruia. Dac apreciai c enunul este fals,
nlocuii cuvntul marcat, astfel nct s se obin un enun adevrat.
_____ Membranele gofrate sunt mai dificil de realizat, dar sunt
mai sensibile.
_____ Se poate considera c o membran gofrat amplific efectul
obinut cu o membran plan, de attea ori, cte onduleuri are.
_____ Silfoanele i membranele fac parte din aceeai categorie de
elemente sensibile.
_____ La pistonul cu resort, fora elastic a acestuia,
echilibreaz presiunea de msurat.
FIA DE LUCRU 7 (FL7)Tema: Traductoare de debit
Msurarea debitului este o problem legat de curgerea unui fluid;
ca fenomen, curgerea este caracterizat prin vitez ns, de cele mai
multe ori, intereseaz debitul.
Prezena unui traductor ntr-un fluid poate influena curgerea
acestuia.
Debitul poate fi:
volumic Qv = volumul de fluid care trece printr-o seciune a
conductei de curgere, n unitatea de timp
masic Qm = masa de fluid care trece printr-o seciune a conductei
de curgere, n unitatea de timp
Qm = . QvMsurarea debitului fluidelor se poate realiza ca urmare
a modificrii regimului de curgere prin intermediul unui corp fizic
sau prin intermediul unor fenomene care sunt influenate de
curgere.
Cel mai simplu traductor de debit se bazeaz pe observaia c un
fluid care curge poate pune n micare de rotaie un sistem mecanic.
Astfel, exist
1. Descriei i alte situaii n care este valorificat energia
mecanic generat prin curgerea unui fluid.
Un alt traductor de debit, foarte simplu, se obine prin montarea
unei palete pe direcia de curgere a fluidului debitmetrul cu
palet.
Datorit curgerii fluidului, asupra paletei acioneaz o for care o
rotete n jurul articulaiei, rotire care este pus n eviden printr-un
traductor de deplasare unghiular: cu ct fora este mai mare, cu att
unghiul este mai mare.
n ambele cazuri descrise mai sus este evident c msurarea modific
debitul de curgere a fluidului, iar informaia care se obine este
nsoit de erori.
i atunci, cum s-ar putea proceda pentru a evita aceste
dezavantaje?
De exemplu, sunt numeroase situaiile n care, n diferite procese
tehnologice (industriale) se impune msurarea debitului de ap.
Pentru aceasta, trebuie s cunoatem c apele industriale sunt bune
conductoare de electricitate: practic, ele sunt un conductor lichid
care curge (se deplaseaz) cu o anumit vitez.
Exist aadar, dou dintre condiiile necesare pentru a genera o
tensiune electromotoare prin fenomenul de inducie.
Schema de principiu a unui astfel de traductor numit traductor
electromagnetic este urmtoarea:
Electromagnetul produce un cmp magnetic de inducie B, ale crui
linii de cmp sunt tiate de conductorul lichid format de fluidul
care curge cu viteza v (orientat perpendicular pe seciunea de
curgere, dinspre planul desenului). Tensiunea electromotoare indus
este culeas de doi electrozi metalici, conectai la un voltmetru V a
crui indicaie este proporional cu viteza de curgere, deci cu
debitul fluidului.
2. Analizai schema traductorului electromagnetic i aflai sensul
tensiunii electromotoare induse aplicnd regula minii drepte;
reprezentai sensul respectiv, lsnd doar o sgeat dintre cele dou
reprezentate n dreptul voltmetrului (tergnd-o pe cea
necorespunztoare).
TIAI C
un traductor electromagnetic msoar debitele fluidelor cu viteze
ntre 1 i 10 m/s, iar eroarea relativ este maxim 1 %?
este suficient un timp de maxim 1 secund pentru a afla debitul
unui fluid, utiliznd un traductor electromagnetic?
DICIONAR curgere laminar = curgere constant n timp
curgere turbulent = curgere variabil n timp
FIA DE LUCRU 8 (FL8)
Tema: Traductoare de temperatur
Msurarea electric a temperaturii prezint importan nu numai n
ceea ce privete mrimile termice: ea poate furniza, indirect,
informaii i despre debite, presiuni joase, tensiuni, cureni.
Un traductor de temperatur foarte simplu se realizeaz pornind de
la proprietatea cunoscut a materialelor conductoare de a-i modifica
rezistivitatea, i deci i rezistena electric, atunci cnd temperatura
lor se modific.
Msurnd (prin metode cunoscute) rezistena electric a unui
conductor cu o anumit temperatur, se pot obine informaii despre
valoarea temperaturii respective. Un astfel de traductor, numit
termorezistor, poate fi realizat i cu materiale semiconductoare i n
acest caz se numete termistor.
Constructiv, traductoarele rezistive de temperatur se pot
realiza:
fie ca o nfurare, pe un suport izolant;
fie ca o pelicul (film) depus pe o plac din aluminiu, oxidat
(timbre termorezistive).
Pentru temperaturi foarte mari (mii de grade), msurarea
temperaturii se efectueaz prin metode fr contact, adic prin
pirometrie (n limba greac, piro nseamn foc).
Un pirometru msoar energia termic radiat de un corp care are o
anumit temperatur. Aceast energie, depinde evident, de temperatura
corpului respectiv i se propag n spaiu sub form de unde
electromagnetice. Elementul sensibil al unui pirometru este o lamp
cu filament de wolfram a crui culoare poate fi modificat prin
varierea curentului care trece prin filament
Msurarea se face prin comparaie: pe imaginea suprafeei radiante
(care emite energie termic) se suprapune aceast lamp. Prin reglarea
curentului din filament, se modific temperatura acestuia, deci i
culoarea sa, pn cnd imaginea filamentului dispare. n acest moment,
temperatura msurat este egal cu temperatura filamentului. Deci,
valoarea curentului prin filament este o msur a temperaturii
suprafeei radiante.
1. Analizai principiul de msurare a temperaturii cu pirometrul i
precizai ce influen are sensibilitatea vizual a operatorului asupra
determinrii.
2. n activitatea cotidian, oamenii utilizeaz frecvent
termometre. Acestea sunt traductoare neelectrice care transform
temperatura ntr-o deplasare. Cum se obine aceast deplasare?
TIAI C
- n tehnic, msurarea temperaturilor se efectueaz ntr-o gam larg
de valori, de la zecimi de grad, la zeci de mii de grade,
msurtorile curente fiind situate, de regul, n intervalul 70 4000
K?
- traductoarele de temperatur se caracterizeaz, n general,
printr-un timp de rspuns mare: acest timp este necesar stabilirii
echilibrului termic ntre elementul sensibil al traductorului i
corpul a crui temperatur se determin?FIA DE EVALUARE 1 (FEv 1)
Tema: Traductoare electrice
I. Pentru fiecare dintre enunurile urmtoare, ncercuii litera
corespunztoare rspunsului corect 20p1. ntr-un sistem automatizat,
rolul traductorului electric este de a:
a) amplifica semnalul msurat
b) transforma semnalul de msurat n semnal electric
c) msura direct o mrime
d) limita semnalul de msurat.
2. Termistorul este un traductor:
a) de nivel
b) de deplasare
c) de for
d) de temperatur.
3. Un exemplu de traductor de nivel este traductorul:
a) cu membran elastic
b) cu elice
c) cu plutitor
d) rezistiv.
4. Un traductor de for este, de exemplu:
a) timbrul tensometric
b) pirometrul
c) silfonul
d) electromagnetul.
5. Un traductor este caracterizat de:
a) precizie, finee, sensibilitate, stabilitate
b) finee, sensibilitate, rapiditate, stabilitate
c) rapiditate, finee, precizie, sensibilitate
d) stabilitate, precizie, sensibilitate, rapiditate.
II. n coloana A sunt enumerate tipuri de traductoare, iar n
coloana B sunt enumerate mrimi neelectrice. Scriei n dreptul
cifrelor din coloana A, litera corespunztoare din coloana B pentru
a stabili asocierile corecte ntre traductoare i mrimile pentru care
se utilizeaz.
15 p
A. B
1. traductorul cu imersor
2. traductorul cu armtur mobil
3. pistonul cu resorta. deplasare
b. presiune
c. nivel
d. debit
III. Scriei n spaiul din faa fiecrui enun litera A, dac apreciai
c enunul este adevrat sau litera F, dac apreciai c enunul este
fals. 30 p
........... Un traductor de densitate se poate obine dintr-un
traductor cu imersor....... La traductorul de nivel cu microunde,
acestea sunt reflectate sau atenuate.
......... Timbrele tensometrice semiconductoare sunt mai puin
sensibile dect cele metalice.
........... Areometrul este un traductor densitate-tensiune.
............ Fotodioda este un traductor electric de energie
radiant.
IV. Cunoscnd relaia de calcul a capacitii unui condensator plan,
, enumerai categoriile de traductoare capacitive de deplasare.
9 p
Alegei una dintre aceste categorii i explicai cu ajutorul unei
scheme principiul de funcionare.
16 p Fiecare elev din grup primete un card pe care se gsete
nscris simbolul unui element component al schemei unui SRA.
Stabilii mpreun tipul instalaiei tehnologice automatizate i
nivelul parametrului reglat, dup care individual stabilii
caracteristicile tehnice (tipul, mrimea sau mrimile de intrare,
mrimea de ieire, funcionarea etc.) ale elementului care v revine,
notnd datele pe o fi de lucru.
Alctuii lanul SRA aezndu-v n ordinea ocupat de fiecare element n
schema unui SRA i verificai modul n care sistemul poate fi
funcional pe baza datelor prezentate de fiecare dintre voi.
Corectai eventualele greeli sau lipsuri astfel nct la final
sistemul de reglare automat realizat de voi s fie complet, lanul
SRA s se nchid.
FIA DE EVALUARE 2 (FEv 2)
(evaluare final)
Tema: Sisteme de reglare automat
I. Pentru fiecare dintre enunurile urmtoare, ncercuii litera
corespunztoare rspunsului corect. 20 p
1. Ce mrime exercit influene nedorite asupra mrimii de ieire a
SRA?
a) Mrimea de intrare;
b) Abaterea;
c) Perturbrile.
2. Ce element component al SRA permite obinerea abaterii?
a) Elementul de comparaie;
b) Traductorul;
c) Elementul de execuie.
3. Ce performan este important n regim staionar?
a) Rapiditatea;
b) Precizia;
c) Suprereglajul.
4. Funcionarea traductoarelor parametrice inductive se bazeaz
pe:
a) Legea induciei electromagnetice?
b) Variaia reluctanei circuitului magnetic?
c) Modificarea curentului electric ce strbate traductorul?
5. Unele tipuri de traductoare se numesc generatoare
deoarece:
a) Necesit o surs de energie n circuitul de ieire?
b) Sunt folosite ca generatoare de energie (putere)
electric?
c) Mrimea de ieire este un curent sau o tensiune electric?
6. Pentru msurarea debitului unui fluid se pot folosi:
a) Traductoare de nivel?
b) Traductoare termorezistive?
c) Traductoare capacitive?
7. Funcia elementului de execuie este aceea de:
a) A executa comenzile primite de la instalaia tehnologic?
b) A modifica valoarea parametrilor din proces?
c) A transforma o energie de o anumit form (de exemplu electric)
n alt form de energie (de exemplu hidraulic)?
8. Motorul de execuie reprezint:
a) parte constructiv a elementului de execuie?
b) parte constructiv a instalaiei tehnologice?
c) Un organ de execuie n care s-a adugat un element de
execuie?
9. Care din urmtoarele motoare de execuie se folosesc n medii
explozive?
a) Motor electric de current continuu;
b) Motor pneumatic;
c) Motor hidraulic.
10. Care dintre motoarele de execuie pot transmite cupluri
(fore) mari?
a) Electrice;
b) Pneumatice;
c) Hidraulice.
11. Sistemele de msurare automat se folosesc pentru:
a) informarea calitativ asupra parametrilor din proces?
b) informarea cantitativ asupra parametrilor din process?
c) semnalizarea funcionrii instalaiilor tehnologice?
12. Un sistem de control automat poate fi realizat cu ajutorul
unui:
a) Ampermetru?
b) Manometru?
c) Releu.
13. Printre funciile auxiliare ale aparatelor nregistratoare
exist i aceea de:
a) Trasare a mrimilor msurate pe o band de hrtie?
b) Calculare a sumei, diferenei sau a raportului unor mrimi?
c) Semnalizare a ieirii din limite a mrimilor msurate?
14. Care este semnalul unificat la regulatoarele automate
pneumatice?
a) 0,21 bari;
b) 0,5 2,5 bari;
c) 0,7 3,5 bari.
15. La ce tip de regulatoare liniare intervin trei componente n
legea de reglare?
a) PI;
b) PID;
c) PD.
16. La care tip de regulatoare neliniare intervine zona de
insensibilitate?
a) La regulatoarele bipoziionale cu caracteristic ideal de
releu;
b) La regulatoarele bipoziionale cu caracteristic de releu cu
histerezis;
c) La regulatoarele tripoziionale.
17. Ce lege de reglare poate fi obinut cu regulatoare
electronice care conin numai rezistene n circuitele de intrare i
reacie?
a) Proporional-integral;
b) Integral;
c) Proporional.
18. Cum se realizeaz integrarea pe cale numeric?
a) Prin intermediul unei sume;
b) Prin intermediul unor diferene;
c) Prin calculul unor valori medii.
19. Cum se obine derivarea pe cale numeric?
a) Prin intermediul unei sume;
b) Prin intermediul unei diferene;
c) Prin calculul unor valori medii.
20. n componena cror elemente intervin capacitile
pneumatice?
a) Amplificatoare;
b) Elemente de corecie;
c) Elemente de comparaie.
II. Scriei n spaiul din faa fiecrui enun litera A, dac apreciai
c enunul este adevrat sau litera F, dac apreciai c enunul este
fals. 20 p
1) .. Prin Sistem de reglare automat se nelege un sistem
realizat astfel nct ntre mrimea de ieire i mrimea de intrare se
realizeaz automat, fr intervenia omului, o relaie funcional care
reflect legea de conducere a unui proces.
2) .. Traductorul este instalat pe bucla de reacie negativ are
rolul de a transforma mrimea de intrare a IT de regul ntr-un semnal
electric aplicat EC.
3) .. Dup caracterul prelucrrii semnalelor se deosebesc SRA
continue (cnd toate mrimile care intervin sunt discrete n timp) i
SRA discrete (cnd cel puin una dintre mrimi are o variaie continu n
timp).
4) .. Relaia Ka = Xe / Xi reprezint Sensibilitatea absolut sau
panta traductorului.5) .. Pentru semnale unificate electrice se
folosete domeniul de curent i = 2...10A c.c. sau i=4...20A c.c.,
iar pentru semnale unificate pneumatice se utilizeaz presiuni
unificate p = 0,2....1 kgf/cm2 (p = 2...10daN/cm2).
6) .. n general, elementul de execuie este format din dou pri
distincte: motorul de execuie (numit i servomotor) i organul de
execuie.7) .. Legile de reglare clasice (de tip P, PI, PID) se
realizeaz n cadrul regulatoarelor cu aciune continu cu ajutorul
circuitelor operaionale cu elemente pasive instalate pe calea de
reacie a unor amplificatoare operationale.
8) .. Dup viteza de rspuns exist regulatoare liniare i
regulatoare neliniare.
9) .. Dup agentul purttor de semnal exist: regulatoare
electronice, regulatoare magnetice, regulatoare hidraulice,
regulatoare pneumatice i regulatoare mecanice
10) .. Elementul component central al unui regulator numeric
este microprocesorul.
III. n figura de mai jos este reprezentat reglarea turaiei i a
curentului motorului M de curent continuu. Elementele schemei
sunt:
ECn - element de comparaie al turaiei;
ECi element de comparaie al curentului;
Trn traductorul de turaie realizat cu generatorul tahometric
GT;
Tri traductorul de curent;
RAn regulatorul automat al turaiei;
RAi regulatorul automat al curentului.
Schema de reglare se numete schem de reglare n cascad.
32 p
1) Precizai numrul buclelor de reacie din schem i elementele
care intr n alctuirea lor. Ce reprezint elemental notat EE?
( 12 p)
2) Ce reprezint pentru regulatorul de curent mrimea de ieire a
regulatorului de turaie?
( 4 p )
3) Explicai pe scurt funcionarea acestei scheme, preciznd
mrimile care intervin.
( 10 p )
4) Ce avantaj credei c are aceast schem n comparaie cu schema fr
bucl interioar.
( 6 p )
Fia de lucru 1 Conform FT1,
Fia de lucru 2 Conform FT2.
Fia de lucru 3a
1. Schema electric echivalent traductorului rezistiv de
deplasare este:
2. Sunt egale
3. Nu simte deplasarea.
4. Apare frecarea i uzura mai mare, traductorul funcioneaz
incorect i are erori mari.
Fia de lucru 3b
1. Deoarece inductivitatea este o mrime caracteristic bobinelor
numai n c.a.
2. n c.c., o bobin este caracterizat de rezistena electric i
aceasta nu depinde de poziia miezului magnetic. Deci, traductorul
nu ar fi influenat n nici un fel de deplasarea componentelor mobile
(miez, armtur).
Fia de lucru 3c
a. distana; mobil
b. paralel; permitivitate (absolut); permitivitate (absolut)
c. serie; permitivitate (absolut); permitivitate (absolut)
d. distana; suprafaa; suprafaa
e. distana; deplasarea; dielectricul
Fia de lucru 5
Schema montajului de lucru
Aparate necesare: ohmmetru serie (sau multimetru)
Modul de lucru:
se regleaz ohmmetrul (indicaia pentru Rx = 0 i pentru Rx = )
se msoar rezistena nominal a timbrului tensometric (nainte de
aplicarea forei) Rn = .
se msoar rezistena timbrului tensometric n timp ce fora F este
aplicat piesei R1 = .
se determin R = R1 Rn = ..
utiliznd caracteristica de transfer a timbrului tensometric
utilizat, se determin fora aplicat piesei (for proporional cu
deformaia )
Fia de lucru 6
3. A; A; F (membranele se nlocuiete cu tuburile; A)
Fia de lucru 7
1. La hidrocentrale, la morile de ap, la deplasarea
vapoarelor.
2. Sensul t.e.m. induse este n jos.
Fia de lucru 8
1. Ochiul uman este surs de erori subiective: operatorii diferii
percep diferit momentul dispariiei filamentului.
2. Prin dilatare liniar a corpului termometric (alcool, mercur
etc.).
Fia de evaluare FEv 1
I. 1 b; 2 d; 3 c; 4 a; 5 c;
II. 1 c; 2 a; 3 b;
III. A; A; F, F; A
IV. traductoare cu suprafa variabil, traductoare cu distan
variabil, traductoare cu dielectric variabil
Fia de evaluare FEv 2 (evaluare final)1 c6 c11 b16 c
2 a7 b 12 c17 c
3 b8 a13 c18 a
4 b9 b14 a19 b
5 - c10 - c15 - b20 - b
II. 1. 1 c; 2 a; 3 b.
II. 2. 1 e; 2 a; 3 b.
III. 1 A; 2 F; 3 F; 4 A; 5 F; 6 A; 7 A; 8 F; 9 F; 10 A;
IV. 1. n schem sunt dou bucle de reacie: una interioar, coninnd
elementul de comparaie ECi, regulatorul automat RAi, elementul
execuie EE, motorul M i, traductorul de curent Tri, i a doua
exterioar, incluznd elemental de comparaie ECn, regulatorul automat
RAn, ntreaga bucl interioar, motorul M i traductorul de turaie Trn
realizat prin intermediul generatorului tachometric GT.
2. Mrimea de comand de la ieirea regulatorului de turaie devine
mrime de intrare a buclei interioare, fiind aplicat elementului de
comparaie ECi.
3. Prin folosirea acestei scheme se asigur meninerea turaiei n
la o valoare prescris prin mrimea de intrare in a buclei de reglare
a turaiei, precum i meninerea valorii curentului principal la
valoarea corespunztoare mrimii de intrare ii (a buclei interioare),
egal cu mrimea de comand cn de la intrarea regulatorului de turaie
RAn.
4. Avantajul acestei scheme const n faptul c se asigur reglarea
i limitarea abaterilor att ale turaiei, ct i ale curentului i
influena anumitor perturbaii care acioneaz asupra motorului este
eliminat mai rapid (prin aciunea buclei interioare)
COMPETENA 8.1: Identifica elemente de automatizare (sisteme de
reglare automat)n fiele de lucru FL1, FL2, sunt propuse exerciii
care cer elevilor s reprezinte schema de principiu a unui sistem de
reglare automat, s indice mrimile care intervin n sc de principiu a
unui sistem de reglare automat i s analizeze rolul funcional al
componentelor sistemului de reglare automat. Aceste fie au fost
concepute pentru evaluarea cunotinelor dobndite pe baza
explicaiilor si a fiselor FT1 la FT4 .Competena 8. 2: Verifica
functionarea instalatiei de semnalizare si avertizare (funcionarea
componentelor sistemelor de reglare automat).
n fiele de lucru FL3 la FL8 sunt date sumare explicaii
referitoare la diferitele tipuri de traductoare folosite n SRA i
exerciii simple care urmresc identificarea traductoarelor, a
modului de realizare i funcionare ale acestora precum i a mrimilor
lor caracteristice. Exerciiile sunt uor de aplicat i de rezolvat, n
funcie de nivelul clasei i de apropierea specializrii elevilor de
domeniul automatizrilor, aceste exerciii pot fi completate cu unele
cu un nivel mai ridicat dar care s asigure dobndirea competenelor
mpuse prin SSP-uri.
n fia de evaluare FEv 2 este prezentat un test complet de
evaluare a competenelor 8.1 i 8.2.
Se recomand ca pentru evaluarea competenei 8.3. Regleaza aparate
din instalatia de automatizare (sistemelor de automatizare
specifice domeniului) specifice domeniului s se foloseasc metoda
proctice/ instruire practica.La rezolvarea exerciiilor propuse se
folosesc informaiile din fie le de lucru, din fiele teoretice,
anexe, manuale, cataloage, pliante, prospecte cu aparate electrice
i se pot apela site-urile:
www.ccir.rowww.acero.rowww.universulenergiei.educatia.rowww.fland.ro
www.amco-otopeni.rowww.actrus.ro/biblioteca/cursuri/electro
www.eei.ro/automatwww.sycomelco.ro
Alimpie, I.,- Msurarea electric a mrimilor neelectrice, Editura
de Vest, Timioara, 1996* * * Dicionar. Inventatori i invenii.
Editura Tehnic, Bucreti, 2001
* * * - Evoluia tehnologia. Editua Aquila 93, Oradea, 2001
* * *- Colecia revistei tiina pentru toi* * *- Enciclopedia
tehnic ilustrat, Editura Teora, Bucureti, 1999
* * *- tiina azi. Dosarele cunoaterii, Editura Egmont, Bucureti,
2000
*** Cataloage de produse, pliante, prospecte, fie tehnice.
*** Dicionar Politehnic, Editura Tehnic, Bucureti, 1967;
*** Dicionar cronologic al tiinei i tehnicii universale, Editura
tiinific i Enciclopedic, Bucureti, 1979;
Bloiu, T., .a. - Elemente de comand i control pentru acionri i
SRA, manual pentru clasele a XI-a i a XII-a, liceu tehnologic,
specializarea electrotehnic, Editura Econimic Preuniversitaria,
Bucureti, 2002
Bichir, N. i colectiv Maini, aparate, acionri i automatizri,
manual pentru clasa a XIa i a XIIa licee industriale i coli
profesionale, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1993;
Breitsameter, F., .a. Odiseea progresului n 1700 de ntrebri i
rspunsuri de cultur general, Editura Niculescu, Bucureti, 2001
Fransua, Al., Cnescu, S. Electrotehnic i electronic, manual
pentru licee de specialitate, Editura Didactic i Pedagogic,
Bucureti, 1972;
Mare, Fl., Bloiu, T., Fetecu, Gr., Enache, S., Federenciuc, D.
Elemente de comand i control pentru acionri i sisteme de reglare
automat, manual pentru clasele a XI-a i a XII-a, Editura Economic,
Bucureti, 2002;
Mare, Fl., .a. - Solicitri i msurri tehnice. Laborator
tehnologic. Auxiliar curricular pentru clasa a X-a, liceu
tehnologic profil tehnic, Editura Econimic Preuniversitaria,
Bucureti, 2001
Mihoc, D., Simulescu, D., Popa, A., Aparate electrice i
automatizri, Editura Didactic i Pedagogic, 1982;
Mirescu, S.C., .a. Laborator tehnologic. Lucrri de laborator i
fie de lucru, Vol. I i II. Editura Economic Preuniversitaria,
Bucureti, 2004
CUPRINS
1. INTRODUCERE
Prezentul Suport de curs- Auxiliar didactic nu acoper toate
cerinele cuprinse n Standardul de Pregtire Profesional al
calificrii pentru care a fost realizat. Prin urmare, el poate fi
folosit n procesul instructiv i pentru evaluarea continu a
elevilor. ns, pentru obinerea Certificatului de calificare, este
necesar validarea integral a competenelor din S.P.P., prin probe de
evaluare conforme celor prevzute n standardul respectiv.
2. COMPETENE SPECIFICE.
OBIECTIVE
3. FIA DE DESCRIERE A ACTIVITII
4. FIA PENTRU NREGISTRAREA PROGRESULUI ELEVULUI
5. FI DE FEED-BACK A ACTIVITII
GLOSAR DE TERMENI
Cuvinte cheie - automatizari
7. MATERIALE DE REFERINTA PENTRU PROFESOR SI ELEVI
S
Y(t)
U(t)
D.A.
I.T.
U
Yr
r
Y
P
P
Yr - -
Xm
Xc
E.E.
R.A.
U +
E.C.
Tr
I.T.
P
Y
t
U(t)
1
0
a) semnal treapt unitar
1 pentru t > 0
u(t) =
0 pentru t 0
0
t
b) semnal ramp
unitar
U(t)
t pentru t > 0
u(t) =
0 pentru t 0
U(t)
t
0
c) semnal impuls
unitar
(semnal impuls unitar Dirac)
d) semnal sinusoidal
u(t) = Umax sin t
d) semnal sinusoidal
u(t) = Umax sin t
dup natura mrimii de intrare
traductoare de mrime
traductoare de calitate (caracteristici ale compoziiei
corpurilor)
mrimi neelectrice
mrimi electrice
temperatur
debit
presiune
nivel
umiditate
vitez etc.
tensiune
curent
rezisten
frecven etc.
gazoanalizoare
traductoare de pH
spectrografe etc.
dup natura mrimii de ieire
traductoare parametrice (transform o mrime neelectric ntr-un
parametru de circuit electric)
rezistive
inductive
capacitive
fotoelectrice etc.
traductoare generatoare (transform o mrime neelectric ntr-o for
electromotoare)
de inducie
sincrone
piezoelectrice
termoelectrice
sensibilitatea: raportul dintre variaia mrimii de ieire care
corespunde unei variaii a mrimii de intrare
fineea: consumul de energie al traductorului
rapiditatea: timpul de rspuns al traductorului
precizia: eroarea relativ a traductorului
domeniul de msurare: intervalul n care variaz mrimea de intrare
i n care traductorul are precizia cerut
caracteristica de transfer: dependena dintre mrimea obinut la
ieirea traductorului i mrimea aplicat la intrarea sa
Caracteristicile traductoarelor
ME
OE
x
m
c
a)
c
Tema: Sisteme de reglare automat
R
E / H
EE
a
c
c'
m
b)
Tema: Traductoare
Element
sensibil
Adaptor
Xi
Xo
Xe
Traductor
X
e
min
X
e
max
X
e
X
i
min
X
i
max
X
i
Tema: Echipamente de msurare
Tema: Elemente de execuie (EE)
Tema: Regulatoare automate (RA)
RA
EE+IT
Tr
r
u
y
y
r
P
A
Xrs
ERS
ECS
u
1
7. MATERIALE DE REFERINTA PENTRU ELEVI
S
Y(t)
U(t)
Yr - -
Xm
Xc
E.E.
R.A.
U +
E.C.
Tr
I.T.
P
Y
U(t)
1
0
t
0
pist de contact: plasat de-a lungul traiectoriei pe care se
determin deplasarea
cursor:solidar cu subansamblul mobil a crui deplasare se
msoar
nfurare din conductor de crom (sau nichel-cupru ori
nichel-crom-fier, cu rezistivitate mare) bobinat spir lng spir
suport izolator
bobin cilindric
miez magnetic mobil
armtur mobil
armtur
fix
solenoid (alimentat n c.a.)
EMBED Equation.3
x
S
0
d
+
x
0
d
S
+
x
S
0
d
+
x
S
0
+
traductoare cu suprafa variabil
traductoare cu distan variabil
traductoare cu dielectric variabil
sau
G
x
tambur: poziia sa relativ d indicaii despre nivelul
lichidului
contragreutate: echilibreaz micarea plutitorului
plutitor: se afl permanent pe suprafaa lichidului
resort: fora sa elastic i fora arhimedic sunt echilibrate de
greutatea imersorului
imersor: parial introdus n lichid i suspendat de resort, i
modific poziia n funcie de nivelul lichidului
G
x
Fa
Fe
receptor de microunde
lichid conductor (reflect microundele) sau dielectric (atenueaz
microundele)
x
R
E
AE - anten de emisie
emitor de microunde
AR - anten de recepie
anul 1856
anul 1920
suport izolator
fir (folie)
terminal
l (F)
R
a)
b)
c)
d)
a)
b)
1)
2)
3)
sf. sec. XIX
Cum auzim?
capilar: prin acesta, cavitatea i exteriorul comunic pentru a
elimina influena variaiilor de presiune ale mediului ambiant
membran: preia presiunea acustic i o transform ntr-o deplasare
care se transmite unui traductor
carcas
cavitate nchis (capsula microfonului)
spre traductorul electric
densitatea fluidului
curgerea
fluidului
traductoare cu cupe
traductoare cu elice
traductor electric de turaie
msurarea debitului volumic
EMBED Equation.3
conductor
deplasare
cmp magnetic
+
+
legea induciei
tensiune electromotoare proporional cu viteza de deplasare
V
S
N
v
B
electrod (metalic)
pol magnetic (al unui electromagnet)
tub izolator (conduct de curgere)
R = R0 (1 + .)
rezistena electric la o temperatur oarecare
rezistena electric la temperatura de referin (de obicei, 20
C)
coeficient de variaie a rezistenei cu temperatura
variaia de temperatur (fa de temperatura de referin)
Tm = Tf
Tm < Tf
Tm > Tf
dac filamentul lmpii este mai nchis dect suprafaa radiant,
temperatura filamentului este mai mic dect temperatura de
msurat
creterea curentului prin filament produce nclzirea acestuia i
treptat, se ajunge la situaia cnd filamentul nu se mai vede pentru
c are aceeai culoare ca i suprafaa radiant
o nou cretere a curentului prin filament produce o nclzire i mai
mare, iar filamentul ncepe s se vad din nou, dar cu o nuan mai
deschis chiar alb fa de suprafaa cald
Joc de rol
{
Iex = ct.
MA
GT
Trn
RAn
RAi
EE
Tri
M
ECn
ECi
in
ii
8. S0LUII LA SARCINILE DE LUCRU
9. SUGESTII METODOLOGICE
10. BIBLIOGRAFIE
11. ANEXE
PAGE - 16 -
_1214904264.unknown
_1214904269.unknown
_1214904267.unknown
_1177961111.unknown
