Upload
leque
View
334
Download
11
Embed Size (px)
Citation preview
TRADUCTOARE PENTRU
MARIMI GEOMETRICE
TIPURI DE TRADUCTOARE PENTRU
MARIMI GEOMETRICE
1) Traductoare pentru deplasări liniare mici
a) traductoare inductive
b) traductoare capacitive
c) traductoare rezistive
2) Traductoare pentru deplasări unghiulare
a) traductoare rezistive
b) traductoare capacitive
c) traductoare inductive
cu miez feromagnetic mobil
cu element sensibil de tip selsin
- cu element sensibil de tip resolver
- cu element sensibil de tip inductosin circular
d) traductoare numerice absolute pentru deplasări unghiulare
e) traductoare numerice incrementale pentru deplasări unghiulare
3) Traductoare pentru deplasări liniare mari
a) Traductoare de deplasare cu laser
b) Traductoare de deplasare de tip Inductosin liniar
c) Rigle optice
Traductoare pentru deplasări liniare mici
Sunt în general de tip parametric
Domeniu de măsură 10 -2 mm – 10 cm
Traductoare inductive pentru deplasări liniare mici
Elemente sensibile inductive cu miez mobil
Unde , ,
)LjRR(Z2LL))x(LjRR(
)x(LRj2U
pi12
2222
P
p
d
2
)x(L)x(L)x(L 21
2
)x(L)x(L)x(L 21 12LLL
Transformator diferenţial liniar variabil
Performanţele specifice traductoarelor cu miez mobil:
- Lipsa frecărilor la deplasarea miezului, de unde rezultă o durată de viaţă foarte
mare, moment de inerţie redus, fiabilitate ridicată, robusteţe
- Rezoluţie şi reproductivitate foarte bune
- Insensibilitate la deplasările radiale ale miezului
- Posibilitatea protecţiei bobinei de medii corozive, ori medii cu presiuni sau
temperaturi înalte
- Asigurarea separării galvanice
Elemente sensibile inductive cu întrefier variabil
)x(K
K
S
)x(2
S
l
NL
02
1
a0
0
Fer0
m
2
m
1k kk
k
2
S
l
NL
La aceste elemente sensibile nu se pot asigura simultan condiţiile de liniaritate si
sensibilitate simultan motiv pentru care se adoptă soluţia de compromis:
x01 x02 )LL(RUKU 21apd
222 )LL(RZZ
4,01,0L
L
4,03,0maz
P
1
2S U
N
N)(kU
P
1
2P
1
20P
1
20SSies U
N
N)x(k2U
N
N)x(kU
N
N)x(kUUU
Caracteristicile elementelor sensibile inductive cu modificarea intrefierului:
- Domeniu de măsură de ordinul zecilor de microni
-Gabarit redus
- Rezoluţie foarte bună
- Principala sursă de erori o constituie modificările caracteristicilor magnetice ale
miezului prin îmbătrânire
Traductoare capacitive pentru deplasări liniare mici
Aceste traductoare folosesc ca elemente sensibile condensatoare plane la care se pot
modifica unul din următorii parametri: distanţa dintre armături, suprafaţa armăturilor, sau
permitivitatea dielectricului.
Elemente sensibile capacitive cu modificarea distanţei între armături
x
SC
0
2
SCS
1C
C
Sr
0
01
2
xUU
0
02
2
xUU
x
UU
0
d
Elemente sensibile capacitive cu modificarea suprafeţei
d
aCS
Elemente sensibile capacitive cu modificarea dielectricului
)d/Dln(
)xl(2
)d/Dln(
x2C d00
)(h
SC
01x0
10
Traductoare rezistive pentru deplasări liniare mici
XS
xRR
EI
)RR(IEU xx
xS
xSx
RR
RR)RR(
EI
1RR
)RR)(RR(
EU
xS
xxS
x
1)x1(mx
EU x
R
Rx x
SR
Rm
Traductoare pentru deplasări unghiulare
Problema măsurării deplasărilor unghiulare trebuie privită sub două forme:
a) măsurări de unghi în domeniul 0 - 360°
b) măsurări indirecte de deplasare liniară
Traductoare rezistive pentru deplasări unghiulare
Pot fi de două tipuri:
-Uniturn folosite pentru un domeniu sub 360°
-Multitură folosite cu reductoare pentru deplasări liniare mari
max
ax
UU
Traductoare capacitive pentru deplasări unghiulare
Traductoare inductive pentru deplasări unghiulare
Datorită bunelor performanţe, sunt cele mai folosite tipuri de traductoare pentru deplasări
unghiulare, existând numeroase elemente sensibile de tip inductiv.
Elemente sensibile inductive cu miez feromagnetic mobil
Transformatorul rotativ diferenţial variabil are un domeniu restrâns de măsură ±40°,
datorat neliniarităţii tensiunii de ieşire.
Performanţe similare cu ale TLDV cu deosebirea apariţiei frecărilor suplimentare în rotor,
dar datorită cuplului mic acestea se pot neglija.
Frecvenţa de alimentare între 400Hz – 2KHz
Elemente sensibile inductive de tip selsin
)tsin(Ee 11 )tsin()cos(Ee 22
Elemente sensibile inductive de tip resolver (selsin bifazat)
Resolverul conţine un stator cu două înfăşurări şi un rotor monofazat.
)tsin(UUr
)cos()tsin(UU S1S )sin()tsin(UU S2S
1S
2S
U
Utg
Resolver cu modulaţie de amplitudine
sinUcosUU 2S1Sr
)sincoscos)(sintsin(UUr
)sin()tsin(UUr
Resolver cu modulaţie de fază
)tsin(UU 1S )2
tsin(UU 2S
)sintcoscost(sinUUr
)sin()tsin(UU 1S )cos()tsin(UU 2S
)tsin(UUr
Adaptoare pentru resolvere
1k
k
p)ktkcos(A
2
A)(u
)tcos(A)(u 11
Elemente sensibile de tip inductosin circular
Inductosinul circular este echivalent unui selsin multipolar desfăşurat în plan cu un număr
foarte mare de poli. Este format din două discuri plane unul fix şi unul mobil, separate
printr-un interstiţiu de aer cu grosimea de 0,1.. 0,3 mm. Discul fix este inductor şi pe el
sunt dispuse două înfăşurări multipolare plane decalate între ele din punct de vedere
electric cu 90°. Rotorul este cuplat solitar cu obiectul de măsură şi conţine o singură
înfăşurare. Toate cele trei înfăşurări au acelaşi pas.
)psin()tsin(UUr )ptsin(UUr
p
k2
Caracteristicile inductosinului circular
Dacă numărul perechilor de poli de pe rotor p = 1000 la 360° electrice
corespund 0,36 ° mecanice, iar folosind divizarea electronică se pot obţine
precizii de ordinul 1 – 5 ˝.
Pot apare numeroase erori datorate:
Armonicilor superioare în cuplaj mutual dintre rotor şi stator
Interstiţiului dintre cele două discuri care nu se păstrează constant
Impreciziilor tehnologice de execuţie
Unui decalaj diferit de 90° între cele două înfăşurări ale statorului
Inegalităţilor amplitudinilor din înfăşurările statorului
Erorilor de montaj (în special la planeitate)
Traductoare numerice pentru deplasări unghiulare
Sunt singurele traductoare pur numerice întrucât nu necesită un convertor analog-digital
Traductoare numerice absolute pentru deplasări unghiulare
Se pot realiza discuri la care distanţa între liniile radiale să ajungă la 0,067˝
ceea ce corespunde unei rezoluţii de 1/108.
Pe un disc cu diametru de 150mm se pot citi până la 5000 biţi
Eroarea de histerezis provocată de diferenţa în nivel de tensiune între trecerea din zona
întunecoasă în zona transparentă şi trecerea inversă
Traductoare numerice incrementale pentru deplasări unghiulare
Generează un număr fix de impulsuri pentru fiecare cuantă de mişcare unghiulară. Pot
determina rotirea probei faţă de poziţia precedentă, dar nu pot da o indicaţie absolută cu
privire la poziţia unghiulară.
Traductoare pentru deplasări liniare mari
Pot fi cu măsurare directă cum este cazul celor de tip interferometru laser, de
tip riglă (inductosinul liniar, rigletele optice), sau cu măsurare indirectă prin
intermediul elementelor sensibile unghiulare de tip ciclic absolut (selsin) sau
numeric absolut (disc codat).
Traductoare de deplasare cu laser
T
t2sinAy1
T
t2sinAy2
21
p
d
T
t2sinA
d
T
t2sinAy
2121
p
ddcos
2
dd
T
t2sinA2y
kddk
dd21
21
Vom obţine maxime pentru
Vom obţine minime pentru
2)1k2(dd
2)1k2(
dd21
21
Caracteristicile traductoarelor interferometrice:
Precizie de măsură de ordinul λ/2
Efectuarea măsurătorilor fără contact în zone greu accesibile
Sensibilitatea pentru interferometre curente 0,1μm / m
Eroarea riglei interferometrice < 0,1μm / m
Neliniaritatea indicaţiilor < 0, 5 μm / m
Fiabilitate metrologică ridicată
Robusteţe mare
Inductosinul liniar
Este similar unui selsin multipolar desfăşurat în plan. Rotorul este o riglă a cărei lungime
trebuie să acopere domeniul de măsură, iar statorul este un cursor care se deplasează
deasupra riglei. Rigla are o singură înfăşurare, iar cursorul are două. Toate înfăşurările au
acelaşi pas. Distanţa între cele două înfăşurări ale cursorului este
2/n2d pp
)x
tsin(UKUp
tr
)xx(sin)tsin(UKU 0
p
tr
Sistem de măsurare pentru inductosin
Caracteristicile inductosinului liniar:
lungime riglă 250 mm – 1 m
pasul polar 2 mm
precizie de 1 micron dacă pasul de prelucrat este de 2000 de impulsuri
Erorile de măsură cele mai mari sunt cele de temperatură
Erori datorită câmpurilor perturbatoare externe
Interstiţiu riglă-cursor 0,05 … 0,25 mm
număr de poli pe rigleta standard: 64 … 96
frecvenţa tensiunii de alimentare 2 – 10 KHz
poate fi folosit ca traductor absolut în interiorul unui pas de 2mm
poate fi folosit ca traductor ciclic absolut contorizând numărul de schimbări
de fază
Riglele optice
Un astfel de sistem acoperă un domeniu de măsură de maxim 4 m cu o
precizie de 1 μm, sau la o măsurare directă de unghi o precizie de 0,18°.