Extras din laborator

Traductorul, numit şi elementul sensibil sau senzor, este un element cu ajutorul căruia valoarea unei variabile (temperatură, debit, concentraţie ş.a) este transpusă pe un semnal purtător de informaţie (tensiune electrică, curent, presiune ş.a) în vederea utilizării sale în aparate de vizulizare a informaţiei sau în diverse dispozitive de semnalizare, de reglare, de protecţie. La baza concepţiei şi funcţionării unui astfel de element stă o anumită proprietate sau fenomen care permite să se pună în evidenţă mărimea variabilei traduse (măsurate).

1.1. Clasificare

Traductoarele sunt de o mare diversitate. Ele pot fi clasificate după numeroase criterii.

-Cel mai frecvent se apelează la clasificarea după variabila tradusă După acest criteriu distingem traductoare de : temperatură, debit, nivel, presiune, concentraţie, densitate, pH ş.a

-în alte cazuri, este oportună o clasificare după proprietăţile sau fenomenele care stau la baza funcţionării lor. După acest criteriu, distingem traductoare bazate pe: deformaţia elastică, variaţia rezistenţei electrice, generarea unei tensiuni electrice cu variabila măsurată ş.a.

-După natura fenomenelor ce stau la baza concepţiei şi funcţionării traductoarelor, distingem două categorii: Traductoare generatoare şi traductoare parametrice.

Traductoarele generatoare generează ele însele un semnal purtător de informaţie , dependent de mărimea variabilei traduse, folosind pentru aceasta energie din mediul în care se află. În astfel de traductoare se speculează efecte ale altor fenomene ca inducţia electromagnetică, generarea unei tensiuni termoelectromotoare, emisia electronică, etc.

Traductoare parametrice pun în evidenţă mărimea variabilei traduse prin modificarea unuia din parametrii săi: rezistenţa electrică, capacitatea electrică, lungimea sau volumul său.

-După natura semnalului purtător de informaţie, dat de traductor, deosebim: traductor de tip analogic (cu semnal de ieşire continuu) şi traductoare de tip discret, adică binare (logice) sau numerice.

1.2. Caracteristici

Performantele traductoarelor pot fi apreciate după anumite caracteristici, dintre care cele mai importante sunt următoarele:

- sensibilitatea şi domeniul de măsurare. Prin sensibilitate se întelege variaţia semnalului de ieşire al traductorului raportată la o variaţie unitară a variabilei traduse. Sub aspect geometric, sensibilitatea reprezinta panta caracteristicii statice a traductorului, care exprimă dependenţa dintre semnalul de ieşire şi variabila tradusă;

- pragul de insensibilitate este definit ca o limită inferioara a variaţiei variabilei traduse, care produce o variaţie sesizabilă a semnalului de ieşire. Un traductor trebuie să aibă o sensibilitate cât mai mare şi un prag de insesibilitate cât mai mic în tot domeniul de măsurare;

- precizia şi fidelitatea, adică obţinerea unui semnal care să exprime cât mai exact mărimea variabilei măsurate şi să nu fie influenţat de acţiunea (perturbaţiile) mediului ambiant sau a altor factori interni sau externi;

- reproductibilitatea şi fiabilitatea, adică proprietatea de menţinere în timp, la funcţionare repetată, a aceleiaşi dependenţe dintre semnalul de ieşire şi mărimea variabilei măsurate, fără defecţiuni ale traductorului care să necesite reparaţii;

- unidirecţionalitatea şi transmisibilitatea la distanţă a semnalului de ieşire, adică proprietatea în virtutea căruia montarea traductorului nu influenţează negativ nici variabila tradusă şi nici buna funcţionare a elementului cu care se conectează traductorul, chiar dacă acesta se află la distanţă faţă de traductor;

- simplitate în construcţie şi exploatare;

- cost , etc.

Unele traductoare nu satisfac în întregime cerinţele unui traductor ideal, îndeosebi cerinţele privind sensibilitatea, puterea semnalului de ieşire, transmisibilitatea la distanţă, insensibilizarea la acţiunea mediui ambiant, ş.a. Pentru a satisface pe deplin una sau mai multe din aceste cerinţe, traductorul se completează cu anumite elemente pentru amplificare, pentru compensarea erorilor cauzate de mediul ambiant, în unele cazuri, aceste elemente de completare constituie ele însele anumite traductoare.

1.3. Traductoare de Temperatură

Temperatura unui corp (solid, lichid, gazos) poate fi determinată pe baza influenţei acesteia asupra unei proprietăţii a corpului respectiv sau al altuia pus în contact cu el şi care reprezină elementul sensibil al traductorului. Se foloseşte acea proprietate care variază foarte mult cu temperatura corpului de măsurat şi foarte puţin cu alţi factori. Astfel de proprietăti sunt: variaţia cu temperatura a tensiunii termoelectromotoare, a rezistenţei electrice , a dimensiunilor geometrice, a intensitătii radiaţiilor termice etc.

1.3.1. Traductoare termoelectrogeneratoare

La baza funcţionării acestui tip de traductoare, denumite şi termocupluri, stau efectele Peltier-Thomson asupra unui cuplu din două metale cu proprietăţii termoelectrice cât mai diferite (fig. 3.1).

Un termocuplu se obţine prin sudarea la câte unul din capete a doi electrozi, A şi B, din metale diferite, dintre care unul are un număr de electroni liberi mai mare decât celălant. a ) b) c)

Fig. 3.1. Termocuplul

a-schema electrică; b- schema electrică echivalentă; c- caracteristica statică

Prin punctul de joncţiune, electronii liberi dintr-un electrod trec în celălant, primul electrizându-se pozitiv, iar celălant negativ. Câmpul electric creat se opune difuziei şi astfel se realizează un echilibru, când între electrozi se stabileşte o diferenţă de potenţial dependentă de temperatura capetelor sudate (efectul Peltier).

Daca cele două capete ale unui electrod omogen au temperaturi diferite, concentraţia electronilor liberi la capetele respective va şi ea diferită. Electronii din zona cu concentraţia mai mare vor difuza în zona cu concentraţia mai mică, până când prin intermediul câmpului electric creat de diferenţa de potenţial de la capetele electrodului, se stabilşte un echilibru (efectul Thomson).

Cele două efecte cumulate produc la capetele libere ale electrozilor o diferenţă de potenţial dependentă de diferenţa dintre temperatura capetelor sudate si cea a capetelor libere, de forma: