�ݺ�ߣ

1.4. Traductoare generatoare pentru mărimi mecanice.

 Convertesc direct mărimea mecanică într-o tensiune electrică. Din aceasta
categorie fac parte:
 traductoarele piezoelectrice;
 traductoarele de inductie.

a) Traductoarele piezoelectrice;
 efectul piezoelectric direct constă în polarizarea electrică a cristalelor

unor substanţe (cuarţ, titanal de bariu etc.) la aplicarea unor forţe care
produc deformaţii de întindere sau de compresiune,
 efectul piezoelectric invers, constă în modificarea dimensiunilor

cristalelor la aplicarea unui câmp electric variabil.

Fig.2.12. Efectul piezoelectric al cristalului de cuarţ.
a) cristal natural, b) efect piezoelectric transversal, c) efect piezoelectric longitudinal
Cristalele naturale de cuarţ se compun din prisme hexagonale terminate
la capete cu piramide hexagonale.
Efectul piezoelectric se manifestă la partea prismatică. Axele electrice
trec prin vârfuri; axele mecanice sunt perpendiculare pe laturi.
Din prisma hexagonală se taie bucăţi sub formă de paralelipiped care
au o axă orientată după o axă electrică (xx’) şi o altă axă orientată după o axă
mecanică perpendiculară pe ea (yy’) - efect piezoelectric transversal.
Daca axele coincid (titanat de bariu) - efect piezoelectric longitudinal.

 Sarcina apărută prin efect piezoelectric fie longitudinal fie transversal este
proporţională cu forţa F şi nu depinde de dimensiunile cristalului:
Q=kF
 Cristalul are aplicate armături metalice pe axa x astfel că el se comportă ca un
condensator plan:
εAx
C=
dx
 ε - permitivitatea totală a cristalului
 Ax - suprafaţa cristalului perpendiculară pe axa electrică xx’
 dx - grosimea cristalului în lungul axei xx’
 Rezultă tensiunea electrică obţinută la aplicarea forţei:
k F
Ux = dx x
ε Ax
 cristalul se comportă ca un condensator cu pierderi; sarcina Q se descarcă
prin rezistenţa cristalului şi deşi Fx se menţine Ux dispare.
 De aceea traductoarele piezoelectrice se folosesc mai ales în regim dinamic.

 Traductoarele piezoelectrice bazate pe efectul piezoelectric direct se
folosesc la măsurarea forţelor, acceleraţiilor, presiunilor şi a unor constante
de material.
 Efectul piezoelectric invers, de generare a unor vibraţii ale cristalului la
aplicarea unor de tensiuni de polarizare alternative pe axa electrică, se
folosesc la generarea ultrasunetelor. Frecvenţa acestora este data de relatia:
1 Ex
fx =
2d x ρ
 Ex - modul de elasticitate al cristalului
 ρ - densitatea acestuia,
 d - dimensiunea cristalului

 Ultrasunetele se pot folosi în defectoscopie, măsurarea de dimensiuni,
curăţirea pieselor etc.

b) Traductoarele de inducţie

 Funcţionează pe baza fenomenului de inducere a unei tensiuni
electromotoare în conductoare care se deplasează într-un câmp magnetic
sau aflate în câmp magnetic variabil.
 Cele mai răspândite sunt tahogeneratoarele, care sunt traductoare de
turaţie.
 Ele generează tensiuni electrice continue sau alternative, proporţionale cu
turaţia.
 Tahogeneratoarele de curent continuu sunt mici generatoare funcţionând în
regim de mers în gol,
 Tensiunea de mers în gol, este proporţională cu turaţia
U0= K.Φ 0n
 Aceste tahogeneratoare au precizie bună şi pot indica şi schimbarea
sensului de rotaţie.
 Au însă colector, care creează dificultăţi în exploatare şi scumpeşte
traductorul.

 Tahogeneratoarele de curent alternativ, nu au colector, pentru că inductorul
(rotorul) multipolar este realizat din magneţi permanenţi.
 Si la aceste tahogeneratoare de tip alternator, tensiunea alternativă, la mers
în gol, este proporţională cu turaţia.
Ua = Ka n
 Datorită frecărilor în lagăre şi la ventilator, a consumului instrumentului
cuplat la generator şi a pierderilor în înfăşurări, tahogeneratoarele consumă
puteri relativ mari 5÷50 W, care pot fi totuşi neglijabile la maşini de puteri
mari.
 Se mai utilizează şi traductoare cu reluctanţă variabilă, la care o roată
dinţată feromagnetică, antrenată de arbore, închide şi deschide circuitul
magnetic al unui magnet permanent sau electromagnet.
 În primul caz, într-o bobină aflată pe magnetul permanent, se vor induce

tensiuni datorate variaţiei fluxului
 In al doilea caz, electromagnetul alimentat la tensiune constantă va

consuma un curent variabil datorat variaţiei inductivităţii ca urmare a
variaţiei reluctantei circuitului magnetic.

Fig. 7.13. Traductoare de turaţie cu reluctanţă variabilă.

 La aceste traductoare, deşi legea inducţiei joacă rolul principal, generând
tensiuni a căror frecvenţă este proporţională cu turaţia:

f = p.n
 p - numărul de dinţi;
 n - turaţia, ele pot fi considerate şi ca traductoare numerice.

1.5. Traductoare numerice (digitale)
 Traductoarele numerice convertesc direct mărimea mecanică (deplasare
liniară sau unghiulară) într-o succesiune de impulsuri a căror frecvenţă sau
cod numeric sunt proporţionale cu mărimea mecanică măsurată.
 Ele au avantaje importante:
 precizii ridicate şi rezoluţii mari,
 insensibile la zgomot,
 oferă rezultatul sub formă numerică, uşor de prelucrat şi stocat,
 pot fi cuplate direct cu sistemele numerice de calcul şi reglare automată.
 Sunt preferate, desi au si dezavantaje:
 preţul ridicat şi
 aparatura de prelucrare mai pretenţioasă,
 Sunt preferate în multe domenii cum ar fi:
 aviaţia,
 tehnica militară,
 în procese tehnologice de precizie ridicată.

a) Traductorul numeric pentru unghi de rotaţie,
 Este format din

 disc codificator şi

 sistem de citire cu:

 sursă de lumină şi celulă fotoelectrică, sau

 perii care calcă pe sectoarele conductoare sau izolante conectând sau

întrerupând un circuit electric.
 Discul codificator, montat pe axul a cărui rotaţie se măsoară, prezintă un

număr de 4÷12 inele, având sectoare echidistante conductoare şi izolante.
 O poziţie a discului va da sistemului de citire un cod binar unic. Astfel

pentru 10 inele se pot detecta 210-1=512 poziţii diferite pe o rotaţie de 360
grade.
 Precizia măsurării mai depinde şi de precizia realizării sectoarelor. Prin

tehnici fotochimice se pot obţine totuşi precizii ridicate.
 Discurile cu număr mare de inele, necesită totuşi sisteme scumpe de

prelucrare a informaţiei.

Fig. 7.14. Traductoare numerice
a) traductor de deplasare unghiulară, b) traductor de deplasare liniară. c) rigla cu fante
 Se folosesc la masurarea deplasarilor.
 Cel mai folosit traductor utilizează o scală în mişcare, marcată cu zone
opace dreptunghiulare.
 Un dispozitiv optic format din sursă de lumină şi sistem de lentile,
luminează perpendicular scala.
 În partea opusă se află o grilă cu 4 fante prin care razele de lumină pot
trece către patru fotocelule.
 Iluminarea unei fotocelule va fi minimă când în dreptul fantei va fi o zonă
opacă şi maximă când zona este transparentă.

 O zonă opacă şi una transparentă ocupă distanţa “d” care se mai numeşte
perioadă de deplasare.
 Fantele grilei vor fi distanţate diferit la: 0,5d, 0,75d şi 1,5d, pentru a se afla
în fază, în antifază sau în cuadratură faţă de prima fantă.
 Semnalele aproximativ sinusoidale obţinute la ieşirea fotocelulelor pot fi
convertite uşor în semnale numerice. Rezoluţia unui astfel de traductor
numeric de deplasare liniară este de d/4.
 Dacă d=0,01 mm atunci rezoluţia poate atinge 0,0025mm.

�ݺ�ߣ

Marimi mecanice 2

More Related Content

Marimi mecanice 2