Senzori și Traductori

Scopul prezentei lucrări este acela de a utiliza metoda de măsurare directă a inductivităţilor şi a capacităţilor şi, respectiv, de a studia funcţionarea unor traductoare inductive şi capacitive.

2. Noţiuni teoretice

2.1. Metode şi aparate de măsurare utilizate

În orice montaj electric sau electronic apare necesitatea utilizării elementelor pasive de circuit - rezistenţe, bobine, condensatoare, ai căror parametri electrici trebuie determinaţi (sau, în cazul în care valorile se cunosc, acestea trebuie verificate). Bobinele şi condensatoarele ideale -caracterizate numai prin inductivitate, respectiv capacitate - nu pot fi, practic, realizate din punct de vedere tehnic; din acest motiv, caracterizarea elementelor reale va impune întotdeauna şi determinarea componentei rezistive (fig. 2.1).

Metoda de măsurare directă utilizează mijloace de măsurare special construite pentru mărimea respectivă (ohmmetre, inductanţmetre, capacimetre). RLC-metrul este un aparat digital destinat măsurării parametrilor R, L, C şi a factorului de calitate (Q) pentru bobine, respectiv a factorului de pierderi/disipaţie (D) pentru condensatoare, la mai multe frecvenţe, utilizând o reprezentare serie sau paralel a elementului de circuit (v. Anexă).

Metoda indirectă de măsurare presupune măsurarea a două sau a mai multor mărimi (uzual, tensiuni şi curenţi), în funcţie de care, prin calcul, se determină valoarea mărimii respective.

Fig. 2.1. Reprezentarea pentru bobine şi condensatoare:

a) schemă echivalentă serie; b) shemă echivalentă paralel.

3

2.2. Traductoare inductive

Traductoarele inductive fac parte din categoria traductoarelor parametrice şi se bazează pe proprietatea că mărimea de măsurat produce o variaţie a inductivităţii traductorului.

a) Traductorul inductiv cu armătură mobilă se bazează pe modificarea geometrică a circuitului magnetic al unei bobine, cu ajutorul unei armături mobile ataşată piesei a cărei deplasare se măsoară. În figura 2.2 se prezintă din punct de vedere constructiv traductorul inductiv cu armătură mobilă.

Fig. 2.2. Traductor inductiv cu armătură mobilă.

Dacă se neglijează fluxul de dispersie şi se consideră că secţiunea pachetului de tole ce formează circuitul magnetic este aceeaşi în orice punct, putem determina inductivitatea bobinei:

mRNL2= (2.1)

unde:

în care s-a notat:

L - inductivitatea proprie a bobinei;

N - numărul de spire al bobinei;

Rm - reluctanţa circuitului magnetic al bobinei;

l1,l2 - lungimea liniilor de câmp în armătura mobilă şi în cea fixă;

μ0 - permeabilitatea magnetică a vidului;

μFe - permeabilitatea magnetică relativă a circuitului magnetic al bobinei;

A - aria secţiunii transversale a circuitului magnetic;

δ - întrefierul circuitului magnetic, egal cu deplasarea ce trebuie măsurată.