Statie Automata de Taxare In Functie de Greutatea Autovehicului

1.INTRODUCERE A TRADUCTOARELOR SI SISTEMULUI DE CÂNTĂRIRE [1][2]

În întreaga activitate științifică și de dezvoltare tehnologică s-a constatat o creștere din ce in ce mai mare a rolului măsurătorilor, cât si o dorință de perfecționare continuă si rapidă a mijloacelor și metodelor de măsurare.

Din cauza acestui fapt se pregonizează că în intreaga lume sunt efectuate zilnic peste 150 de miliarde de măsurări, rezultatul acestora fiind decizii de natură economică, tehnică, socială, etc.

În general pentru a controla și monitoriza marea diversitate a proceselor si fenomenelor fizice, chimice sau biologice naturale sau industriale, receptarea informației se face prin intermediul

traductoarelor.

Procesele tehnologice industriale se caracterizează printr-un număr mare de parametri:

temperaturi, presiuni, debite, nivele, etc.

Dispozitivele pe care le folosim la transformarea unei mărimi de o anumită natură fizică intr-o mărime de altă natură fizică, sau mărime de aceeași natură fizică, se numesc traductoare. De obicei un traductor convertește o mărime neelectrică într-o mărime electrică.

De multe ori, informația căutată se referă la mărimi implicând o energie care se dezvoltă sau acționează în fenomenul studiat, de exemplu: energia mecanică (forță, presiune, deplasare, deformație) energie chimică (potențial chimic) energie termică (temperatură, flux de căldură).

Traductoarele utilizate în sistemele automate simple( de stabilizare a valorii unui parametru) sau in sistemele automate complexe ce conțin calculatoare sunt conectate la dispozitive

la dispozitive numite adaptoare. Rolul acestuia fiind acela de a transforma mărimea de ieșire a traductorului într-o altă mărime standardizată, care este utilizată in trasmiterea informației între blocurile sistemului automat.

Un traductor este dispozitivul care asigură convertirea unui semnal de o anumită stare fizică intr-un alt de semnal de o altă natură fizică. Există șase clase de semnale diferite : optic, electric, chimic, termic, mecanic,magnetic. Acest lucru ne oferă posibilitatea de a afirma că traductorul este un dispozitiv care transformă semnalul dintr-o clasă intr-o altă clasă.

Ele sunt elemente automatizate care percep si transformă mărimea dorită într-un semnal mai accesibil, de obicei de altă natură fizică.

În practica industrială sunt utilizate două tipuri de definitii alea traductoarelor: prima este cea în care traductoul este folosit ca fiind un senzor sau un detector, iar cealaltă definește traductorul ca fiind echivalentul dintre senzor-adaptor.

Traductorul este folosit ca fiind echivalentul unui detector in cazurile cand senzorul si adaptorul sunt situate la mare distanță între ele.

Când senzorul și adaptorul sunt componente din structura unui singur aparat, se utilizează de obicei cea de-a doua definitie, senzor-adaptor. Acest timp de asamblu de component a primit denumirea de “traductoare inteligente”.

Senzori . Definiții [3]

Termenul de senzor a apărut odată cu dezvoltarea microelectronicii, tot atunci un mare impact avându-l si termeni precum : microprocessor, microcontroller, transputer, actuator. Din acel moment, cea mai mare parte din elementele sensitive au fost încadrate în categoria de traductor.

Termenul de “senzor” provine din cuvântul latin “sensus” care înseamnă simț. Înainte de a fi utilizat pentru sistemele tehnice, aceste termen a fost si este utilizat pentru a denumi capacitățile

organelor vii de simț al oamenilor și ale organismelor vii. În acest moment există senzori pentru mai mult de 100 de mărimi fizice, dacă luăm in considerare si pe cei pentru diferite substanțe chimice, numărul lor este de aproximativ de 2000 de tipuri distincte .

Senzorii sunt dispozitive care detectează variția unui parametru din sistem prin emiterea de semnal corepunzător, pus in legătură cu mărimea parametrului respectiv. Au primit denumirea de traductoare acei senzori care au o structură mai complexă. Ei au rolul de a transforma anumiți parametric ai sistemului în mărimi de altă natură.

Senzorii pot fi clasificați în funcție de tehnologiile utilizate pentru realizarea lor:

Tehnologii ale materialelor feromagnetice;

Tehnologii ale materialelor piezo-ceramice;

Tehnologii ale microeelectronicii și microsistemelor;

Tehnologii ale straturilor subțiri;

Tehnologii ale straturilor groase;

Tehnologii pentru materiale sinterizate;

Tehnologii ale foliilor etc.

Importanța tehnologiei senzorilor.

Creșterea deosebită a automatizării sistemelor de producție necesită folosirea unor compo- nente care să fie capabile să primească și să transmită informații referitoare la procesul de producție. Sensorii indelpinesc aceste funcții și importanța lor a crescut în ultimii ani în procesul de măsurare și de control al proceselor tehnologice.sensorul furnizează informațiile unui controler sub forma unor variabile d eproces. Prin variabile de proces se ințeleg mărimi fizice care caracterizează procesul tehnologic respectiv:temperatură, presiune, forță, lungime, unghi de rotație, nivel, debit, etc.

Există sensori pentru majoritatea mărimilor fizice care reacționează la una din aceste mărimi și transmit semnale relevante.

Caracteristicile senzorilor:

Un senzor este un dispozitiv care transformă o mărime fizică ( de exemplu temperatu- ră, distanță, presiune) intr-o mărime electrică;

Nu este obligatoriu ca un senzor să scoată la ieșire un semnal electric. În acest sens un exemplu este cel al valvei pneumatice. Aceasca la iesire generează un semnal pneumatic

având forma unei schimbări de presiune ;

Un simplu comutator poate fi un senzor.

Senzorul se caracterizează prin faptul că el poate supraveghea un proces prin semnalizarea erorilor, analizarea acestora si transmiterea rezultatelor pe care le obține către alte componente,

Senzorii se pot găsi în definiții, descrieri și sub numele de : convertor, codificator, detector sau traductor.

1.2 Funcționarea și clasificarea traductoarelor [3][4]

.

Cuvântul “traductor” provine din limba latina “transducere” care se traduce “ a transfera”.

Traductorul este un dispozitiv care transformă energia primară într-un semnal corespunzator

altei forme de energie.

Exemple de forme de energie primară: mecanică, termică, electromagnetică, optică, chimică, etc.

Traductorul este un dispozitiv care măsoara sau percepe un semnal sau stimul. Acesta preia

informații din lumea reală și poate fi un senzor sau un actuator numit senzorul.

Senzorul este un dispozitiv care reacționeaza la proprietațile fizice sau chimice ale mediului lui

înconjurator. Acesta poate masura diferiți parametrii, de exemplu: umiditatea, presiunea, câmpul

magnetic, forța, accelerația, radiații, etc.

Actuatorul este un dispozitiv mecanic folosit pentru producerea mișcării sau controlul unui

mecanism sau sistem. Acesta are rolul de a transforma energia produsă prin aer, curent electric sau

lichide într-o mișcare. Acest dispozitiv este utilizat în inginerie ca sisteme pentru producerea

mișcării sau pentru oprirea acesteia.

Un traductor este format din : elementul sensibil (ES), adaptorul (Ad), elementul pentru

transmiterea semnalului (EL) și sursa auxiliară de energie (SAE).

Fig. 1.1 Sursa[4]Structura traductorului

Mărimea măsurată X este aplicată la intrarea traductorului si este defapt parametrul reglat, acesta poate fi: temperatură, debit, presiune, nivel, viteză etc.

Elementul sensibil ES reprezintă elementul care detectează mărimea fizică pe care traductorul trebuie sa o măsoare. Aceasta are o proprietate ce îi permite să detecteze numai mărimea X, eliminând astfel sau reducând la un nivel cât mai redus influențele pe care le au toate celelalte mărimi fizice existente in mediul respectiv asupra sa.

Următorul bloc important al traductorului este Adaptorul. După cum ne putem da seama din denumirea sa, acesta are rolul de a adapta informațiile primite de la elementul sensibil ES la cerințele aparatului de automatizare folosit.

Construcția simplă a traductorului este formată din elemente foarte sensibile, pe care le mai găsim si sub denumirea de senzori, captori sau detectori. Acestea transformă într-o mărime electrică

mărimea neelectrică masurată si adaptoare de semnal care au rolul de a genera o tensiune sau curent pentru a putea funcționa cu alte dispozitive.

Putem spune că un traductor este activ dacă obiectul măsurării sau procesului cedeaza energie, in acest fel modificându-se starea senzorului.

Traductoarele sunt pasive în momentul în care starea senzorului se modifică datorită modificării parametrilor de material pentru aceștia fiind nevoie de o energie de activare externă.

1.2.1 Clasificare, caracteristici generale, cerințe [3]

Traductoarele pot fi clasificate după mai multe criterii:

După tipul mărimii de intrare, traductoarele pot fi de presiune, debit, temperatură, nivel, forță, viteză, desinsitate, concentrație;

După natura fenomenului care stă la baza funcționării lor, traductoarele pot fi electronice, penumatice, mecanice, hidraulice, cu radiații;

Pentru a putea face o apreciere cât mai bună a performanțelor unui traductor, este nevoie de utilizarea unei serii de caracteristice tehnice, majoritatea acestora fiind valabile si pentru elementele ce fac parte din component unui sistem de măsurare sau în anumite cazuri pentru întreg sistemul de măsurare. Acestea sunt :

Pragul de insesibilitate sau rezoluția o reprezintă variația cea mai mică a mărimii de intrare care produce o variație sesizabilă asupra mărimii de ieșire;

Sensibiltatea dintr-un punct al domeniului de măsurare reprezintă panta tangentei duse la carecteristica static în punctul respective, adică raportul dintre variația mărimii de ieșire și cea a mărimii de intrare;

Liniaritatea este caracteristica care exprimă proprietatea traductorului de a avea o caracteristică static cu forma cât mai liniară. Traductoarele care prezintă o caracteristică static perfect liniară, au o sensibilitate ce are aceeași valoare în toate punctele domeniului de măsurare;

Unidirecționalitatea este proprietatea ce îi oferă posibilitatea traductorului de a nu modifica valoarea mărimii măsurate, în urma conectării acestuia la mediul de măsurat;

Reproductibilitatea sau repetabilitatea este proprietatea traductorului de a obține rezultate cât mai apropiate în cazul repetării unor situații, în condiții identice, a procesului de măsurare;

Fidelitatea este proprietatea ce îi oferă traductorului posibilitatea de a putea obține rezultate cât mai puțin influențate de acțiunea factorilor perturbatori interni și externi;

Timpul de răspuns sau durata regimului tranzitoriu reprezintă timpul necesar pentru a se putea stabiliza al mărimii de ieșire la o variație bruscă, sub formă de treaptă, a mărimii de intrare;

Precizia ne indică gradul de exactitate al operației de măsurare. Aceasta depinde de toate celelalte caracteristici prezentate mai sus;

Fiabilitatea proprietatea traductorului de a-și îndeplini rolul, în condițiile de exploatare date, într-un interval de timp cât mai mare.

Alte caracteristici ale traductoarelor pe care le-am putea întalni sunt : simplitatea( în construcție, exploatare sau funcționare), robustețea pe care acestea o au la diferite șocuri sau vibrații mecanice, interschimbalitatea, întretinerea si nu în ultimul rănd prețul de cost.

Clasificarea traductoarelor de greutate sa face in funcție de : [4]

-Poziție- reprezintă localizarea spațială a unui punct material sau obiect, în raport cu un

sistem de referință.

-Distanța- între două puncte este un scalar care măsoară separarea spațială a lor.

-Deplasare- mărime ce caracterizează schimbările de poziție ale unui corp (sau

punct material caracteristic corpului), față de un sistem de referință, evidențiind mișcarea

în sine.

-Deplasarea liniară a unui corp apare atunci când acesta efectuează o mișcare de translație.

Deplasarea liniară este un vector a cărui direcție nu se modifică în timpul mișcării.

-Deplasarea unghiulară a unui obiect apare atunci când acesta se rotește. Deplasarea

unghiulară reprezintă unghiul dintre doi vectori coplanari, dintre care unul este referința.

-Traiectoria este drumul parcurs în plan sau în spațiu de un punct material sau corp în

mișcare. Traiectoria este o succesiune de deplasări liniare și/sau unghiulare ale unui obiect

sau punct.

-Proximitatea exprimă gradul de apropiere dintre două obiecte: unul fix, reprezentând

sistemul de referință, iar celălalt mobil.

1.3 Traductorul de greutate și presiune

În această lucrare am folosit pentru inceput un traductor de greutate, dar din cauza lipsei unor rezultate clare am preferat să folosesc in cele din urmă un traductor de presiune.

Traductorul este dispozitivul care transformă o deformație mecaniă îintr-o variație a unei mărimi electrice într-un circuit.

Traductorul cel mai des folosit este traductorul tensometric rezistiv, cunoscut și ca o marcă tensometrică.

1.3.1 Traductorul tensiometric (Marca tensometrică) [6][7]

Traductorul tensometric reprezintă un traductor care își modifică rezistența la terminalele de

ieșire când intervine un efort de întindere sau de compresiune.

Mărcile tensometrice sunt folosite în componența dispozitivelor pentru măsurarea accelerației,

presiunii, tensiunilor mecanice și forțelor.

Măsurările realizate cu acest traductor au la bază efectul tensorezistiv care se obține atunci când un

conductor electric își modifică dimensiunea (se lungește sau se scurtează), rezistența electrică a

acestuia se modifică.

1.3.2 Traductorul de presiune [7]

Traductoarele de presiune reprezintă una dintre categoriile de traductoare care cunosc o largă răspândire în automatizările industriale, presiunea constituind un parametru de bază pentru numeroase procese tehnologice.

În multe ramuri industriale, ca de exemplu industria petrolului, chimiei, termoenergetică etc., reglarea presiunii este chiar determinantă pentru asigurarea desfășurării corecte a întregului proces tehnologic.

Principiul de măsurare a presiunii :

În ziua de azi există mai multe feluri de traductoare utilizate pentru măasurarea presiunii. Dorința de a avea o masurare cat mai exactă face ca perfecționarea acestora sa fie continua. Această perfecționare duce implicit la o măsurare cu precizie ridicată, reducerea costului, măsurarea simultană a mai multor presiuni, o centralizarea mai bună a datelor sau la măsurări in condiții speciale. Ca în orice altă operație de măsurare, și in acest caz avem nevoie sa alegem elemente sensibile adecvate.

În general aceste elemente sensibile transformă presiunea fie într-o mărime intermediară sub forma unei deplasării, fie în mod direct într-o mărime electrică cum ar fi: tensiunea sau sarcina electrică.

Traductoarele de presiune cu elemente sensibile elestice convertesc presiunea în deformația elastic a unor corpuri de formă specială. Cele mai utilizate elemente sensibile sunt: tubul simplu curbat, tubul spiral, membrană simplă sau dublă si tip burduf.

Membranele se găasesc sub forma unor plăci mici de grosime mica, având forma circulară și sunt încastrate la extremitate. Datorită caracteristicilor pe care le au, membranele fac posibilă măsurarea unor presiuni la adâncimi de câțiva milimetri de apă până la sute de atmosfere(at). Membranele se pot folosi atât sub forma unor elemente sensbile cât si împreună cu late traductoare de presiune (piezoelectrice, magnetoelastice).

După modul în care sunt alcătuite membranele pot fi clasificate astfel

– plane, acest tip de mebrane au o suprafață dreaptă (fig. 1.2);

– gofrate, suprafața acestor membrane au un anumit tip de profil ( fig 1.3);

– sferice, membrenele de acest tip de membrane au suprafața in formă de calotă sferică (fig. 1.4)

Fig. 1.2 Sursa[7] Membrană plană Fig.1.3 Sursa[7] Membrană gofrată