Argument Capitolul 1. Traductoare Prezentarea Traductoarelor Generalităţi Performanţe Clasificare Capitolul 2. Traductoare de nivel Nivelmetre bazate pe proprietăţile electrice de material Nivelmetre bazate pe foţa arhimedică Nivelmetre cu radiaţii Capitolul 3. Instrucţiuni specifice de securitatea şi sănătatea muncii Bibliografie

1. Cuprins
Argument
Capitolul 1. Traductoare
Prezentarea Traductoarelor
Generalităţi
Performanţe
Clasificare
Capitolul 2. Traductoare de nivel
Nivelmetre bazate pe proprietăţile electrice de material
Nivelmetre bazate pe foţa arhimedică
Nivelmetre cu radiaţii
Capitolul 3. Instrucţiuni specifice de securitatea
şi sănătatea muncii
Bibliografie

2. Argument
Procesele tehnologice rapide sunt caracterizate prin viteze
mari de variaţie a mărimilor reglate. Ele se întâlnesc în
domeniul acţionărilor electrice şi echipamentelor
electroenergetice. Acţionările electrice realizează comanda
şi reglarea motoarelor electrice de toate tipurile. Rolul
echipamentelor electroenergetice este de a furniza sau
transforma energia electrică, în această categorie intrând
generatoarele de energie electrică, redresoarele,
invertoarele, convertoarele de frecvenţă, traductoarele.
1. Traductoare
Prezentarea traductoarelor: generalităţi, performanţe, clasificare

3.  În scopul măsurării mărimilor fizice care intervin într-un
proces tehnologic, este necesară, de obicei, convertirea acestora în
mărimi de altă natură fizică pentru a fi introduse cu uşurinţă într-un circuit
de automatizare.
 Traductoarele sunt elemente din structura sistemelor
automate care au rolul de a măsura valorile parametrului reglat şi de a
converti acest parametru (de obicei o mărime fizică neelectrică) într-o
mărime fizică (de obicei electrică) dependentă de prima, compatibilă cu
mărimea de intrare în elementul următor al sistemului.
 Traductoarele sunt cunoscute şi sub denumirea de
elemente de măsură, destinate măsurării mărimilor conduse şi a unor
mărimi semnificative, pe baza cărora se pune în evidenţă echilibrul
proceselor
 Prin intermediul traductoarelor putem obţine informaţiile
necesare conducerii automate a proceselor în circuit închis
 Traductoarele sunt montate de regulă pe bucla de
reacţie.
 În structura traductoarelor există, în general, o serie de
subelemente constructive ca, de exemplu: convertoare, elemente
sensibile, adaptoare etc.
 Structura generală a traductoarelor este foarte diferită, de la
un tip de traductor la altul, cuprinzând unul, două sau mai multe
convertoare conectate în serie. În majoritatea cazurilor, structura generală
a unui traductor este cea din figura următoare:
Element
sensibil
Adaptor
Xi
Xo
Xe
Traductor

4.  Elementul sensibil numit şi detector, efectuează operaţia
de măsurare propriu-zisă, luând contact cu mediul al cărui parametru se
măsoară; este specific fiecărui parametru măsurat;
 Adaptorul numit şi transmiter asigură transformarea
(adaptarea) semnalului măsurat într-un alt semnal, în general electric sau
pneumatic, unificat, semnal ce se pretează pentru transmiterea la
distanţă.
 Mărimea de intrare Xi (de exemplu: presiune, nivel, forţă
etc.) este convertită de către elementul sensibil într-o mărime intermediară
X0 (deplasare liniară sau rotire), care este transformată în mărimea de
ieşire Xe (tensiune electrică, rezistenţă electrică, inductanţă, capacitate
etc.), aplicată circuitului de automatizare cu ajutorul adaptorului.
 De obicei, adaptorul cuprinde şi sursa de energie care face
posibilă convertirea mărimii Xo în mărimea Xe.
 Mărimea de ieşire a traductoarelor :
• pentru sistemul electronic unificat E, este un semnal electric
în gama 2-10 mA
• pentru sistemul electronic nou de automatizare (S.N.A.)
(sistemul electronic unificat F) este un semnal electric în gama 4-20
mA
• pentru sistemul unificat pneumatic folosesc ca semnal
unificat presiunea de 0.2-1daN/cm2
.
Caracteristicile generale ale traductoarelor

5.  La un traductor, mărimea de intrare Xi şi cea de
ieşire Xe sunt de natură fizică diferită, însă sunt legate între ele
printr-o relaţie generală de dependenţă de forma:
Xe = f(Xi)
 Relaţia de dependenţă poate fi o funcţie liniară sau
neliniară, cu variaţii continue sau discontinue.
Performanţele traductoarelor pot fi apreciate pe baza
următoarelor caracteristici:
 natura fizică a mărimilor şi de ieşire de intrare
(presiune, debit, tempe-ratură, deplasare etc., respectiv
rezistenţă electrică, curent, tensiune etc.);
 puterea consumată la intrare şi cea transmisă
elementului următor (de sarcină); de obicei, puterea de
intrare este relativ mică (câţiva waţi, miliwaţi sau chiar mai
puţin), astfel încât elementul următor în schema de
automatizare este aproape totdeauna un amplificator;
 caracteristica statică a traductorului - este
reprezentarea grafică a relaţiei generale de dependenţă
dintre mărimea obţinută la ieşirea traductorului şi mărimea
aplicată la intrarea sa; este prezentată în figura de mai jos:

6.  liniaritatea - se referă la aspectul caracteristicii
statice a elementelor şi, această caracteristică nu trebuie să
prezinte curburi şi histerezis pe tot domeniul de variaţie al
mărimilor de intrare şi ieşire.
 sensibilitatea absolută sau panta Ka - este
raportul dintre variaţia mărimii de ieşire şi a mărimii de
intrare:
%
i
e
a
X
X
K
∆
∆
=
sensibilitatea - reprezintă limita raportului dintre
variaţia infinit mică a mărimii de ieşire şi cea de intrare, când
ultima tinde spre zero, adică:
i
e
X X
X
i ∆
∆
→∆ 0
lim
X
e min
X
e max
α
X
e
Ximin Xi max Xi

7. 2. Traductoare de nivel
Măsurarea nivelului în recipienţi este foarte importantă pentru multe procese
tehnologice şi pentru evaluarea stocurilor existente.
• În procesul de măsurare a nivelului pot apărea o serie de probleme
specifice ca, de exemplu: vase speciale sub presiune sau la temperaturi
înalte, prezenţa spumei la suprafaţa exterioară sau a turbulenţelor,
corozivitatea substanţelor folosite etc. Aceste probleme se rezolvă prin
soluţii constructive adecvate.
• Metodele de măsurare a nivelului au la bază măsurarea altor
mărimi şi pot fi:
• continue când se urmăreşte în permanenţă măsurarea
nivelului prin intermediul lungimii coloanei de substanţă
• discontinue când se urmăreşte măsurarea nivelului între
anumite limite, de obicei minime şi maxime.
• directe, caz în care se măsoară lungimea (înălţimea)
efectivă a coloanei de substanţă
• indirecte dacă nivelul se determină cu ajutorul unor mărimi
intermediaare (presiune, masă, parametri ai circuitelor electrice,
atenuarea unei radiaţii etc.).
• Cele mai simple nivelmetre utilizate sunt:
• nivelmetre cu sticle cilindrice sau prismatice ce se
montează pe conductă în paralel cu rezervorul (recipientul) al cărui
nivel se măsoară
• nivelmetre cu plutitor magnetic.

8. Nivelmetre bazate pe proprietăţile electrice de material
• Luând în considerare faptul că
materialele al căror nivel se măsoară pot să fie dielectrice sau
conductoare, rezultă că metodele de măsurare a nivelului
diferă.
• Pentru materialele dielectrice se
folosesc în mod uzual traductoare de nivel capacitive,
prezentate în schema principială din figura de mai jos.
• Pentru cazul materialelor conductoare, cu o
conductibilitate σ > 10-2
S/m, se pot folosi nivelmetre rezistive,
principiul funcţional al acestora fiind prezentat în figura de mai
jos.
• Astfel, în vasul – 1 ce conţine lichidul – 2, se plasează
rezistorul R .
1
2
R
C
1234CCh y
4
h
1
3
2x

9. Nivelmetre bazate pe foţa arhimedică
•Funcţionarea acestor traductoare fiind bazată pe forţa
arhimedică, pot fi utilizate numai pentru lichide;
•Se construiesc în variantele :
 Traductoare cu plutitor
 Traductoare cu imersor
Traductorul de nivel cu plutitor
Schemă de principiu, construcţie şi funcţionare:
• La utilizarea traductorului cu plutitor nu este necesară cunoaşterea
densităţii lichidului.
• Acest tip de traductor poate fi utilizat şi la măsurarea nivelului unor
pulberi sau granule, urmărindu-se tensiunea din firul de suspendare şi prin
dispozitive speciale, mentinând constantă această tensiune.
G
x
tambur:
poziţia sa relativă dă
indicaţii despre nivelul
lichidului contragreutate:
echilibrează mişcarea plutitorului
plutitor:
se află permanent pe suprafaţa
lichidului

10. • În cazul substanţelor sub formă de pulbere sau granule,
determinarea nivelului are drept scop determinarea masei de substanţă:
pentru aceasta se recurge la cântărirea recipientului cu tot conţinutul său.
Masa de substanţă este egală cu diferenţa dintre masa măsurată şi masa
recipientului.
Traductorul de nivel cu imersor
Schemă de principiu, construcţie şi funcţionare:
• Funcţionează strict pe baza forţei arhimedice
• Pentru traductorul cu imersor, este necesar să se ştie
valoarea densităţii lichidului.
• La echilibru se poate
scrie:
•Se poate adapta foarte uşor la un traductor de tipul
balanţă de forţe, metoda fiind aplicabilă dacă se cunoaşte
densitatea lichidului, principalele erori fiind date de dependenţa
de temperatură a densităţii, aceste erori putând fi compensate.
resort:
forţa sa elastică şi forţa arhimedică
sunt echilibrate de greutatea
imersorului
imersor:
parţial introdus în lichid şi suspendat de
resort, îşi modifică poziţia în funcţie de
nivelul lichidului
G
x
Fa
Fe
GFF ae =+

11. Nivelmetre cu radiaţii
•Metodele de măsurare a nivelului cu ajutorul radiaţiilor
sunt foarte avantajoase pe motivul că nu există un contact între
material şi dispozitivul de măsurare.
•Aceste metode se pot folosi la măsurarea nivelului în
buncărele de alimentare din metalurgie, în condiţii speciale ca:
recipiente sub presiune la temperaturi ridicate, medii deosebit
de corozive sau toxice, medii inflamabile etc.
• În funcţie de natura radiaţiilor, nivelmetrele pot fi :
• cu ultrasunete,
• cu microunde
• cu radiaţii nucleare.
Traductoare de nivel cu ultrasunete
• Sunt realizate în variantele :
• cu undă continuă (dacă traductorul cu
ultrasunete funţionează continuu)
• în impuls.
•Ambele variante pot folosi :
• metoda prin transmisie, când în mod
obligatoriu se folosesc două traductoare,
• metoda prin reflexie, caz în care acelaşi
traductor îndeplineşte atât rolul de emiţător cât şi de
receptor.

12. • In practică, deoarece determinarea nivelului se face cu
ajutorul vitezei de propagare a ultrasunetelor ce depinde de
temperatură, e necesar să se prevadă circuite de corecţie a
acesteia în funcţie de temperatură cu ajutorul unor convertoare
tensiune – frecvenţă.
• Domeniul de măsurare al acestor traductoare este între
10 – 30 m, la frecvenţe de lucru între 20 – 40 mHz, cu erori de
măsurare sub 1%.
Traductoare de nivel cu microunde
• Funcţionează pe principiul reflexiei microundelor de
către materialele conductoare şi atenuării acestora de către
materialele dielectrice.
• În cazul materialelor conductoare, emiţătorul de
microunde E va transmite cu ajutorul antenei de emisie AE un
fascicul de microunde spre lichidul conductor din recipient.
receptor de microunde
lichid conductor (reflectă
microundele) sau dielectric
(atenuează microundele)
x
RE
AE - antenă de emisie
emiţător de microunde
AR - antenă de recepţie

13. AP SM
P
DP A R E OAer
Lichid
• Prin reflexie, acesta este captat de antena de recepţie
AR şi transmis receptorului R, timpul de tranzit al impulsului
fiind o măsură a distanţei până la suprafaţa de separare, deci
timpul între emisia şi recepţia microundelor, respectiv
atenuarea acestora, reprezintă o măsură a distanţei până la
suprafaţa de separare între lichid şi aer.
• Ţinând cont că viteza de propagare este foarte mare
(viteza luminii), intervalul de timp măsurat este mic, ceea ce
face ca erorile de măsură să nu poată fi reduse sub 1 – 2%.
Nivelmetre cu radiaţii nucleare
• Funcţional, se bazează pe principiul de atenuare a
radiaţiilor nucleare de către pulberi sau lichide, utilizând de
obicei ca substanţe radioactive pe cele generatoare de radiaţii
γ ca: 60
Co, cu perioada de înjumătăţire de 5,3 ani şi 137
Ca, cu
perioada de înjumătăţire de 33 ani.
• Pe recipientul cu lichid se plasează traductorul
emiţător E şi traductorul receptor R, primul fiind comandat de
oscilatorul O şi transmiţând un fascicul de ultrasunete prin lichid
(cu atenuare mică) sau prin aer (cu atenuare mare).

14. • Semnalul recepţionat de R este amplificat prin A şi se
aplică detectorului de prag DP. Cu ajutorul unui amplificator de
putere AP şi servomotorului SM se dă comandă de deplasare
simultană a celor două traductoare în aşa fel încât acestea să
rămână în zona de separare aer – lichid.
• Cu precizarea că metoda este avantajoasă în cazul
unor recipiente cu acces numai din exterior, dificultăţile
constructive fiind legate de realizarea părţii mecanice, trebuie
reţinut că ultrasunetele se pot folosi numai în cazul lichidelor,
iar radiaţiile nucleare se pot utiliza pentru orice fel de substanţe,
în acest caz receptorul fiind un contor de radiaţii, emiţătorul fiind
sursa radioactivă.