Principiile de funcţionare ale traductoarelor de tensiune

Principiul de funcţionare al traductoarelor de tensiune este asemănător celui întâlnit la traductoare de curent. 

a) Traductoarele pentru tensiuni continue se realizează în următoarele variante :

1 - Traductoare funcţionând prin  compensare de cuplu care au schemele de principiu de tipul celei din figura  3.9, unde echipajul de intrare (EI)  este un milivoltmetru de tip magnetoelectic,  în rest  schema fiind identică.

2 - Traductoare cu amplificator – convertor de curent continuu

Aceste traductoare au schemele de principiu de tipul celei din figura 3.10.  Tensiunea de intrare se aduce în gama normalizată prin intermediul unor divizoare de tensiune (şuntul S din figura 3.10 este  înlocuit cu un divizor de tensiune).

b)   Traductoarele pentru tensiuni tensiuni alternative – se realizează în următoarele variante:

1 - Traductoare de tensiune bazate  pe compensarea cuplului, la care EI este un milivoltmetru de tip ferodinamic şi ca urmare curentul de ieşire rezultă proporţional cu pătratul valorii efective a tensiunii, adică

                                                           (3.10)

2-Traductoare de tensiune pentru semnale sinusoidale  (nedistorsionate) , care  au schema de principiu prezentată în figura 3.14. Această schemă se deosebeşte faţă de schema traductorului de curent sinusoidal doar prin modul de realizare al convertorului tensiune – curent.

 

 

Fig.   3.14   Schema   de   principiu   a   traductorului   pentru   semnale   sinusoidale nedistorsionate.

 

Ţinând seama că tensiunea de măsurat a sistemului energetic variază în jurul valorii nominale , în limitele (0,8…l,2) , pentru creşterea sensibilităţii traductorului de tensiune,în schema convertorului (CTC) se utilizează dioda Zener (DZ), ce lucrează în zona Zener atunci când tensiunea de la ieşirea bloculului de filtrare (BF) devine .

3 - Traductoare de tensiune pentru semnale alternative distorsionate.     Acestea au schema de principiu asemănătoare celei din figura 3.13, cu deosebirea că în locul transformatorului de curent se foloseşte la intrare un transformator de tensiune.

 

Traductoare de curent alternativ

 

a) Traductor de curent alternativ funcţionând prin compensare de cuplu

Acest traductor aceeaşi schemă de principiu ca cea din figura 3.9 cu deosebirea că echipajul de intrare (EI) este de tip ferodinamic, deci cuplul activ M_a este de forma:

                                                                                       (3.6)

Deci, curentul de ieşire va fi proporţional cu pătratul curentului efectiv de la intrare. Aceste traductoare sunt utilizate pentru indicare asociate cu aparate de măsură analogice care au  scară  pătratică, dar sunt utilizate mai rar pentru reglare datorită caracteristicii neliniare (care pot deranja regimul dinamic al buclei de reglare).

 

b) Traductor de c.a. (valoare efectivă) pentru semnale sinusoidale nedistorsionate

Schema unui astfel de traductor se prezintă în figura. 3.12.

Funcţionarea acestui traductor se bazează pe preluarea semnalului sinusoidal de valoare efectivă (de la intrare) – prin intermediul unei redresări dublă alternanţă având în vedere relaţiile:

                                       (3.7)

 

 

 

i_i(t) – curent de  intrare;

I_RA(t) – curent prin rezistenţa de adaptare R_A;

U_BF – tensiunea de ieşire a blocului de filtrare;

K_TC  şi K_TA – rapoarte de transfer ale transformatoarelor de adaptare, respectiv de curent;

K_BF – factor de transfer al blocului de filtrare.

 

 

Fig. 3.12  Schema unui traductor de c.a. de valoare efectivă pentru semnale sinusoidale nedistorsionate

 

Factorul de transfer al punţii PR are valoarea aproximativă  K_PR=1,111 având în vedere dubla alternanţă. Generatorul de curent format din tranzistorul T + R₃ asigură obţinerea unui curent proporţional cu tensiunea U_BF, deci în final se obţine:

                                           ;                                             (3.8)

Dioda zener (DZ) limitează tensiunea redresată la o valoare nepericuloasă, când apar supracurenţi de intrare, iar termistorul R_T realizează compensarea influenţei variaţiilor temperaturii mediului.

Observaţie : Aceste scheme (de traductoare) pot funcţiona corect dacă variaţiile frecvenţei sunt de maximum ± 10% faţă de frecvenţa nominală, la care au fost etalonate. Se observă că această schemă poate funcţiona fără sursă de energie auxiliară.

a)    Traductor de valori efective ale curentului alternativ,în cazul

semnalelor distorsionate.

Schema de principiu acestui traductor este dată în figura 3.13, iar funcţionarea sa este realizată  în conformitate cu relaţia generală  care dă valoarea efectivă :

 

                                                                          (3.9)

 

Fig. 3.13

Semnificaţia blocurilor funcţionale din figură explică totodată funcţionarea traductorului:

TA - transformator de adaptare (coborâtor de tensiune);

M - multiplicator analogic (face operaţia de ridicare la pătrat) ;

BM - bloc de mediere, care face calculul integralei , pe durata unei perioade (T) a semnalului alternativ, cât şi împărţirea integralei la valoarea unei perioade:  ;     

ER - extractor de radical (care extrage radicalul din semnalul de ieşire din BM);

CTC (BC) - convertor tensiune – curent (numit şi bloc de conversie );

SA - sursă de alimentare (stabilizată) cu diverse tensiuni, pentru cele patru blocuri funcţionale.

Observaţie: Ridicarea la pătrat se face prin dublă conversie: amplitudine – durată, iar extragerea radicalului se realizează utilizând elemente neliniare (diode şi  tranzistoare).

TRADUCTOARE DE CURENT CONTINUU

 

A) Principii de funcţionare ale traductoarelor de curent continuu:

Traductoarele de curent continuu îşi bazează funcţionarea - fie pe utilizarea ca element sensibil a unui echipaj mobil de tip magnetoelectric, a cărui deplasare este compensată prin reacţie de semnalul unificat de ieşire (traductor în circuit închis) -fie pe conversia unei căderi de tensiune într-un semnal unificat utilizând scheme electronice de amplificare şi conversie tensiune-curent (cazul traductorului în circuit deschis).

 

3.2.1 Traductorul de curent continuu funcţionând prin compensare de cuplu. 

Acest traductor are schema de principiu prezentată în figura 3.9 şi se compune din două echipaje magnetoelectrice: echipajul de intrare (EI) care primeşte semnal direct proporţional cu valoarea curentului de intrare I_i; echipajul de reacţie (ER) care este străbătut de curentul de ieşire I_e. Cele două bobine mobile ale echipajelor EI şi ER sunt legate rigid prin axul 1, pe care se află paleta de aluminiu 2 care se poate roti (în plan orizontal) în întrefierul traductorului inductiv de tip transformator, alcătuit din bobinele 3 şi 4. Oscilatorul  (OSC) de înaltă frecvenţă alimentează cu semnal sinusoidal bobina primară 3. Acelaşi semnal sinusoidal se va regăsi în bobina secundară 4, mai mult sau mai puţin, în funcţie de poziţia paletei 2. Acest semnal (de la bornele bobinei 4) va fi amplificat, redresat şi filtrat care se aplică unui convertor tensiune – curent prin blocul amplificator – convertor (ACTC). Din blocul ACTC rezultă curentul de ieşire (I_e) care  străbate rezistenţa de sarcină (R_s) şi bobina mobilă a echipajului de reacţie (ER).

 Semnificaţiile notaţiilor din figură sunt :

 EI – echipaj magnetoelectric de intrare;

ER – echipaj magnetoelectric de ieşire (reacţie);

OSC – oscilator sinusoidal;

ACTC – amplificator-convertor tensiune-curent;

SA – sursa de alimentare;  S – şunt electric;

R_a – rezistenţă adiţională; R_s – rezistenţă de sarcină;

1 – ax;  2 – paletă de aluminiu;

3 şi 4 – bobine cu întrefier, în montaj de tip transformator.

 

Fig. 3.9  Schema de principiu a traductorului de curent continuu bazat pe compensare de cuplu

TRADUCTOARE PENTRU MĂRIMI ELECTRICE

 

Transportul, distribuţia şi utilizarea energiei electrice au impus utilizarea traductoarelor pentru mărimi electrice atât în producerea şi transportul energiei electrice, cât şi în scopuri de reglare, supraveghere locală sau la distanţă. În general, principiul de funcţionare al traductorului se bazează pe conversia mărimilor electrice preluate direct (de la reţea), sau prin intermediul unor elemente primare de transformare – în semnale unificate de tensiune sau curent.

            Cele mai utilizate sunt traductoarele care servesc la conversia următoarelor mărimi electrice: curent, tensiune, putere, frecvenţă (abatere de frecvenţă), defazaj şi factor de putere. 

Fig. 3.1-  – Tipuri de caracteristici statice pentru traductoare de mărimi

electrice. 

Tehnologia realizării bobibelor concentrate

 

1.  Generalităţi

 

 

    În sens larg, prin bobină se înţelege un element de circuit format dintr-un conductor electric astfel înfăşurat, încât să formeze una sau mai multe spire.

    O spiră are două conductoare active: unul de ducere şi unul de întoarcere, raportat la sensul curentului prin spiră.

    Ca forme obişnuite, întâlnim bobine cilindrice, paralelipipedice sau toroidale.

    Bobinele pot fi realizate cu spirele dispuse la un loc dispuse la un loc şi atunci se numesc bobine repartizate.

    Bobinele aparatelor electrice sunt bobine concentrate şi pot fi înfăşurate direct pe miezul magnetic, înfăşurate pe carcasă, înfăşurate fără carcasă. Bobinele înfăşurate pe polii aparenţi ai maşinilor electrice rotative sunt bobine concentrate şi se numesc bobine polare. Bobinele concentrate ale transformatoarelor electrice, deoarece au unele particularităţi constructive, vor fi prezentate separat.    Pentru realizarea unei bobine corespunzătoare necesităţilor de funcţionare a unui produs, documentaţia trebuie să cuprindă şi o serie de parametri impuşi sau calculaţi: desenul de ansamblu al bobinei, desenul carcasei, tensiunea nominală a bobinei, materialul şi tipul conductorului de bobinaj, spaţiul de bobinaj (înălţimea şi lungimea secţiunii longitudinale), diametrul conductorului izolat şi neizolat, secţiunea conductorului, numărul de spire pe strat, numărul de straturi, numărul total de spire, greutatea conductorului bobinei, rezistenţa electrică a bobinei, curentul de înfăşurare, tratamente termice, acoperiri, impregnări.

CARACTERISTICILE ŞI PERFORMANŢELE

TRADUCTOARELOR

 

COMPONENTELE PRINCIPALE ALE

TRADUCTOARELOR

 

2.1. Elementele sensibile ale traductoarelor (ES)

 

          Elementele sensibile (ES) constituie partea cea mai diversificată a traductoarelor. Acestea permit detectarea mărimii de măsurat din întreg ansamblul de mărimi care acţionează în mediul înconjurător rejectând sau reducând la un minim acceptabil influenţa celorlalte.

          Dat fiind numărul şi marea varietate a mărimilor care intervin în procesele automatizate şi care trebuie măsurate cu ajutorul traductoarelor, rezultă implicit necesitatea unei multitudini de tipuri de elemente sensibile (ES), corespunzător acestor aplicaţii.

          Elementele sensibile se pot clasifica :

a)       după principiul de conversie a mărimii fizice aplicate la intrare:

-       elementele sensibile (ES) parametrice;

-       elementele sensibile (ES) generatoare.

Principiul conversiei este important pentru studiul general al traductoarelor şi evidenţierea fenomenelor fizice care stau la baza funcţionării acestora (modul de conversie al mărimii de măsurat într-un anumit tip de mărime electrică).

b)      după natura mărimii fizice de măsurat:

-       elemente sensibile (ES) pentru: deplasare,  viteză,  forţă,  debit,  radiaţie etc.

---

Descrierea Circuitului:

Circuitul are la baza folosirea unui triac (Triacul este un dispozitiv semiconductor care permite circulația curentului electric în ambele sensuri.) si este proiectat pentru a controla turatia unui motor AC de putere medie cum ar fi motorul unei bormasini electrice.
Turatia poate fi controlata modificand potentiometrul P1.Aceste regleaza amplitudinea impulsului care declanseaza triac-ul.
Circuitul inglobeaza si partea de auto-stabilizare care ii permite sa mentina turatia prin cresterea puterii atunci cand motorul este supus la forte variabile.
De exemplu cand motorul masini de gaurit intampina rezistenta (spiralul intra prin betoane si da de greu) inductia in motor va scade si ea.Rezulta de aici o vrestere a voltajului pe R2 P1 si C3 care va face ca triac-ul sa declanseze mai devreme si put
erea sa creasca de asemenea.

Cablaj:

Schema alternativa:

Un amplificator rului construit cu ajutorul deja celebului integrat TDA2050.
Este un amplificator HI-FI de mare putere,cu distorsiune redusa si protectie la scurt circuit.Acesta are 5 pini si este foarte usor de configurat avand nevoie de foarte putine piese aditionale.Acesta functioneaza cu o sursa de alimentare simetrica de pana la +- 25V.Aceste atuuri il face ideal pentru cineva care vrea sa construiasca un amplificator simplu,care nu costa mult,care are piese ce se gasesc usor si care prezinta si niste caracteristici acustice deosebite.

Aici aveti schema amplificatorului:

Lista de componente:

Si asezarea pe placa a compontelor:



Acest proiect este din pacate pentru un amplificator Mono.Cei ce dorest o versiune stereo i-mi pot solicita acest lucru la comentarii si voi incarca si versiunea stereo.
Chiar si asa amplificatorul este ideal de folosit pentru o boxa activa insa pentru aceasta este recomandat sa se foloseasca impreuna cu un preamplificator pentru eficienta maxima.
Spor la construit si tinem legatura la comentarii.Numai de bine...

Acesta este un emitator stereo fm de dimensiuni mici care poate fi ajustat sa functioneze in gama de frecventa 88 - 108 MHz.Poate fi alimentat de la baterie sau poate fi folosit impreuna cu sursa de alimentare prezentata in acest proiect.
Proiectul are la baza circuitul integrat BA1404.Tensiunea maxima de alimentare nu ar trebuii sa depasesca valoarea de 3V,din acest motiv ar fi bine ca circuitul sa fie alimentat cu un regulator 7805 si un set de diode care sa reduca tensiunea de alimentare in vurul valorii de 2,8V.
Puterea de amisie a acestui circuit este in principiu de 500mW insa aceasta depinde de calitatea componentelor si lungimea antenei.O antena mica telescopica ofera in general o raza de 100m sau mai mult.

Schema electrica a emitatorului:

Lista de piese componente:

R1,R2 27k 
R3 5.6k 
R4 150k 
R5, R6 22k 
R7 220R 
C1 10uF 
C2 220p 
C3 1n 
C4,C5 10u 
C6,C7,C8, C9, C10 10p 
C11, C13 1n 
C12 10u 
L1 3.5 spire cu sarma de cupuru emailata 18 swg (1,16 mm2)
XTAL1  oscilator cu cristal 38kHz 

Sursa de alimentare cu tensiune scazuta pentru alimentarea circuitului:

Daca se doreste o putere de iesire si mai mica pentru acesta surssa de alimentare se mai poate adauga o a treia dioda  1N4001 in serie cu celelalte doua.

FT-82-43:

Acest circuit este proiectat pentru a monitoriza sarcina electrica atmosferica. Prin observarea creșterii sarcinii electrice din atmosfera, este posibil să se prevadă un fulger în apropiere. Descărcarea electrică brusca din timpul unui fulger poate provoca un flux de curent excesiv de pământ care poate fi în detrimentul aparatelor conectate la reteaua electrica.
Sarcina atmosferică normală într-o zi însorită va fi de aproximativ 100 de mili volți cu curent neglijabil și poate crește la mai multi volți cand norii se acumulează pe cer. Acest lucru poate merge până la mii de volți înainte de a lovii fulverul. Circuitul descris aici monitorizează starea atmosferică și afișează prin LED-uri nivelul sarcinii electrice.


Partea centrala a circuitului o reprezinta  un comparator construit în jurul IC TL071. Este un amplificator operational cu intrare JFET cu câștig de tensiune in bucla de 100dB.Partea  inversoare este conectat la plus  prin două potentiometre VR1 și VR2 iar intrarea non-inversoare este conectata la antena. Rezistorul R2 protejează intrarea IC la sarcina excesiva. TL071 are câștig foarte mare , așa că R3 este acolo pentru a mai reduce din sensitivitate.

Iesirea din IC1 este de apoximativ 2,5-5V care se duce pe intrarea lui IC2 (PINUL 5) prin variatorul VR3.Rezistorul R4 protejeaza potentometrul VR3 daca acesta este dat la maxim.IC2 LM3914 este un circuit integrat monolitic care poate simți nivele de tensiune analogică si activeaza ledurile care oferă un afișaj analogic liniar.
Se poate obtine o indicare punctuala pe fiecare led daca nu se conecteaza pinul 9 AL lui LM3914 .LED-ul D1 va lumina cand pinul 5 primeste 1,7V iar D5 abea cand pinul 5 va primi 4,2V.

Inainte de a alimenta circuitul dati potentiometrul VR1 la minim si VR3 la jumatate.
Antena poate fi o bucata de material plastic (o teava de PVC )lunga de 3 m. Minusul circuitulu trebuie sa fie pus la masa pentru ca acest circuit sa nu uitam ca va masura sarcina electrica din atmosfera care are ca referinta impamantarea.Impamantarea se poate face infigand un tarus metalic in pamant si conectand minusul circuitulul la tarus.

SCHEMA ELECTRICA:

ATENTIE:DACA FULGERA ADAPOSTITI-va

Avem in acest proiect un intrerupator cu touch capacitiv pentru pasionatii de electronica.
Chiar daca acest circuit foloseste componente SMD ,ramane totusi foarte usor de construit deoarece are foarte putin componente.
"Inima" circuitului este integratul TTP223 ,care nu este deloc scump,este destul de raspandit si usor de gasit.Integratul TTP223 este un detector de atingere capacitiv proiectat pentru a inlocui traditonalul buton cu apasare.Consunul de energie mic si plaja mare de tensiuni de alimentare sunt atuurile principale ale intregraatului.
Circuitul poate fi conectat la orice microcontroler cu ajutorul conectorului J1.
Tensiunea recomandata de alimentare este de 5V.
LED 1 verde indica alimentarea si functionarea circuitului iar LED 2 rosu indica daca iesirea este activa sau inactiva( cuplat sau decuplat).

Schema electrica:

TTP223:

Acesta este un proiect pentru un pre amplificator de microfon utilizand circuitul integrat LM358.

Descrierea circuitului:

Circuitul este usor de construit si are la baza un microfon electret compact sicircuitul integrat LM358.
Proiectul sta la baza multor dispozitive de cmnicatie audio de pe piata.

Specificatii tehnice:

Alimentare: Intre 5V si 12V la 10mA
Microfon On-Board
Indicator LED de functionare.
Dimensiunea circuitului : 35 mm x 40 mm

Schema electrica:

Lista de piese:

Circuitul imprimat: