Cenni sui trasduttori
Con particolare
attenzione al settore
marittimo
DEFINIZIONI
Un Trasduttore è un dispositivo che converte una
grandezza fisica in un segnale di natura elettrica
Un Sensore è l’elemento sensibile che converte la
grandezza fisica in ingresso in una grandezza fisica più
facilmente acquisibile per via elettrica.
Trasduttore
Sensore
Grandezza fisica, ad
esempio SPAZIO
Altra grandezza fisica più
vicina al campo elettrico,
RESISTENZA
Al sistema
di controllo
Grandezza elettrica:
TENSIONE
Attenzione: In molti casi la distinzione tra sensore e trasduttore
non è precisa e i due termini spesso sono sinonimi.
Tuttavia ogni trasduttore contiene un sensore, anche se diversi
sensori sono anche trasduttori. Ad esempio la dinamo
tachimetrica che, se intesa come un unico sistema, converte
velocità in tensione.
Perché il risultato finale è un
segnale elettrico ?
I segnali elettrici sono:
•Amplificabili, cioè è possibile variare alcuni
parametri senza snaturare il messaggio originale
•Trasmissibili
•Registrabili
•Convertibili da un sistema ad un altro, ad
esempio da analogico a digitale
Classificazione dei trasduttori
Trasduttori attivi: lavorano senza
consumo di energia esterna.
Esempio: sensori piezolettrici, termocoppie
Trasduttori passivi: hanno bisogno di energia
esterna per ottenere in uscita una grandezza elettrica.
Esempio: tutti i tipi di estensimetri
Trasduttori analogici: Fornisco in uscita un segnale
continuo proporzionale alla grandezza rilevata
Trasduttori digitali: Fornisco in uscita un segnale discreto
(convertito A/D) proporzionale alla grandezza rilevata. In
questo caso è più facile la trasmissione
Al PC
Tipi di trasduttori
•Velocità
•Spostamento- Posizione - Livello
•Forza
•Pressione
•Temperatura
•Componenti chimici
•Energia radiata/radiante
Esempi di sistemi di controllo a
bordo di una nave da carico
TRASDUTTORI DI VELOCITA’
1) Dinamo tachimetrica
2) Trasduttore
elettromagnetico (pickup)
Encoder incrementale: rileva la velocità
e il verso di rotazione dell’asse.
Rilevamento del verso: se si attiva prima il sensore
rosso il senso è orario, se si attiva quello azzurro,
mentre l’altro è ancora oscurato dalla banda, il senso
è antiorario. L’uscita è digitale.
TRASDUTTORI DI SPOSTAMENTO – POSIZIONE
- LIVELLO
L’encoder assoluto rileva la posizione o lo spostamento
angolare.
In questo caso la lettura avviene a 8 bit (servono
quindi otto sensori ottici). Il risultato è di tipo digitale
ed esprime una delle possibili 256 posizioni che può
assumere l’asse di rotazione
Entrambi i trasduttori sono reattivi: la posizione angolare o
longitudinale è rilevata mediante la misura di una capacità,
resa variabile dalla maggiore e minore superficie impegnata.
Anche il potenziometro è un trasduttore di posizione
lineare o angolare. La variazione della grandezza è
rilevata mediante variazioni di resistenza
TRASDUTTORI DI FORZA
Gli estensimetri rilevano piccole deformazioni di un corpo
sottoposto a sollecitazioni meccaniche o termiche. Le celle di
carico invece rilevano la forza a cui è sottoposta una
superficie
TRASDUTTORI DI PRESSIONE
Sono dispositivi che possono rilevare la pressione
assoluta, la pressione relativa o la pressione
differenziale.
.
TRASDUTTORE DI FLUSSO
TRASDUTTORI DI LIVELLO
Nel primo caso, a destra, vengono utilizzati trasduttori
capacitivi nel caso di fluidi particolari. Nel secondo
caso (a sinistra) il galleggiante trasmette attraverso il
braccetto una posizione angolare al perno a cui è
vincolato
Esempio di sistema per la misurazione dei livelli dei serbatoi di
zavorra, del carico e dei serbatoi del combustibile. Inoltre può
essere rilevata la temperatura nei serbatoi di carburante e del
carico. Ogni dato è inviato all’unità di gestione di tipo informatico.
TRASDUTTORI DI TEMPERATURA
Basano il loro funzionamento sulla proprietà dei metalli (nel
caso delle resistenze RTD, Resistance Temperature Detector)
o di alcuni semiconduttori (termistori) di variare la resistenza
elettrica in funzione della temperatura.
Viene sfruttata anche la proprietà di metalli o fluidi di dilatarsi
termistore
Termocoppie
Si tratta di trasduttori molto usati, economici
sufficientemente funzionali. Basano il loro funzionamento
sull’effetto Seebeck, secondo in un circuito chiuso
composto da due metalli diversi circola una corrente
quando i due elementi sono tenuti a temperature diverse.
Alcuni esempi riguardanti le
utilizzazioni delle termocoppie
Termostato per frigorifero
Sistema di sicurezza per
impianti a gas
SENSORI DI ELEMENTI CHIMICI
Notevoli pericoli derivano dalla presenza di gas
tossici o infiammabili, è bene tenere sotto
controllo la concentrazione dei gas dannosi o
che possono generare miscele esplosive.
Sensori ad Infrarosso (precisi, garantiscono una rilevazione
continuativa, molto costosi)
Tubi di Rilevazione (Basati sui cambiamenti provocati dalla
reazione chimica fra il gas ed il contenuto del tubo. Un solo uso)
Sensore a Semiconduttore (La presenza di un certo gas
produce una variazione della resistenza del componente)
Sensori Catalitici (Una miscela aria-gas provoca un aumento
di temperatura e di resistenza elettrica proporzionale alla
concentrazione del gas).
TRASDUTTORI DI ENERGIA RADIANTE
Si tratta dei cosiddetti sensori optoelettronici
Fotoresistenza: varia la sua resistenza secondo la luce che la
colpisce
Fotodiodo e fototransistor: riconoscono una determinata
lunghezza d’onda e trasformano questo evento in un segnale
elettrico conducendo in una determinata modalità
Questi dispositivi vengono impiegati assieme alle fibre ottiche
Trasduttori di beccheggio e rollio
Trasduttori molto particolari che combinano diversi rilievi di
grandezze: in particolari le accelerazioni che la nave subisce e
gli effetti della forza gravitazionale
Sistema per ridurre il rollio delle navi durante la navigazione
attraverso un sistema di monitoraggio e controllo. L'oscillazione
controllata del serbatoio di acqua a forma di U è in grado di
stabilizzare la nave.
Anti-Rolling System type MOCON (http://www.nauticexpo.com)
