Trasduttori - LabControlli
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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)
