Trasduttori
Sono dispositivi, generalmente elettrici o elettronici,
che convertono un tipo di energia relativa a grandezze
meccaniche e fisiche in segnali elettrici.
Un trasduttore è talvolta definito come un qualsiasi
dispositivo che converte dell'energia da una forma ad
un'altra, in modo che questa possa essere rielaborata
o dall'uomo o da altre macchine.
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Trasduttori
Molti trasduttori sono sia sensori sia attuatori.
Sensori: misurano una quantità fisica
(temperatura, livello luminoso, velocità,
forza, intensità sonore) e la trasformano
in un segnale elettrico.
Attuatori: convertono un segnale elettrico in una
grandezza fisica diversa (es. movimento)
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Trasduttori: Temperatura
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Trasduttori
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Trasduttori
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Trasduttori
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Trasduttore reale
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Influenza della risposta dinamica
Sistema controllato
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Influenza della risposta dinamica
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Trasduttori: Temperatura
I trasduttori di temperatura sono di
molti tipi perchè devono essere usati
in molti ambiti diversi.
Termocoppie:
Principio: la giunzione di due metalli
diversi genera una differenza di potenziale
dell'ordine dei mV se i metalli sono
sottoposti a differenze di temperatura.
Coefficienti tipici:
50 V / °C .
Intervallo di funzionamento: -270 °C / +2500 °C.
Accuratezza:
0.5 ÷ 2 °C.
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Trasduttori: Temperatura
Termocoppie:
Tipo J: Ferro/Costantana (lega 55% Rame e 45% Nichel)
da – 40 °C a 750 °C. Sens: 51.5 V / °C .
Tipo K: Chromel (90% Nichel e 10% cromo) / Alumel
(96% Nichel, 2% Manganese e 2% Alluminio)
da – 200 °C a 1260 °C. Sens: 40.3 V / °C .
Tipo S: Platino / Platino-Rhodio (90% Platino e 10% Rhodio)
da 300°C a 1600 °C. Sens: 5.9 V / °C .
Tipo T: Rame/Costantana ( 55% Rame e 45% Nichel)
da -200 °C a 400 °C. Sens: 40.3 V / °C .
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Trasduttori: Temperatura
Curve di risposta di
termocoppie diverse.
Occorre una
calibrazione!!
Fondamentale per
correlare una
grandezza con un'altra.
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Trasduttori: Temperatura
Termoresistenze:
Principio: sono sensori costituiti da un filamento di un
unico metallo (tipicamente il Platino o il Nichel), la cui
resistenza elettrica (ohm) è, a parita di altre circostanze,
unicamente funzione della temperatura a cui si trova il
filamento stesso:
R = Ro (1 + αT)
Ro è la resistenza a 0°C,
il coefficiente di temperatura
(1/°C)
T è la temperatura in °C.
Precisione: 0.02 °C – 0.2 °C
PT100
100
a 0°C
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Trasduttori: Temperatura
Termistori:
Principio: sono termoresistenze che si suddividono in NTC
(negative temperature coefficient) ed in PTC (positive
temperature coefficient). I primi diminuiscono la loro
resistenza all'aumentare della temperatura, mentre i
secondi l'aumentano.
Rispetto alle termoresistenze i
termistori hanno una sensibilita
maggiore; tuttavia essi sono meno
lineari delle prime ed hanno un
limitato intervallo di temperatura
d'impiego (fino a circa 150°C).
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Trasduttori: Temperatura
Termistori: curve di calibrazione.....
Dipendenza non-lineare
della resistenza in funzione
della temperatura Equazione di
Steinhart-Hart.
NTC
Precisione:
0.1 °C – 0.2 °C
Si vede che la differenza si ha
soprattutto a basse temperature.
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Trasduttori: Temperatura
Termometri a radiazione: rileva la temperatura di un
corpo misurando la radiazione elettromagnetica che esso
emette.
Solo la piccola banda degli infrarossi in cui si ha una
relazione ben definita energia-temperatura si può
usare
per scopi di misura (applicazioni industriali).
I vantaggi maggiori di questi dispositivi sono la
capacita di rilevare la temperatura di un sistema
senza la necessita di un contatto fisico tra il
sistema ed il trasduttore (fino a 3000°C).
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Trasduttori: Temperatura
Termometri a circuito integrato:
Sono trasduttori che sfruttano la proprieta
delle giunzioni a semiconduttore polarizzate
LM35
direttamente di variare la tensione ai loro capi
al variare della temperatura. Sensibilità 1μA/°K
Tmax < 150 °C
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Trasduttori: Pressione
Pressione → Deformazione →
Variazione di Resistenza
→ Variazione di Tensione
Sulla superficie di un chip viene applicato un diaframma di
silicio contenente 4 resistenze collegate a ponte
(Wheatstone).
La misura della grandezza fisica viene data dallo squilibrio
di tensione che si crea quando sul dispositivi viene
applicata la pressione.
Dopo questo circuito viene inserto un amplificatore che
fornisce in uscita una tensione od una corrente variabile.
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Trasduttori: Posizione
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Trasduttori: Posizione
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Trasduttori: Velocità
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Trasduttori: Velocità
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L. Servoli
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Trasduttori: Accelerometri
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Trasduttori: Accelerometri
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Trasduttori: Accelerometri
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Trasduttori: Accelerometri
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Trasduttori: Accelerometri
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