Trasduttori Trasduttore: - converte una grandezza fisica (misurando) in un’altra (più facilmente misurabile, generalmente elettrica). misurando T (gr. elettrica) - funzionamento basato su un determinato fenomeno fisico (o su più fenomeni fisici). - Esempi: - microfono piezoelettico (eff. piezoelettrico) - termocoppia (eff. termoelettrico) - termometro a mercurio (dilat. termica) Misure per la Bioingegneria e l’HabitatStrumentazione Elettronica – p.1/84 Trasduttori Trasduttore: - converte una forma di energia in un’altra - classificazione: PASSIVO ATTIVO assorbe energia dal misurando richiede sorgente esterna di energia minore eff. caricante Misure per la Bioingegneria e l’HabitatStrumentazione Elettronica – p.2/84 Trasduttori Classificazione: - secondo il tipo di misurando: spostamento, posizione, velocità, accelerazione, rotazione, vibrazione, forza, pressione, sforzo, tensione (meccanica), umidità relativa, concentrazione (di ioni, gas, . . . ), pH, campo magnetico, campo acustico, rugosità, temperatura, . . . - secondo il fenomeno fisico impiegato: capacitivi, induttivi, resistivi, piezoelettrici, eff. Hall, piezoresistivi, eff. termoelettrico, eff. tunnel, eff. fotoelettrico, eff. Doppler, eff. fotovoltaico, eff. fotoresistivo, . . . Misure per la Bioingegneria e l’HabitatStrumentazione Elettronica – p.3/84 Trasduttori - Caratteristiche - Sensibilità - Range - Proprietà fisiche: tensione di alimentazione, temperatura di funzionamento . . . - Effetto caricante - Distorsione: è lineare o no? e quanto? - Risposta in frequenza (funzionamento dinamico) - Impedenza d’uscita - Potenza richiesta - Rumore - Accuratezza Misure per la Bioingegneria e l’HabitatStrumentazione Elettronica – p.4/84 Trasduttori - Caratteristiche (2) - Necessità e frequenza di calibrazione - Condizioni ambientali (polverosità, radiazioni . . . ) - Caratteristiche esteriori (forma, dimensioni, durata, robustezza . . . ) - ... fen. fisico fen. fisico .. . .. . ra tu misurando pr fo es rz s a te ve ion m lo e pe ci ra tà .. . .. . tu ra pr fo es rz s a te ve ion m lo e pe ci ra tà ... a semiconduttore resistivo induttivo capacitivo misurando Misure per la Bioingegneria e l’HabitatStrumentazione Elettronica – p.5/84 Trasduttori resistivi Applicazioni: resistenza di un conduttore cilindrico: spostamento, sforzi meccanici, pressione, forza, carico, temperatura, velocità di fluidi, . . . Misure per la Bioingegneria e l’HabitatStrumentazione Elettronica – p.6/84 Trasduttori potenziometrici ! ! %$ "# !& Filo avvolto su supporto isolante, lineare (cilindro) o toroidale, o plastiche conduttive. + ' ) ( * , Caratteristica spostamento-resistenza solo idealmente lineare (n.l. ), migliore per materiali plastici. Risoluzione dipendente dalle dimensioni del filo e del contatto. Misure per la Bioingegneria e l’HabitatStrumentazione Elettronica – p.7/84 Trasduttori potenziometrici (2) ! ! Impiego: Sensibilità dipendente dalla tensione di alimentazione. ! ! Effetto caricante: Misure per la Bioingegneria e l’HabitatStrumentazione Elettronica – p.8/84 Trasduttori potenziometrici (3) Generalmente rumorosi, sensibili alla polvere e all’invecchiamento (usura). Misure per la Bioingegneria e l’HabitatStrumentazione Elettronica – p.9/84 # # Trasduttori potenziometrici - Effetto caricante Misure per la Bioingegneria e l’HabitatStrumentazione Elettronica – p.10/84 # # # # # # Trasduttori potenziometrici - Effetto caricante Misure per la Bioingegneria e l’HabitatStrumentazione Elettronica – p.11/84 # # # # Trasduttori potenziometrici - Effetto caricante Misure per la Bioingegneria e l’HabitatStrumentazione Elettronica – p.12/84 Estensimetri (strain gauge) Hp.: - deformazione a volume costante costante ( ) ( * ) - Misure per la Bioingegneria e l’HabitatStrumentazione Elettronica – p.13/84 Estensimetri (2) . . . ): ( più in generale ( non costante, costante di cella (gauge factor) Misure per la Bioingegneria e l’HabitatStrumentazione Elettronica – p.14/84 ) 2.05 2.0 4.5 6.1 materiale Costantana ( Ni-Cr Pt-W Pt Al Acciaio Inox Ti ( ( ( Estensimetri - Fattore di cella 0.39 0.32 0.25-0.29 0.34 Misure per la Bioingegneria e l’HabitatStrumentazione Elettronica – p.15/84 Estensimetri - caratteristiche fisiche materiali, forma, dimensioni, valori - bonded/unbonded metal wire/foil, deposited thin metal, diffused semiconductor - mono/bi/tri-direzionali, a spirale - 120, 350, 500, 1000 0.5 mm in su da - Misure per la Bioingegneria e l’HabitatStrumentazione Elettronica – p.16/84 Estensimetri - applicazioni misure di deformazione, forza, pressione, . . . ( + ( + - durata: - generalmente non riutilizzabili - collante = fattore critico Misure per la Bioingegneria e l’HabitatStrumentazione Elettronica – p.17/84