Trasduttore: - converte una grandezza fisica (misurando) in un`altra

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
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misurando
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.
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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
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Filo avvolto su supporto isolante, lineare (cilindro) o
toroidale, o plastiche conduttive.
+
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) (
*
,
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
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Trasduttori potenziometrici - Effetto caricante
Misure per la Bioingegneria e l’HabitatStrumentazione Elettronica – p.10/84
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#
#
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Trasduttori potenziometrici - Effetto caricante
Misure per la Bioingegneria e l’HabitatStrumentazione Elettronica – p.11/84
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#
#
#
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
-
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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