Estensimetri Sensori di forza e pressione

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Romina Rocchi
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1 Estensimetri Sensori di forza e pressione

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4 Sensori di forza e pressione Celle di carico Una cella di carico è un sensore per la misura della forza, che trasforma in variazioni di tensione variazioni geometriche di un elemento elastico. Le celle di carico possono funzionare in sinergia con dei sensori induttivi o con degli estensimetri.

5 Celle di carico Sensori di forza e pressione

6 Celle di carico Sensori di forza e pressione

7 Sensori di forza e pressione Celle di carico Nella configurazione con estensimetri, questi ultimi sono connessi a ponte di Wheatstone. La forza F provoca un allungamento ed una compressione degli estensimetri, che provoca a sua volta una variazione di tensione.

8 Celle di carico Sensori di forza e pressione

9 Sensori di forza e pressione I sensori di pressione di un fluido si distinguono in due tipologie: 1) sensori basati sulla misura dell altezza di una colonna di liquido; 2) sensori basati sulla misura della deformazione di un elemento elastico.

10 Sensori di forza e pressione Alla prima categoria appartengono i manometri a colonna che misurano la differenza tra due pressioni attraverso la misura dell altezza di una colonna di liquido di densità nota.

11 Sensori di forza e pressione Alla seconda categoria appartengono i tubi di Bourdon, i soffietti, i diaframmi e le capsule che trasducono una differenza di pressione in uno spostamento meccanico dovuto alla deformazione di un elemento elastico.

12 Sensori di forza e pressione I tubi di Bourdon sono costituiti da un tubo metallico di sezione non circolare, opportunamente curvato. A causa della forma del tubo, il fluido che entra genera forze diverse su sezioni differenti, deformando il tubo stesso.

13 Sensori di forza e pressione

14 Sensori di forza e pressione I soffietti sono elementi di forma cilindrica chiusi ad una delle due estremità che rispondono alla pressione all altra estremità con una deformazione lungo il proprio asse. Un diaframma è una membrana elastica circolare, di acciaio, vincolata ai bordi, che flette sotto l'effetto di una pressione. La deflessione di un diaframma è proporzionale alla pressione ad esso applicata. La capsula, detta anche aneroide e costituita da due diaframmi corrugati uniti lungo la loro periferia.

15 Sensori di forza e pressione Soffietto Diaframma Capsula

16 Sensori di visione I sensori di visione, o sensori ottici sono dispositivi che convertono la luce ed il vicino infrarosso in un segnale elettrico, essi sono basati sugli effetti generati dall interazione tra la radiazione e una superficie.

17 Sensori di visione La radiazione elettromagnetica può interagire con i materiali in diversi modi. In generale si può fare riferimento ad effetti: Fotonici : i fotoni interagiscono direttamente con gli elettroni del materiale rivelatore. Termici : si considerano le variazioni delle proprietà del materiale causate da una variazione di temperatura dovuta all assorbimento di energia elettromagnetica.

18 Sensori fotonici Sensori di visione Tra i sensori fotonici i più utilizzati sono: Ad effetto fotoconduttore; Ad effetto fotovoltaico.

19 Sensori fotonici Sensori di visione I sensori ad effetto fotoconduttore basano il loro funzionamento sulla fotoconducibilità intrinseca, che richiede l eccitazione di una coppia elettrone- lacuna la cui energia è almeno pari alla energy gap (EG): dove h è la costante di Planck, c è la velocità della luce,νèlala frequenza della radiazione incidente eλèla lunghezza d onda.

20 Sensori fotonici Sensori di visione Si può quindi definire una lunghezza d onda limite per un fotoconduttore intrinseco come: Al di sopra di questo valore, cioè per perλ> λ0 0 la fotoconducibilità non viene attivata.

21 Sensori fotonici Sensori di visione

22 Sensori di visione Sensori fotonici Nel caso di fotoconduttore non intrinseco, ma estrinseco, la fotoconducibilità estrinseca è attivata quando il fotone incidente produce un eccitazione in un centro di impurezza. In questo caso: dove Ei è l energia di ionizzazione dell impurezza.

23 Sensori fotonici Sensori di visione

24 Sensori di visione Sensori fotonici Nell effetto fotovoltaico avviene la formazione di una coppia elettrone-lacunalacuna quando un fotone, con energia sufficiente a far compiere all elettrone un salto dalla banda di valenza alla banda di conduzione, colpisce un materiale semiconduttore.

25 Sensori di visione Sensori fotonici Diversamente dalla fotoconducibilità, l effetto fotovoltaico sfrutta una barriera di potenziale interna per separare la coppia elettrone-lacuna lacuna fotoeccitata.

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