SENSORI E TRASDUTTORI

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Norberto Martelli
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1 SENSOI E ASDUOI Ogni sistea di controllo atoatico dispone di sensori che rilevano le grandezze da controllare. Grandezza di inpt SENSOE Grandezza di otpt In olte applicazioni la grandezza fisica di inpt è trasforata in na grandezza elettrica di otpt (tensione) al fine di na tilizzazione più seplice. teperatra Sensore NC Convertitore tensione trasdttore Paraetri dei trasdttori Caratteristica di trasferiento =f () relazione in/ot caratteristiche lineari senza e con offset Linearità errore Errore di linearità = ax scostaento fra caratteristica reale e caratteristica ideale (retta) % L ax FS 100 ange di fnzionaento ange = ax - in 1

2 Sensibilità S S 1 S >S 1 la sensibilità è nel pnto considerato d la derivata S d epo di risposta risposta ingresso Isteresi tepo di risposta t La caratteristica non è nivoca. L scita dipende non dal solo ingresso, a anche da coe è ragginta. isolzione Uscita inia rilevabile isolzione % = Uscita di fondo scala % in FS eqisiti di n bon trasdttore Caratteristica di trasferiento lineare ange apio Sensibilità alta isolzione bassa isposta istantanea Isteresi assente Classificazione dei trasdttori rasdttori passivi Necessitano di na fonte di energia esterna per avere in scita n segnale elettrico. rasdttori attivi Hanno in scita n segnale elettrico senza dover richiedere energia esterna. rasdttori analogici La caratteristica di trasferiento è na fnzione contina. Hanno in scita n insiee di valori infiniti. rasdttori digitali Hanno in scita n insiee di valori finiti.

isolzione Uscita inia rilevabile isolzione % = Uscita di fondo scala % in FS 100 100 eqisiti di n bon trasdttore Caratteristica di trasferiento lineare ange apio Sensibilità alta isolzione bassa

3 Linearizzazione della caratteristica di trasferiento caratt. ideale lx lx lx lce Fotoresistenza (sensore) convertitore linearizzazione tensione trasdttore I 0 L E M in in in E E M E M L in 1 in M ponendo 1 e svilppando si ottiene per la resistenza di linearizzazione: ( in M ) in M L in M L L M 3

tensione trasdttore I 0 L E M in in in E E M E M L in 1 in M ponendo 1 e

4 ASDUOI DI EMPEAUA eroresistenza D (P100) Sono leghe etalliche 0 (1 ) con 0 =100Ω α=3, [ C -1 ] D P100 E 1 La conversione / con generatore di corrente ideale prodce na caratteristica lineare, a con offset. ( ) I 0 Il ponte tarato con 1 =100Ω per =0 C prodce na caratteristica eno lineare, a senza offset 1 ( ) E ( ) 1 eristori Sono seicondttori PC (α>0) e NC (α<0) NC: 0 e con B=3950K 0 : resistenza alla teperatra di riferiento 0 0 B 0 Schea seplificato di n controllo di teperatra ON/OFF. Il led si illina qando la ventola si accende per > 50 C 1 =.84kΩ in qanto dalle specifiche (NC) 50 =.84 kω 4

( ) I 0 Il ponte tarato con 1 =100Ω per =0 C prodce na caratteristica eno lineare, a senza offset 1 ( ) E ( ) 1 eristori Sono seicondttori PC (α>0) e

5 erocoppia E attivo in qanto non richiede sorgenti di alientazione. Si fonda sll effetto Seebeck per ci de etalli diversi saldati ad na estreità prodcono na fe che dipende dalla teperatra del ginto. Jc rae costantana J F = α( C - F ) c: teperatra del ginto caldo Jc F : teperatra del ginto freddo J F α: coefficiente di Seebeck [μ/ C] Se F =0 (ad esepio ponendolo in n bagno di ghiaccio) = α C Poiché dipende dalla teperatra della ginzione calda, a anche dalla teperatra della ginzione fredda che si fora nel cavetto di collegaento con il voltetro, oggigiorno invece del bagno in ghiaccio, si sa n integrato che copensa la fe dovta al ginto freddo con na gal fe di verso contrario ASDUOI DI POSIZIONE rasdttore non lineare rasdttore lineare Il crsore indica la posizione espressa da x con 0 x 1 ed c rappresenta il carico del trasdttore. Gli schei di base sono gli stessi sia per il lineare, sia per l angolare, a con rispettivaente potenzioetro lineare e potenzioetro angolare. 5

Poiché dipende dalla teperatra della ginzione calda, a anche dalla teperatra della ginzione fredda che si fora nel cavetto di collegaento con il voltetro, oggigiorno invece del bagno in ghiaccio, si

6 ASDUOI DI LUMINOSIA Fotoresistore (costititi da ateriali seicondttori) La resistenza diinisce all aentare dell irraggiaento. =A E -α A: costante geoetrica E: illinaento (flsso linoso per nità di sperficie) α: dipende dalla tecnologia ed è inore di 1 Fotodiodi Sono costititi da na ginzione pn polarizzata inversaente, e prodcono na corrente inversa direttaente proporzionale all irraggiaento. ASDUOI DI ELOCIA Dinao tachietrica E na acchina elettrica che trasfora na velocità angolare in na tensione contina. =K ω con K[s/rad] Encoder ottico Converte la posizione angolare del so asse rotante in n segnale di tipo digitale Il dispositivo si copone di de parti: - na, n disco di ateriale plastico costitito da corone circolari che recano tracce trasparenti, è solidale con l asse di ci si vole israre lo spostaento angolare. - l altra fissa, solidale con l involcro del dispositivo, che contiene na sorgente di lce e dei fosensori Il disco è costitito da de corone sfasate di n qarto di periodo, ognna di N fori a distanza gale 60 N f f: freqenza del segnale di scita N: nero di fori sl disco ω: velocità angolare 6

prodcono na corrente inversa direttaente proporzionale all irraggiaento. ASDUOI DI ELOCIA Dinao tachietrica E na acchina elettrica che trasfora na velocità angolare in na tensione contina.

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