Trasduttori Sono dispositivi generalmente elettrici o elettronici che

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. L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 1

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) L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 2

Trasduttori: Temperatura L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 3

Trasduttori L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 4

Trasduttori L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 5

Trasduttori L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 6

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 7

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 8

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 9

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 10

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 11

Trasduttore reale L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 12

Influenza della risposta dinamica Sistema controllato L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 13

Influenza della risposta dinamica L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 14

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 m. V 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. L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 15

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. L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 16

Trasduttori: Temperatura Curve di risposta di termocoppie diverse. Occorre una calibrazione!! Fondamentale per correlare una grandezza con un'altra. L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 17

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 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi PT 100 a 0°C 18

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). L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 19

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. L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 20

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). L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 21

Trasduttori: Temperatura Termometri a circuito integrato: Sono trasduttori che sfruttano la proprieta delle giunzioni a semiconduttore polarizzate LM 35 direttamente di variare la tensione ai loro capi al variare della temperatura. Sensibilità 1μA/°K Tmax < 150 °C L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 22

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 23

Trasduttori: 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. L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 24

Trasduttori: Posizione L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 25

Trasduttori: Posizione L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 26

Trasduttori: Velocità L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 27

Trasduttori: Velocità L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 28

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 29

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 30

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 31

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 32

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 33

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 34

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 35

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 36

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 37

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 38

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 39

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 40

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 41

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 42

Trasduttori: Accelerometri L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 43

Trasduttori: Accelerometri L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 44

Trasduttori: Accelerometri L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 45

Trasduttori: Accelerometri L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 46

Trasduttori: Accelerometri L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 47

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 48

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 49

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 50

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 51

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 52

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 53

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 54

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 55

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 56

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 57

L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi 58