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L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 1 Trasduttori Sono dispositivi, generalmente elettrici o elettronici, che convertono un tipo di energia.

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Presentazione sul tema: "L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 1 Trasduttori Sono dispositivi, generalmente elettrici o elettronici, che convertono un tipo di energia."— Transcript della presentazione:

1 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 1 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.

2 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 2 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)

3 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 3 Trasduttori: Temperatura

4 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 4 Trasduttori

5 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 5 Trasduttori

6 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 6 Trasduttori

7 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 7

8 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 8

9 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 9

10 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 10

11 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 11

12 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 12 Trasduttore reale

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

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

15 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 15 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 mV se i metalli sono sottoposti a differenze di temperatura. Coefficienti tipici: 50 V / °C. Intervallo di funzionamento: -270 °C / °C. Accuratezza: 0.5 ÷ 2 °C.

16 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 16 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.

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

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

19 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 19 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).

20 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 20 Trasduttori: Temperatura Termistori: curve di calibrazione..... NTC Precisione: 0.1 °C – 0.2 °C Dipendenza non-lineare della resistenza in funzione della temperatura Equazione di Steinhart-Hart. Si vede che la differenza si ha soprattutto a basse temperature.

21 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 21 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).

22 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 22 Trasduttori: Temperatura Termometri a circuito integrato: Sono trasduttori che sfruttano la proprieta delle giunzioni a semiconduttore polarizzate direttamente di variare la tensione ai loro capi al variare della temperatura. LM35 Sensibilità 1μA/°K T max < 150 °C

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24 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 24 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. Trasduttori: Pressione

25 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 25 Trasduttori: Posizione

26 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 26 Trasduttori: Posizione

27 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 27 Trasduttori: Velocità

28 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 28 Trasduttori: Velocità

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43 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 43 Trasduttori: Accelerometri

44 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 44 Trasduttori: Accelerometri

45 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 45 Trasduttori: Accelerometri

46 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 46 Trasduttori: Accelerometri

47 L. Servoli Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 47 Trasduttori: Accelerometri

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