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Trasduttori resistivi 1 / 37 Lezione 2 I trasduttori resistivi.

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Presentazione sul tema: "Trasduttori resistivi 1 / 37 Lezione 2 I trasduttori resistivi."— Transcript della presentazione:

1 Trasduttori resistivi 1 / 37 Lezione 2 I trasduttori resistivi

2 Trasduttori resistivi 2 / 37 Trasduttori resistivi R = l / S La resistenza di un bipolo –Effetto di un cursore –Effetto della temperatura –Effetto della deformazione Trasduttori di posizione –Reostati e potenziometri –Resistenza eq. di uscita

3 Trasduttori resistivi 3 / 37 Trasduttori resistivi Trasduttori di temperatura –Termoresistori - Pt100 –Termistori - PTC e NTC Trasduttori di deformazione –Estensimetri »conduttivi e semiconduttivi –Ponte estensimetrico »celle di carico »trasduttori di pressione a stato solido

4 Trasduttori resistivi 4 / 37 Resistenza di un conduttore cilindrico R = l / S l potrebbe essere modificato mediante un cursore è influenzato dalla temperatura l / S potrebbe essere modificato dalla deformazionedel bipolo

5 Trasduttori resistivi 5 / 37 Effetto di un cursore (per la variazione della lunghezza)

6 Trasduttori resistivi 6 / 37 Effetto della temperatura nei conduttori nella manganina: a 1÷ [°C -1 ] nel rame: a [°C -1 ] nel platino: a = 3, [°C -1 ] ; b = -5, [°C -2 ]

7 Trasduttori resistivi 7 / 37 Effetto della deformazione GF viene chiamato gage factor (gauge factor)

8 Trasduttori resistivi 8 / 37 Potenziometri Attenzione: fotografie in scale diverse !!!

9 Trasduttori resistivi 9 / 37 Caratteristiche dei potenziometri Linearità Risoluzione Sensibilità Vita Resistenza di uscita Risposta al gradino Banda passante

10 Trasduttori resistivi 10 / 37 Potenziometri Costo (ottobre 2007) : 140 euro

11 Trasduttori resistivi 11 / 37 Potenziometri

12 Trasduttori resistivi 12 / 37 Risoluzione del potenziometro A filo avvolto su supporto Con elemento CERMET Con elemento a plastiche conduttive

13 Trasduttori resistivi 13 / 37 Caratteristiche dei potenziometri Linearità Risoluzione Sensibilità Vita Resistenza di uscita Risposta al gradino Banda passante

14 Trasduttori resistivi 14 / 37 Resistenza di uscita del potenziometro

15 Trasduttori resistivi 15 / 37 Risposta al gradino del potenziometro

16 Trasduttori resistivi 16 / 37 Termoresistori e Termistori

17 Trasduttori resistivi 17 / 37 Resistività del platino a = 3,91 ·10 -3 °C -1 ; b = -5,80 ·10 -7 °C -2 ; c = -2 · °C -3

18 Trasduttori resistivi 18 / 37 Resistenza del platino

19 Trasduttori resistivi 19 / 37 Termoresistori in Platino: Pt100 Attenzione: fotografie in scale diverse !!!

20 Trasduttori resistivi 20 / 37 Caratteristiche dei Pt100 Campo di funzionamento –con capsula ceramica °C –a strato °C Tempo di risposta in aria 1m/s: –con capsula ceramica s –a strato 2 10 s Costo –con capsula ceramica euro –a strato 8 10 euro –di precisione ( ± 0°C ) 130 euro

21 Trasduttori resistivi 21 / 37 Autoriscaldamento del Pt100 Con capsula ceramica: 0,20 0,70 °C / mW A strato :0,50 °C / mW esempio di calcolo del sovrariscaldamento nel caso di capsula ceramica

22 Trasduttori resistivi 22 / 37 Linearizzazione del Pt100 con elemento serie

23 Trasduttori resistivi 23 / 37 Linearizzazione del Pt100 (2)

24 Trasduttori resistivi 24 / 37 Resistività dei semiconduttori R = l / S è influenzato dalla temperatura e = carica del portatore n = densità spaziale dei portatori = mobilità dei portatori ( = v / E )

25 Trasduttori resistivi 25 / 37 Effetto della temperatura su T1T1 T 2 > T 1 n aumenta diminuisce

26 Trasduttori resistivi 26 / 37 Termistori PTC ed NTC Costo indicativo : 2 euro

27 Trasduttori resistivi 27 / 37 Alimentazione di PTC e NTC Compatibile con NTC NON adatta a PTC Compatibile con PTC NON adatta a NTC

28 Trasduttori resistivi 28 / 37 Caratteristiche di PTC ed NTC Linearità Risoluzione Sensibilità Vita

29 Trasduttori resistivi 29 / 37 Estensimetri

30 Trasduttori resistivi 30 / 37 Estensimetri La temperatura è grandezza di influenza ? –Sì, perché R 0 (resistenza in assenza di deformazione) vale –Sì, perché anche il gage factor GF dipende dalla temperatura

31 Trasduttori resistivi 31 / 37 Compensazione della temperatura Manganina ( 84% di rame, 12% di manganese, 4% di nickel ): –coefficiente di temperatura della resistività (nell'intorno di 20 °C): 1÷10 · / °C –R 0 varia di poche ( 1÷10 ) ppm / °C Anche il misurando assume valori modesti: – negli acciai lo stato di plasticità (deformazione permanente) si raggiunge con deformazioni di 1500 ÷ 5000 ppm

32 Trasduttori resistivi 32 / 37 Compensazione della temperatura supponiamo di dover trasdurre una deformazione di 500 ppm ( 500 microstrain) con un estensimetro che ha GF = 2 supponiamo poi che la temperatura subisca una variazione di 20 °C e che il TCO del materiale sia di 5 ppm/°C !

33 Trasduttori resistivi 33 / 37 Ponte estensimetrico ( ponte di Wheatstone )

34 Trasduttori resistivi 34 / 37 Ponte estensimetrico completo

35 Trasduttori resistivi 35 / 37 Celle di carico Circuito a ponte estensimetrico ( basato sul ponte di Wheatstone ) portate: da 0,5 kg a 1·10 6 kg alimentazione: max 10 V uscita a carico nom.: 2 10 mV / V resistenza di uscita: incertezza: da ± 0,03% f.s. prezzo: (quelle in foto) 400 euro

36 Trasduttori resistivi 36 / 37 Trasduttore di pressione con estensimetri semiconduttivi Il GF degli estensimetri a semiconduttore è molto più elevato di quello degli estensimetri metallici sono tipici valori di GF = 200

37 Trasduttori resistivi 37 / 37 biblioteca Trasduttori di posizione –Potenziometri »Manuale dei trasduttori di posizione. 16 pagine © GEFRANManuale dei trasduttori di posizione. Trasduttori di temperatura –Termoresistori Pt100 »The RTD 3 pagine © OMEGAThe RTD »Resistance elements and the RTDs 3 pagine © OMEGAResistance elements and the RTDs »Construction and applications of Resistance Thermometers 15 pagine © JumoConstruction and applications of Resistance Thermometers

38 Trasduttori resistivi 38 / 37 biblioteca Trasduttori di temperatura: –Termistori NTC »Siemens NTC Handbook 164 pagine © SiemensSiemens NTC Handbook »Epcos NTC Handbook 12 pagine © EpcosEpcos NTC Handbook –Termistori PTC »Siemens PTC Handbook 186 pagine © SiemensSiemens PTC Handbook »Resistance elements and the RTDs 3 pagine © OMEGAResistance elements and the RTDs

39 Trasduttori resistivi 39 / 37 biblioteca Trasduttori di deformazione –Estensimetri »HBM Strain Gages and Accessories 64 pagine © HBM - Hottinger Baldwin Messtechnik GmbHHBM Strain Gages and Accessories Trasduttori di forza e pressione –Celle di carico »RS Strain Gages and Load Cells 10 pagine © RSRS Strain Gages and Load Cells »HBM Technical Weighing Solutions 20 pagine © HBM - Hottinger Baldwin Messtechnik GmbHHBM Technical Weighing Solutions


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