Potenziometro Fonti: Corso di misure meccaniche, termiche e collaudi Prof. F. Angrilli

Moto dei corpi D Grandezze: Tipologia: Spostamento Assoluto Relativo Velocità Accelerazione Tipologia: Assoluto Relativo Lineari Angolari La maggior parte delle applicazioni ingegneristiche necessitano di un «controllo di moto», quindi considerano queste grandezze! D

Strumenti che misurano spostamenti Potenziometro Trasformatori differenziale (LVDT) Trasduttori a variazione di induttanza o riluttanza Trasduttori capacitivi Trasduttori elettro-ottici Encoder ottici D

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Modello ideale, partitore di tensione MOTO/SPOSTAMENTO cursore D

Dati reali D Alimentato a 5V 260°di escursione Uso polyfit?.... NO Si può fare di meglio D

Modello reale, l’effetto di carico

Modello reale, formulazione

Effetto di carico D Quello che si sta misurando è in realtà: Non è una formulazione lineare! Entra in gioco anche il rapporto delle resistenze Rp/Rm! D

Curve ottenibili a seconda dell’effetto di carico Provare a rappresentare in Matlab la curva di carico Creare una funzione con: ingressi (Rp, Rm, x, L, Valim) uscite Vout Lasciare fisso Rp X -> vettore valori 0 a L Valim a piacere -> variare Rm e rappresentare D

Curve ottenibili a seconda dell’effetto di carico

Effetto di carico D Rp/Rm = 1 -> 12% di errore

LINEARITA’ Alcune considerazioni D Quello a cui si dovrebbe sempre puntare quando si progetta un sensore è la: LINEARITA’ OK! Se si abbassa il più possibile questo termine si ottiene una risposta lineare dello strumento! D

Linearità del sensore D Rp ELEVATO Obiettivo: Rp/Rm -> 0, allora scelgo Rp molto PICCOLO! NO perché Si vuole ALTA SENSIBILITA’ La tensione misurata è proporzionale alla tensione di alimentazione fornita al potenziometro! Ogni resistenza (indipendentemente dal valore omnico) ha una potenza dissipabile massima che ne vincola la tensione di alimentazione. V = sqrt(R*P) Rp ELEVATO D

Linearità del sensore D Rp ELEVATO Obiettivo: Rp/Rm -> 0, allora scelgo Rp molto PICCOLO! NO perché Si vuole ALTA DISSIPABILITA’ TERMICA La resistenza ha una potenza dissipabile massima, quindi dato un valore di alimentazione ed una potenza massima ammissibile non è possibile che Rp sia inferiore ad un valore minino P = V^2/R Rp ELEVATO D

Linearità del sensore D Rp ELEVATO Obiettivo: Rp/Rm -> 0, allora scelgo Rp molto PICCOLO! NO perché Si vuole ALTA RISOLUZIONE Per avere alta risoluzione servono cavi piccoli! Oppure si usano 2 testine in opposizione su due lati Rp ELEVATO D

Linearità del sensore D Rp BASSO Obiettivo: Rp/Rm -> 0, allora scelgo Rp molto PICCOLO! SI perché Si vuole LINEARITA’ Per quanto detto prima Rp BASSO D

Linearità del sensore D Rp BASSO Obiettivo: Rp/Rm -> 0, allora scelgo Rp molto PICCOLO! SI perché Si vuole RESISTENZA ALL’USURA Cavi/filamenti piccoli si rovinano e deteriorano facilmente con un elevato rischio di ROTTURA! Servono filamenti con un raggio superiore ad un valore limite, quindi con resistenza inferiore. Rp BASSO D

Trade-off D Rp ALTO per SENSIBILITA’ Rp ALTO per DISSIPABILITA’ TERMICA Rp ALTO per RISOLUZIONE Rp BASSO per LINEARITA’ Rp BASSO per RESISTENZA USURA D

Sensibilità al contatto Una possibile problematica che si può riscontrare quando si usa un potenziometro è la vibrazione del cursore durante lo scorrimento. Possono essere usate due testine con modi di vibrare disaccoppiati. Oppure si immerge in olio. Differente inerzia e fattore di forma D

Come fittare il modello in Matlab Doc lsqnonlin Usare la funzione che si è scritto in precedenza per fare i grafici dell’effetto di carico. options = optimset('Algorithm','levenberg-marquardt', 'Display','iter', 'TolFun', 1e-20 ); lb = 1e-10; % lower bound ub = 1; % upper bound K = lsqnonlin(@FUN,PAR,lb,ub,[], DATA); Dati su MIRO D

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