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TRASDUTTORI

fisica


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TRASDUTTORI

Sono elementi che trasformano una determinata grandezza in ingresso in un'altra di uscita (elettrica) legata alla prima da una legge di corrispondenza nota.

Il trasduttore è diviso in due parti:

-Sensore: elemento a contatto con la grandezza da misurare

-Trasduttore: rileva le variazioni del sensore e le rende adatte alla trasmissione(elabora)

I sensori possono essere:

-meccanici: (molle) rilevano le variazioni della grandezza tramite variazioni geometriche

-elettrici: Danno un segnale di tipo elettrico facilmente amplificabile (molto usati)

-ottici

Gli elementi sensibili dei sensori elettrici possono essere:

1)Elementi a variazione di resistenza: Sfruttano la legge di ohm (R=ro*l/s). Applicando al conduttore una forza f esso si allunga di A e la sezione diminuisce leggermente. Entrambi questi fattori variano la R.



2) Elementi a variazione di induttanza: Variando la misura del traferro l0 varia la riluttanza e quindi il valore dell'induttanza, calcolando il valore dell'induttanza si risale alla misura del traferro

3)Elementi a variazione di capacità: Sono sensibili alle variazioni della capacità di un condensatore avente le armature mobili

4)Elementi ad effetto termoelettrico: Sfruttano il fenomeno per il quale due barrette di materiali differenti fermi tra loro per le estremità essi generano una f.e.m al variare della temperatura e quindi una corrente che è funzione della differenza fra il giunto caldo e quello freddo.

5)Elementi ad effetto piezoelettrico: Sfruttano le legge in cui alcuni cristalli asimmetrici (quarzo) elettricamente isolanti creano una polarizzazione dielettrica alla loro deformazione quindi ad una forza elettromotrice alternata. Vale anche il fenomeno inverso

6)Elementi ad effetto fotoelettrico: Si basano sui fenomeni di contatto di due sostanze diverse. Nelle cellule fotovoltaiche una placca metallica viene ricoperta da un sottile strato di materiale semiconduttore (selenio, ossido di rame, ossido di cadmio, silicio) e quando una sorgente luminosa li colpisce danno luogo a una ddp che fa circolare una corrente in un circuito tale corrente è proporzionale al livello di illuminazione. Le fotoresistenze ad esempio variano la loro resistività al variare dell'illuminazione.

Trasduttori Attivi e Passivi

Attivo quando l'energia in uscita è fornita tutta o in parte dal segnale di ingresso.

Passivo quando necessita di una fonte di energia secondaria che gi fornisce la maggior parte dell'energia in uscita.

Caratteristiche dei trasduttori:

Le caratteristiche dei trasduttori sono

Ideali: quando sono conosciute a priori

Reali: quando per determinarla occorre una taratura del trasduttore.

Dato che i trasduttori non sono ripetibili le curve di taratura crescenti e decrescenti non sono coincidenti, questo fenomeno viene chiamato isteresi.

Dalla curva caratteristica dello strumento si può individuare la sensibilità (attitudine ad indicare piccole variazioni) ed è assoluta quando può essere definita come rapporto tra l'incremento di uscita e di ingresso.




Sa = AV/AE // Sd = dV/dE

C'è poi la risoluzione cioè la soglia minima.

Trasduttori a principio resistivo:

- Potenziometri: Sono costituiti da un elemento resistivo di resistenza totale R ai cui capi viene applicata una Vi costante (passivi) e sul quale scorre un cursore. La Vu viene prelevata tra il cursore ed uno degli estremi.

Se a vuoto si può facilmente dedurre col principio di Kirkoff:

Di solito i potenziometri sono a spostamento angolare. Ad 1 giro (360°) o a n giri (n*360°) (ad esempio 10 giri) sono costituiti da un filo avvolto su un supporto toroidale ruotando il cursore striscia sulla parte interna dell'avvolgimento. Hanno una tensione di uscita discontinuo ? a meno che non siano potenziometri a strato (carbone, plastiche conduttrici)

-Estensimetri: Conduttori resistivi di deformazione. Costituiti da un filo elettrico di lunghezza L e sezione S. La resistenza varia a seconda della lunghezza e di sezione. Bisogna utilizzare quindi uno strumento che legga con precisione i valori della resistenza ovvero il Ponte di Wheatstone

Trasformatori Differenziali:

Trasduttori nei quali la tensione indotta al secondario è funzione dell'accoppiamento tra primario e secondario. Il movimento del nucleo fa si che uno degli avvolgimenti venga più strettamente legato.

La tensione di uscita risulterà essere la differenza tra le tensioni indotte in ciascun avvolgimento secondario. Il un trasformatore costruito simmetricamente è quindi possibile determinare la posizione del nucleo vicino al centro nel punto in cui le tensioni di uscita si anullano.

Revolver:

Sono trasduttori di spostamento a principio induttivo. Essi sono formati da uno statore composto da due avvolgimenti uguali (AB) e (CD) a 90° tra loro alimentati da due tensioni di ugual frequenza ma diversa ampiezza. C'è poi un rotore con altri due avvolgimenti (EF) e (GH). I quattro estremi dei due avvolgimenti rotorici si collegano al circuito mediante contatti striscianti. Le due correnti statoriche danno origine ad un flusso alternato che ha direzione fissa rispetto allo statore formando un angolo che dipende dal rapporto tra l'ampiezza delle due correnti.







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