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CARATTERISTICA DI FUNZIONAMENTO DI UN TERMISTORE
SCHEMA DI PRINCIPIO
ELENCO COMPONENTI
Alimentatore variabile, multimetro (PTC - Ω), multimetro (NTC - Ω ), basetta sperimentale (termistore, filtro, microprocessore, attuatore, ecc.), cavi di col 232h73c legamento.
RELAZIONE TECNICA
Scopo di questa esperienza è quello di rilevare la caratteristica di funzionamento di un termistore, la cui finalità è quella di determinare la temperatura dell'ambiente circostante.
Per prima cosa, analizziamo lo schema a blocchi del circuito che ci permette questa operazione:
Andiamo ora ad analizzare ogni singolo blocco di questo semplice circuito. Innanzitutto vi è il sensore, che consiste in un dispositivo mediante il quale la grandezza fisica che si vuole acquisire viene trasformata in un segnale elettrico: funziona pertanto da trasduttore. Esso risponde alla variazione di temperatura variando la propria resistenza: si tratta pertanto di un termistore. Esso sfrutta il principio dell'effetto Joule, secondo cui al variare della temperatura varia anche l'opposizione di un materiale al passaggio della corrente: questo comportamento è dovuto al fatto che il termistore è costituito da una polvere di semiconduttore. I termistori possono inoltre avere coefficiente di temperatura negativo (termistori NTC) oppure positivo (termistori PTC). Solitamente sono i termistori NTC usati come sensori di temperatura; presentano un'impedenza molto elevata, ma non sono lineari: la loro funzione di trasferimento ha infatti andamento esponenziale. All'aumentare della temperatura la loro resistività diminuisce, ed aumenta pertanto la conducibilità.
Troviamo poi il condizionatore di segnale che converte il segnale di corrente in segnale di tensione, e in più permette di interfacciare il traduttore ad un sistema di gestione a micro-processore.
Vi è poi un filtro passa-basso, costituito da un circuito elettronico che permette solo il passaggio di frequenze minori di una determinata frequenza detta "di taglio". In questo modo il segnale non viene interferito da alte frequenze che possono essere utilizzate da, ad esempio, macchinari elettrici.
Il segnala analogico, viene poi trasformato in digitale mediante un convertitore A/D, giungendo così al microprocessore, che riesce ad elaborare le informazioni. Esso è costituito da diversi transistor e da altri vari componenti. Proprio questi transistor conservano le informazioni sotto forma di carica elettrica. Caratteristica di un microprocessore è la rapidità con cui esegue uno o più cicli di calcolo: è questa la cosiddetta velocità di clock, espressa in Hertz o cicli al secondo. Il microprocessore elabora così il segnale ricevuto, e lo trasforma in un segnale equivalente che ci permetterà di capire che temperatura vi sia nell'ambiente. Esso funziona così da cervello per questo circuito.
Il segnale deve ora esser ritrasformato in analogico, mediante un convertitore D/A.
Il filtro passa-basso pulirà poi tale segnale dalle interferenze e dai disturbi che si possono esser creati. Il segnale analogico giunge così all'attuatore, che esegue la funzione inversa del sensore, trasformando il segnale elettrico in fisico: è così possibile leggere direttamente la temperatura rilevata.
Abbiamo così rilevato la caratteristica del termistore sia NTC che PTC: osservando i grafici, notiamo che, nel caso del PTC, all'aumentare della temperatura, e quindi della potenza dissipata, aumenta l'impedenza caratteristica, mentre nell'NTC essa diminuisce, in concordanza a quanto detto prima. Possiamo inoltre aggiungere che anche la minima variazione nell'ambiente circostante, anche un leggero spostamento di aria, causa una variazione ed alterazione di questa caratteristica.
TABELLA E GRAFICO PTC
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VIN (V) |
PTC (Ω) |
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TABELLA E GRAFICO NTC
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VIN (V) |
NTC (KΩ) |
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