Guida completa ai sensori: tipologie, funzioni e applicazioni

Funzione dei sensori

Nell’ambito degli impianti automatizzati i dispositivi detti sensori svolgono la fondamentale funzione di rilevare le grandezze fisiche oggetto dell’impianto, e convertirle in segnali elettrici diretti ai circuiti di controllo.
I sensori si dividono fondamentalmente in due categorie:

• i sensori a soglia determinano un segnale di tipo ON/OFF (ad esempio la chiusura o l’apertura di un contatto) quando la grandezza fisica rilevata supera il valore preimpostato;
• i trasduttori sono sensori in grado di trasformare il valore della grandezza fisica che misurano in un segnale elettrico (o pneumatico) continuo, proporzionale al valore della grandezza stessa (normalmente sono considerati un genere a parte).

Quali sono le varietà e applicazioni dei sensori?

Naturalmente esiste una varietà notevole di sensori, in relazione alle grandezze che devono misurare e a come si dispongono materialmente nell’impianto per cui sono realizzati.

Tali sensori sono azionati da una parte mobile (una leva, una rotella, un perno, …) che, raggiunta una determinata posizione, converte il suo stesso movimento in un segnale diretto al circuito di controllo. A questa tipologia di sensori, in genere destinata a cancelli, portelli, etc., appartengono i sensori cosiddetti di finecorsa, che limitano la mobilità di barriere o componenti dinamici.

Sensori di prossimità

Questi sensori sono costituiti da un circuito che genera un campo magnetico a frequenza elevata. Hanno esclusivamente lo scopo di rilevare corpi metallici posti in loro prossimità. Quando, infatti, una massa metallica attraversa il campo magnetico generato dal sensore, questo rileva un carico di utilizzo che, oltre una certa soglia, ne determina l’attivazione.

Sono sensori di prossimità costituiti da due lamine metalliche di materiale magnetico, poste in un’ampolla di vetro ricolma di un gas inerte. Quando in funzione, il sensore è interessato da un campo magnetico che, per induzione, comporta l’attrazione tra le due lamine. Quando tale attrazione vince la resistenza opposta dalla rigidità delle lamine, queste collidono in un contatto chiuso. Si riseparano, poi, per effetto della loro stessa elasticità.

Sensori a ultrasuoni

Questi sensori (similmente a un sonar) rilevano la distanza misurando il tempo che intercorre tra l’emissione di un ultrasuono e la ricezione dello stesso, una volta riflesso dal corpo posto in prossimità del sensore stesso.
Sono sensori diffusamente impiegati per il rilevamento di oggetti senza contatto fisico. Sono sempre costituiti da una coppia di elementi: un emettitore di luce e un ricevitore, a volte temporizzato, che controlla il segnale elettrico in uscita. Gli interruttori fotoelettrici a impulso buio si azionano quando il fascio di luce prodotto dall’emettitore viene intercettato da un corpo estraneo; gli interruttori fotoelettrici a impulso luce, invece, agiscono quando il fascio di luce prodotto dall’emettitore raggiunge il ricevitore.

Sensori di livello e pressione

Questi sensori controllano il livello di un liquido attraverso diversi meccanismi. I sensori a galleggiamento si azionano quando il liquido controllato, raggiunto un determinato livello, sposta un galleggiante cui è connesso meccanicamente un contatto ON/OFF. I sensori di tipo conduttivo sfruttano, invece, la capacità di conduzione elettrica del liquido controllato, attraverso elettrodi disposti nel recipiente contenitore.

Diffusi nei sistemi elettropneumatici, questi sensori traducono un segnale pneumatico (la pressione) in un segnale elettrico. Quando la pressione posta a controllo raggiunge il valore previsto nella taratura del sensore, una membrana si deforma fino ad azionare l’interruttore che genere il segnale elettrico di uscita.