Sistema di acquisizione e distribuzione dati - Tesina per istituto tecnico industriale

Popescu Alina

Sistema di acquisizione e distribuzione dati

Trasduttore: di posizione.

Amplificatore: di condizionamento.

Filtro: universale.

Multiplexer analogico

Sample and hold

Convertitore analogico digitale: ad approssimazioni successive.

(Campionamento: teorema di Shannon).

Convertitore digitale analogico: a resistori pesati.

Demultiplexer

Filtro passa basso

Attuatori

Il sistema di acquisizione dati è un sistema di misura elettronico in grado di rilevare e memorizzare le misure di una o più grandezze fisiche analogiche o digitali.

Il sistema di distribuzione dati è un sistema che consiste nell'inviare segnali analogici o digitali ad attuatori come ad esempio dei motori.

Trasduttori

I trasduttori sono dei dispositivi che convertono una grandezza fisica in ingresso in un segnale elettrico in uscita.

Essi consentono quindi di misurare e controllare, per mezzo di apparecchiature elettroniche, le variazioni subite da grandezze fisiche di natura diversa quali, ad esempio, la velocità, la temperatura, la pressione.

Classificazione dei trasduttori

I trasduttori possono essere classificati in base:

• Alla grandezza in ingresso:
• Diretti, se la grandezza fisica è trasformata direttamente nel segnale elettrico.
• Indiretti, se la grandezza fisica è trasformata in un'altra.
• Ai componenti:
• Attivi, generano un segnale di tensione o corrente proporzionale alla grandezza fisica in ingresso.
• Passivi, modificano un parametro elettrico del circuito, come resistenza, capacità o induttanza.
• Al tipo di segnale:
• Analogici.
• Digitali.

Caratteristiche dei trasduttori

• Curva di taratura: esprime il legame tra la grandezza di ingresso e quella di uscita ed è di tipo lineare.

La linea piena indica la curva di taratura ideale o teorica, che è una retta mentre quella a tratteggio rappresenta la curva effettiva, ottenuta attraverso misurazioni.

L'errore è dato dalla differenza tra il valore di misura e il valore vero, questo parametro è espresso in percentuale.

• Campo di lavoro: l'insieme dei valori della grandezza in ingresso che utilizza il trasduttore. (X e X).

Min max

• Linearità: è la relazione di proporzionalità tra il segnale di uscita che è legato a quello di ingresso.
• Stabilità: la capacità di mantenere la linearità.
• Sensibilità: rapporto tra la variazione della grandezza di uscita e quella di ingresso. Questo parametro rappresenta pertanto la pendenza della curva di taratura; nel caso di curva lineare, la sensibilità è quindi costante.
• Ripetibilità: capacità di mantenere la stessa misura nel tempo.
• Risoluzione: la più piccola variazione dell'ingresso che il trasduttore può sentire.

Dinamiche.

• Errore dinamico: esprime la differenza tra l'uscita effettiva e quella teorica in presenza di ingressi variabili nel tempo.
• Velocità di risposta: tempo impiegato dal trasduttore ad adeguare l'uscita ad una variazione in ingresso.

Trasduttore di posizione (capacitivo)

I trasduttori di spostamento generano variazioni del valore della capacità di un condensatore.

Questa variazione può avvenire in 3 modi:

• Modificando la superficie delle armature.
• Modificando la distanza delle armature.
• Cambiando la costante del dielettrico posto fra le armature.

Il trasduttore è composto da 3 armature:

• 2 fisse, che sono alimentate in controfase tramite un trasformatore a presa centrale.
• 1 mobile, che si sposta parallelamente alle altre.

Quando l'armatura mobile si trova in posizione simmetrica alle altre, abbiamo la Vo nulla. Al contrario quando si sposta, provoca un aumento della tensione, avendo la stessa fase dell'armatura vicina.

Il modulo di Vo indica lo spostamento, mentre la fase di Vo indica il verso.

Circuito di condizionamento

I circuiti di condizionamento hanno il compito di elaborare il segnale prodotto dai trasduttori per adattarlo alle caratteristiche dei circuiti successivi della catena di acquisizione. Questi circuiti assicurano un buon trasferimento dei segnali provenienti dai trasduttori al convertitore ed elimina i disturbi ad esso associati.

Amplificatori

L'amplificatore è un dispositivo che usa una piccola quantità di energia per avere in uscita una quantità più grande.

Siccome i segnali forniti dai trasduttori sono in genere di ampiezza modesta bisogna amplificare i segnali per essere poi convertiti.

Gli amplificatori servono per convertire un segnale di corrente in un segnale di tensione, per traslare il livello, cioè sommargli un offset positivo o negativo, per rilevare le variazioni di un segnale oppure il suo valor medio.

Amplificatore di condizionamento