Appunti di Sensori e trasduttori

Programma SET

1) Introduzione

• Sensori e trasduttori 1
• Sensori primari 2
• Funzioni di trasferimento 3
• Riduzione rum 4

2) Caratterizzazione Metrologica

• Statistiche 5
• Dinamiche 6
• Ambientali 7
• Di affidabilità 7

3) Sensori Resistivi

• Potentiometrici 9
• Strain gages 9
• RTD's + Sonda Pt100 10
• Termistori ^{NTC, PTC} 12
• Magnetoresistivi 13
• LDRs 14
• Igrometri 14
• Sensori pos 14

4) Circuiti di Misura e Condiz

• Deflessione 15 ^{16, 17}
• Partitori potenziometrici e termistori 17
• Ponte di Wheatstone
  • Misure di bilanciamento 17
  • Misure remote 18
  • A deflessione 18
  • Ad out, val medio e compensatore 18
  • Alimentazione 18

5) Sensori Capacittivi

• Di livello 20
• Ad iterazione 20

6) Sensosi Indutivi

• Eddy currents 21 _(forzature!)
• Sensori ENT: Effect Hall 23 _{(da capire!?)}

7) Sensori digitali: encoders

• Incrementali 24
  • Induttivi
  • Ottici
  • Elettrici
• Assoluti 25

8) Sensori Passivi

• Effetti termoelatici 26
• Termocoppie: leggi 27, 28
• Effetto piezoelettrico 29

Hall Piezoe! Limiti e vantaggi!! Compens ginn: frequo Introduzione e contort. Pulunni: Termocopp, Encoder

SENSORI e TRASDUTTORI

SENSORI e MISURAZIONE

SENSORE

• Fornisce segnali elettrici che contengono informazioni relative al misurando.
• Fornisce e lettura di informazioni.
• Interfaccia che traduce le variabili delle grandezze fisiche in segnali elettrici.
• Usato: Segnale elettrico più elaborato che i dispositivo di grandezza fisica non elettrica (ingressi)

MISURAZIONE

• Processo che mette in corrispondenza il "valore reale" di segnale elettrico che è quello astratto dei numeri.
• Scopo: Attribuire in modo oggettivo ed univoca un valore ad una proprietà di qualità di una oggetto da osservare.
• Risultato: Oggettivo ed empirico, ovvero indipendente dall'osservatore e basato su esperimenti.

TRASDUTTORE -> INGRESSO [lm -> Prodotto Fisica di ci traduce le variazioni di una di natura diversa. Collegato per generato al Sensore (caso particolare)

Appuctazi: (sensor)

• Processo di misurazione delle caratteristiche di un sistema;
• Controlli di processi;

Possono Trasformare una grandezza fornito da un SENSORE PRIMARIO in un usato più trasferibile. Senson -> Primo elemento della catena di un processo di misurazione

CIRCUITO DI CONDIZIONAMENTO -> Restrisce segnale adatto a trasmissione/rilevizione; si occura di amplificare, filtri di livello, filtraggi adattamento di impedenza, modulazione/demoulazione per correggere i disturbi introdotti. Valore progetto in modo adeguato per evitare non diverista sui segnale ed usato.

SENSORE -> Parte di un sistema.

• INTRINSECO -> All'interno del sistema, ne monitora lo stato per garantire buone prestazioni;
• ESTRINSECO -> All'ingresso del sistema per percepire fenuni esterni e informare il sistema in merio a variazion esterni.

Si classificano a secondo di:

• Tecnologia e principio fisico (ottico, piezolettrico, ...)
• Funzione e proprietà di misura
• Prodotto operative
• Settore ou destinatore
• Comportamento energetico:
• ATTIVI -> Richiedono eccitazione (emizzione)
• PASSIVI -> Non richiedono alimentazione, generaziono segnale elettrico in risposta a stimoto esterno (Termocopi)

Classificazione in base due grandezze elettriche variare -> RESISTENZA CAPACITA' INDUTANZA a cui è generato quello che generato tensione, carica o corrente;

• SENSORI ASSOLUTI -> Producono un segnale rispetto ad una sola fisica assoluta indipendente delle condizioni di misure, TENSIONE
• SENSORI RELATIVI -> Produce un segnale relativo ad una condizione specifica.

TERMOCOPPIA

FUNZIONI DI TRASFERIMENTO

f è il trasferio E e l'uscita S

f(E) =

S = f

-1(E)

trasformata

BLACK BOX

grandezza di influenza

f.d.t. STATICA

S(E)

Modello Lineare

E = A + B

B = SENSIBILITÀ (pendenza)

A = BIAS (intercetta: l'eguale valore pari per l'ingresso nulla, S=0)

E = E

B

(S -

S(0)

5 (

-

E - E

0

S = E

-E(0)

B

• SENSIBILITÀ e COORDINATINA
• Aprossimazione Lineare

• lo knots coincide (KNOTS)

--- massima differenza dell'errore approx.

S

ERROR DI UNCERTAINTY

Caratteristiche statiche

Descrivono il comportamento di un sensore in condizioni normali con variazioni lente delle grandezze e in assenza di urti, vibrazioni, accelerazioni, fdt tempo...

Il sensore reale ha un comportamento non ideale che produce deviazione dall'uso del valore vero o errore (differenza tra valore indicato e valore vero).

Statiche di taratura

È corrispondente valore di uscita col punto centrale della fascia di valore del misurando. Se reale viene espresso con il coefficiente costante di taratura, crescita tra l'indicatore centrale della fascia di valore; espresso in:

• Modo assoluto: valore del misurando;
• Modo relativo: rapportato al valore pieno del campo di misura.

È la tolleranza entro la quale si racchiude l'errore affidabile.

Risoluzione

Valore del più piccolo incremento dello stimolo che il sensore è in grado di rilevare. Qualunque segnale superiore che aggiunge è uguale a un piccolo step. L'ampiezza delle variazioni del segnale è inferiore, non può essere risolto dal sensore e differisce con la risoluzione.

Accuratezza

Permette di definire cos'è l'accuratezza del sensore, massima deviazione di un valore rappresentato dal sensore rispetto al vero valore dello stimolo in ingresso.

Precisione

Inglese accuratezza; oppurre detto ripetibilità: sensore preciso;

Due effetti:

• In incertezza di una fascia di unione e non monotona per effetto delle sue stabilità e omogeneità famigliari dei fdt perciò circoscrive racchiude entro limiti il segnale misurato (accuratezza specifica e ripetibilità definiscono due bande vicine ai +3.

La valutazione dell'accuratezza include effetti combinatori di numerose variazioni del sensore; (isteresi; deriva termica, errore di calibrazione e ripetibilità). Per migliorarlo è pur comune in più punti della determinabilità trovare fitting e riduzione a.

Può essere espresso:

• In termini di valore misurato di uno stimolo (Δ) quando l'errore ha ampiezza del segnale di picchi ed è dovuto a numero additivo di bias, in convivenza con altre cause d'errore;

− in % dell'ampiezza del segnale misurato rispetto ad 1 valore; in percentuale del segnale di unione;

• In termini del segnale di uscita per fasce con uscita elettronica.

Errore di calibrazione

Test in ci si applicano valori noti del misurando e si registrano i valori in uscita. L'accuratezza contenente quadro il risolve viene confrontato (max sostenuta che ottiene tale d'uso con la curva reale e quella ottenuta).

• È quel valore puntuale, da minima a limite le posizioni dei fattori sposato l'accuratezza;
• Errore dovuto alla resolving (curva come nominale delle logiche al dedurre.

+ pertiche su l'effetto di (utilizzazione, taratura, altre cause di errore; deve essere di elevata qualità e precisione.

Calibrazione completa: 2.0 + cicli di calibrazione (provo sull'intera range del sensore).