Appunti preparazione a orale di Misure meccaniche e termiche

PROCEDURA DI TARATURA STATICA

1. Determinazione della legge che lega l'uscita dello strumento all'uscita. Utilizzando la legge determinatasi elimina l'errore sistematico caratteristico dello strumento

2. Stima dell'errore casuale associato allo strumento

3. Verifica della taratura

ELIMINAZIONE DELL'ERRORE SISTEMATICO

- Si identificano tutti gli ingressi cui è sottoposto lo strumento.

- Si fa variare un solo ingresso del sistema in un campo di valori costanti, tutti altri ingressi sono mantenuti costanti o sotto controllo statistico.

- Si registra l'uscita del sistema.

- Si ricava la legge che lega l'ingresso all'uscita (approssimazione lineare: retta minimi quadrati): q0= mqi+bovvero si calcolano il coefficiente angolare, m, e il termine noto b della retta.

- Si può determinare l'ingresso per qualsiasi uscita letta sullo strumento: qi = (q0 + b)/m

ELIMINAZIONE DELL'ERRORE SISTEMATICO-Esempio

Dato uno strumento con

curva di taratura data dalla retta: q0 = mq + b = 1.7q + (-0.6) Se in uscita si ha una lettura q0 = 11.6 kPa, si può ottenere il valore della grandezza in ingresso come: qi = (q0 + b) / m = (11.6 + 0.6) / 1.7 = 7.2 kPa L'errore sistematico dello strumento è di -4.4 kPa. Correnti parassite: Le correnti parassite o correnti di Foucault sono delle correnti indotte in masse metalliche conduttrici che si trovano immerse in un campo magnetico variabile o che, muovendosi, attraversano un campo magnetico costante o variabile. Sono causate dal movimento o variazione del campo magnetico che attraversa un conduttore. Il moto relativo genera la circolazione di elettroni, cioè corrente, nel conduttore, in accordo con la legge di Faraday. Gli effetti delle correnti parassite sono quelli di determinare una dissipazione di energia elettrica in calore nella massa materiale. Più il materiale presenta alta resistività, più piccola sarà.

L'intensità delle correnti parassite è minore, quindi la dissipazione di energia elettrica in calore è minore.

La legge di Faraday afferma che la forza elettromotrice Ei indotta in un circuito è proporzionale alla variazione nel tempo del flusso Φy del campo di induzione magnetica B attraverso una qualsiasi superficie che abbia y come contorno.

I sensori e i trasduttori sono dispositivi che permettono di passare dal mondo delle grandezze fisiche non elettriche a quelle elettriche. Più nel dettaglio, i sensori e i trasduttori permettono di trasformare una grandezza fisica non elettrica in una grandezza elettrica. Ad esempio, esistono sensori di temperatura, posizione e luminosità. Ognuno di questi trasforma una grandezza fisica in una grandezza elettrica facilmente o difficilmente manipolabile. Si potrebbe pensare che i sensori e i trasduttori siano la stessa cosa dato che trasformano una grandezza fisica non elettrica in una grandezza elettrica, ma

c'è una netta differenza. Il sensore è un dispositivo che senza aver bisogno di una alimentazione esterna riesce a trasformare una grandezza fisica non elettrica in una elettrica e a seconda di che ne sta dando in uscita possono essere attivi o passivi, quelli attivi trasformano la grandezza fisica non elettrica in una grandezza elettrica facilmente manipolabile come tensione o corrente. I sensori passivi sono quei sensori che trasformano una grandezza fisica non elettrica in una grandezza elettrica difficilmente manipolabile come resistenza, capacità o induttanza. Per questi ultimi dato che danno una grandezza elettrica difficilmente manipolabile bisogna disporre di un dispositivo aggiuntivo chiamato convertitore, è un dispositivo che è in grado di convertire una grandezza elettrica difficilmente manipolabile in una facilmente manipolabile, esso ha bisogno di essere alimentato. Esistono dei dispositivi che al loro interno dispongono di un

tipo, indipendentemente dal materiale Sensibilità alle variazioni di frequenza e intensità del campo elettromagnetico Possibilità di regolare la sensibilità del sensore Risposta rapida e precisa Facilità di installazione e utilizzo I sensori capacitivi sono ampiamente utilizzati in diversi settori, come l'automazione industriale, l'automotive, l'elettronica di consumo, l'industria alimentare, l'industria farmaceutica, solo per citarne alcuni.

tipo e materiale

Rilevamento di oggetti attraverso parete non metalliche

Sensibilità all'umidità e ai vapori densi

Impiego frequente nel rilevamento di livello (per esempio attraverso flaconi di plastica) e di materiali trasparenti a scarsa distanza

PER QUALI APPLICAZIONI?

I sensori capacitivi trovano impiego nelle linee di imballaggio, negli impianti di confezionamento e dove sia necessario rilevare il livello di riempimento di un contenitore in plastica o vetro.

Strumento assimilabile a condensatore in cui una delle due piastre si muove o varia di superficie oppure ho uno spostamento reciproco. La capacità varia linearmente con superficie e dielettrico e inversamente con la distanza: tali variazioni saranno funzione dello spostamento. La variazione della C viene misurata tramite la misura della costante di tempo, con metodi di ponte in corrente alternata o tramite amplificatore di carica.

Potenziometro

È un dispositivo elettrico, è costituito da un

resistore con un contatto mobile, il cui spostamento (xi) favariare la resistenza del circuito e quindi la tensione (e0) ai capi del resistore. Il moto del cursore può esseredi traslazione o rotazione o elicoidale. La resistenza ai capi del resistore è R=L*R0/S, mentre tra il cursoree il punto fisso è Rab=xi*xo/s dove Ro è la resistività ed S la sezione del filo costituente il resistore. Siavrà Rab=R*xi/L.Idealmente il potenziometro è uno strumento di ordine 0, ma in realtà non è possibile trascurare i fenomenitipici che rendono il potenziometro uno strumento del secondo ordine.Il potenziometro in termine tecnico è un partitore di tensione resistivo variabile, ossa una resistenzavariabile. Si possono usare ad esempio in un macchinario cnc per regolare la velocità di rotazione deimotori. (Ad esempio in un pantografo possiamo regolare la velocità di rotazione della punta oppure lavelocità di

spostamento della punta). e↑Ingresso TerraUscitaEncoderL'encoder è un trasduttore digitale di posizione capace di convertire proporzionalmente lo spostamentoeffettuato dai propri componenti elettromeccanici in un segnale elettrico. Il segnale elettrico,incrementale o assoluto è utilizzato dal sistema di acquisizione per quantificare e controllare ilmovimento degli organi mobili. L'encoder funge quindi da sistema di misura degli organi in movimento.Esistono molte tipologie di encoder. Essi vengono inseriti all'interno di due principali categorie dirilevamento quella lineare e quella rotativa. All'interno di queste due grandi categorie esistono dueprincipali tipologie di misurazione. Distinguendo così gli encoder assoluti, nei quali ad ogni posizionedell'albero corrisponde un valore ben definito, e gli encoder incrementali, nei quali invece i segnalid'uscita sono proporzionali in modo incrementale allo spostamento effettuato. Gli

il trasduttore di posizione angolare converte la sua posizione angolare in impulsi elettrici. Questo tipo di encoder è comunemente utilizzato per misurare la rotazione di alberi, motori e altre parti rotanti. L'encoder rotativo può essere di tipo assoluto o incrementale. L'encoder rotativo assoluto fornisce un valore univoco per ogni posizione angolare, consentendo di conoscere la posizione esatta dell'oggetto. Questo tipo di encoder è spesso utilizzato in applicazioni che richiedono un controllo di precisione, come robotica, macchine CNC e sistemi di posizionamento. L'encoder rotativo incrementale fornisce impulsi che indicano solo il movimento relativo dell'oggetto, senza fornire informazioni sulla posizione assoluta. Questo tipo di encoder è più semplice e meno costoso dell'encoder assoluto, ed è spesso utilizzato in applicazioni come motori di automobili, sistemi di controllo di velocità e sistemi di navigazione. In conclusione, gli encoder sono dispositivi fondamentali per misurare la posizione e il movimento di oggetti. La scelta del tipo di encoder dipende dalle esigenze specifiche dell'applicazione, considerando fattori come precisione, costo e complessità.

l'encoder rotativo converte la posizione angolare del suo asse rotante in brevi impulsi elettrici che necessitano di essere elaborati sotto forma di segnali numerici digitali da parte di un circuito di analisi del segnale. Tutti gli encoder, sia lineari che rotativi, fanno sostanzialmente la stessa cosa, ovvero producono un segnale elettrico che, opportunamente elaborato da dei circuiti elettronici, produce dei codici numerici digitali che vengono tradotti in spostamenti angolari. Movimenti rettilinei e circolari, nonché velocità di rotazione e accelerazioni. Come abbiamo detto, sia gli encoder lineari che rotativi possono effettuare le misurazioni in modo assoluto o incrementale. Gli encoder rotativi assoluti, ad esempio, possono misurare posizioni angolari, mentre gli encoder rotativi incrementali possono misurare la distanza, la velocità e la posizione. Questo è un esempio di encoder rotativo assoluto. Possiamo notare che al suo interno vi è un disco

rotazioni complete, sono utilizzati per misurazioni di lunga distanza. Gli encoder rotativi assoluti sono ampiamente utilizzati in diverse applicazioni industriali, come macchine utensili, robotica, automazione industriale e sistemi di controllo di precisione.

rotazioni, sono in grado di misurare lunghe distanze e soddisfare i requisiti di posizionamento più complessi. Gli encoder rotativi incrementali, invece, veng