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Il principale vantaggio è rappresentato dal basso costo e dalle piccole dimensioni. Sono inoltre

estremamente versatili, potendo avere un andamento dell’uscita anche di tipo logaritmico o

quadratico.

Il principale svantaggio è associato alla necessità di avere un contatto fisico con l’oggetto e quindi

all’usura meccanica che ne riduce il tempo di vita.

I potenziometri a rotazione sono molto diffusi ed hanno linearità di 0,1% o migliori.

Fig.7 – Potenziometri lineare ed angolare

2.3.1. Sensori di posizione ottici

Molti sensori di posizione sono di tipo ottico, ossia trasformano la posizione di un corpo mobile in

un segnale elettrico digitale, mediante un fotoaccoppiatore.

I fotoaccoppiatori sono di due tipi:

- a forcella, in cui la radiazione emessa da un diodo emettitore (led) è inviata ad un fotorivelatore

mediante un supporto a forma di forcella (Fig.8). Se lo spazio tra la forcella è libero, la luce

colpisce il fototransistor e lo pone in stato di saturazione (uscita “0”). Se nello spazio interno c’è

un corpo opaco, il fototransistor si pone in stato d’interdizione (uscita “1”).

Fig.8 - Sensore ottico a forcella

a riflessione, il cui principio è analogo al precedente, con la differenza che in questo caso il

- corpo in moto deve avere una zona riflettente ed una assorbente (tacche) per modificare

l’accoppiamento ottico tra il led ed il fotoricevitore (Fig.9).

Sensori di grandezze meccaniche 25

Fig.9 – Sensore ottico a riflessione

L’elemento che interrompe l’accoppiamento ottico è generalmente a forma di riga, nei sensori a

moto lineare, o di disco, nei sensori a moto circolare. Il movimento della riga o del disco produce

una successione di “0” e di “1”. Il circuito di condizionamento per sensori di questo tipo prevede

sempre un circuito squadratore (trigger di Schmitt), posto all’uscita di un fototransistore (Fig.10),

per aumentare la pendenza dei fronti del segnale.

Fig.10 – Circuito di condizionamento per sensori ottici

Il principio della trasmissione di un segnale ottico è sfruttato anche nei sensori di spostamento

angolare (encoder). Questi sfruttano il controllo della trasmissione di un fascio luminoso,

trasformando la posizione angolare dell’asse del motore nell’uscita elettrica di un fotorivelatore

(Fig.11). Un disco provvisto di fenditure equispaziate è collegato all’asse rotante di cui si vuole

misurare la posizione. Il disco rotante è interposto tra una sorgente luminosa ed un sensore

luminoso (fotodiodo). Il conteggio delle oscillazioni del segnale in uscita dal circuito di

amplificazione successivo al fotodiodo consente di determinare l’intervallo angolare di cui il disco

ha ruotato. La risoluzione angolare dipende dal numero di fenditure presenti sul disco. Per

aumentare la risoluzione si può far ruotare il disco più velocemente, facendogli percorrere più giri

per ogni giro dell’albero. Gli encoder possono essere assoluti o incrementali.

Gli encoder assoluti forniscono in uscita un segnale digitale diverso per ciascuna delle posizione

che può assumere la parte mobile. Ad esempio (Fig.12) la parte mobile può essere divisa in più

fasce, ognuna delle quali presenta zone diversificate, tali da fornire in uscita un codice di posizione

multibit. Il difetto di questo sistema è la sensibilità ai disallineamenti tra i fotoaccoppiatori ed ai

diversi tempi di risposta.

Sensori di grandezze meccaniche 26

Fig.11 - Encoder assoluto

Fig.12 - Codici digitali per encoder assoluti

Gli encoder incrementali forniscono la posizione contando il numero di impulsi che si sono

verificati a partire da una posizione di riferimento (zero). La forma del segnale digitale è

indipendente dalla posizione. In Fig.13 è rappresentato un esempio di encoder incrementale, in cui

un contatore provvede al conteggio degli impulsi (CK) generati dal fotoaccoppiatore. Un altro

fotoaccoppiatore individua il riferimento di zero, ed abilita il contatore.

Fig.13 - Encoder incrementale lineare

Se è necessario conoscere anche il verso dello spostamento, si utilizza un encoder a doppio canale

(Fig.14), in cui ci sono due fotoaccoppiatori allineati tra loro. La riga presenta due file di tacche

sfalsate tra loro di un quarto di periodo. La sequenza dei valori letti dai due canali sarà diversa a

seconda del verso di spostamento:

• 00 - 01 – 11 – 10 – 00 in un verso

• 00 – 10 – 11 – 01 – 00 in verso opposto.

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Fig.14 – Encoder incrementale a doppio canale

In Fig.15 è rappresentato un encoder incrementale di spostamento angolare.

Fig.15 – Encoder incrementale

I sensori incrementali, rispetto a quelli assoluti, hanno dei circuiti elettronici più complessi. Quelli

assoluti richiedono una realizzazione meccanica di maggior precisione. Per questo motivo in

passato erano più diffusi i sensori assoluti, mentre oggi lo sono quelli incrementali.

2.4 SENSORI DI VELOCITÀ LINEARE

2.4.1. Sensori elettromagnetici

Molti sensori di velocità lineare hanno un dispositivo installato direttamente sull’oggetto in

movimento. Il principio fisico di funzionamento si basa sulla variazione prodotta nella forza

elettromotrice e indotta in un avvolgimento, al variare della velocità di un magnete permanente. In

φ,

particolare essa dipende dal numero di spire N e dalla variazione del flusso legata a sua volta alla

velocità relativa magnete-avvolgimento:

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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria dell'automazione
SSD:
A.A.: 2013-2014

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher cecilialll di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Tecnologie dei sistemi di automazione e di controllo e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Napoli Federico II - Unina o del prof De Tommasi Gianmaria.

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