Laboratorio Elettronica e Sensori

Indice Elettronica

 Amplificatori Operazionali ideali e reali, Principio di Cortocircuito virtuale

 Configurazione Invertente e Non Invertente

 Buffer di Tensione, Sommatore Invertente, Derivatore ed Integratore

 Differenziale a Ponte, Differenziale per Strumentazione

 Slow Rate, Comparatore, Amp. logaritmico ed esponenziale

 Media Aritmetica di più segnali, Comparatore a soglia

 Comparatore a Isteresi, Generatore onde quadre e triangolari

 Simulazione Spice di un Amp. Differenziale per Strumentazione

Indice Sensori

 Caratteristiche generali dei Sensori, Sensori attivi e passivi

 Sensori Optoelettronici: caratteristiche delle fibre ottiche

 Componenti circuiti fotonici: coupler, circolatori, foto emettitori, foto

rilevatori,collegamenti, MEMS e MOEMS

 Sensori in Ottica Integrata

 Interferometro di Young e Mach Zehnder

 Surface Plasmon, Sensori di risonanza Plasmone

 Risonatori ad onda viaggiante

 Sensori in Fibra Ottica: intrinsechi ed estrinsechi

 Sensori Modulati in Intensità

 Sensori Modulati in Fase: Interferometro di Michealson, Mach Zender, Fabry-

Perot (con applicazione F.O.G.)

 Sensori Modulati in lunghezza d’onda: a Reticoli di Bragg e a fluorescenza

 Applicazioni FBG: sensori di Strain, Temperatura e Pressione, Accelerometro,

FBG in aeronautica e in ambito ferroviario

 Sensori Modulati in Polarizzazione

 Sensori Distribuiti e riflettometro nel dominio del tempo

 Interrogazione di sensori distribuiti: scattering Rayleigh, Raman e Brillouin

 Monitoraggio Strutturale e Smart Structures, materiali intelligenti

 Applicazioni SHM: isolamento sismico,strutture bio-ispirate, ponti

Simulazione spice

Usiamo ora il simulatore elettronico per osservare l’uscita(e quindi verificare il funzionamento)

dell’amplificatore operazionale da strumentazione:

Per semplicità di conti sono state inserite tutte le resistenze con lo stesso valore pari a 1k ohm;per

quanto riguarda i segnali d’ingresso,i valori sono:

 è stato inserito con ampiezza pari a 14 mV, frequenza 50 HZ e senza offset

1

 è stato inserito con ampiezza pari a 2mv, frequenza 50 hz e senza offset

2

L’uscita della simulazione è stata scelta direttamente al secondo stadio,quello differenziale,anche

se in ogni caso i guadagni differenziali sarebbero risultati uguali essendo tutte le resistenze uguali.

Prima di vedere il risultato della simulazione,facciamo prima un indagine qualitativa del risultato

che ci dovremmo aspettare:

2

 =(1+2 ) = 3

guadagno primo stadio 1

4

 = = 3

guadagno secondo stadio 2 1

3



= - =12mv = (12mv)(3) =36mv

1 2

Infatti il risultato della simulazione risulta essere il seguente:

I dati sono quelli che ci aspettavamo:l’analisi è stata fatta nel dominio del tempo (transient)

impostando un tempo di analisi totale pari a 100ms. Sono stati inseriti due segnali sinusoidali

isofrequenziali a 50hz ,quindi anche il segnale di uscita sarà sinusoidale di 50 hz (essendo il

circuito lineare,ed essendo il segnale di ingresso al di sotto della tensione di alimentazione,quindi

non saturo), cioè da quello che vediamo a video ,essendo il periodo l’inverso della frequenza, T

sarà 0,02 secondi , cioè 20ms ,è l’ampiezza della sinusoide come ci aspettavamo oscillerà col picco

massimo intorno ai 36mv. Tuttavia ,essendo controllabile dall’esterno del chip integrato, è

possibile modificare il guadagno e quindi pilotare l’uscita portandola a convergere verso un’uscita

desiderata.

2 parte

SENSORI

MONITORAGGIO STRUTTURALE

Si presenta spesso la necessità di monitorare strutture di varia tipologia,che per loro natura non

devono variare nello spazio e nel tempo la loro posizione ,le dimensioni,o la forma;

A tal proposito nasce allora il Monitoraggio strutturale SHM “Structural health monitoring” (che

vuol dire monitoraggio in tempo reale della salute di una struttura) ,una disciplina sempre più

impiegata per:

 controllo di strutture edili come ponti o edifici realizzati in acciaio o cemento

 prevenzione