Schema riassuntivo trasduttori

TRASDUTTORI BASATI SU TRASFORMATORI

Trasduttore di spostamento variabile lineare (LVDT)

Si basano sulla variazione di accoppiamento tra gli avvolgimenti del

trasformatore.

Si compone di 3 avvolgimenti: un primario e due secondari.

1) Il primario è collegato a un'onda sinusoidale oscillatore;

2) I secondari sono collegati in modo che le loro uscite siano uguali in

grandezza ma opposte in fase.

3) Quando il nucleo viene mosso, la tensione indotta in uno degli

avvolgimenti secondari supera quella indotta nell'altro.

4) La tensione in uscita sarà nulla perché quella in sec1 è opposta a quella

del secondo avvolgimento.

Trasduttore di spostamento variabile rotativo (RVDT)

Per il movimento di tipo angolare, viene data un a forma diversa al nucleo.

1. Tensione che cresce all’aumentare dell’angolo.

2. Abbiamo stessa tensione per angoli positivi e negativi.

3. La tensione di uscita differenziale del trasformatore:

Aumenta: l'albero ruota in senso orario.

o Diminuisce: l'albero si muove in senso antiorario.

o

ENCODER

Trasformano un movimento meccanico angolare o lineare in una

serie di impulsi elettrici digitali. Questi modelli vengono decodificati

utilizzando:

- una sorgente luminosa

- una serie di foto rilevatori.

La sensibilità dipende dalla lunghezza, lineare o radiale, della punta

meno significativa. Bianco 1, nero 0. Ogni striscia ha un suo ricevitore

e un led.

TRADUTTORI PIEZOELETTRICI

L'effetto piezoelettrico diretto è una proprietà delle sostanze cristalline

naturali di sviluppare potenziale elettrico lungo un asse cristallografico in

risposta al movimento di carica come risultato della deformazione meccanica.

Pertanto, la piezoelettricità è elettricità a pressione.

L'effetto piezoelettrico inverso: si ha quando viene applicato un campo

elettrico, il cristallo cambia forma.

si prende:

Effetto polarizzazione,

- il materiale tipicamente cermanico,

- lo sottopongo a un campo elettrico molto forte

- ciò fa così che si dispongono tutti i cristalli nella stessa posizione.

Vantaggi:

1) Eccellente risposta in frequenza;

2) Buona precisione. (microfoni, ultrasuoni)

TRASDUTTORI CHE SI BASANO SULL’EFFETTO HALL

In una sottile piastra conduttrice

- un campo magnetico viene applicato

B

perpendicolarmente alla superficie percorsa da corrente

- si genera un campo elettrico perpendicolare alla direzione

I

del campo magnetico.

- La differenza di potenziale così generata dipende dall’intensità

e dalla direzione del campo magnetico e della corrente

- Pertanto, apparirà una tensione tra i due lati della piastra, cioè

la cosiddetta tensione di Hall.

!

=

!

è il coefficiente di Hall e lo spessore della piastra.

d

H

1.Placca inserita in un campo magnetico e si può avvicinare al polo

sud o nord del campo magnetico. Quindi avrà andamento lineare.

In funzione del vedrò variazione ai capi del trasduttore.

∆x

2.L'elemento ad effetto hall viene spostato in un campo

magnetico statico lungo la direzione x. La sensibilità del sensore

dipende dalla sua configurazione geometrica.

3.Terzo caso si ha ancora più sensibilità. Si vedono sia spostamenti

positivi che negativi. Si ha comunque non linearità negli estremi.

Il materiale è fermo. Quello che si muove è la placca ferro

4.

magnetica che va a variare la forma del magnete e quindi la

riluttanza di questo magnete. La forza del campo prodotta dal

magnete permanente cambia al variare della posizione della

struttura ferromagnetica. METODI OTTICI SENZA CONTATTO

Il movimento del corpo può essere studiato otticamente con il metodo

cinematografico e altri metodi fotografici.

- I marcatori sono attaccati a una parte specifica del corpo (collo,

spalla, gomito, vita, ecc.).

- La posizione dei marker può essere determinata da algoritmi di

tracciamento intelligenti, da immagini in movimento (marker

passivi), o da rilevatori sensibili alla posizione (marker attivi).

- L'analisi tridimensionale può essere eseguita utilizzando due o più

telecamere/sensori o specchi.

FOTODIODO

l fotodiodo a effetto laterale 1D (LEP) è un rilevatore di

sensori di posizione (PSD) in cui l'area attiva è costituita da

- un singolo fotodiodo

- con due contatti

- un catodo comune.

I portatori generati dalla luce incidente si diffonderanno e

saranno divisi tra i due contatti in proporzione alla

resistenza.

Se si assume una resistività perfettamente omogenea dello

strato p superiore le due resistenze, R1 e R2 sono

completamente proporzionali alla distanza di ciascuno dei

due contatti. Ciò significa che il rapporto tra le due correnti,

I1 e I2, fornisce l'esatta posizione della distribuzione della

corrente di generazione ottica.

TRASDUTTORI DI VELOCITÀ E ACCELERAZIONE

VELOCITÀ LINEARE

TRASDUTTORI DI VELOCITÀ DI TIPO ELETTROMAGNETICO

funzionano in base al principio che nella bobina viene prodotta una tensione (o) a causa di un cambiamento dei

collegamenti di flusso risultante da un cambiamento nella riluttanza (R).

⁄

Come il tasso di variazione di flusso, è direttamente proporzionale alla velocità di variazione della riluttanza,

⁄ , la tensione generata è direttamente proporzionale al tasso di variazione della riluttanza.

Poiché la riluttanza è una funzione della lunghezza del gap di aria, la tensione è direttamente proporzionale al tasso

di variazione del gap di aria (cioè la velocità).

TRASDUTTORI DI VELOCITÀ A MAGNETE MOBILE

Questo tipo di trasduttore fa uso di un magnete

permanente a forma di asta, che viene accoppiato

all'oggetto di cui si vuole misurare la velocità.

- È un cilindro cavo su cui sono avvolte le spire,

- dentro il cavo abbiamo un magnete permanente più

piccolo del cilindro.

- Per aumentere la sensibilità ci sono due spire

avvolte in direzioni opposte.

- Quando l’oggetto in movimento viene collegato a

una asticella, il magnete entra e esce dalle spire.

- Ciò varia il flusso sul magnete. Di fatto varia il flusso

perché varia la riluttanza.

Si sfrutta che l’induttanza è in funzione della riluttanza.

TRASDUTTORI DI VELOCITÀ A BOBINA MOBILE

In questo tipo di trasduttore, un magnete permanente

fisso ha uno spazio anulare tra i poli.

- La bobina è avvolta su un cilindro cavo, costituito

da un materiale non magnetico, che è attaccato

all'oggetto di cui si vuole misurare la velocità.

- Quando l'oggetto si muove, il cilindro della bobina

si muove nello spazio anulare del magnete fisso e

viene generata una tensione nella bobina a causa

della variazione di flusso.

- Pertanto, la tensione generata è proporzionale alla

velocità dell'oggetto.

Si sfrutta la proporzionalità. VELOCITÀ ANGOLARE

TACHIMETRO DC (CORRENTE CONTINUA)

È costituito da:

un magnete (lo statore)

o un'armatura (il rotore) posto tra i poli del

o magnete.

- L'albero rotante di cui si vuole misurare la velocità

angolare è accoppiato al rotore.

- Poiché l'armatura è costituita da un materiale

conduttore, la sua rotazione provoca la generazione

di forza elettromotrice.

- La fem generata nell'armatura è proporzionale alla

velocità di rotazione dell'albero accoppiato

all'armatura

- la polarità della fem indotta fornisce la direzione di

rotazione.

TACHIMETRO AC (CORRENTE ALTERNATA)

La bobina è avvolta sullo statore e il magnete ruota. La

macchina di cui si vuole misurare la velocità angolare è

collegata al magnete rotante.

- Quando il magnete ruota, le linee di flusso

vengono tagliate dalla bobina stazionaria

- quindi, secondo la legge dell'induzione

elettromagnetica, viene indotta una fem nella

bobina dello statore.

L'ampiezza o la frequenza della tensione indotta

fornisce la misura della velocità in quanto entrambi i

parametri sono proporzionali alla velocità di rotazione.

TACHIMETRO DIGITALE DI TIPO FOTOELETTRICO (FOTOENCODER)

Il fotocodificatore è un sensore in cui lo spostamento viene

convertito in una sequenza di impulsi interrompendo i raggi di luce

in corrispondenza di una piastra con uno schema a fenditura:

- La frequenza degli impulsi è proporzionale al numero di fori e

alla velocità del disco.

- Poiché il numero di fori è fisso, la frequenza del polso diventa

completamente funzione della velocità.

- Gli impulsi in uscita prodotti dal sensore sono misurati da un

frequenzimetro digitale.

La misura della frequenza cardiaca fornisce la velocità di rotazione

del disco (velocità angolare) ACCELERAZIONE TRASLAZIONALE E ANGOLARE

ACCELEROMETRI TRASLAZIONALI

Una trave elastica è fissata

- alla base ad un'estremità

- a una massa, chiamata massa sismica all'altra

estremità.

Quando la massa sismica viene accelerata, appare una

forza proporzionale alla massa moltiplicata per

l'accelerazione e la trave si piega elasticamente in

proporzione alla forza.

- Lo spostamento della massa sismica può essere

rilevato da diversi principi di rilevamento come il

principio piezoresistivo, piezoelettrico o capacitivo.

ACCELEROMETRI ANGOLARI

La misurazione diretta dell'accelerazione angolare si ottiene:

- misurando una coppia che appare su un corpo che ha un

momento di inerzia attorno all'asse di rotazione.

- Se la coppia è T e il momento di inerzia è I, allora

l'accelerazione angolare è data da T/I.

La figura mostra un esempio di accelerometro angolare in cui la

quantità di moto apparsa su un corpo rigido sostenuto da un

albero è misurata dallo spostamento della molla ad esso

collegata. TRASDUTTORI DI PRESSIONE

STRAIN GAUGE

Quasi tutti i sistemi di monitoraggio della pressione disponibili in ⁄

∆

=

commercio utilizzano trasduttori di pressione di tipo estensimetrico per ⁄

∆

incrementale della resistenza dovuta

∆=variazione

misurazioni della pressione intrarteriosa ed endovenosa. alla sollecitazione

Il trasduttore si basa sulle variazioni di resistenza di un filo prodotte a R= resistenza di un filo non sLrato

variazione incrementale della lunghezza

∆=

causa di piccoli spostamenti meccanici. ("fattore Gauge" à) L=l