Appunti: i trasduttori e i sensori

tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

La fisica non è solo una di quelle materie ritenute noiose dalla gran parte degli studenti. La fisica significa anche molta pratica e comprensione degli strumenti per creare sempre nuovi progetti e risolvere moltissime problematiche quotidiane. Allontaniamo quindi i soliti vecchi stereotipi per immergerci in un fantastico viaggio nella fisica applicata. In particola in questa guida ci occuperemo d trasduttori e sensori. In termini più pratici ci occuperemo degli elementi si occupano della traduzione (ossia della conversione) di una determinata grandezza fisica in un segnale elettrico (voltaggio o corrente). Attraverso infatti semplice ma utilissimi appunti di fisica, riusciremo insieme a capire in maniera semplice ed efficace nozioni aggiunte sulla traduzione energetica e su come funzionano i sensori.

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Sensori e grandezze fisiche

I sensori differiscono tra di loro per la grandezza fisica rilevata in ingresso, per il segnale elettrico fornito in uscita e per la loro modalità di funzionamento. I sensori possono ulteriormente essere catalogati in attivi e passivi. I primi non richiedono di ulteriori circuiti aggiuntivi per funzionare, mentre i secondi necessitano di una fonte di alimentazione esterna e di circuiti piò o meno elaborati. Ogni tipo di sensore è caratterizzato dalla funzione di trasferimento (Output/Input), dalla linearità, dalla sensibilità, dall'errore di misura e dal segnale in output.

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Trasduttori ed utilizzo

Per fare qualche esempio pratico, i trasduttori che maggiormente si trovano in circolazione sono quelli in grado di convertire la variazione di temperatura in una variazione proporzionale al segnale elettrico in output. I trasduttori più famosi ed utilizzati sono il termistore e la termocoppia. Il primo è un particolare resistore, realizzato tramite ossido di nichel e manganese, che presenta un altissimo coefficiente di temperatura. Il termistore è definito di tipo PTC se il coefficiente di temperatura è positivo, mentre è di tipo NTC se tale parametro è negativo. Il termistore può lavorare, in modo lineare, da -80°C fino a 150°C ed è un dispositivo di tipo passivo.

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Termocoppie e saldatura

La termocoppia, invece, è formata da due lamine di nichel-cromo e nichel-alluminio, saldate tra loro in un'estremità. La termocoppia è un dispositivo molto usato e presente in commercio, grazie al suo costo accessibile. Essa può lavorare ad una temperatura compresa tra -250°C e 2000°C ed è un dispositivo di tipo attivo. Si base sull'effetto Seebech, secondo cui la differenza di temperatura presente tra conduttori metallici, produce l'elettricità.

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