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unita_14_1 [2019/10/20 20:00] adminunita_14_1 [2019/10/20 20:12] admin
Linea 69: Linea 69:
  
 Extra: Extra:
 +  * [[https://www.omega.com/techref/rtd-measurement-and-theory.html|tecniche di misura per PT100]]: influenza dei cavi di collegamento su R<sub>RTD</sub>, misura a ponte (tensione), collegamento a tre fili (ponte), non linearità della misura a ponte, misura a quattro fili (sorgente di corrente), calcoli
   * [[https://docs.google.com/spreadsheets/d/1jrCvSm2KEZFe-v2ZtT_XSnMnz-KG_26Yiuby3MC40cQ/edit?usp=sharing|foglio di calcolo e grafico con la caratteristica  di una Pt100]]   * [[https://docs.google.com/spreadsheets/d/1jrCvSm2KEZFe-v2ZtT_XSnMnz-KG_26Yiuby3MC40cQ/edit?usp=sharing|foglio di calcolo e grafico con la caratteristica  di una Pt100]]
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-/* 
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   * {{ :pt100.zip |simulazione con Pt100 e circuito di condizionamento (0-100°C -> 0-10 V)}}   * {{ :pt100.zip |simulazione con Pt100 e circuito di condizionamento (0-100°C -> 0-10 V)}}
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-*/ 
  
 In figura una simulazione con ponte linearizzato e stadio invertente per Pt100. In figura una simulazione con ponte linearizzato e stadio invertente per Pt100.
Linea 105: Linea 101:
 `R_T = R_(25) e ^(B(1/T - 1/298.15))` `R_T = R_(25) e ^(B(1/T - 1/298.15))`
  
-dove R<sub>25</sub> è la resistenza a 25°C (corrispondenti a 298,15 gradi Kelvin), T è la temperatura misurata (in  K) e B è un parametro che caratterizza l'NTC, sempre in K. La relazione tra resistenza e temperatura è dunque esponenziale/*, come mostrato in figura 11*/. In pratica le caratteristiche principali di un NTC sono riassunte dai due parametri:+dove R<sub>25</sub> è la resistenza a 25°C (corrispondenti a 298,15 gradi Kelvin), T è la temperatura misurata (in  K) e B è un parametro che caratterizza l'NTC, sempre in K. La relazione tra resistenza e temperatura è dunque esponenziale /*, come mostrato in figura 11*/ . In pratica le caratteristiche principali di un NTC sono riassunte dai due parametri:
   * R<sub>25</sub>, che indica la resistenza a temperatura ambiente   * R<sub>25</sub>, che indica la resistenza a temperatura ambiente
   * la costante B, che dipende dal materiale   * la costante B, che dipende dal materiale
  
 I due parametri sono riportati nei datasheet e nei cataloghi; la R<sub>25</sub> è desumibile anche dal codice colorato riportato sul componente. Dal punto di vista applicativo la scelta del termistore si in base al valore di resistenza richiesto, individuando una R<sub>25</sub> adatta, e alla sensibilità richiesta, con la costante B((vedi anche [[https://www.vishay.com/docs/29053/ntcappnote.pdf|Application note sui termistori NTC di Vishay]])). I due parametri sono riportati nei datasheet e nei cataloghi; la R<sub>25</sub> è desumibile anche dal codice colorato riportato sul componente. Dal punto di vista applicativo la scelta del termistore si in base al valore di resistenza richiesto, individuando una R<sub>25</sub> adatta, e alla sensibilità richiesta, con la costante B((vedi anche [[https://www.vishay.com/docs/29053/ntcappnote.pdf|Application note sui termistori NTC di Vishay]])).
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 +Extra:
 +  * [[http://www.vishay.com/docs/29049/ntcle100.pdf|datasheet]], [[https://www.vishay.com/docs/33001/seltherm.pdf|guida alla selezione]] e [[https://www.vishay.com/docs/29053/ntcappnote.pdf|application note]] di termistori NTC della Vishay
 +  * [[http://www.electroyou.it/isidorokz/wiki/dimensionamento-di-un-termostato-con-ntc|approfondimento sui termistori]] da Electroyou.it
 +  * linearizzazione a tre punti:
 +    * {{ ::linearizzazione.pdf |paragrafo}} di un libro di testo sull'argomento (vedi anche [[http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00685b.pdf|application note]] Microchip)
 +    * [[https://docs.google.com/spreadsheets/d/132YTZxIAGM9SaGd2zUapQfLJSI2uN7VRCesj4HvxNWM/edit?usp=sharing|foglio di calcolo]] con un esempio di linearizzazione di una NTC
 +    * il calcolo della resistenza R<sub>L</sub> per la linearizzazione a tre punti, dati T<sub>max</sub> e T<sub>min</sub>, si fa calcolano T<sub>media</sub> e i tre valori della resistenza alle tre temperature, poi (uguagliando le variazioni di tensione rispetto a T<sub>media</sub> o usando una formula pratica):
 +      * `R_L=(R_(Tmed)(R_(Tmi\n)+R_(Tm\ax))-2R_(T\mi\n)R_(Tm\ax))/(R_(T\mi\n)+R_(Tm\ax)-2R_(Tmed))`
 +      * `R_L=R_(Tmed)(B-2T_(med))/(B+2T_(med))` 
 +
  
 ==== Termocoppie ==== ==== Termocoppie ====
Linea 164: Linea 171:
   * bassa precisione   * bassa precisione
   * comportamento non-lineare   * comportamento non-lineare
 +
 +Extra:
 +  * [[http://www.epcb.it/guida_termocoppie.php]]
 +  * [[https://it.omega.com/prodinfo/termocoppie.html]]
 +  * [[http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/AN-369.pdf|application note della AD]]
 +  * [[https://www.wika.us/upload/DS_IN0023_it_it_54291.pdf|informazioni tecniche (chiare e sintetiche) del produttore wika]]
  
 ==== Trasduttori di temperatura integrati ==== ==== Trasduttori di temperatura integrati ====
Linea 174: Linea 187:
 L'unico limite è il range di temperatura, compreso tra -50 e 150 °C. L'unico limite è il range di temperatura, compreso tra -50 e 150 °C.
  
-Tra i tanti trasduttori integrati in commercio((ne esistono anche con uscita digitale)) due soluzioni classiche sono l'[[https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ad590.pdf|AD590]] e l'[[http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf|LM35]]. Il primo è un sensore in corrente mentre il secondo è in tensione. Entrambi si alimentano  con una tensione tra 4 e 30 Volt. L'AD590 fornisce 1μA/K di corrente (273 μA a 0°C) mentre LM35 10mV/°C (0 mV a 0°C). L'AD590 è da preferire quando il sensore è lontano perché presenta una maggiore immunità ai disturbi e non è influenzato da eventuali cadute di tensione. Il secondo, oltre ad essere più economico, è più pratico da usare perché produce un segnale in tensione più facile da utilizzare e proporzionale alla temperatura in gradi Celsius invece che Kelvin. L'LM35 ha bisogno di un alimentazione negativa per temperature inferiori a 0°C (figura 21). Il segnale dell'AD590 può essere facilmente convertito in tensione /*con il circuito di figura 20*/ provocando una caduta di tensione su un resistore di precisione e usando un amplificatore non invertente (la tensione V<sub>ref</sub> serve ad aggiungere un offset per avere 0 Volt a 0 °C). Nella figura seguente la simulazione del circuito dove la Vref è ottenuta con un regolatore LM317 (0V a 0°C e 5V a 100°C).+Tra i tanti trasduttori integrati in commercio((ne esistono anche con uscita digitale)) due soluzioni classiche sono l'[[https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ad590.pdf|AD590]] e l'[[http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf|LM35]]. Il primo è un sensore in corrente mentre il secondo è in tensione. Entrambi si alimentano  con una tensione tra 4 e 30 Volt. L'AD590 fornisce 1μA/K di corrente (273 μA a 0°C) mentre LM35 10mV/°C (0 mV a 0°C). L'AD590 è da preferire quando il sensore è lontano perché presenta una maggiore immunità ai disturbi e non è influenzato da eventuali cadute di tensione. Il secondo, oltre ad essere più economico, è più pratico da usare perché produce un segnale in tensione più facile da utilizzare e proporzionale alla temperatura in gradi Celsius invece che Kelvin. L'LM35 ha bisogno di un alimentazione negativa per temperature inferiori a 0°C /* (figura 21) */. Il segnale dell'AD590 può essere facilmente convertito in tensione /* con il circuito di figura 20 */ provocando una caduta di tensione su un resistore di precisione e usando un amplificatore non invertente (la tensione V<sub>ref</sub> serve ad aggiungere un offset per avere 0 Volt a 0 °C). Nella figura seguente la simulazione del circuito dove la Vref è ottenuta con un regolatore LM317 (0V a 0°C e 5V a 100°C).
  
 {{::ad590-lm317.png?400|AD590 e circuito di condizionamento}} {{::ad590-lm317.png?400|AD590 e circuito di condizionamento}}
Linea 188: Linea 201:
 Risorse utili: Risorse utili:
   * {{ ::condizionamento_e_ponte_di_wheatstone.pdf |esercizi}} sul condizionamento di sensori resistivi a ponte   * {{ ::condizionamento_e_ponte_di_wheatstone.pdf |esercizi}} sul condizionamento di sensori resistivi a ponte
-  * [[https://www.omega.com/techref/rtd-measurement-and-theory.html|tecniche di misura per PT100]]: influenza dei cavi di collegamento su R<sub>RTD</sub>, misura a ponte (tensione), collegamento a tre fili (ponte), non linearità della misura a ponte, misura a quattro fili (sorgente di corrente), calcoli 
-  * [[http://www.vishay.com/docs/29049/ntcle100.pdf|datasheet]], [[https://www.vishay.com/docs/33001/seltherm.pdf|guida alla selezione]] e [[https://www.vishay.com/docs/29053/ntcappnote.pdf|application note]] di termistori NTC della Vishay 
-  * [[http://www.electroyou.it/isidorokz/wiki/dimensionamento-di-un-termostato-con-ntc|approfondimento sui termistori]] da Electroyou.it 
-  * linearizzazione a tre punti: 
-    * {{ ::linearizzazione.pdf |paragrafo}} di un libro di testo sull'argomento (vedi anche [[http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00685b.pdf|application note]] Microchip) 
-    * [[https://docs.google.com/spreadsheets/d/132YTZxIAGM9SaGd2zUapQfLJSI2uN7VRCesj4HvxNWM/edit?usp=sharing|foglio di calcolo]] con un esempio di linearizzazione di una NTC 
-    * il calcolo della resistenza R<sub>L</sub> per la linearizzazione a tre punti, dati T<sub>max</sub> e T<sub>min</sub>, si fa calcolano T<sub>media</sub> e i tre valori della resistenza alle tre temperature, poi (uguagliando le variazioni di tensione rispetto a T<sub>media</sub> o usando una formula pratica): 
-      * `R_L=(R_(Tmed)(R_(Tmi\n)+R_(Tm\ax))-2R_(T\mi\n)R_(Tm\ax))/(R_(T\mi\n)+R_(Tm\ax)-2R_(Tmed))` 
-      * `R_L=R_(Tmed)(B-2T_(med))/(B+2T_(med))`  
   * [[https://www.youtube.com/watch?time_continue=3&v=8xX2SVcItOA|video]] su carico/generatore a corrente costante dal canale EEVBlog di youtube   * [[https://www.youtube.com/watch?time_continue=3&v=8xX2SVcItOA|video]] su carico/generatore a corrente costante dal canale EEVBlog di youtube
   * [[https://akizukidenshi.com/download/ds/aosong/DHT11.pdf|DTH11]], un sensore digitale low-cost ([[https://learn.adafruit.com/dht/overview|qui]] la guida di adafruit per usarlo)   * [[https://akizukidenshi.com/download/ds/aosong/DHT11.pdf|DTH11]], un sensore digitale low-cost ([[https://learn.adafruit.com/dht/overview|qui]] la guida di adafruit per usarlo)
Linea 206: Linea 210:
 ===== 4 Sensori estensimetrici ===== ===== 4 Sensori estensimetrici =====
  
-Gli estensimetri - o sensori estensimetrici o //strain guage// ma anche //strain gage// - convertono una deformazione meccanica in una variazione di resistenza. Sono realizzati disponendo un conduttore (metallico o semiconduttore((quelli a semiconduttore hanno sensibilità maggiore ma sono più costosi e fragili)) ) a serpentina su un supporto isolante flessibile/* come mostrato in figura 23*/.+Gli estensimetri - o sensori estensimetrici o //strain guage// ma anche //strain gage// - convertono una deformazione meccanica in una variazione di resistenza. Sono realizzati disponendo un conduttore (metallico o semiconduttore((quelli a semiconduttore hanno sensibilità maggiore ma sono più costosi e fragili)) ) a serpentina su un supporto isolante flessibile /* come mostrato in figura 23*/ .
  
 Considerato che nei conduttori di sezione circolare vale la relazione: Considerato che nei conduttori di sezione circolare vale la relazione:
Linea 220: Linea 224:
 dove il fattore di deformazione K<sub>E</sub> esprime la sensibilità dell'estensimetro e gli altri due termini sono variazioni relative di resistenza e lunghezza. dove il fattore di deformazione K<sub>E</sub> esprime la sensibilità dell'estensimetro e gli altri due termini sono variazioni relative di resistenza e lunghezza.
  
-Gli estensimetri vengono spesso utilizzati in strutture a ponte/* come mostrato in //figura 25//  */. Se usati a coppie o a gruppi di quattro si ha:+Gli estensimetri vengono spesso utilizzati in strutture a ponte /* come mostrato in //figura 25//  */. Se usati a coppie o a gruppi di quattro si ha:
   * un aumento della sensibilità, se le deformazioni dei due estensimetri avvengono in senso opposto   * un aumento della sensibilità, se le deformazioni dei due estensimetri avvengono in senso opposto
   * la compensazione degli errori causati dalla dipendenza della resistenza dalla temperatura (che coinvolge tutti gli estensimetri)   * la compensazione degli errori causati dalla dipendenza della resistenza dalla temperatura (che coinvolge tutti gli estensimetri)
  
-Nel circuito di figura 25a la tensione V<sub>d</sub>, dipendente dalla deformazione dell'unico estensimetro di resistenza R<sub>x</sub> si ottiene((la dimostrazione nel testo esprime V<sub>d</sub> come differenza tra due potenziali calcolati con un partitore di tensione e sostituisce R0(1+x) al posto di Rx)) come:+Nel circuito /* di  figura 25a */ a ponte con un solo estensimetro la tensione V<sub>d</sub>, dipendente dalla deformazione dell'unico estensimetro di resistenza R<sub>x</sub> si ottiene((la dimostrazione nel testo esprime V<sub>d</sub> come differenza tra due potenziali calcolati con un partitore di tensione e sostituisce R0(1+x) al posto di Rx)) come:
  
 `V_d=V_g x/(4+2x)` `V_d=V_g x/(4+2x)`
Linea 242: Linea 246:
 che è invece lineare. che è invece lineare.
  
-Nel caso in cui si impieghino due estensimetri che si deformano /*(figura 25b)*/ la sensibilità migliora e si ha:+Nel caso in cui si impieghino due estensimetri che si deformano /* (figura 25b) */ la sensibilità migliora e si ha:
  
 `V_d =  V_g/2 x = V_g/2 K_E (Delta l)/l_0` `V_d =  V_g/2 x = V_g/2 K_E (Delta l)/l_0`
  
-Infine se si usano quattro estensimetri che si deformano  /*(figura 25c)*/ a coppie in direzioni opposte si ha:+Infine se si usano quattro estensimetri che si deformano  /* (figura 25c) */ a coppie in direzioni opposte si ha:
  
 `V_d =  V_g x = V_g K_E (Delta l)/l_0` `V_d =  V_g x = V_g K_E (Delta l)/l_0`
  
-Un circuito alternativo è /*quello di figura 25d, detto */il ponte resistivo linearizzato. Questo circuito ha il vantaggio di produrre una tensione riferita a massa - non serve un amplificatore differenziale come nei circuiti a ponte - direttamente proporzionale alla ΔR((si può dimostrare come propone il testo o osservando che il sensore è alimentato con una corrente costante Vg/2R0 (nell'ipotesi V+ = V-) )):+Un circuito alternativo è /* quello di figura 25d, detto */ il ponte resistivo linearizzato. Questo circuito ha il vantaggio di produrre una tensione riferita a massa - non serve un amplificatore differenziale come nei circuiti a ponte - direttamente proporzionale alla ΔR((si può dimostrare come propone il testo o osservando che il sensore è alimentato con una corrente costante Vg/2R0 (nell'ipotesi V+ = V-) )):
  
 `V_O=-V_g/2 x` `V_O=-V_g/2 x`
Linea 257: Linea 261:
 ==== Celle di carico ==== ==== Celle di carico ====
  
-I ponti estensimetrici, disposti opportunamente lungo una trave che si deforma, sono utilizzati per misurare le forze (ad esempio il peso nelle bilance elettroniche); in questo caso il trasduttore completo viene detto **cella di carico**. La figura 26a mostra una cella di carico che sfrutta due estensimetri che si deformano in maniera opposta./*; la figura 26b una trave con un solo estensimetro.*/+I ponti estensimetrici, disposti opportunamente lungo una trave che si deforma, sono utilizzati per misurare le forze (ad esempio il peso nelle bilance elettroniche); in questo caso il trasduttore completo viene detto **cella di carico**. /* La figura 26a mostra una cella di carico che sfrutta due estensimetri che si deformano in maniera opposta; la figura 26b una trave con un solo estensimetro. */ 
 + 
 + 
  
  
  
-/* 
  
-Risorse: 
-  * [[http://www.epcb.it/guida_termocoppie.php]] 
-  * [[https://it.omega.com/prodinfo/termocoppie.html]] 
-  * [[http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/AN-369.pdf|application note della AD]] 
-  * [[https://www.wika.us/upload/DS_IN0023_it_it_54291.pdf|informazioni tecniche (chiare e sintetiche) del produttore wika]] 
  
-*/ 
  
 ===== 5 Trasduttori di posizione e di velocità ===== ===== 5 Trasduttori di posizione e di velocità =====
Linea 293: Linea 293:
   * alimentazione in alternata senza elettronica, con svantaggi e vantaggi (range di temperature molto grande ma più complicato nell'utilizzo)   * alimentazione in alternata senza elettronica, con svantaggi e vantaggi (range di temperature molto grande ma più complicato nell'utilizzo)
  
-==== Microsyn, syncro e dinamo tachimetrica ====+==== Dinamo tachimetrica ====
  
 Sono in disuso soppiantati dagli encoder. Sono in disuso soppiantati dagli encoder.
unita_14_1.txt · Ultima modifica: 2023/10/10 10:17 da admin