Il dispositivo raccoglie informazioni sulla temperatura dalla sorgente e le converte in un formato comprensibile per altri dispositivi o persone. L'esempio migliore di sensore di temperatura è un termometro a mercurio in vetro, che si espande e si contrae al variare della temperatura. La temperatura esterna è la sorgente della misurazione della temperatura e l'osservatore osserva la posizione del mercurio per misurarla. Esistono due tipi fondamentali di sensori di temperatura:
· Sensore di contatto
Questo tipo di sensore richiede il contatto fisico diretto con l'oggetto o il mezzo rilevato. Può monitorare la temperatura di solidi, liquidi e gas in un ampio intervallo di temperatura.
· Sensore senza contatto
Questo tipo di sensore non richiede alcun contatto fisico con l'oggetto o il mezzo da rilevare. Monitora solidi e liquidi non riflettenti, ma è inutile per i gas a causa della loro naturale trasparenza. Questi sensori misurano la temperatura utilizzando la legge di Planck. La legge si basa sul calore irradiato da una fonte di calore per misurare la temperatura.
Principi di funzionamento ed esempi di diversi tipi disensori di temperatura:
(i) Termocoppie – Sono costituite da due fili (ciascuno di una lega o metallo uniforme diverso) che formano un giunto di misura tramite una connessione a un'estremità aperta verso l'elemento in prova. L'altra estremità del filo è collegata al dispositivo di misura, dove si forma una giunzione di riferimento. Poiché la temperatura dei due nodi è diversa, la corrente scorre attraverso il circuito e i millivolt risultanti vengono misurati per determinare la temperatura del nodo.
(ii) Rilevatori di temperatura a resistenza (RTDS): si tratta di resistori termici realizzati per modificare la resistenza al variare della temperatura e sono più costosi di qualsiasi altra apparecchiatura di rilevamento della temperatura.
(iii)Termistori– sono un altro tipo di resistenza in cui grandi variazioni di resistenza sono proporzionali o inversamente proporzionali a piccole variazioni di temperatura.
(2) Sensore a infrarossi
Il dispositivo emette o rileva radiazioni infrarosse per rilevare fasi specifiche nell'ambiente. In generale, la radiazione termica viene emessa da tutti gli oggetti nello spettro infrarosso e i sensori a infrarossi rilevano questa radiazione, invisibile all'occhio umano.
· Vantaggi
Facile da collegare, disponibile sul mercato.
· Svantaggi
Essere disturbati da rumori ambientali, come radiazioni, luce ambientale, ecc.
Come funziona:
L'idea di base è quella di utilizzare diodi a emissione di luce infrarossa per emettere luce infrarossa verso gli oggetti. Un altro diodo a infrarossi dello stesso tipo verrà utilizzato per rilevare le onde riflesse dagli oggetti.
Quando il ricevitore a infrarossi viene irradiato dalla luce infrarossa, si verifica una differenza di tensione sul filo. Poiché la tensione generata è piccola e difficile da rilevare, viene utilizzato un amplificatore operazionale (OP-Amp) per rilevare con precisione le basse tensioni.
(3) Sensore ultravioletto
Questi sensori misurano l'intensità o la potenza della luce ultravioletta incidente. Questa radiazione elettromagnetica ha una lunghezza d'onda maggiore di quella dei raggi X, ma comunque inferiore a quella della luce visibile. Per un rilevamento affidabile dei raggi ultravioletti, in grado di rilevare l'esposizione ambientale ai raggi ultravioletti, viene utilizzato un materiale attivo chiamato diamante policristallino.
Criteri per la selezione dei sensori UV
· Gamma di lunghezze d'onda rilevabili dal sensore UV (nanometro)
· Temperatura di esercizio
· Precisione
· Peso
· Gamma di potenza
Come funziona:
I sensori UV ricevono un tipo di segnale energetico e ne trasmettono un altro.
Per osservare e registrare questi segnali di uscita, questi vengono inviati a un contatore elettrico. Per generare grafici e report, il segnale di uscita viene trasmesso a un convertitore analogico-digitale (ADC) e quindi a un computer tramite software.
Applicazioni:
· Misura la parte dello spettro UV che scotta la pelle
· Farmacia
· Automobili
· Robotica
· Trattamento solvente e processo di tintura per l'industria della stampa e della tintura
Industria chimica per la produzione, lo stoccaggio e il trasporto di prodotti chimici
(4) Sensore tattile
Il sensore tattile agisce come un resistore variabile a seconda della posizione del tocco. Schema di un sensore tattile che funziona come un resistore variabile.
Il sensore tattile è costituito dai seguenti componenti:
· Materiale completamente conduttivo, come il rame
· Materiali isolanti distanziatori, come schiuma o plastica
· Parte di materiale conduttivo
Principio e lavoro:
Alcuni materiali conduttivi si oppongono al flusso di corrente. Il principio fondamentale dei sensori di posizione lineare è che maggiore è la lunghezza del materiale attraverso cui deve passare la corrente, maggiore è l'inversione del flusso di corrente. Di conseguenza, la resistenza di un materiale varia cambiando la sua posizione di contatto con un materiale completamente conduttivo.
In genere, il software è collegato a un sensore tattile. In questo caso, la memoria è fornita dal software. Quando i sensori sono spenti, possono ricordare "la posizione dell'ultimo contatto". Una volta attivato il sensore, possono ricordare la "posizione del primo contatto" e comprendere tutti i valori ad essa associati. Questa azione è simile allo spostamento del mouse e al suo posizionamento sull'altra estremità del mousepad per spostare il cursore all'estremità opposta dello schermo.
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I sensori tattili sono convenienti e durevoli e sono ampiamente utilizzati
Business – assistenza sanitaria, vendite, fitness e giochi
· Elettrodomestici: forno, lavatrice/asciugatrice, lavastoviglie, frigorifero
Trasporti – Controllo semplificato tra la produzione di cabine di pilotaggio e i produttori di veicoli
· Sensore di livello del liquido
Automazione industriale: rilevamento di posizione e livello, controllo manuale del tocco nelle applicazioni di automazione
Elettronica di consumo: nuovi livelli di sensibilità e controllo in una varietà di prodotti di consumo
I sensori di prossimità rilevano la presenza di oggetti che non presentano praticamente alcun punto di contatto. Poiché non vi è alcun contatto tra il sensore e l'oggetto da misurare e grazie all'assenza di parti meccaniche, questi sensori hanno una lunga durata e un'elevata affidabilità. I diversi tipi di sensori di prossimità sono sensori di prossimità induttivi, sensori di prossimità capacitivi, sensori di prossimità a ultrasuoni, sensori fotoelettrici, sensori a effetto Hall e così via.
Come funziona:
Il sensore di prossimità emette un campo elettromagnetico o elettrostatico oppure un fascio di radiazione elettromagnetica (ad esempio infrarossi) e attende un segnale di ritorno o una variazione del campo; l'oggetto rilevato è chiamato bersaglio del sensore di prossimità.
Sensori di prossimità induttivi: hanno un oscillatore come ingresso che modifica la resistenza di perdita avvicinandosi al mezzo conduttore. Questi sensori sono i bersagli metallici preferiti.
Sensori di prossimità capacitivi: convertono le variazioni di capacità elettrostatica su entrambi i lati dell'elettrodo di rilevamento e dell'elettrodo di messa a terra. Ciò avviene avvicinando oggetti vicini con una variazione della frequenza di oscillazione. Per rilevare i bersagli vicini, la frequenza di oscillazione viene convertita in una tensione continua e confrontata con una soglia predeterminata. Questi sensori sono la prima scelta per i bersagli in plastica.
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· Utilizzato nell'ingegneria dell'automazione per definire lo stato operativo delle apparecchiature di ingegneria di processo, dei sistemi di produzione e delle apparecchiature di automazione
· Utilizzato in una finestra per attivare un avviso quando la finestra viene aperta
· Utilizzato per il monitoraggio delle vibrazioni meccaniche per calcolare la differenza di distanza tra l'albero e il cuscinetto di supporto
Data di pubblicazione: 03-07-2023