Capacitivi / Induttivi 1 / 27 Trasduttori capacitivi e induttivi.

Capacitivi / Induttivi 1 / 27

Trasduttori capacitivi

e induttivi


Trasduttori Capacitivi e Induttivi

• Capacità– Funzionamento dei trasduttori capacitivi

– Trasduttori di posizione, di distanza, di presenza…

– Circuiti ausiliari

– Linearizzazione

• Induttanza– Funzionamento dei trasduttori induttivi

– Trasduttori di posizione a variazione di riluttanza

– Trasduttori di presenza a correnti parassite

• Effetto trasformatorico– Trasformatori differenziali


Capacità di un condensatore a facce piane

C = S / d

• è la permettività dielettrica del materiale interposto fra le armature

• S potrebbe essere modificato mediante lo scorrimento delle armature

• d potrebbe essere modificato dallo spostamento delle armature (problema: è al denominatore!!)


Trasduttori di posizione capacitivi

C = S / d S potrebbe essere modificato

mediante lo scorrimento delle armature, l’una sull’altra, che modifica la “superficie utile”

Si possono avere scorrimenti per traslazione e per rotazione.

Il processo è utilizzato per realizzare trasduttori di posizione “lineare” ed “angolare”.


Campo di misura: traslazione

minmax

minmax

nom

L2

π2C

rr

rr

xrr

xrr

xL

C2π2

C nom

minmax

minmax


Campo di misura: rotazione


H

rr

rrC

rr

Hrr

C

minmax

minmax00

minmax

minmax

002

2

Trasduttore di livello capacitivo ad immersione


H

rr

rrC

rr

Hrr

C

minmax

minmax00

minmax

minmax

002

2

1010minmax

minmax1

11100minmax

minmax

1100minmax

minmax

1010

hHrr

rrhC

hhHrr

rrC

hhrr

rrC

hHhhhH



H

hChC

Hrr

rrC

hHrr

rrhC

1

0

101

minmax

minmax00

1010minmax

minmax1

11


il fluido di cui si vuole trasdurre il livello deve

essere isolante ed avere una permettività 1

molto maggiore di quella del vuoto 0


Trasduttore di livello capacitivo

d

SC

dLa presenza di un piano a potenziale nullo determina la nascita di un conduttore immagine posto simmetricamente rispetto al piano neutro ed a potenziale opposto a quello dell’elettrodo principale.

Anche in questo caso si evitano gli effetti di bordo usando una armatura schermo equipotenziale a quella principale ed estranea al circuito di misura.


Rilevatore di presenza capacitivo

0

S

C

d

SC

l’oscillatore collegato alla armatura ha potenza ridotta e riesce ad oscillare solo se caricato da impedenze di valore superiore ad un valore critico: l’aumento del valore della capacità ne arresta la libera oscillazione e tale evento viene rilevato per segnalare la presenza di un azionatore entro la distanza di attivazione.


d diminuisce all’aumentaredella pressione nella camera principale pertanto la capacità aumenta

per rilevare la “pressione assoluta” nella camera secondaria si realizza un “vuoto spinto” per cui la permettività da considerare

è la del vuoto.

Trasduttore di pressione capacitivo

C = S / d


C = S / d d diminuisce all’aumentare

della differenza fra la pressione nella camera principale e quella nella

secondaria.

è legato alla pressione del fluido nella camera secondaria.

Trasduttore di pressione capacitivo


Convertitore C / V e linearizzazione reciprocale

2

1

1

2

1

1

C

CV

Cj

CjVVout

2

1

2

1

C

CVVR

C out

la necessità di permettere la

circolazione della i - impone la

presenza di R :


Trasduttori induttivi

e trasformatorici


Autoinduzione e riluttanza

RRR 21

N

i

NiNL

iL

N

H

iNH

L , coefficiente di autoinduzione o, brevemente, induttanza, è funzione (inversa) della riluttanza del circuito magnetico:

R , riluttanza del circuito magnetico, è fortemente dipendente dal contributo

del traferro: R = R fe + 2 R 0 con R 0 = d0 / 0 S


Trasduttori a variazione di riluttanza

R , riluttanza del circuito magnetico, è fortemente dipendente dal contributo

del traferro: R = R fe + 2 R 0 con R 0 = d0 / 0 S

L , coefficiente di autoinduzione o, brevemente, induttanza, è funzione (inversa) della riluttanza del circuito magnetico:

RRR 21

N

i

NiNL

iL

N

H

iNH


Trasduttori a fem indotta

td

dHNv

td

dv

N

H

out

out

RR 1

il flusso magnetico è funzione della riluttanza del circuito magnetico e le variazioni di riluttanza possono indurre una tensione all’uscita del dispositivo:

Il trasduttore, di tipo attivo, non è adatto per rilevare posizioni dato che la fem di uscita è provocata dalla derivata temporale della riluttanza.


Trasduttori a correnti parassite (“proximity”)

il trasduttore ha una bobina che viene alimentata da un oscillatore

l’oscillatore collegato alla bobina ha potenza ridotta e riesce ad oscillare solo se non deve erogare una potenza superiore ad un valore critico.l’oscillatore collegato alla bobina ha potenza ridotta e riesce ad oscillare solo se non deve erogare una potenza superiore ad un valore critico: le correnti di Foucoult che circolano nell’azionatore eventualmente presente provocano una dissipazione supplementare di potenza che arresta la libera oscillazione: tale evento viene rilevato per segnalare la presenza di un “azionatore” entro la distanza di attivazione.


Trasformatore differenziale LVDT



021 IMMjVout

00

00 LjR

VI



00

0

21 V

j

RL

MMVout


Frequenza di alimentazione LVDT

)()( 210

0

00

00

21 xMxM

j

RL

VV

j

RL

MMVout


Specifiche LVDT


Condizionamento LVDT

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