Obiettivi formativi
Studio del modo di operare, del progetto e delle applicazioni dei moderni sensori di più comune impiego in un ambiente industriale automatizzato. Verranno analizzate diverse tecniche di condizionamento dei segnali.
Al termine del corso ci si aspetta che lo studente sia in grado di comprendere il funzionamento di vari tipi di sensori e il loro utilizzo in ambito industriale, e che sappia come interfacciare il sensore ad un sistema.
Prerequisiti
Misure Elettroniche, Elettronica
Contenuti dell'insegnamento
Generalità su sensori e trasduttori,
Sensori di temperatura, Sensori magnetici, Sensori capacitivi,
Sensori piezoresistivi, Sensori piezoelettrici, Sensori chimici.
Amplificatori differenziali, da strumentazione, di carica.
Programma esteso
Generalità. Sensori, trasduttori e attuatori. Sensori con uscita elettrica. Il modello di un sensore: funzione di conversione, grandezze di influenza, campo di misura, campo di variabilità dell'uscita, comportamento energetico. Funzionamento in regime stazionario e in regime dinamico: studio del comportamento dinamico, risposta in frequenza, funzione di trasferimento, risposta al gradino. Impedenza di ingresso. Principi di funzionamento. Materiali. MEMS. Accenni tecnologici, esempi di MEMS, scaling down
Amplificatore differenziale: CMRR, implicazioni dell'impedenza di ingresso finita
Amplificatore per strumentazione.
Amplificatore di carica
Sforzi e deformazioni, descrizione tensoriale, metrici di rigidità e di cedevolezza.
Piezoresistori a conduttore e a semiconduttore.
Piezoelettricità: introduzione al fenomeno, descrizione tensoriale, modello elettrico
BAW, SAW. Applicazioni, sensori a ultrasuoni.
Sensori termici: RTD, NTC (transitori e applicazioni), PTC, termocoppie (circuiti di condizionamento), sensori a giunzione PTAT, anemometro a filo caldo.
Sensori capacitivi con esempi di circuiti di condizionamento. Rivelatore sincrono.
Sensori magnetici: generalità, search coils, fluxgate, a effetto hall e sensori magnetoresistivi, LVDT, eddy currents e magnetostrittivi,
Sensori inerziali: accelerometri e giroscopi.
Sensori chimici.
Cantilever sottoposto a forza: sforzi e deformazioni; microattuatori elettrostatici
Bibliografia
J. Fraden, Handbook of modern sensors: physics, designs and applications, 3rd ed. Springer, 2003 (ISBN: 0387007504)
S. Franco, Design with operational amplifiers and analog integrated circuits, 3rd ed., McGrawHill, 2002 (ISBN: 0071207031)
Practical design techniques for sensor signal conditioning, Analog Devices, http://www.analog.com/
R. Pallas-Areny, J. G. Webster, Sensors and signal conditioning, 2nd ed., J. Wiley & Sons Inc., 2001 (ISBN: 0-471-33232-1)
Metodi didattici
Il corso consta di lezioni in aula e in attività di laboratorio obbligatorie
Modalità verifica apprendimento
Esame orale, presentazione in aula e relazione scritta sul progetto svolto, compiti a casa.
Altre informazioni
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