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SENSORI ( cod. 16648)

Insegnamento di INGEGNERIA ELETTRONICA (Corsi di Laurea Magistrale)

Facoltà di Corsi di Laurea Magistrale (D.M. 270/04)

 

TIPOLOGIA DELL'INSEGNAMENTO: ATTIVITÀ FORMATIVE CARATTERIZZANTI LA CLASSE

 
Lingua Insegnamento: 
Italiano

FREQUENZA FACOLTATIVA

Obiettivi

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. Modelli a costanti concentrate di sistemi meccanici. Esempio di modellizzazione di un trasduttore elettromeccanico a conservazione di energia. Modellizzazione del comportamento dinamico di un sistema lineare e di uno non lineare. Elasticita'. Strutture meccaniche. Sensori di temperatura, Sensori magnetici, Sensori capacitivi, Sensori piezoresistivi, Sensori piezoelettrici 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 Modello a costanti concentrate di un sistema meccanico. Descrizione di un trasduttore elettromeccanico in un sistema conservativo: sensore/attuatore elettrostatico e magnetico. Descrizione del comportamento dinamico di un sistema lineare e di uno non-lineare. Elasticita'. Sforzi e deformazioni, descrizione tensoriale, metrici di rigidità e di cedevolezza. Strutture meccaniche: analisi della deflessione di un cantilever. 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.

Bibliografia Consigliata

S.D. Senturia, Microsystem Design, Springer, 2001, (ISBN: 978-0-7923-7246-2) Cap.5-10 R. Pallas-Areny, J. G. Webster, Sensors and signal conditioning, 2nd ed., J. Wiley & Sons Inc., 2001 (ISBN: 0-471-33232-1) 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/
Anno accademico: 
2012
Anno di corso: 
1
Semestre: 
1
Numero CFU: 
9
SSD: 
MISURE ELETTRICHE E ELETTRONICHE (ING-INF/07)
Ambito: 
Ingegneria elettronica
Ore di attivita frontale: 
63
Ore studio individuale: 
135