lezione 5 trasduttori attivi: piezoelettrici termocoppie
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Lezione 5 Trasduttori attivi: piezoelettrici termocoppie. Trasduttori attivi. Effetto piezoelettrico Effetto diretto e inverso Sensori di forza, trasduttori di accelerazione, … Comportamento stazionario e dinamico Circuiti ausiliari: elettrometro, amplificatore di carica - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Lezione 5
Trasduttori attivi: piezoelettricitermocoppie
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Trasduttori attivi
• Effetto piezoelettrico– Effetto diretto e inverso
– Sensori di forza, trasduttori di accelerazione, …
– Comportamento stazionario e dinamico
– Circuiti ausiliari: elettrometro, amplificatore di carica
• Effetto termoelettrico– Effetto Peltier, Effetto Thomson, Effetto Seebeck
– Termocoppie
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Effetto piezoelettrico
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Materiali piezoelettrici
Cristallini:
quarzo Si O2
sali di Rochelle NaKC4 H4 O6
Ceramici:
PZT : titanato-zirconato di piombo
Polimeri:
PVF2 : polifluoruro di vinile
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Effetto piezoelettrico“inverso”
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Attuatore piezo
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Effetto piezoelettrico “diretto assiale”
Q = F da
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Effetto piezoelettrico“diretto trasversale”
Q = F dt
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PZT Titanato-Zirconato di Piombo
Curie Curie
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PZT Titanato-Zirconato di Piombo
Polarizzazione ed orientamento permanente dei dipoli
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Sensore di forza
FdSS
FdQ
S
Fdpdq
aa
aa
FdnQ a
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Trasduttori di accelerazione
F = m a
Q = da F = da m a
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Q = da F = da m a
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Trasduttori di accelerazione
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Trasduttori di accelerazione
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Modello elettrico della cella piezo
pC
tQtV
)()(
)()(
)( tFC
d
C
tQtV
pp
)(tV
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Modello elettrico della cella piezo
)(tV
up RC
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Elettrometro
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Elettrometro
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Amplificatore di carica
RCRC
1
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Effetto termoelettrico
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Effetto Seebeck
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Effetto Seebeck
Il valore massimo del coefficiente di Seebeck viene raggiunto dalla coppia "cromo-costantana" che presenta, alle alte temperature, un coefficiente di Seebeck pari a 58 V/°C.
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Effetto Peltier - Effetto Thomson
coefficiente di Peltier ( alla temperatura di 100 °C ) = + 8 mV/°C per la coppia "rame-platino"
= - 30 mV/°C per la coppia "costantana-platino
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Effetto Peltier - Effetto Thomson
"coefficiente di Thomson" : = 8 V/°C per il rame = - 23 V/°C per la costantana.
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Limite sup. campo di funzionamento
la coppia W-Re / W-Re (tungsteno95% - renio5% / tungsteno74% - renio26%) può operare fino a 2300°C.
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Funzione di conversione
22
2121 TTbTTaV
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Funzione di conversione
TTbTbTaV
TTbTTTbTaV
TTTTTbTaV
TTTbTaV
TTTTbTaV
TTbTTaV
22
221
2221
21
2121
22
2121
2
)2()(
)(
)(
))((
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Funzione di conversione
22
22
221
2221
21
2121
22
2121
2
2
)2()(
)(
)(
))((
TbTTbaV
TTbTbTaV
TTbTTTbTaV
TTTTTbTaV
TTTbTaV
TTTTbTaV
TTbTTaV
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Funzione di conversione
22
22
221
2221
21
2121
22
2121
2
2
)2()(
)(
)(
))((
TbTTbaV
TTbTbTaV
TTbTTTbTaV
TTTTTbTaV
TTTbTaV
TTTTbTaV
TTbTTaV
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Collegamento dell’utilizzatore
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Collegamento dell’utilizzatore
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Collegamento dell’utilizzatore
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Collegamento dell’utilizzatore
TTbaV 22
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Collegamento dell’utilizzatore
TTbaV 22
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Creazione del riferimento T2
è necessario un sistema di riferimento che metta a disposizione un “serbatoio di calore” a temperatura T2 conosciuta e fissa!
TTbaV 22
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Collegamento dell’utilizzatore
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Collegamento dell’utilizzatore
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Collegamento dell’utilizzatore
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Creazione del riferimento T2
è necessario un sistema di riferimento che metta a disposizione un “serbatoio di calore” a temperatura T2 conosciuta e fissa!
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Collegamento dell’utilizzatore
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Collegamento dell’utilizzatore
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Correzione del riferimento T1
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Conduttori compensati