Trasduttore
Trasduttore, dispositivo che converte l’energia di ingresso in energia di uscita, quest’ultima solitamente diversa per natura ma avente una relazione nota con l’ingresso. Originariamente, il termine si riferiva a un dispositivo che convertiva gli stimoli meccanici in uscita elettrica, ma è stato ampliato per includere dispositivi che percepiscono tutte le forme di stimoli—come calore, radiazione, suono, deformazione, vibrazione, pressione, accelerazione e così via—e che possono produrre segnali di uscita diversi da quelli elettrici—come pneumatici o idraulici. Molti dispositivi di misurazione e rilevamento, così come altoparlanti, termocoppie, microfoni e pickup fonografici, possono essere definiti trasduttori.
Esistono centinaia di tipi di trasduttori, molti dei quali sono designati dal cambiamento di energia che compiono. Ad esempio, i trasduttori piezoelettrici contengono un elemento piezoelettrico che produce movimento quando sottoposto a una tensione elettrica o produce segnali elettrici quando sottoposto a sforzo. Quest’ultimo effetto può essere applicato in un accelerometro, un pick-up a vibrazione piezoelettrica o un estensimetro. Un trasduttore elettroacustico può convertire i segnali elettrici in segnali acustici o viceversa. Un esempio è l’idrofono, che risponde alle onde sonore trasmesse dall’acqua ed è utile nel rilevamento del suono subacqueo. Un trasduttore fotoelettrico reagisce alla luce visibile per produrre energia elettrica. I trasduttori elettromagnetici formano un grande gruppo, le cui principali categorie sono trasformatori differenziali, trasduttori magnetici ad effetto hall, trasduttori di induttanza, trasduttori di induzione e reattori saturabili. Questi operano su principi elettromagnetici.
I trasduttori elettrici possono essere classificati come attivi o passivi. I trasduttori attivi generano corrente elettrica o tensione direttamente in risposta alla stimolazione. Un esempio è la termocoppia; qui, il fatto che una corrente fluirà in un circuito continuo di due metalli, se le due giunzioni sono a temperature diverse, viene utilizzato per generare elettricità. Il trasduttore passivo produce un cambiamento in alcune quantità elettriche passive, come capacità, resistenza o induttanza, come risultato della stimolazione. I trasduttori passivi di solito richiedono energia elettrica aggiuntiva. Un semplice esempio di trasduttore passivo è un dispositivo contenente una lunghezza di filo e un contatto in movimento che tocca il filo. La posizione del contatto determina la lunghezza effettiva del filo e, quindi, la resistenza offerta alla corrente elettrica che lo attraversa. Questa è la versione più semplice di quello che viene chiamato un trasduttore di spostamento lineare, o potenziometro lineare. Per l’uso pratico, tali trasduttori impiegano circuiti a filo avvolto, a film sottile o stampati per consentire una lunga resistenza all’interno di un dispositivo relativamente piccolo. Più lungo è il resistore, maggiore è la caduta di tensione che passa attraverso il dispositivo; quindi, i cambiamenti di posizione vengono convertiti in segnali elettrici.
I trasduttori possono anche produrre un’uscita pneumatica o idraulica. I sistemi pneumatici comunicano per mezzo di aria compressa. Un esempio è un dispositivo in cui il movimento viene applicato tramite un sistema di perni a un deflettore che può essere spostato più vicino o più lontano da un ugello che emette un flusso d’aria. La quantità di resistenza creata dal deflettore influisce sulla quantità di contropressione dietro l’ugello, creando un segnale pneumatico. I sistemi idraulici tendono ad essere progettati in modo simile ai sistemi pneumatici, tranne che i sistemi idraulici utilizzano la pressione idraulica (liquida) piuttosto che la pressione dell’aria. Principi fluidici, che si applicano all’interazione tra due flussi di fluido, sono stati utilizzati anche per creare trasduttori.
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