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Trasduttori: Cosa sono?

da | Gen 7, 2020 | Automazione industriale

Nel corso degli anni la tecnologia e il progresso hanno fatto grandi passi in avanti fino al momento in cui, ai giorni nostri, molti lavoratori specializzati vengono rimpiazzati dalle macchine e dalle loro eccellenti parti costitutive.

Come in qualsiasi trasformazione ci sono svariati e molteplici punti di vista.
Sicuramente uno dei primi benefici che si può trarre da questo cambiamento è la netta riduzione di incidenti sul lavoro, in quanto le macchine non commettono errori così facilmente.

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L’automazione: la quarta rivoluzione industriale

L’automazione industriale è quel processo che usa sistemi di controllo per gestire l’intera lavorazione di determinati beni e servizi, riducendo la necessità dell’intervento manuale dell’uomo.

Il processo industriale che si sta sviluppando riguarda l’industria 4.0, chiamato inoltre anche come quarta rivoluzione industriale.
Consiste nell’innovativo sistema che prevede il suo funzionamento attraverso una serie di collegamenti tra le varie macchine e la stessa rete dell’azienda principale, cosa che non accadeva in precedenza.

Un fattore di straordinaria importanza per la riuscita del processo di automazione è naturalmente la scelta adeguata delle componenti e degli strumenti per l’industria, necessari per il funzionamento delle macchine e di tutto il sistema.

Componenti per l’automazione industriale: cosa sono e quali scegliere

In questa rivoluzione industriale ogni tipologia di componente ha un proprio ruolo fondamentale.
Tra questi elementi troviamo:

  • Componenti elettromeccaniche
  • Drives e Motion Control
  • Regolatori e Indicatori
  • Alimentatori di Interfacce elettroniche
  • Componenti per Bus di campo
  • Sensori Trasduttori
  • Attuatori

Se non vengono scelti e/o acquistati componenti di prima qualità è molto probabile che i meccanismi dei macchinari si inceppino con maggiore facilità.
È necessario quindi rivolgersi a personale qualificato nel caso in cui non si abbia la conoscenza adeguata o altamente approfondita, per non perdere tempo e denaro.

In particolare verranno approfonditi gli usi specifici dei differenti elementi, come ad esempio la differenza tra sensori e attuatori. Nel primo caso di tratta di elementi di percezione mentre nel secondo di elementi che agiscono effettivamente per mettere in atto il comando ricevuto.

I Trasduttori: cosa sono, a cosa servono e quali tipologie esistono?

I trasduttori sono dei dispositivi destinati a convertire una grandezza fisica in un’altra, modificandone alcune delle caratteristiche che la identificano. Il termine trasduttore viene usato anche come sinonimo del termine sensore, sebbene nella terminologia tecnica abbia un significato differente.
Il segnale elettrico è oggi un vettore estremamente versatile per la trasmissione, la memorizzazione o l’elaborazione di informazioni tecniche da inviare agli ingranaggi.

I trasduttori a livello industriale non sono altro che componenti trasformatori di grandezze come la temperatura, la pressione o la velocità in segnali elettrici, ovvero in impulsi in pneumatici di intensità variabile in base all’intensità iniziale della grandezza.

Diverse tipologie di trasduttori:

  • Trasduttore di Pressione: strumento costituito da un elemento di rilevazione della pressione che determina la pressione reale applicata al sensore, utilizzando principi di funzionamento diversi, e da alcuni componenti che convertono tali informazioni in un segnale in uscita.
  • Trasduttore di Temperatura: dispositivo che trasforma un valore di temperatura in un valore di resistenza elettrica. Le caratteristiche principali di questo trasduttore sono: linearità e costanza nel tempo. La scelta del trasduttore avviene in base alle esigenze applicative specifiche e in particolar modo dall’intervallo di temperatura da misurare.
  • Trasduttore di Velocità: si distinguono in lineari ed angolari. Nel primo caso è presente un magnete che è costantemente libero di muoversi avvolgendosi attorno all’oggetto di cui si deve misurare la velocità, mentre nel secondo caso, il trasduttore, fornisce una tensione continua in uscita che è direttamente proporzionale alla velocità angolare. Un esempio pratico può essere un tachimetro.

Problemi che possono sorgere dall’uso di Trasduttori e perché

La tecnologia su cui si basa il funzionamento dei trasduttori è di ultima generazione ma nonostante ciò può accadere di incontrare degli ostacoli legati a determinati problemi tecnici inerenti alla temperatura o alla pressione.

Generalmente i problemi più comuni sono legati al surriscaldamento del trasduttore per via dell’aumento della temperatura che non rispetta il range limite in cui dovrebbe rientrare. Facendo ciò si verifica un problema a catena che porta il trasduttore a non essere più in grado di compensare l’alta temperatura.

Un altro elemento importante è la sensibilità del trasduttore, ovvero il rapporto tra la variazione dell’uscita del trasduttore e la variazione corrispondente alla grandezza da misurare. Il valore della sensibilità può essere misurato per ogni grandezza dalla sua funzione di taratura, ad esempio in un sensore di pressione con uscita in tensione la sensibilità si esprime in volt/bar.

Quindi è importante procurarsi trasduttori di ottima qualità in quanto, funzionando tramite impulsi elettrici (bit), devono rigorosamente essere stabili. Se questo non avviene vuol dire che gli impulsi della grandezza fisica iniziale non si convertono correttamente nella forma di energia richiesta.

Di conseguenza se si verifica un problema o un errore durante la fase iniziale, il risultato porterà all’imprecisione della traduzione elettrica e a sua volta all’irripetibilità della trasformazione in sequenza del segnale. Nella scelta del giusto trasduttore è importante conoscere bene le temperature con cui si lavora, se le misurazioni sono inesatte e se la tecnica non viene adeguatamente compensata in funzione della temperatura per evitare errori e/o imprecisioni.

Detto ciò cosa serve per garantire a livello industriale l’efficienza, la precisione e la velocità di produzione? Un aiuto può arrivare proprio dalla ricerca e dall’innovazione di cui un esempio concreto è la possibilità di collegarsi ad un bus come IoLink specifico per l’industria 4.O, si tratta della prima tecnologia I/O standardizzata a livello mondiale che comunica dal controllore al livello più basso dell’automazione e integra sensori/attuatori nel bus di campo. Questi ultimi sono connessioni intelligenti che sostituiscono i normali cavi utilizzati senza però compromettere la funzionalità del sistema produttivo industriale.

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