Scopo del condizionamento di segnale
Come abbiamo visto, i sensori (o trasduttori che dir si vogliano) convertono una grandezza fisica non elettrica (temperatura, luminosità, pressione etc.) in una grandezza elettrica (tensione, corrente, resistenza, etc.). Scopo di tale conversione è quello di rendere possibile l'acquisizione e il trattamento del segnale da parte di sistemi di tipo elettronico (amplificatori, schede di acquisizione, etc.).
Tuttavia, nella maggior parte dei casi, non è possibile collegare direttamente il sensore con il sistema elettronico di elaborazione del segnale. I motivi possono essere:
- l'uscita del trasduttore non è una tensione (per es. è
una resistenza) e dunque dev'essere convertita in tensione
prima di poter essere trattata elettricamente;
- l'intervallo di valori della grandezza elettrica
prodotta dal trasduttore non presenta valori adeguati (es.
deve essere amplificato);
- l'uscita del trasduttore presenta un offset, cioè non si
azzera quando la grandezza misurata vale zero;
- il sensore non è in grado di pilotare direttamente il
sistema di elaborazione per problemi di impedenza;
- è necessario filtrare in frequenza il segnale prodotto dal sensore (per esempio per ridurre una componente di rumore).
Per fare un semplice esempio, si consideri una termoresistenza, cioè una resistenza il cui valore varia al variare della temperatura. La formula di funzionamento è la seguente:
R(T) = R0 (1+α T)
Osserviamo che la grandezza in uscita è una resistenza R(T): sarà dunque necessario convertire i valori resistivi in tensione, in modo da poterli elaborare con un circuito elettronico. Inoltre è presente un offset, poiché quando T = 0 la resistenza R(T) non si annulla, ma vale R0.
Per risolvere questo genere di problemi è necessario interporre fra il sensore e il sistema di elaborazione del segnale, una circuiteria elettronica detta genericamente "circuito di condizionamento". Lo schema di riferimento è mostrato nella figura qui sotto:
Nelle pagine successive affronteremo il problema del condizionamento, considerando sensori con uscita in tensione, in corrente e infine sensori resistivi.
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