Cos’è un convertitore di segnale e come funziona? Quali tipi di convertitore di segnale possiamo installare nell’industria automatizzata? Cosa significa linearizzare un segnale?
Benvenuto in questa lezione, oggi parliamo dei convertitori di segnale, componenti che permettono di trasformare un segnale di un tipo in segnale di altro tipo, di stabilizzarlo, di filtrarlo e molto altro.
Ecco cosa impariamo in questa lezione:
I segnali elettrici nell’automazione industriale.
Funzioni di base dei convertitori di segnale.
I convertitori DAC e ADC.
Convertitori prolungatori di impulsi.
Convertitori di segnale per termocoppie e per RTD.
Convertitori di segnale separatori.
Convertitori di segnale universali e vari.
I segnali elettrici nell’automazione industriale.
Se ci pensiamo bene, senza segnali elettrici niente di ciò che vediamo nell’automazione industriale e nella nostra vita quotidiana sarebbe com’è.
Il segnale (in questo caso parliamo di segnali elettrici) permette ai vari dispositivi di comunicare tra loro e non solo, esso permette anche la comunicazione tra noi e le macchine.
Nell’industria oggi abbiamo molteplici tipi di segnale, per esempio quelli elettrici, quelli magnetici, i segnali ottici e così via; quando si rende necessario mettere in comunicazione dispositivi che accettano segnali diversi, ecco che possiamo installare dei convertitori di segnale.
Funzioni di base dei convertitori di segnale.
I convertitori di segnale svolgono alcune funzioni tra le quali la linearizzazione, l’isolamento, l’amplificazione e la conversione. Tutte queste funzioni permettono a partire da un segnali di ingresso, di avere un segnale “pulito” che può essere trasformato in un tipo diverso da quello sorgente, oppure dello stesso tipo ma in qualche modo condizionato o migliorato.
Nei prossimi paragrafi conosceremo alcuni convertitori di segnale comunemente utilizzati nell’automazione industriale.
I convertitori DAC e ADC.
Tra i convertitori di segnale più diffusi e utili impiegati in tutti i settori industriali abbiamo quelli digitale / analogico e viceversa. I DAC sono convertitori che partendo da un numero binario, lo trasformano producendo un segnale elettrico analogico; gli ADC al contrario prendono un segnale analogico (in corrente o tensione) e lo trasformano in un numero binario.
Il numero di bit utilizzati da questi dispositivi per la conversione determina la risoluzione; più alto è questo numero, più il segnale di uscita sarà una ricostruzione accurata di quello in entrata.
Nella prossima immagine vediamo lo schema di funzionamento dei convertitori ADC e DAC, e un convertitore analogico / digitale della Weidmueller; quest’apparecchio converte un segnale in tensione 0-20mA in un segnale di impulsi a 8 bit.
Convertitori prolungatori di impulsi.
Quando si lavora con apparecchiature che generano impulsi e le si deve interfacciare per esempio con un PLC, un prolungatore di impulsi permette di stabilizzare gli impulsi ricevuti in ingresso, rendendoli più regolari nel tempo e di durata definita.
Con il prolungatore di impulsi ci si assicura che il PLC non perda nemmeno un impulso trasmesso dal campo.
Ecco nella prossima immagine un convertitore prolungatore di impulsi della MURR Elektronik.
Convertitori di segnale per termocoppie e per RTD.
Le termocoppie e le sonde di temperatura a resistenza variabile RTD generano dei segnali (le RTD più che altro offrono una resistenza) che per essere apprezzati devono essere convertiti in un segnale elettrico standard.
Con i convertitori per sonde di temperatura possiamo ottenere un segnale 4-20 mA oppure 0-10V; questo segnale può essere inviato a display, regolatori, PLC, e a qualsiasi altra apparecchiatura che accetta questi segnali in ingresso.
Nella prossima immagine vediamo un convertitore di segnale per termocoppia e uno per RTD, entrambi della Weidmueller.
Convertitori di segnale separatori.
I convertitori di segnale separatori permettono di avere in uscita lo stesso segnale in ingresso, tuttavia i due segnali risulteranno separati galvanicamente.
L’isolamento galvanico è una tecnica di condizionamento che consente di far passare il segnale dalla sorgente al dispositivo di misura tramite un trasformatore o accoppiatori ottici o capacitivi.
Oltre ad interrompere i loop di massa (o anelli di terra o ground loop), l’isolamento interrompe i picchi di tensione elevati ed elimina l’alta tensione di modo comune, proteggendo gli operatori e i dispositivi di controllo e misura.
Ecco un convertitore separatore nella prossima figura.
Convertitori di segnale universali e vari.
Oggi ci sono in commercio tantissimi tipi di convertitore di segnale, in linea di massima i convertitori generici convertono segnali in corrente in altri segnali in corrente, oppure segnali in tensione in segnali in corrente e viceversa, o ancora generare delle tensioni o correnti a partire da potenziometri.
Abbiamo condizionatori di segnale che trasformano ingressi analogici in uscite PWM, generatori di segnale analogico a partire da impulsi digitali e molto altro; a seconda dell’applicazione si potrà scegliere il convertitore più adatto.