Data aggiornamento: aprile 2026.
Benvenuto in questa lezione di elettronica, oggi dedicata alle due tipologie di segnale elettrico che incontriamo quando ci occupiamo di automazione industriale.
I segnali permettono di rappresentare il nostro impianto o il nostro macchinario, per esempio un segnale digitale (che può avere valore zero o uno), può rappresentare il comando di marcia o arresto di un motore, oppure l’allarme di una valvola, o ancora lo stato di attivazione di una funzione di produzione.
I segnali naturalmente viaggiano nei due sensi: dal PLC verso il campo quando comandiamo gli attuatori, e dal campo verso il PLC quando leggiamo gli stati degli oggetti, oppure le variabili di processo.
Se osserviamo l’immagine seguente, possiamo identificare quali sono i segnali digitali e quali quelli analogici.
Come vediamo nella figura sopra, abbiamo un serbatoio, alcune valvole, un misuratore di portata (FT100), un sensore di temperatura TT100, un sensore di livello LT100, e una pompa.
Abbiamo poi anche un pulsante luminoso PL100, e un micro che rileva la chiusura del boccaporto del serbatoio PX100.
Sul serbatoio è installato un agitatore chiamato M100.
Bene, in questo impiantino i segnali delle valvole sono digitali (comando e feedback di apertura e chiusura); allo stesso modo i motori lavorano con segnali digitali.
Per quanto riguarda invece le sonde di temperatura, livello, e il contatore FT100, ecco che abbiamo segnali analogici, perché questi segnali trasporteranno dei numeri che rappresentano le grandezze fisiche.
I segnali digitali hanno significato 0 / 1, quelli analogici dipende da come scaliamo la misura della tensione o della corrente che forniscono; lo vedremo a breve.
Per quanto riguarda i segnali analogici, anche questi possono essere in uscita, per esempio quando trasmettiamo la velocità desiderata a un inverter per un motore, oppure quando inviamo la percentuale di apertura a una valvola regolatrice.
La valvola regolatrice può aprirsi da zero a cento percento, mentre le valvole on / off sono o tutte aperte o tutte chiuse.
Ecco nella figura che segue il collegamento al PLC di un dispositivo analogico e di uno digitale, notiamo che i segnali sono collegati a moduli di tipo diverso, in grado di gestirli in maniera adeguata.
I segnali digitali e analogici.
Dal punto di vista fisico, sia i segnali analogici che quelli digitali sono comunque dei segnali elettrici in tensione o corrente, per esempio nell’industria 0-10V, oppure 4-20 mA; quello che cambia è come li interpretiamo, e nell’immagine quì sotto vediamo come i due tipi di segnale appaiono, da un punto di vista della forma d’onda.
Nella figura sopra abbiamo in alto un segnale analogico, e vediamo che il suo valore può variare in modo continuo; nell’esempio da 0V a 5V.
Il segnale digitale, in questo caso può assumere solo due valori: 0V, oppure 5V. Quando il valore della tensione è 0 volt, il segnale vale 0, quando la tensione è 5 volt, il segnale digitale vale 1. Possiamo anche interpretare il segnale digitale come falso quando a zero, e vero quando a 1.
Nel caso dei PLC, i segnali digitali sono quasi sempre 0-24V in corrente continua, quindi a zero volt valgono falso (0), e a 24V valgono vero (1).
Come vengono generati e convertiti i segnali digitali e analogici.
Adesso che abbiamo imparato cosa sono i segnali digitali e analogici e a cosa servono, vediamo come l’elettronica gestisce questi segnali, e lo facciamo osservando la prossima immagine, che rappresenta un convertitore analogico / digitale, chiamato anche ADC, oltre che un convertitore digitale / analogico, chiamato DAC.
I convertitore mostrati nell’immagine sopra, sono entrambi a 8 bit, cosa significa? Con otto bit possiamo ottenere 256 combinazioni diverse, per cui il segnale può avere una precisione che pari alla scala del segnale stesso diviso 256.
Facciamo un esempio, se con un convertitore a 8 bit misuriamo una temperatura che va da 0 a 100 gradi centigradi, con la precisione di 8 bit potremo apprezzare valori di circa 0.39 gradi centigradi.
Naturalmente, con un numero maggiore di bit saremo in grado di rappresentare meglio il segnale, avendo meno gradini; questo si chiama “risoluzione”. La maggior parte dei moduli analogici dei PLC ha una risoluzione che varia dai 10 bit ai 16 bit; e diciamo che 12 bit sono già più che sufficienti per la maggior parte delle applicazioni.
Nella figura quì sotto vediamo come si comportano i convertitori a a 8, 10, 12 e 16 bit. Notiamo che la precisione aumenta perché aumentano il numero di combinazioni rappresentabili. Nell’esempio di una sonda di temperatura 0-200°C, lo scarto minimo della lettura diminuisce notevolmente quando i bit sono 16.
Un circuito DAC classico funziona con una serie di resistenze pesate di valore che raddoppia, e un circuito integrato di tipo amplificatore operazionale; in uscita abbiamo un segnale analogico.
Come funziona questo circuito? In pratica dando tensione alle resistenze, essendo queste di valore diverso, porteranno sull’integrato un valore diverso di tensione, il quale viene interpretato dall’OPAMP, che lo tramuta in una tensione in uscita.
Alimentando diverse resistenze cambia la tensione che alimenta il circuito integrato, e di conseguenza l’uscita.
Quando si lavora nell’automazione industriale, non è necessario conoscere dettagliatamente come funzionano questi circuiti, tuttavia sapere cosa sono, a cosa servono, ed essere consapevoli del fatto che il numero di bit in un circuito di questo tipo determina la precisione delle conversioni, è importante, soprattutto quando si lavora in alcuni settori come il chimico o il farmaceutico.