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Ecco gli argomenti di oggi:
L’importanza dei sensori nella applicazioni industriali.
Cos’è un sensore.
I sensori utilizzati nell’industria automatizzata.
Classificazione dei sensori: sensori passivi e attivi.
Utilizzo dei sensori con i plc.
L’importanza dei sensori nella applicazioni industriali.
Nelle applicazioni industriali con PLC e non solo, i sensori svolgono un ruolo fondamentale. Che si tratti di sensori di temperatura, pressione, sensori biomedici e quant’altro, questi preziosi componenti sono sempre presenti.
In questa lezione scopriamo i principali sensori utilizzati nell’automazione e vediamo come vengono impiegati nei sistemi, ma cominciamo subito con il definire che cos’è un sensore.
Cos’è un sensore.
Il sensore è un apparecchio che “percepisce” qualcosa dal campo. Oggi abbiamo sensori che possono rilevare luce, rumore, vibrazione, temperatura e molte altre variabili, addirittura la tecnologia moderna ci offre sensori di gusto e olfatto.
Senza sensori buona parte della nostra vita quotidiana non sarebbe come la conosciamo, e i sensori spesso sono nascosti ma presenti ovunque, vi abbiamo a che fare in ogni momento della giornata; facciamo degli esempi:
Quando utilizziamo il telefonino, un sensore capisce se lo stiamo avvicinando all’orecchio per spegnerne lo schermo, quando ci avviciniamo alla porta del supermercato questa si apre grazie a un sensore che rileva il nostro movimento, e lo stesso avviene quando entriamo in una stanza e le luci si accendono automaticamente.
Quando prendiamo l’ascensore un sensore ci avvisa se siamo in troppi, e ancora quando disattiviamo o attiviamo l’antifurto a casa, questo avviene tramite un sensore elettromagnetico.
I sensori utilizzati nell’industria automatizzata.
Nei sistemi d’automazione si utilizzano svariati tipi di sensore, che misurano diverse grandezze in diversi modi, basandosi quindi su diversi principi di funzionamento.
Per esempio, in una linea automatica possiamo avere sensori di temperatura di tipo RTD, termocoppia, PT-100, oppure sensori di pressione, di livello, misuratori di portata e così via.
All’ingresso degli uffici potremmo avere dei sensori biomedici come i lettori di impronte digitali o dell’iride; come vediamo ci sono davvero tante applicazioni che sfruttano questi componenti.
Tra i sensori più utilizzati negli impianti industriali abbiamo quelli di prossimità (switch), i sensori di velocità e quelli di posizione.
Nell’automazione quando parliamo di sensori ci riferiamo per lo più ad apparecchiature complesse che trasformano la misurazione della variabile in un segnale elettrico accettabile da strumentazione come regolatori, display, e naturalmente PLC.
Per poter funzionare correttamente i segnali elettrici vengono convertiti dai “trasmettitori” in segnali in tensione o corrente di tipo standard, per esempio 4-20 mA, oppure 0-10V.
Classificazione dei sensori: sensori passivi e attivi.
I sensori nell’industria si possono suddividere in due grandi categorie: i sensori passivi e i sensori attivi. Il sensore attivo non necessita di alimentazione esterna per funzionare, mentre il sensore passivo non è in grado di fornire un segnale elettrico se non viene alimentato da qualcosa di esterno.
Un esempio di sensore attivo è la termocoppia, la cui tensione d’uscita aumenta in relazione all’aumentare della temperatura letta.
Anche il sensore piezoelettrico è un esempio di sensore attivo.
Rimanendo nell’ambito dei sensori di temperatura, la RTD (Resistance Temperature Detector) è un sensore di tipo passivo. Cambiando la temperatura cambia la resistenza ai capi della sonda e questa resistenza viene utilizzata per variare una tensione per mezzo di un alimentatore esterno.
Anche l’estensimetro è un esempio di sensore passivo che viene utilizzato per misurare la pressione, esso funziona come resistenza variabile in un circuito a ponte come quello che vediamo di seguito.
Utilizzo dei sensori con i plc.
Abbiamo visto che i sensori sono in grado di percepire una variabile fisica e che per mezzo dei trasmettitori i segnali vengono “normalizzati” per essere accettati e “capiti” dai PLC.
A seconda del tipo di sensore adottato, il collegamento al plc può avvenire mediante un ingresso digitale oppure analogico, e in questo secondo caso la misura può essere in corrente oppure in tensione.
Ci sono anche dei moduli per plc che accettano direttamente segnali RTD e per termocoppie, in ogni caso questi segnali vengono trattati all’interno dei moduli per divenire comunque segnali in tensione.
Ecco nella prossima immagine due tipi di collegamento sensore / plc molto comuni: il primo riguarda un sensore di pressione che fornisce un segnale 4-20 mA sul modulo di ingresso analogico, il secondo è un interruttore di pressione che segnala il superare di una certa soglia mediante un ingresso digitale sul plc.
