I sensori industriali per il rilevamento delle grandezze fisiche

La rilevazione delle grandezze fisiche al giorno d’oggi viene garantita dai sensori elettronici. Si tratta di elementi di un sistema di misura condizionato dalla sostanza, dal corpo o dal fenomeno che propongono la grandezza che, appunto, deve essere misurata. L’energia dei sensori determina una variazione delle proprietà della grandezza in modo che questa possa essere misurata. Attraverso questi dispositivi, viene convertita in grandezza fisica elettrica una grandezza che, invece, non lo è. È grazie alla misurazione di grandezze non elettriche per via elettrica che è possibile sfruttare i tanti benefici offerti dai segnali elettrici: per esempio l’estrazione a qualsiasi distanza di informazioni, ma anche la loro elaborazione.

Misurare le grandezze fisiche

I sensori elettronici, dunque, offrono l’opportunità di rilevare le grandezze fisiche. Si può trattare dell’accelerazione o della temperatura, ma anche della pressione, del magnetismo, della luce o del calore. Ogni grandezza viene poi convertita in segnali elettrici, i quali sono elaborati per mezzo di sistemi elettronici automatici: è così, dunque, che le variazioni di grandezze fisiche possono essere monitorate con il passare del tempo.

I sensori industriali

Si parla di sensori industriali, come i sensori di Repcom, per indicare quelli correlati all’automazione di processo e alle peculiari attività manifatturiere. Possono essere sensori di dimensione o di posizione, grazie a cui vengono misurati lo spostamento, la prossimità, la presenza, la posizione, l’inclinazione, la distanza o l’angolo. Ma esistono anche diverse altre tipologie di sensori: quelli di livello, di portata, di volume, di flusso e quelli di pressione. Senza dimenticare, poi, i sensori di clima, di umidità e di temperatura, che consentono di misurare il fumo, la pioggia, il flusso di calore, la temperatura, l’umidità, il punto di rugiada e la pressione dell’aria. Infine, la misurazione del peso, delle vibrazioni, della coppia, della velocità, del movimento, dell’inerzia, dell’accelerazione e della forza è assicurata dai sensori di grandezze dinamiche e meccaniche.

Oltre agli ambiti industriale

Sia chiaro, però: i sensori industriali rappresentano solo una parte delle opzioni esistenti in commercio. Per la rilevazione e la misurazione di tipologie di grandezze differenti, infatti, ci sono i sensori per le grandezze ambientali, biologiche e chimiche, che riguardano – per esempio – l’ossigeno, il metano, l’idrogeno, gli idrocarburi, l’anidride carbonica e la qualità dell’aria. I sensori per sistemi inerziali vengono utilizzati per gli inclinometri, per i sistemi inerziali e per i giroscopi, ma ci sono anche i sensori di grandezze magnetiche ed elettriche, relativi alla tensione, al campo magnetico, al campo elettrico e alla corrente elettrica.

Quali sono gli ambiti di applicazione

Insomma, tra sensori di umidità, sensori di livello e sensori di pressione, è facile intuire che si sta parlando di dispositivi che si prestano a una grande varietà di ambiti di applicazione, non solo nel settore industriale. Vale la pena di citare, tra gli altri, i trasporti e la produzione di energia, ma anche l’elettronica di consumo, la sicurezza, la metallurgia, il food, la pesatura industriale e il nucleare. I sensori esistono già da tempo, ma la loro tecnologia è in costante evoluzione, anche grazie al processo di miniaturizzazione.

La precisione delle misurazioni

Lo scopo di una misurazione effettuata con un sensore può essere indicato come una stima il più possibile precisa di una determinata variabile di interesse. Ciò non vuol dire, però, che possa sempre essere garantito il massimo livello di accuratezza. Sono diversi gli aspetti che possono compromettere il tasso di precisione: per esempio le interazioni meccaniche causate dal movimento del sensore, dal suo disadattamento o dal suo posizionamento; oppure gli errori dei circuiti di condizionamento del segnale.

L’industria automobilistica

L’automotive è uno dei settori industriali in cui i sensori vengono utilizzati in maniera consistente. Si pensi, per esempio, ai sensori finalizzati al controllo della stabilità dei veicoli o per i sistemi di guida assistita. Per le applicazioni di building automation, invece, i sensori connessi aiutano non solo a monitorare la sicurezza e la salute delle persone, ma anche a rilevare condizioni ambientali non appropriate. E come dimenticare in questa rassegna i sensori destinati ai dispositivi indossabili: quando si indossa uno smartwatch che conta i passi, rileva il battito del cuore o sa dove siamo si stanno usando dei sensori.

Le grandezze di ingresso

A seconda della grandezza di ingresso, i sensori possono essere classificati per la grandezza misurata. Per esempio, se la grandezza di ingresso è uno spostamento lineare, ecco che la grandezza misurata potrà essere rappresentata dallo stato della superficie, dallo spessore o dalla lunghezza. Se la grandezza di ingresso è la forza, invece, si potranno misurare i suoni, la velocità di gas e fluidi, la pressione, le vibrazioni, la coppia, lo sforzo, gli urti, la densità e il peso. I segnali elettrici che possono essere rilevati sono – tra gli altri - la frequenza, la capacità e la corrente.