Sensori: Piccoli aiutanti utili nell'industria, nella ricerca o nella vita quotidiana

I sensori sono adatti sia per l'industria e la ricerca che per la nostra vita quotidiana. Raccolgono i dati che possono essere registrati e valutati utilizzando dispositivi di misurazione. La varietà di sensori è molto grande. Scopri quali tipi di sensori sono disponibili e come funzionano nella nostra guida.

• Cosa sono i sensori?

• Cosa possono misurare i sensori?

• Principi di misurazione dei sensori

• Campi di applicazione dei sensori

• La nostra pratica: L'integrazione di un software

• FAQ - domande frequenti sui sensori

Cosa sono i sensori?

Che si tratti di termometri, telecamere di sorveglianza, rilevatori di fumo, misuratori di pressione sanguigna o riscaldamento, i sensori ci incontrano quasi ovunque nella vita quotidiana. Il termine "sensore" deriva dal latino sentire e significa "osservare", "percepire", "sentire". Il compito di un sensore può essere illustrato utilizzando i sensi umani: In senso figurato, possono vedere, toccare, sentire, annusare e assaporare gli eventi che li circondano. Di fatto, i sensori sono componenti tecnici che servono a rilevare grandezze fisiche, chimiche e biologiche e quindi a renderli misurabili. I valori misurati vengono trasformati in un segnale elettrico e inoltrati a un sistema di elaborazione dati per poter essere infine valutati.

Nel nostro negozio online troverete, oltre ai sensori di diversi tipi, accessori per sensori come sistemi di fissaggio e alloggiamenti in plastica e componenti di sicurezza, ad esempio fotocellule e relè di sicurezza.

Cosa possono misurare i sensori?

I sensori possono rilevare misurazioni fisiche, chimiche e biologiche. I sensori che misurano le proprietà fisiche includono, ad esempio, sensori di pressione, con i quali è possibile determinare pressioni stazionarie, differenze di pressione e variazioni di pressione, nonché sensori di movimento e sensori PIR, che sono generalmente integrati nei rilevatori di movimento. I sensori PIR rilevano solo le variazioni di temperatura e devono essere distinti dai sensori di temperatura. Un sensore di temperatura misura la temperatura in modo costante, indipendentemente dal fatto che cambi o meno. Anche le grandezze elettriche come corrente, tensione e resistenza si possono misurare con i sensori.

I sensori per il rilevamento di grandezze chimiche misurano, ad esempio, il pH, il contenuto di ossigeno o la forza ionica. Questo raggruppamento comprende, tra l'altro, i sensori di gas, con i quali è possibile rilevare sostanze gassose come metano, etanolo, gas naturale o monossido di carbonio. Infine, i sensori rilevano anche valori biologici come impulsi, correnti del cervello e pressione sanguigna.

Principi di misurazione dei sensori

I sensori funzionano secondo diversi principi di misurazione o di funzionamento. I sensori capacitivi rilevano i dati in base alla variazione della capacità elettrica di un condensatore. In questo caso si può sfruttare il fatto che la capacità elettrica di un condensatore cambia con la distanza dei suoi elettrodi. Da questo si può ricavare una dimensione misurabile che può essere utilizzata, ad esempio, per la misurazione della distanza e dello spessore. Per questo motivo sono disponibili interruttori di prossimità e sensori di prossimità e sensori di distanza basati sul principio di misurazione capacitivo. Anche i sensori di pressione e di umidità che misurano il contenuto di umidità di un supporto possono essere sensori capacitivi.

A differenza della tecnologia dei sensori capacitivi, la tecnologia dei sensori induttivi, come suggerisce il nome, si basa sull'induttanza. I sensori induttivi funzionano con un campo di commutazione elettromagnetico sopra una bobina in rame, che si trova in un nucleo di commutazione in ferrite. Se un oggetto metallico elettricamente conduttivo si avvicina, il campo magnetico viene deformato o attenuato. Ciò significa che le ampiezze di vibrazione delle correnti parassite nel campo magnetico cambiano. Ciò a sua volta ha come conseguenza che l'impedenza della bobina cambia. Il sensore registra la variazione dell'ampiezza delle vibrazioni e, se si scende al di sotto di un determinato valore, emette il segnale di commutazione. I sensori induttivi servono a identificare oggetti metallici o magnetici o conduttori elettrici e possono essere utilizzati per la misurazione della distanza. Poiché misurano senza contatto, svolgono un ruolo importante soprattutto nell'ambito dell'automazione.

I sensori di inclinazione, che consentono di rilevare le inclinazioni nella stanza o le pendenze nell'ambiente, si basano a volte sulla tecnologia dei sensori induttivi. Tuttavia, sono disponibili anche sensori di inclinazione capacitivi.

I sensori magnetici hanno una portata maggiore rispetto ai sensori induttivi e si distinguono per un design piccolo e allo stesso tempo per elevate distanze di commutazione. Sono universali e commutano senza contatto. I sensori Hall (chiamati secondo il fisico statunitense Edwin Hall) si basano sul principio di misurazione magnetica e servono a rilevare e misurare i campi magnetici.

Oltre ai sensori capacitivi, magnetici e induttivi, ci sono sensori ottici che possono rilevare l'intensità, il colore e la durata della luce. Sono costituiti da un trasmettitore di luce, che invia un segnale luminoso, e da un ricevitore di luce, che valuta il segnale in entrata. I sensori ottici hanno il vantaggio rispetto ai sensori capacitivi, induttivi e magnetici che i campi elettrici o magnetici non influiscono sulla misurazione. Sono spesso utilizzati nel settore dell'automazione e negli smartphone.

Campi di applicazione dei sensori

I sensori ci incontrano in molti luoghi nella vita quotidiana. I sensori radar, ad esempio, si trovano in porte automatiche e sono un componente essenziale degli ausili per il parcheggio basati su radar. La tecnologia dei sensori si basa sulla tecnologia radar: emettendo migliaia di segnali elettromagnetici ogni secondo e misurando il tempo fino all'eco ricorrente, il sensore può determinare la distanza di un'auto dall'ambiente circostante. I sensori a ultrasuoni vengono utilizzati anche nei controlli della distanza di parcheggio.

I temporizzatori e le illuminazioni del numero civico sono esempi di utilizzo di sensori della luminosità. Un sensore luminoso misura la luminosità dell'ambiente e attiva una funzione speciale quando il valore effettivo è diverso dal valore previsto. Ciò può essere, ad esempio, l'accensione della luce al crepuscolo. I sensori di accelerazione misurano invece la vibrazione o l'accelerazione di un oggetto. Sono utilizzati, tra l'altro, per l'attivazione di airbag nei veicoli a motore e negli impianti di allarme. I sensori di accelerazione svolgono un ruolo particolarmente importante nella tecnologia.

I sensori di livello sono integrati in macchine da caffè, lavatrici e lavastoviglie per controllare la quantità d'acqua e, se necessario, per avvisare quando l'acqua si esaurisce o se nell'apparecchio c'è troppa acqua.

I sensori sono indispensabili anche nell'industria. I processi di produzione e di logistica sono sempre più automatizzati e l'utilizzo dei sensori sembra quindi indispensabile. I sensori di monitoraggio del livello, ad esempio, trovano impiego per monitorare i serbatoi dell'acqua piovana, i serbatoi in pressione del compressore, i boiler e i pozzi o per controllare le pompe.

Gli encoder rilevano i movimenti di rotazione e risultano particolarmente utili nell'ingegneria elettrica e nell'elettronica. Vengono utilizzati per la determinazione della posizione, la misurazione del numero di giri su macchine rotanti e la misurazione della distanza su nastri trasportatori. Nella tecnologia delle schede chip, che le aziende utilizzano ad esempio per i controlli degli accessi, si possono trovare anche sensori.

Un altro grande campo di applicazione è la tecnologia ambientale. Con l'aiuto di sensori è possibile determinare le emissioni nelle centrali a carbone, ad esempio il biossido di carbonio, e il pH negli impianti di depurazione o nei corsi d'acqua. Per il monitoraggio dell'acqua potabile, ad esempio per quanto riguarda il contenuto di cloro, vengono utilizzati sensori specifici.

La nostra pratica: L'integrazione di un software

Per il controllo di progetti di tecnologia di misurazione e sistemi di sensori e per una valutazione semplice e rapida dei dati raccolti, è consigliabile l'integrazione di un software. In questo modo è possibile modificare, ad esempio, le soglie o gli intervalli di campionamento e generare dati in forma di tabella. Alcune versioni possono anche preparare visivamente i dati sotto forma di grafici.

FAQ - domande frequenti sui sensori

Qual è la differenza tra sensori attivi e passivi?

La distinzione tra sensori attivi e passivi dipende dal fatto che i sensori abbiano bisogno o meno di un'energia elettrica ausiliaria per la misurazione. I sensori attivi sono in grado di generare tensione in modo indipendente e non richiedono alcuna alimentazione esterna supplementare, mentre i sensori passivi non possono fare a meno dell'alimentazione ausiliaria.

Ho bisogno di un modulo di commutazione specifico per ogni sensore specifico?

Non necessariamente. Nel nostro negozio online troverete moduli sensore universali compatibili con molti diversi tipi di sensori e sensori di misura.