Roberto Sozzi (ARPA Lazio) Teodoro Georgiadis (CNR-IBIMET ...

9 - TECNICHE PER L’OSSERVAZIONE DEL PBL.—————————————————————————⎯⎯——————————questa disciplina. Pertanto, in questo caso, le principali qualità richieste ad un sensori sono la precisione,la rapidità di risposta (costante di tempo bassa) e l’essere un sensore o di ordine zero o di ordine 1.9.6 IL TRASDUTTORE SECONDARIOIl trasduttore primario ha il compito di generare una variabile fisica intermedia, proporzionale allavariabile meteorologica di interesse. In serie a questo trasduttore è necessaria la presenza di unulteriore apparato che trasformi questa variabile (frequentemente di tipo meccanico) in un segnaleelettrico facilmente maneggiabile. Questo apparato è appunto il trasduttore secondario. Nel casoesemplificato al punto 9.5.2, il sensore primario era il cilindro metallico immerso nell’aria ambiente,mentre il sensore secondario era il circuito elettrico capace di convertire la resistenza variabile delmetallo ( la risposta del sensore primario , quindi) in una variabile elettrica di più immediata acquisizionecome, per esempio, una tensione o una corrente elettrica. Dal punto di vista logico questatrasformazione avviene per passi successivi.• Il primo passo consiste nel convertire la variabile di uscita del trasduttore primario x (es. lavelocità di rotazione dell’equipaggio di coppe in un anemometro) in una variabile elettrica y. Dalpunto di vista matematico, per questo primo passo risulta definita una funzione di trasferimento deltipo y = f(x). Questa conversione si realizza mediante l’impiego di apparati che di volta in voltapossono essere molto differenti. Frequentemente si impiega una dinamo tachimetrica chetrasforma un movimento di rotazione in una tensione. A volte si può utilizzare un potenziometroche produce come variabile di uscita una variazione di resistenza elettrica. Una situazioneinteressante è rappresentata dalla presenza di sensori ottici che, per esempio, trasformano unmovimento di rotazione in un segnale di tensione di tipo impulsivo (in pratica onde quasi quadre).Dato che i segnali di tipo impulsivo sono di regola generati per via elettromeccanica (per esempiotramite contatti di tipo Reed), il fronte di salita e di discesa dell’onda quadra che approssimal’impulso non è netto, ma presenta sistematicamente dei bounce (oscillazioni erratiche dibrevissima durata in corrispondenza dell’apertura e della chiusura), che devono essere filtrati.• Il secondo passo consiste nell’operare sul segnale elettrico così ottenuto in modo da renderloadatto alla conversione Analogico/Digitale successiva. In generale ciò significa ricondursi ad unsegnale in tensione (o raramente in corrente). Se il segnale elettrico su cui si opera è un segnale incorrente, normalmente esso presenterà un range caratterizzato da un valore minimo di 4 mA (checorrisponde generalmente ad un valore nullo della variabile da misurare) e da un valore massimo di20 mA. La conversione da corrente a tensione si realizza facilmente usando un resistore di valoreopportuno. La conversione si basa sulla Legge di Ohm, secondo cui la tensione ai capi del resistoredi resistenza R soddisfa alla relazione V = R ⋅ I , dove I è la corrente generata dal trasduttore cheha realizzato il primo passo. Apparentemente, fissato il valore di I, si ha che:lim R ⋅ I = V = ∞ . [9.17]R→∞∞In realtà, esistono limiti teorici e pratici. Il limite teorico è rappresentato dal fatto che il sistema diconversione Analogico/Digitale che riceverà a valle il segnale elettrico non può essere idealizzatocome un voltmetro ideale, al contrario è caratterizzato da una propria resistenza caratteristica finitaR v. In tal modo, la resistenza “vista” dall’apparato che realizza il primo passo di conversione,producendo un segnale, non è uguale ad R, ma alla resistenza parallelo composta da R e da R v:———————————————————————————⎯⎯————————- 331 -