Firmware - Marzo 2014 / N°98 - (Page 13)
La compensazione dei Sensori
Chiunque utilizzi sensori o trasduttori di diverso genere ha senz'altro verificato
quanto la loro precisione venga condizionata dalle variazioni termiche; ha anche
constatato come la deriva, ben lontana dall'essere una funzione lineare della
temperatura, sia alquanto difficile da compensare. Ancora una volta i
microcontrollori possono dimostrarsi degli alleati preziosi nel risolvere il problema
di GASPARE SANTAERA
to, per poi vedere tramite un esempio
pratico come compensare le incertezze
n questo articolo vedremo come in
I
sulle misure tramite un generico mi-
particolari condizioni il fattore tem-
crocontrollore. Ovviamente la tecnica di
peratura possa condizionare l'accura-
compensazione che andremo a svilup-
tezza dei sensori elettronici, di conse-
pare si potrebbe applicare ad un qual-
guenza elaboreremo una strategia di
siasi sensore che abbia una curva di
compensazione a queste eventuali de-
caratterizzazione non lineare.
rive nelle misure, utilizzando un software di calcolo per l'interpolare la cur-
FUNZIONAMENTO DEL SENSORE
va di caratterizzazione del sensore e
I sensori di temperatura generalmente
un microcontrollore per la compensa-
utilizzano un transistor PNP in satura-
zione in tempo reale delle misure. In
zione per la misura della temperatura
particolare prenderemo in considera-
ambiente.
zione i sensori di temperatura descri-
Generalmente, infatti, i transistor non
vendo brevemente il loro funzionamen-
sono altro che due diodi con un termi-
nale a comune (la base), la tensione
delle due giunzioni che costituiscono il
transistor ed in particolare quella tra la
base e l'emettitore è funzione della temperatura, quindi conoscendo tutti i parametri presenti nell'espressione della
tensione di giunzione, si ricava la temperatura alla quale si trova il transistor.
Partendo dall'espressione della tensione di giunzione
vf=(kT A/q)ln(I F/I S), I F>>I S
dove
k=1,3807x10 -23 J/K=Costante di Boltzmann
q=1,6020x 10-19 Coulomb= Carica dell'Elettrone
T A=Temperatura Ambiente
I F=Corrente Diretta
I S=Corrente di Saturazione
e considerando che le correnti che appaiono nell'espressione sono entrambe
costanti ed in particolare I S dipende
dalla grandezza del transistor, mentre IF
è la corrente di bias del diodo, la tem-
peratura ambiente è l'unica incognita
dell'espressione quindi una volta misurata la tensione di giunzione la temperatura viene facilmente ricavata.
Per ottenere una misura più precisa,
spesso vengono utilizzati due transistor, infatti, la corrente di saturazione
del transistor oltre a dipendere dalle
dimensioni di quest'ultimo spesso dipende anche dalla temperatura in cui si
trova. L'introduzione di un secondo
transistor quindi permette la creazione di un match tra le due correnti presenti nei due transistor con la conseguente eliminazione della corrente di
saturazione nell'espressione della tensione di giunzione. Infatti, considerando due giunzioni con due correnti dirette
diverse (IF1, IF2 ) e tali che (IF2 / IF1)=N si
definisce la "tensione proporzionale alla temperatura assoluta" V PTAT come
V PTAT= Δ VF=V F1-V F2
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Single-Chip Usb To Uart Bridge
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Una Proposta TI per i Convertitori DC-DC
TOOLS FreeRTOS e SAM4L, le ragioni di una perfetta integrazione
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