Firmware - Settembre 2014 / N°104 - (Page 39)

Analog mate "eddy currents" o correnti di Foucault, dal nome dello scienziato scopritore. Il nome richiama il vortice creato dal remo nell'acqua mentre spinge una barca in avanti, vaga rassomiglianza con la distribuzione di queste correnti sulla superficie conduttrice. L'intensità delle correnti dipende dalla distanza dalla sorgente, dimensioni e composizione del conduttore. Le eddy currents, essendo correnti variabili, generano a loro volta un campo magnetico, opposto al campo sorgente. Di nuovo, il campo generato è elettromagnetico ma trascuriamo qui la componente elettrica, non interessante per i nostri scopi. Il meccanismo descritto è concettualmente analogo ad un trasformatore, con l'avvolgimento primario formato dalla nostra bobina ed il secondario dai percorsi delle eddy currents. L'accoppiamento induttivo tra i due conduttori dipende da distanza, caratteristiche fisiche e forma dei conduttori. Quindi resistenza ed induttanza del "secondario" appaiono riflesse nel circuito primario come funzione della distanza, una volta stabiliti i materiali coinvolti. Il tutto può essere descritto con un modello comprendente un trasformatore, vedi figura 4. Nella figura 4 l'induttanza L(d) è funzione della distanza e R(d) la resistenza parassita associata alle eddy currents. È interessante notare alcune peculiarità delle correnti di Foucault. Misurando il campo magnetico da esse generate, è possibile misurare, senza contatto, la conducibilità elettrica del materiale in cui circolano. Microfratture ed altre imperfezioni superficiali impediscono la formazione delle correnti di Foucault nelle aree ad esse associate. Quindi le eddy currents possono essere usate per test non distruttivi, nuovamente, senza contatto, su strutture particolarmente critiche in caso di logorio meccanico, come le ali di un aeroplano. Il circuito presentato in figura 4 genera un campo magnetico con una induttanza e questo richiede un significativo consumo di potenza. Una migliore soluzione consiste nell'aggiungere in parallelo un condensatore, formando un circuito risonante. Il consumo di potenza sarà ora sostanzialmente ridotto alle sole perdite nell'induttore, più le eddy currents stesse. LDC1000 misura l'impedenza della risonanza parallela LC e contemporaneamente la frequenza di risonanza. La misura è eseguita grazie ad un loop di retroazione che mantiene l'ampiezza di oscillazione ad un livello costante, monitorando l'energia dissipata nell'LC. In questo modo viene determinata l'impedenza, il cui valore viene reso disponibile come un valore digitale inversamente proporzionale all'impedenza stessa, vedi figura 5. Contemporaneamente è misurata la frequenza di oscillazione, dalla quale si cal- Figura 3: Principio di funzionamento del sensore induttivo. cola l'induttanza del circuito LC, come vedremo meglio nel seguito. La frequenza è resa disponibile come valore digitale proporzionale alla grandezza misurata. LDC1000 lavora con un'ampia scelta di combinazioni LC, con frequenze di oscillazione tra 5 kHz e 5 MHz e impedenza compresa tra 798 ohm e 3,93 Mohm. Il campo di impedenza può essere considerato il fondo scala massimo di un convertitore ADC. Per avere la massima sensibilità, LDC1000 consente la programmazione del campo di misura in due registri Rp_MIN ed Rp_ MAX. Un capitolo del foglio specifiche è dedicato al calcolo dei valori da assegnare ai due registri. Quando l'impedenza del circuito risonante scende sotto il valore programmato in Rp_MIN, il dato digitale è limitato al fondo scala. Questa situazione si presenta ad esempio quando l'oggetto target si avvicina troppo alla bobina sensore. Graficamente questo comportamento è descritto dalla funzione impedenza/codice riportata in figura 5. Risoluzione e precisione sono due concetti diversi, da non confondere. La minima variazione della grandezza sotto misura rilevata, la risoluzione appunto, è molto elevata per LDC1000 ed è garantita per costruzione dal fornitore. L'errore massimo nella misura, la precisione, deve invece essere garantita ap- FOCUS ON SKILLS INSIDE TOOLS ANALOG TIPS'N TRICKS MARKET NEWS SPOTLIGHT EVENTS ZAPPING MEMBERSHIP

Tabella dei contenuti per la edizione digitale del Firmware - Settembre 2014 / N°104

TIPS'n tricks LIN, Local Interconnect Network
FOCUS on Micro Python: arriva la Python board per i sistemi embedded
SKILLs
Più intelligenza nell’Illuminazione a LED
Lampada elettronica a LED con MSP430
INside
Termostati Evoluti da Freescale
Si7005: Sensore di Temperatura e Umidità I2C
ANALOG LDC1000 Inductance to Digital Converter
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“Surge Stopper” Serie LTC 436x da Linear: Alte Prestazioni in Spazi Ridotti
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Firmware - Settembre 2014 / N°104

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