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SENSORI
approfondimenti
Gennaio/Febbraio 2016
n
Automazione e Strumentazione
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Con il termine ‘Smart Sensor’ (sensore intelli-
gente) si indica un tipo di sensore che ha al suo
interno circuiti elettronici capaci, oltre che di
rilevare una grandezza di tipo fisico, chimico o
elettrico, anche di
elaborare le informazioni e di
trasmetterle all’esterno sotto forma di segnale
digitale.
Schematicamente, all’interno di un sen-
sore intelligente possiamo identificare un trasdut-
tore, un circuito di amplificazione, un converti-
tore A/D, un microprocessore e un’interfaccia di
comunicazione. Il microprocessore contiene in
genere sia la base dati, sia il programma per l’e-
laborazione dell’informazione. L’interfaccia di
comunicazione verso l’esterno, solitamente di tipo
digitale, può essere ti tipo seriale, bus di campo,
wireless, Ethernet, IP. Proprio il collegamento dei
sensori intelligenti con i sistemi destinati a racco-
gliere i loro dati costituisce un elemento concreto
di innovazione, soprattutto in relazione all’esi-
genza diffusa di poter connettere un trasduttore al
sistema di controllo con la massima semplicità e
affidabilità.
Sensori integrati, Mems
e miniaturizzazione
Le attuali tecnologie dei microsistemi rendono
possibile la realizzazione di sensori intelligenti
in cui l’elemento sensibile è integrato in scala
microscopica sullo stesso chip con l’elettronica di
controllo, di misura e di elaborazione dei segnali.
Nel campo della microelettronica e dei sistemi a
larga scala d’integrazione (
VLSI
) si parla cor-
rentemente di
sensori integrati
con riferimento
a quei dispositivi in cui sono predisposti sullo
stesso substrato, molto spesso di silicio, i sensori
e l’elettronica di condizionamento del segnale. Lo
sviluppo dei sensori intelligenti miniaturizzati è
legato non solo alle prestazioni offerte, ma anche
al valore aggiunto rappresentato dal sistema di
elaborazione e controllo.
Oggi, con l’avvento dei
sensori ottici
, si stanno
sperimentando nuovi materiali in sostituzione del
silicio: fibre ottiche vetro, plastica, polimeri come
il polidimetilsilossano (PDMS). Con le
nanotec-
nologie
molti ritengono si sia raggiunto un limite
che pone in discussione la riduzione delle dimen-
sioni del sensore in rapporto al sistema sul quale
agisce.
In termini più generali i sensori intelligenti e i
Mems
(Micro Electrical Mechanical Systems)
sono di grande interesse per numerosi campi
applicativi in area industriale. I sensori intelligenti
integrati con le tecnologie Mems consentono di
realizzare sistemi completi di trasduzione su sin-
golo chip applicabili in campi particolarmente
sensibili alle dimensioni e ai costi dell’applica-
zione finale. Fino agli inizi degli anni 90 i sensori
Mems erano essenzialmente limitati alla funzione
sensoriale, mentre la circuiteria di elettronica a
supporto e quella di interfaccia verso i microcon-
trollori erano forniti separatamente. Negli anni
90 l’IEEE (Institute of Electrical and Electronic
Engineering) ha focalizzato i suoi sforzi di stan-
dardizzazione proprio nella direzione della fun-
zionalità intelligente da aggiungere ai sensori. Ad
esempio gli
accelerometri Mems
sono i più noti
tra i dispositivi sensori che elaborano misure di
natura meccanica con funzionalità avanzate.
Teds e sensori plug&play
I sensori intelligenti costituiscono un elemento di
Misure intelligenti con gli Smart Sensor
Armando Martin
Negli ultimi decenni, grazie alle nuove tecnologie microelettroniche, anche i più
semplici dispositivi di misura si sono progressivamente trasformati in complessi sistemi
digitali in grado di compiere numerose operazioni di elaborazione e comunicazione
connesse ai valori misurati. L’applicazione di questi sistemi di misura intelligenti è
apprezzabile in modo particolare nei servizi di rete, nei sistemi
miniaturizzati, nei sistemi plug&play e nell’IoT.
TECNOLOGIE E APPLICAZIONI DEI SENSORI CON CAPACITÀ EVOLUTE
@armando_martin
Figura 1 - Microcontrollore per Smart Sensor (Renesas)