Trasduttori, strumenti di bordo ed attuatori

Il trasduttore è un componente che ha il compito di trasformare una grandezza fisica ( spostamento, velocità, pressione, temperatura ) in una tensione o in una corrente elettrica. L'attuatore, invece, trasforma una grandezza elettrica in una grandezza fisica.  Vediamo dapprima i principali trasduttori usati sul velivolo.

 

Temperatura

Il termostato è costituito da un sensore di temperatura, cioè sensore che rileva la variazione di temperatura mediante una lamina bimetallica che si deforma all'aumentare della temperatura; questa lamina è collegata ad un interruttore che si apre o chiude in base alla variazione di temperatura avvenuta.

Il termistore si può usare per rilevare la variazione di temperatura; esso ha la proprietà di variare la sua resistenza al variare della temperatura; vi sono due tipi di termistori: il PTC ( Positive Temperature Coefficient  = coefficiente positivo di temperatura ) aumenta la sua resistenza all'aumentare della temperatura, l'NTC ( Negative Temperature Coefficient = coefficiente negativo di temperatura ) diminuisce la sua resistenza all'aumentare della temperatura; per poter agire da interruttore o da misuratore della temperatura occorre che il termistore sia collegato in un opportuno circuito elettrico; viene usato nel termometro, cioè lo strumento che misura la temperatura; viene anche usato come protezione nei motori sia elettrici sia meccanici: a scoppio, Diesel, a reazione; può essere usato nel variometro elettronico, per misurare le repentine variazioni di quota di un velivolo. Un altro sensore di temperatura è la termocoppia; essa è costituita da due lamine di metalli diversi, saldate da un solo lato; quando vi è una variazione di temperatura nel punto della saldatura, si manifesta una tensione elettrica tra le due parti estreme delle lamine non saldate ( effetto Seebeck ); questa tensione viene poi applicata ad appositi circuiti elettrici in modo da ottenere termometri o sistemi di protezione o viene applicata in ingresso ai computer di bordo, mediante convertitori di grandezze analogiche in grandezze digitali.

Pressione

Per quanto riguarda i trasduttori di pressione ricordiamo il pressostato, che è un interruttore comandato dalla pressione; all'aumentare della pressione, un cilindro si sposta facendo chiudere o aprire un interruttore; il pressostato non misura la pressione con continuità, ma scatta solo per valori massimi o valori minimi di pressione. Lo strumento che misura la pressione è il manometro; ricordiamo il manometro a diaframma, composto da una membrana che si espande all'aumentare della pressione e sposta, quindi, mediante un meccanismo di leve la lancetta rotante dello strumento; abbinando i movimenti della membrana ad un potenziometro lineare si può trasformare la pressione in tensione o corrente elettrica, da mandare ad un convertitore analogico/digitale per poter essere utilizzata dai computer di bordo. Un altro sensore di pressione è il cristallo piezoelettrico, cioè un cristallo che genera una tensione elettrica quando è sottoposto a pressione. Inoltre si può usare anche l'effetto capacitivo di un condensatore; ricordando, infatti, la formula di progetto di un condensatore:

dove S è la superficie di una armatura misurata in m2, d è la distanza fra le armature misura in metri, e è la costante dielettrica dell'isolante, misurata in F/ m. Mantenendo fissa una delle armature e costruendo la seconda armatura con una lamina metallica molto sottile, la seconda armatura si avvina alla prima all'aumentare della pressione, aumentando la capacità del condensatore. Il condensatore viene poi inserito in un circuito a corrente alternata per trasformare la pressione in tensione; successivamente si usa con convertitore analogico/digitale per inviare i dati ai computer di bordo. Il barometro, invece, misura la pressione atmosferica, ed è costituito da un manometro che misura la pressione atmosferica rispetto al vuoto.

Velocità

Per quando riguarda i trasduttori di velocità ricordiamo la dinamo tachimetrica, che serve a misurare la velocità angolare di un asse in rotazione; la dinamo dà una tensione continua che aumenta all'aumentare della velocità angolare; questa tensione può essere direttamente applicata ad un misuratore di giri di tipo analogico, cioè con le lancette che ruotano su di un quadrante, oppure ad un convertitore analogico digitale, e quindi ai computer di bordo.

Per misurare la velocità di un velivolo in volo si usano diversi modi; un primo modo è con l'impiego di un tubo di Pitot; il tubo di Pitot serve per misurare la velocità di un fluido, nel nostro caso misura la velocità dell'aria che circonda l'aereo rispetto al velivolo, che poi equivale alla velocità del velivolo rispetto all'aria, diversa dalla velocità del velivolo rispetto al terreno. Il tubo si basa sulla pressione totale del fluido; vi sono tre tipi di pressione: pressione statica, pressione dinamica, pressione totale; la pressione statica è rilevata mediante almeno due prese statiche applicate su due fori sui lati opposti della fusoliera ( la parte lunga dell'aereo che comprende cabina di pilotaggio e passeggeri ) ortogonali all'asse longitudinale del velivolo; la pressione totale o di impatto è rilevata mediante una o più prese dinamiche poste parallelamente all'asse longitudinale del velivolo; queste prese dinamiche si trovano o sui bordi dell'ala o sulla deriva ( la deriva si trova sulla coda dell'aereo, è una parte fissa verticale, attaccata direttamente sulla coda; sopra di essa vi è il timone; la deriva garantisce la stabilità della direzione ) o sulla parte anteriore della fusoliera. Il tubo di Pitot è composto da due tubi coassiali e misurano sia la pressione statica sia la pressione dinamica.

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