In breve: L'amplificatore operazionale è un componente elettronico che aumenta segnali deboli. In automazione serve a leggere sensori e pilotare attuatori.
Cosa è un amplificatore operazionale
L'amplificatore operazionale, detto anche op-amp, è un circuito integrato. Ha due ingressi e una uscita. I due ingressi si chiamano invertente e non invertente.
Riceve un segnale piccolo in ingresso. Lo restituisce più grande in uscita. La differenza tra i due ingressi viene amplificata di molte volte.
Nei sistemi di automazione, i segnali dei sensori sono spesso deboli. L'op-amp li rende utilizzabili dalle schede di controllo.
Come funziona nei circuiti
L'op-amp lavora collegato a resistenze esterne. Queste resistenze decidono quanto amplifica il segnale. Si chiama questo valore guadagno.
Esistono configurazioni di base molto usate. La prima è il circuito invertente, che cambia il segno del segnale. La seconda è il circuito non invertente, che mantiene il segno.
Altre configurazioni utili sono il sommatore e il comparatore. Il comparatore confronta due tensioni e dà un segnale alto o basso. È utile per accendere o spegnere un attuatore.
L'op-amp ha bisogno di una alimentazione elettrica. Spesso si usano tensioni simmetriche, ad esempio +12 V e -12 V.
Esempi pratici in automazione
Un sensore di temperatura produce pochi millivolt. L'op-amp lo amplifica fino a qualche volt. Così un microcontrollore può leggere il valore.
Un nastro trasportatore deve fermarsi quando un oggetto passa. Una fotocellula invia un piccolo segnale. Il comparatore con op-amp attiva il relè di arresto.
In un impianto idraulico si misura la pressione. Il segnale del sensore viene amplificato. Poi entra nel sistema di controllo che pilota la pompa.
Un altro esempio è il condizionamento dei segnali analogici. L'op-amp filtra i disturbi prima della lettura.
Parole difficili
- Op-amp: componente elettronico che amplifica la differenza tra due segnali di ingresso.
- Guadagno: numero che indica quante volte il segnale di uscita è più grande di quello di ingresso.
- Sensore: dispositivo che trasforma una grandezza fisica in segnale elettrico.
- Attuatore: dispositivo che esegue un'azione fisica comandata da un segnale elettrico.
- Comparatore: circuito che confronta due tensioni e dà uscita alta o bassa.
- Fotocellula: sensore che reagisce alla presenza o assenza di luce.
Riferimenti
- Norma: Riordino degli istituti tecnici
- Obiettivo formativo coperto: ob.tecnico-meccanica-meccatronica-energia.sistemi-e-automazione.cl3.elettronica.02