TdE Strum 09 09 2022

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Strumentazione V appello soluzioni Si vuole progettare un dispositivo in grado di monitorare la funzionalità polmonare, e in particolare il flusso respiratorio, di pazienti sottoposti ad ossigenoterapia. Tale dispositivo è costituito da una maschera di nebulizzazione in cui è collocato un sensore di temperatura come mostrato in Figura 1. Figura 1 Quando il soggetto respira, il flusso d’aria che entra nella mascherina scambia energia termica con il sensore, modificandone il valore di resistenza. Di conseguenza, il valore della tensione letta a valle del circuito di acquisizione del segnale varia proporzionalmente al flusso di aria che entra nel tubo. 1. Avendo a disposizione i seguenti sensori di temperatura, scegliere il sensore di modo tale che 𝑅(313𝐾)>350Ω e che il valore della resistenza diminuisca all’aumentare della temperatura a. Termistore NTC con 𝛽= 3000𝐾, 𝑅!=500Ω 𝑎 𝑇! =298𝐾 b. Termoresistenza PT1000 con 𝛼= 0.0038°𝐶#$ e 𝑅!=1𝑘Ω a 25°𝐶 c. Termistore NTC con 𝛽= 3000𝐾, 𝑅!=1300Ω 𝑎 𝑇! =298𝐾 Risposta C 2. Motivare opportunamente la risposta precedente Escludo subito la termoresistenza in quanto il valore di resistenza di una termoresistenza aumenta all’aumentare della temperatura. Eseguo i calcoli per i due termistori: - Termistore a à R@313K= 308 Ω à non soddisfa il requisito - Termistore c à R@313K= 802 Ω à soddisfa il requisito 3. Se necessario, si riduca la non linearità del sensore scelto nell’intorno del punto di esercizio 𝑇𝑚 = 27°𝐶 e determinare la sensitività del sensore nell’intorno di 𝑇% a valle della linearizzazione. (NOTA: da questo punto in poi si consideri il sensore eventualmente linearizzato) 𝑅&=𝑅(300𝐾)⋅ 𝛽−2𝑇𝛽+2𝑇=810.7 Ω 𝑆= −𝛽𝑇' ⋅𝑅( ⋅𝑅&' @𝑅& +𝑅(A'=−6.48Ω/K 4. Introducendo il sensore scelto a valle della linearizzazione nel circuito in Fig. 1, scrivere…