I TRASDUTTORI
Col termine "Trasduttori" si indicano quei componenti che trasformano i segnali non elettrici in segnali elettrici, o viceversa. Si tratta di una categoria molto importante: infatti è proprio grazie ad essi che l'elettronica riesce a fare ben più che una semplice (e di per sé inutile) manipolazione di segnali elettrici. Il numero dei trasduttori è molto ampio, in questa pagina descriverò alcuni esempi, scelti fra i più importanti.
Temperatura. Per trasformare una temperatura in segnale elettrico si usano sopratutto particolari resistori o diodi, le cui caratteristiche di condizioni variano con la temperatura.
Luce. I componenti che trasformano un segnale luminoso in una grandezza elettrica sono sopratutto dispositivi che sfruttano l'effetto fotoconduttore, cioè la diminuzione di resistenza che la luce induce in particolari resistori, detti fotoresistori o in diodi a semiconduttore, detti fotodiodi. I primi, sensibili ed economici, sono impiegati dove sia sufficiente una risposta relativamente lenta; i secondi sono invece usati dove la velocità di risposta è essenziale, ad esempio come rivelatori per comunicazioni ottiche. Non dobbiamo poi dimenticare che particolati e complessi trasduttori di questo tipo sono anche le telecamere di ripresa televisiva.
Esempi di fotoresistenze. Si distinuono gli elettrodi metallici,
a pettine tra i quali è interposto il materiale fotoconduttore.
Onde sonore e vibrazioni.I trasduttori che trasformano in segnali elettrici le onde sonore (ad esempio i microfoni) o le vibrazioni (ad esempio le testine per giradischi), sono concettualmente simili tra loro, in quanto le onde sonore vengono sempre rivelate attraverso le vibrazioni che esse inducono su una membrana. Gli effetti fruttati da tali dispositivi sono principalmente quello elettromagnetico e quello piezzoelettrico.
Figura a: Struttura semplificata di un microfono a bobina mobile
(per semplicità non sono mostrati i collegamenti tra la bobina mobile e i
terminali di uscita).
Figura b: Testina fonografica (monofonica) a cristallo piezoelettrico.
Onde sonore. I componenti principali di questa famiglia sono gli auricolari e gli altoparlanti. Entrambi sono costruiti da un organo "motore" che mette in vibrazione una membrana, tanto più grande quanto più elevata deve essere l'energia sonora emessa. Anche in questo caso gli effetti più sfruttati per ottenere il movimento sono quello elettromagnetico e quello piezzoelettrico. Il primo, in particolare, è quello usato dalla maggior parte degli altoparlante, che sono realizzati ponendo all'estremità di una membrana a forma di cono una piccola bobina di filo, immersa nel campo di un magnete permanente.
Indicazioni luminose o visive.È
questa una categoria di trasduttori molto importante per il colloquio
uomo-macchina, e che va dai più semplici indicatori ai più complessi
pannelli con caratteri alfabetici e numerici. Citiamo innanzitutto gli
indicatori a LED (abbreviazione del termine inglese Light Emitting Diodes,
cioè "diodi emettitori di luce"). Come indica il loro stesso
nome, questi dispositivi sono dei diodi a semiconduttore che, quando vengono
percorsi dalla corrente, emettono luce. Sono oggi disponibili LED di diverse
dimensioni e colori, singoli o raggruppati a costruire indicatori per numeri
o caratteri alfabetici. Un'altra importante categoria di indicatori visivi
si basa sui "cristalli liquidi": particolari sostanze che,
all'ordinaria temperatura ambiente, sono in uno stato intermedio tra il
liquido e il solido. Influenzando, per mezzo di un campo elettrico,
l'orientamento delle molecole di tali sostanze, si possono variare le loro
proprietà ottiche: inserite in opportune strutture, esse sono perciò
adatte a realizzare visori comandati da segnali elettrici. Per concludere il
discorso sugli indicatori visivi, ricordiamo infine i tubi catodici
ed i cinescopi il cui funzionamento è basato sull'emissione da
parte di un catodo riscaladto, di un fascio di elettroni. Questo fascio, la
cui intensità è controllabile con un segnale elettronico, viene diretto su
uno schermo rivestito di materiali, detti fosfori, che, ivestiti
dal fascio elettronico, emettono luce. Agendo mediante campi magnetici od
elettrici si può far variare il punto d'incontro del fascio sullo schermo,
creando così complesse figure. I tubi a raggi catodici e i cinescopi sono
oggi usati nei televisori, nei terminali per calcolatori,
e negli oscilloscopi, strumenti che consentono di visualizzare
graficamente l'andamento nel tempo di una tensione o di una corrente.
I cirquiti stampati sono formati da sottili piste metalliche, realizzate con tecniche fotolitografiche su un materiale di base (normalmente vetroresina), e servono per connettere i diversi componenti elettronici. Nelle apparechiature più complesse si usano cirquiti stampati "multistrato", in qui le piste corrono non solo sulle due facce della piastra, ma anche tra i diversi strati di materiale di qui essa è composta.