E’ assai frequente nella pratica tecnica l’uso di apparecchi destinati ad attuare particolari comandi, oppure tradurre una qualsiasi grandezza fisica in segnale elettrico: i primi pendono il nome di attuatori, i secondi di trasduttori.
Tra gli attuatori, i più comuni sono l’elettromagnete e il relè. Diamo di seguito un cenno a questi due elementi.
L’elettromagnete è una calamita a comando, cioè che si accende e si spegne a seconda che sia attraversata o meno dalla corrente elettrica. Esso è costituito da una bobina avvolta intorno ad un nucleo di acciaio dolce. Quando nella bobina circola la corrente, all’interno del nucleo di acciaio si crea un campo magnetico molto più intenso di quello che creerebbe da sola la bobina stessa. Infatti, al campo magnetico della bobina si aggiunge il contributo del nucleo che nel frattempo si è magnetizzato. Non appena, però, la corrente si interrompe, il nucleo si smagnetizza quasi completamente e il campo magnetico esterno diventa praticamente nullo.
L’elettromagnete ha numerosissime applicazioni, sia a livello industriale che nella ricerca scientifica, per creare campi magnetici molto intensi. Esso dunque fa parte di numerosissimi oggetti di uso quotidiano, come ad esempio il telefono ed i registratori, audio e video, etc.
Il relè è un elettromagnete che sotto l’azione della corrente elettrica attira un’ancora che, a sua volta, provoca una determinata azione, che può essere la commutazione di un circuito elettrico, lo spostamento del cassetto di una elettrovalvola, etc.
Di notevole interesse, nella pratica tecnica, sono i cosiddetti temporizzatori, cioè particolari relè a tempo, i quali sono comandati da un meccanismo ad orologeria a durata variabile che provoca l’azione con un certo ritardo dal comando.
I trasduttori sono dispositivi idonei a trasformare in tensione elettrica, o più in generale in una grandezza elettrica, una grandezza di natura diversa; quest’ultima è detta entrata del trasduttore, mentre la tensione elettrica è l’uscita. Tra le due grandezze, di entrata e uscita, deve esserci il più possibile un legame di proporzionalità.
I trasduttori trasformano in tensione elettrica angoli, spostamenti, forze e pressioni, ma anche temperature, radiazioni luminose, etc.
Il loro campo d’impiego è, pertanto, vastissimo, sia perché molto spesso è più conveniente trasformare determinate grandezze in tensioni elettriche, ad esempio quando si deve trasmettere a distanza una grandezza, sia perché talvolta è più precisa una misura elettrica che non la misura diretta della grandezza in esame.
Il principio di funzionamento del trasduttore si basa sulla variazione di una grandezza elettrica, resistenza, capacità, etc., del suo elemento sensibile, in funzione della grandezza ad esso applicata; dalla misura di tale variazione, effettuata con metodi e strumenti elettrici, si risale al valore della grandezza che l’ha provocata.
I trasduttori possono essere a variazione di resistenza oppure a variazione di induttanza o di capacità.
Della prima famiglia fanno parte i potenziometri e gli estensimetri detti anche strain gauges. I potenziometri sono impiegati per misure di angoli, mentre gli estensimetri trovano applicazione soprattutto nella misura di deformazioni dei materiali, particolarmente in campo aeronautico.
I trasduttori a variazione di induttanza, trasformatore ad E, trasformatore differenziale, vengono impiegati per misurazioni di spostamenti e quindi delle forze o pressioni che li hanno provocati.
Anche i trasduttori a variazione di capacità si prestano molto bene a misure di spostamenti, in quanto traducono in variazione di capacità una variazione della distanza tra le due armature.
Esistono altre categorie di trasduttori, su cui non è il caso di soffermarsi, ma che è opportuno menzionare per il loro frequente ed utile impiego nella pratica: a magnetostrizione, a piezoelettricità, cellule fotoelettriche, termistori, fotoconduttori, elettroacustici, etc.