IT201600117161A1

IT201600117161A1 - Sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche, in particolare momento torcente e/o flettente.

Info

Publication number: IT201600117161A1
Application number: IT102016000117161A
Authority: IT
Inventors: Marco Lasagni; Gabriele Sereni
Original assignee: Indiotech S R L
Priority date: 2016-11-21
Filing date: 2016-11-21
Publication date: 2018-05-21
Also published as: EP3542139B1; EP3542139A1; WO2018092112A1

Description

SISTEMA MULTISENSING DI RILEVAMENTO E MISURAZIONE DI GRANDEZZE FISICHE, IN PARTICOLARE MOMENTO TORCENTE E/O FLETTENTE.

D E S C R I Z I O N E

Il presente trovato ha come oggetto un sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche particolarmente, seppur non esclusivamente, utile e pratico nell’ambito del rilevamento e della misurazione di grandezze meccaniche, di tipo statico o dinamico, come ad esempio il momento (o coppia) torcente e/o il momento (o coppia) flettente.

Il sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato può essere ulteriormente utile e pratico nell’ambito del rilevamento e della misurazione di altre grandezze meccaniche, quali ad esempio la trazione, la compressione, e le deformazioni strutturali in generale, e grandezze cinematiche, quali ad esempio la prossimità, la posizione sia lineare sia angolare, la velocità sia lineare sia angolare, e l’accelerazione sia lineare sia angolare.

Attualmente, sono noti sistemi di rilevamento e misurazione di prossimità basati su sensori induttivi, che sfruttano le correnti parassite (in inglese eddy currents), a partire dalle quali poi ricavare l’informazione di interesse.

In particolare, questi sistemi di tipologia nota misurano la risposta di un circuito risonante, ovvero di un oscillatore, a variazioni di impedenza che dipendono dalla quantità di correnti parassite indotte.

Le correnti parassite, e dunque anche le variazioni di impedenza, sono causate dal movimento relativo di un elemento bersaglio rispetto a un elemento sensore, costituito ad esempio da una bobina, o viceversa.

Le variazioni di impedenza causano a loro volta variazioni di ampiezza e frequenza del segnale oscillante che possono essere utilizzate per ricavare la variazione di posizione e per effettuare misure di prossimità e di posizione (lineare o angolare).

In pratica, il movimento relativo tra l’elemento sensore e l’elemento bersaglio determina una variazione dell’accoppiamento induttivo tra l’elemento sensore e l’elemento bersaglio, che genera correnti parassite da cui con un’opportuna elaborazione è possibile ricavare la variazione di posizione ed effettuare misure di prossimità e di posizione (lineare o angolare).

Attualmente, sono noti anche sistemi di rilevamento e misurazione di altre grandezze fisiche, come ad esempio momento (o coppia) torcente e/o flettente, trazione e compressione.

Tuttavia, tali sistemi di rilevamento e misurazione di tipologia nota non sono scevri da inconvenienti, tra i quali va annoverato il fatto che essi sono idonei ad effettuare misure solo ed esclusivamente di un’unica grandezza fisica specifica, e non sono adatti ad effettuare misure di una pluralità di grandezze fisiche.

A titolo esemplificativo, i sistemi noti di rilevamento e misurazione di prossimità sono in grado di misurare solo ed esclusivamente la prossimità oppure la posizione (lineare o angolare), ma non altre grandezze fisiche come ad esempio momento torcente e/o flettente, trazione e compressione.

Un altro inconveniente dei sistemi noti di rilevamento e misurazione, in particolare nel caso di misura di prossimità, consiste nel fatto che essi presentano in ogni loro configurazione nota un elemento sensore e un elemento bersaglio operanti costantemente su piani paralleli. Inoltre, l’elemento sensore, come detto costituito ad esempio da una bobina, ha un asse longitudinale perpendicolare al piano che ospita l’elemento bersaglio.

Un altro inconveniente dei sistemi noti di rilevamento e misurazione, in particolare nel caso di misura di momento (o coppia) torcente e/o flettente, consiste nel fatto che essi presentano ingombri elevati se paragonati ad altre tipologie di sistemi sensori, ingombri che causano evidenti difficoltà di applicazione sui componenti meccanici o sulle strutture meccaniche da monitorare, con conseguenti limiti di utilizzo.

Un ulteriore inconveniente dei sistemi noti di rilevamento e misurazione, in particolare nel caso di misura di momento (o coppia) torcente, consiste nel fatto che essi richiedono di apportare modifiche meccaniche ai componenti meccanici o alle strutture meccaniche da monitorare.

Ad esempio in fase di produzione dei componenti stessi, con la magnetizzazione di una porzione di un albero meccanico. Ancora ad esempio, nel caso della misura di coppia con un torsiometro tradizionale, è necessario posizionare il torsiometro in linea con l’albero di cui si vuole misurare la coppia torcente, e quindi interrompere l’albero prevedendo parti meccaniche aggiuntive (ad esempio flange) per il corretto posizionamento e fissaggio del dispositivo di misura noto. Ancora ad esempio, possono essere necessari componenti statorici per la misura.

Un altro inconveniente dei sistemi noti di rilevamento e misurazione, in particolare nel caso di misura di momento (o coppia) torcente e/o flettente, consiste nel fatto che essi hanno uno specifico range di misura e una specifica sensibilità di misura, predefiniti e non modificabili, che se superati compromettono il funzionamento del sistema sensore.

Un ulteriore inconveniente di alcuni sistemi noti di rilevamento e misurazione, in particolare nel caso di misura di prossimità, consiste nel fatto che il circuito di eccitazione dell’elemento sensore comprende un oscillatore di tipo single-ended, e quindi è necessario prevedere un oscillatore indipendente per ogni elemento sensore che si vuole utilizzare.

Ancora un inconveniente di alcuni sistemi noti di rilevamento e misurazione, in particolare nel caso di misura di prossimità, consiste nel fatto che il circuito di eccitazione dell’elemento sensore presenta un ricircolo indesiderato di corrente dai nodi di uscita verso l’alimentazione, che introduce disturbi sul circuito di alimentazione, compromettendone l’efficienza.

Infine, un inconveniente dei sistemi noti di rilevamento e misurazione consiste nel fatto che la sensibilità di misura del sistema noto viene aumentata ridondando gli elementi sensori, ad esempio un insieme di bobine indipendenti. Tuttavia, questo approccio è estremamente inefficiente dal punto di vista energetico in quanto richiede di riservare una unità di elaborazione dei dati per ogni elemento sensore. Inoltre, l’aumento del numero di elementi bersagli e di elementi sensori porta anche ad una maggiore complessità delle strutture di supporto e fissaggio di bersagli e sensori all’apparato oggetto della misura.

In alternativa a quanto sopra, nei sistemi noti è possibile mantenere una sola unità di elaborazione, limitando però le prestazioni in termini di tempi di risposta del sistema. In questo caso è necessario implementare un sistema di multiplexing per elaborare e instradare i segnali provenienti dai singoli sensori.

Compito precipuo del presente trovato è quello di superare i limiti dell’arte nota sopra esposti, escogitando un sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche, in particolare momento torcente e/o flettente, che consenta di effettuare simultaneamente una o più misure di grandezze fisiche, ognuna con diversa sensibilità di misura, vale a dire che sia idoneo ad effettuare misure di prossimità, di posizione (lineare o angolare), e di grandezze meccaniche, come ad esempio momento torcente e/o flettente, trazione e compressione.

Nell’ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato è quello di concepire un sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche in cui elementi sensori ed elementi bersagli possano operare anche su piani non necessariamente paralleli.

Un altro scopo del presente trovato è quello di escogitare un sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche che abbia ingombri ridotti, permettendone la facile applicazione diretta sui componenti meccanici o sulle strutture meccaniche da monitorare.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di concepire un sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche che non richieda di apportare modifiche meccaniche ai componenti meccanici o alle strutture meccaniche da monitorare, potendo essere applicato direttamente ad essi, anche in ambito cosiddetto after-market.

Un altro scopo del presente trovato è quello di escogitare un sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche che permetta di modificare a piacimento il range di misura e la sensibilità di misura, in base alle necessità del caso.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di escogitare un sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche in cui non sia necessario prevedere un oscillatore indipendente per ogni elemento sensore che si vuole utilizzare.

Ancora, uno scopo del presente trovato è quello di concepire un sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche che consenta di eliminare l’eventuale ricircolo indesiderato di corrente dai nodi di uscita verso l’alimentazione, che come detto introduce disturbi sul circuito di alimentazione, compromettendone l’efficienza.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di realizzare un sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche che sia di elevata affidabilità, di relativamente semplice realizzazione, e a costi competitivi se paragonato alla tecnica nota.

Questo compito, nonché questi e altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche, in particolare momento torcente e/o flettente, comprendente almeno una coppia di elementi sensori collegati operativamente ad un gruppo circuitale terminale per la gestione di detta almeno una coppia di elementi sensori, e almeno un elemento bersaglio in materiale conduttore posizionato in un spazio tra detta almeno una coppia di elementi sensori, caratterizzato dal fatto che detto gruppo circuitale terminale comprende un circuito di rilevamento e condizionamento comprendente un oscillatore differenziale connesso a detta almeno una coppia di elementi sensori, detto oscillatore differenziale essendo atto a eccitare detta almeno una coppia di elementi sensori che, essendo in movimento relativo rispetto a detto almeno un elemento bersaglio, inducono una variazione differenziale dell’accoppiamento elettrico.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di alcune forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato, illustrate a titolo indicativo e non limitativo con l’ausilio dei disegni allegati, in cui:

la figura 1 è uno schema a blocchi che illustra schematicamente le componenti elettroniche di una forma di realizzazione del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche, secondo il presente trovato;

la figura 2 mostra la topologia di una forma di realizzazione preferita del circuito di rilevamento e condizionamento del segnale del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche, secondo il presente trovato;

la figura 3 mostra schematicamente forme di realizzazione esemplificative dell’elemento bersaglio tridimensionale del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche, secondo il presente trovato;

le figure 4a e 4b sono rispettivamente una vista in alzato laterale e una vista prospettica, entrambe schematiche, di una prima forma di realizzazione dell’elemento bersaglio tridimensionale e della coppia di elementi sensori del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche, secondo il presente trovato, configurato per misurare il movimento lineare;

la figura 5a, 5b e 5c sono rispettivamente una vista prospettica, una vista in alzato laterale e una vista in pianta dall’alto, tutte e tre schematiche, di una seconda forma di realizzazione dell’elemento bersaglio tridimensionale e della coppia di elementi sensori del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche, secondo il presente trovato, configurato per misurare il movimento angolare;

la figura 6 è una vista prospettica schematica di un albero a sviluppo longitudinale di cui si vuole misurare una o più grandezze fisiche per mezzo di una forma di realizzazione del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche, secondo il presente trovato;

le figure 7a e 7b sono rispettivamente una vista in alzato frontale e una vista prospettica, entrambe schematiche, di una prima forma di realizzazione del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche, secondo il presente trovato, configurato per misurare il momento torcente applicato all’albero illustrato in figura 6;

le figure 8a e 8b sono rispettivamente una vista in alzato laterale e una vista prospettica di una seconda forma di realizzazione del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche, secondo il presente trovato, configurato per misurare il momento torcente applicato all’albero illustrato in figura 6;

le figure 9a e 9b sono rispettivamente una vista prospettica e uno schema a blocchi, entrambi schematici, di una terza forma di realizzazione del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche, secondo il presente trovato, configurato per misurare sia il momento torcente sia il momento flettente applicato all’albero illustrato in figura 6;

le figure 10a e 10b sono rispettivamente una vista in alzato laterale e una vista prospettica di una quarta forma di realizzazione del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche, secondo il presente trovato, configurato per misurare il momento flettente applicato ad una trave;

le figure 11a, 11b e 11c sono rispettivamente una vista in alzato laterale, una vista prospettica e una vista schematica esplicativa di una quinta forma di realizzazione del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche, secondo il presente trovato, configurato per misurare le forze di trazione e compressione applicate ad una trave;

le figura 12a e 12b sono rispettivamente una prima e una seconda vista schematica che illustrano due possibili applicazioni di due forme di realizzazione, tra loro analoghe, del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche, secondo il presente trovato;

le figure 13a e 13b sono rispettivamente una prima e una seconda vista schematica che illustrano due possibili applicazioni di due forme di realizzazione del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche, secondo il presente trovato.

Con riferimento alle figure citate, il sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato, indicato globalmente con il numero di riferimento 5, comprende sostanzialmente almeno una coppia di elementi sensori 12a e 12b, almeno un primo supporto 62 per la coppia di elementi sensori 12a e 12b, primi mezzi di ancoraggio 64 del primo supporto 62, almeno un elemento bersaglio 60 conduttore posizionato nello spazio presente tra la coppia di elementi sensori 12a e 12b, almeno un secondo supporto 66 per l’elemento bersaglio 60, secondi mezzi di ancoraggio 68 del secondo supporto 66, e un gruppo circuitale terminale 10 per la gestione della coppia di elementi sensori 12a e 12b.

Gli elementi sensori 12a e 12b sono elementi induttivi o capacitivi che possono essere realizzati impiegando varie tecnologie note, come ad esempio l’avvolgimento di spire in materiale conduttore attorno ad un’anima metallica o in aria (bobina), la deposizione a spruzzo di materiale conduttore su substrati di natura organica e inorganica, piste di rame su un circuito stampato (in inglese Printed Circuit Board, in sigla PCB) o integrabili all’interno di un chip con le tecnologie microelettroniche attuali, oppure elementi capacitivi come i piatti di un condensatore o capacità.

Gli elementi sensori 12a e 12b sono distanziati l’uno dall’altro e vincolati rigidamente al primo supporto 62, ad esempio in corrispondenza di una sua estremità superiore. Il primo supporto 62 è atto a sostenere nello spazio la coppia di elementi sensori 12a e 12b.

I primi mezzi di ancoraggio 64 sono atti a vincolare rigidamente il primo supporto 62, ad esempio una sua estremità inferiore, ad un punto specifico o una sezione specifica 71, 72 sulla superficie esterna di un componente meccanico o una struttura meccanica 70 da monitorare, che può essere ad esempio un albero, una trave, un braccio meccanico, e così via.

In un’altra forma di realizzazione del sistema multisensing 5 secondo il trovato, gli elementi sensori 12a e 12b possono essere vincolati a due sezioni differenti del componente meccanico o struttura meccanica 70 da monitorare, l’elementi sensore 12a alla prima sezione e l’elemento sensore 12b alla seconda sezione, prevedendo pertanto due rispettivi primi supporti 62.

I primi mezzi di ancoraggio 64 del primo supporto 62 al componente meccanico o struttura meccanica 70 possono comprendere varie tecniche e tecnologie di collegamento note, come ad esempio adesivi, rivetti, viti mordenti o grani, bulloni, saldature, e così via, selezionate anche in base ai materiali di realizzazione del primo supporto 62 e/o del componente meccanico o struttura meccanica 70, nonché dalle scelte progettuali.

In una forma di realizzazione del sistema multisensing 5 secondo il trovato, il primo supporto 62 può essere ricavato direttamente sul componente meccanico o struttura meccanica 70, prevedendolo in fase di progetto e realizzazione di quest’ultimo. Chiaramente, in tal caso i primi mezzi di ancoraggio 64 non sono necessari per vincolare rigidamente il primo supporto 62 al componente meccanico o alla struttura meccanica 70.

L’elemento bersaglio 60 è un elemento conduttore che può essere realizzato in materiale conduttore, preferibilmente di tipo metallico; oppure l’elemento bersaglio 60 può comprendere materiale conduttore in almeno una sua porzione, ad esempio su tutta la sua superficie o sulla superficie di una delle sue facce.

L’elemento bersaglio 60 può avere diverse forme, dipendenti dal tipo di applicazione e dalle specifiche di misura (sensibilità, range e linearità di misura).

In una forma di realizzazione del sistema multisensing 5 secondo il trovato, l’elemento bersaglio 60 può essere ricavato direttamente sul componente meccanico o struttura meccanica 70, prevedendolo in fase di progetto e realizzazione di quest’ultimo.

L’elemento bersaglio 60 è vincolato rigidamente al secondo supporto 66, ad esempio in corrispondenza di una sua estremità superiore. Il secondo supporto 66 è atto a sostenere nello spazio l’elemento bersaglio 60. I secondi mezzi di ancoraggio 68 sono atti a vincolare rigidamente il secondo supporto 66, ad esempio una sua estremità inferiore, ad un punto specifico o una sezione specifica 71, 72 sulla superficie esterna di un componente meccanico o una struttura meccanica 70 da monitorare, che può essere ad esempio un albero, una trave, un braccio meccanico, e così via.

I secondi mezzi di ancoraggio 68 del secondo supporto 66 al componente meccanico o struttura meccanica 70 possono comprendere varie tecniche e tecnologie di collegamento note, come ad esempio adesivi, rivetti, viti mordenti o grani, bulloni, saldature, e così via, selezionate anche in base ai materiali di realizzazione del secondo supporto 66 e/o del componente meccanico o struttura meccanica 70, nonché dalle scelte progettuali.

In una forma di realizzazione del sistema multisensing 5 secondo il trovato, il secondo supporto 66 può essere ricavato direttamente sul componente meccanico o struttura meccanica 70, prevedendolo in fase di progetto e realizzazione di quest’ultimo. Chiaramente, in tal caso i secondi mezzi di ancoraggio 68 non sono necessari per vincolare rigidamente il secondo supporto 66 al componente meccanico o alla struttura meccanica 70.

Il gruppo circuitale terminale 10 (detto anche in inglese end device) è collegato operativamente alla coppia di elementi sensori 12a e 12b, in generale per la loro gestione e in particolare per la ricezione dell’informazione rilevata dagli elementi sensori 12a e 12b. Il gruppo circuitale terminale 10 è preferibilmente racchiuso all’interno del primo supporto 62 per la coppia di elementi sensori 12a e 12b.

Il gruppo circuitale terminale 10 comprende un circuito di rilevamento e condizionamento 14 del segnale, comprendente un oscillatore differenziale 15, preferibilmente di tipo LC, e un demodulatore 16. L’oscillatore differenziale 15 e il demodulatore 16 sono connessi in serie.

L’oscillatore, o circuito oscillante, differenziale 15 è connesso agli elementi sensori 12a e 12b. La variazione di impedenza equivalente degli elementi sensori 12a e 12b nei due rami dell’oscillatore differenziale 15 determina una variazione della frequenza e dell’ampiezza di oscillazione.

L’oscillatore differenziale 15 è atto a eccitare gli elementi sensori 12a e 12b, i quali, emettendo un campo elettromagnetico o elettrostatico tempo variante ed essendo in movimento relativo rispetto all’elemento bersaglio 60, inducono una variazione differenziale dell’accoppiamento elettrico.

Nel caso di induzione elettromagnetica, si ottiene un accoppiamento elettrico di tipo induttivo, con le conseguenti correnti parassite (in inglese eddy currents). L’allontanamento o l’avvicinamento tra gli elementi sensori 12a e 12b e l’elemento bersaglio 60 modificano l’accoppiamento induttivo, tramite induzione elettromagnetica, tra di essi, modulando conseguentemente la quantità di correnti parassite indotte.

Nel caso di induzione elettrostatica, si ottiene un accoppiamento elettrico di tipo capacitivo. L’allontanamento o l’avvicinamento tra gli elementi sensori 12a e 12b e l’elemento bersaglio 60 modificano l’accoppiamento capacitivo, tramite induzione elettrostatica, tra di essi.

Questa variazione differenziale dell’accoppiamento elettrico si traduce, al lato dell’oscillatore differenziale 15, in una variazione di impedenza equivalente. La variazione di impedenza equivalente determina una variazione della frequenza e dell’ampiezza del segnale oscillante in uscita, riportando l’informazione sulla misura della grandezza fisica.

Il demodulatore 16 è atto a estrarre l’inviluppo del segnale oscillante o oscillazione e, conseguentemente, a ottenere informazione sulla variazione di impedenza equivalente degli elementi sensori 12a e 12b.

Il gruppo circuitale terminale 10 comprende un circuito di amplificazione 18 del segnale, comprendente un amplificatore 19 e un regolatore di tensione 20. L’amplificatore 19 e il regolatore di tensione 20 sono connessi in serie.

L’inviluppo del segnale oscillante estratto viene amplificato dall’amplificatore 19 con guadagno programmabile dalla logica di controllo del circuito di calcolo 24, mediante un segnale di controllo del guadagno variabile. L’amplificatore 19 è connesso al regolatore di tensione 20 con offset di tensione programmabile dalla logica di controllo del circuito di calcolo 24, mediante un segnale di controllo dell’offset di tensione.

In una forma di realizzazione del sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato, l’amplificatore 19 può presentare guadagno fisso oppure variabile. In una forma di realizzazione del sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato, il regolatore di tensione 20 può presentare offset di tensione fisso oppure variabile.

Questi segnali di controllo consentono di modificare le specifiche di misura della grandezza fisica mediante la logica di controllo del circuito di calcolo 24.

Il circuito di rilevamento e condizionamento 14 del segnale e il circuito di amplificazione 18 del segnale sono connessi in serie.

Il gruppo circuitale terminale 10 comprende un circuito di acquisizione 22 del segnale, comprendente un convertitore analogico digitale (in sigla ADC). Il circuito di acquisizione 22 è atto a campionare il segnale analogico trasformandolo in insieme di valori digitali. Il circuito di amplificazione 18 del segnale, in particolare l’amplificatore 19, e il circuito di acquisizione 22 del segnale sono connessi in serie.

Il gruppo circuitale terminale 10 comprende un circuito di calcolo 24, in cui è implementata la logica di controllo, comprendente ad esempio un microcontrollore, un microprocessore, un Digital Signal Processor (in sigla DSP), un Field Programmable Gate Array (in sigla FPGA), o un Application Specific Integrated Circuit (in sigla ASIC). Il circuito di acquisizione 22 del segnale e il circuito di calcolo 24 sono connessi in serie.

La logica di controllo del circuito di calcolo 24 può essere implementata via software su piattaforme come microcontrollori, microprocessori, DSP e FPGA, oppure via hardware su piattaforme come ASIC.

Il circuito di calcolo 24 è configurato per comandare l’amplificatore 19 del circuito di amplificazione 18, mediante un segnale di controllo del guadagno variabile, e per comandare il regolatore di tensione 20 del circuito di amplificazione 18, mediante un segnale di controllo dell’offset di tensione. In questo modo, il circuito di calcolo 24 permette di selezionare e impostare, preferibilmente via software, le specifiche di misura, come ad esempio range di misura e sensibilità di misura, che pertanto possono essere dinamiche.

Il segnale digitale è elaborato dal circuito di calcolo 24 al fine di calcolare il valore di una determinata grandezza fisica; le modalità di questa elaborazione dipendono dalla grandezza fisica da misurare.

L’elaborazione del segnale digitale operata dal circuito di calcolo 24 permette di avere in uscita la misura della grandezza fisica ed eventuali misure indirette (come ad esempio velocità e accelerazione). Queste misure sono digitalizzate, e sono adatte a interfacciarsi con altri dispositivi elettronici, come ad esempio il gruppo circuitale remoto 36 oppure almeno una piattaforma esterna remota di acquisizione.

Il gruppo circuitale terminale 10 comprende un circuito di input/output 23, atto a permettere di interagire in ingresso (input) e in uscita (output) con il circuito di calcolo 24 per l’impostazione dei parametri di funzionamento del sistema multisensing 5. Il circuito di input/output 23 e il circuito di calcolo 24 sono connessi in serie.

Il gruppo circuitale terminale 10 comprende un circuito ricetrasmettitore 26 per la trasmissione e la ricezione dei dati digitali con un dispositivo remoto, come ad esempio il gruppo circuitale remoto 36 oppure almeno una piattaforma esterna remota di acquisizione, elaborazione e/o visualizzazione. Il circuito di calcolo 24 e il circuito ricetrasmettitore 26 sono connessi in serie, e in comunicazione bidirezionale.

La trasmissione e la ricezione dei dati digitali possono essere effettuate secondo vari protocolli di comunicazione digitale, che possono operare in modalità cablata oppure senza fili.

In una forma di realizzazione del sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato, il circuito ricetrasmettitore 26 comprende un circuito di comunicazione senza fili a corto raggio, ad esempio implementato secondo la tecnologia RFID (dall’inglese Radio-Frequency IDentification) o NFC (dall’inglese Near Field Communication), atto a permettere ad un operatore di leggere direttamente sul campo i valori delle grandezze fisiche misurate e di modificare i parametri di misura del sistema multisensing 5.

In una forma di realizzazione del sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato, il gruppo circuitale terminale 10 comprende vantaggiosamente un circuito di identificazione 28, ad esempio implementato secondo la tecnologia RFID (dall’inglese Radio-Frequency Identification) o NFC (dall’inglese Near Field Communication), atto a identificare univocamente con un codice identificativo univoco il gruppo circuitale terminale 10 e, conseguentemente, la coppia di elementi sensori 12a e 12b collegata ad esso. Il circuito di identificazione 28 e il circuito ricetrasmettitore 26 sono connessi in serie, e in comunicazione bidirezionale.

Il gruppo circuitale terminale 10 è alimentato elettricamente da una sorgente di energia 30, come ad esempio una batteria, collegata ad esso. Una possibile batteria può essere una cella standard al litio o una batteria equivalente. La sorgente di energia 30 alimenta elettricamente, tramite l’oscillatore differenziale 15, anche la coppia di elementi sensori 12a e 12b.

In una forma di realizzazione del sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato, il gruppo circuitale terminale 10 comprende un circuito 32 di recupero dell’energia da sorgenti energetiche ambientali, aumentando così la durata della sorgente di energia 30. Il circuito di recupero dell’energia 32 è connesso con la sorgente di energia 30.

Il circuito di recupero dell’energia 32 comprende un cosiddetto energy harvester, per esempio di tipo piezoelettrico, termoelettrico, triboelettrico, elettrostatico o elettromagnetico, che è un componente in grado di fornire una piccola quantità di energia.

Il cosiddetto energy harvesting (conosciuto anche come power harvesting) è il processo secondo il quale l’energia, proveniente da sorgenti alternative ed esterne, è catturata e immagazzinata. Queste forme di sorgenti di energia alternative sono tutte quelle comunemente disponibili nell’ambiente, come ad esempio vibrazioni oppure gradienti di temperatura, e il processo consiste nel convertirle in tensione elettrica utilizzabile.

In una forma di realizzazione del sistema multisensing 5 secondo il trovato, la sorgente di energia alternativa sfruttata dal circuito di recupero dell’energia 32 nel processo di energy harvesting può essere di tipo termico, come ad esempio nel caso dell’applicazione del sistema multisensing 5 su un albero 70 in rotazione, sfruttando generatori termoelettrici.

In questa applicazione, il giunto caldo potrebbe essere l’albero 70 stesso, che durante il ciclo di lavoro è portato a temperature di esercizio maggiori della temperatura ambiente, a causa dello stress meccanico dovuto alla rotazione e del contatto con fluidi ad elevata temperatura all’interno di riduttori. Il giunto freddo potrebbe essere un dissipatore connesso alla struttura meccanica, che ruotando in aria si raffredda e pertanto permette di mantenere un gradiente di temperatura tra i giunti sufficiente per recuperare energia con i generatori termoelettrici.

In una forma di realizzazione del sistema multisensing 5 secondo il trovato, la sorgente di energia alternativa sfruttata dal circuito di recupero dell’energia 32 nel processo di energy harvesting può essere di tipo rotazione, come ad esempio nel caso dell’applicazione del sistema multisensing 5 su un albero 70 in rotazione, sfruttando componenti piezoelettrici o triboelettrici che permettono di estrarre energia elettrica dalla deformazione di questi componenti alla rotazione.

In una forma di realizzazione del sistema multisensing 5 secondo il trovato, la sorgente di energia alternativa sfruttata dal circuito di recupero dell’energia 32 nel processo di energy harvesting può essere di tipo solare o eolico, come ad esempio nel caso dell’applicazione del sistema multisensing 5 su strutture meccaniche poste in ambiente esterno, come possono essere travi di ponti, e così via.

In una forma di realizzazione del sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato, il gruppo circuitale terminale 10 comprende un circuito 34 di gestione delle sorgenti energetiche disponibili, aumentando così la durata della sorgente di energia 30. Il circuito di gestione dell’energia 34 è connesso con la sorgente di energia 30.

Il circuito di gestione dell’energia 34 è configurato per permettere il trasferimento di energia elettrica da un punto remoto della struttura meccanica 70 da monitorare e il sistema multisensing 5.

In una forma di realizzazione del sistema multisensing 5 secondo il trovato, il trasferimento di energia elettrica sfruttato dal circuito di gestione dell’energia 34 può avvenire tra due bobine, da posizionare in modo che non interferiscano con il sistema multisensing 5. Ad esempio, nel caso dell’applicazione del sistema multisensing 5 su un albero 70 in rotazione, si può posizionare una bobina sullo statore (componente meccanico fisso rispetto alla rotazione) per trasferire energia elettrica ad un’altra bobina collegata operativamente al gruppo circuitale terminale 10, in particolare al circuito di gestione dell’energia 34.

In una forma di realizzazione del sistema multisensing 5 secondo il trovato, il trasferimento di energia elettrica sfruttato dal circuito di gestione dell’energia 34 può avvenire tramite la luce. Ad esempio, nel caso dell’applicazione del sistema multisensing 5 su un albero 70 in rotazione, si può posizionare un diodo a emissione di luce (in sigla LED, dall’inglese Light Emitting Diode) o simili allo statore per trasferire energia elettrica ad un elemento ricevente collegato operativamente al gruppo circuitale terminale 10, in particolare al circuito di gestione dell’energia 34. Preferibilmente, l’elemento ricevente ha forma ad anello al fine di massimizzare il trasferimento di energia elettrica lungo tutto l’angolo di rotazione.

In una forma di realizzazione del trovato, il sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche comprende ulteriormente un gruppo circuitale remoto 36 (detto anche in inglese master device), atto a ricevere i dati digitali dal gruppo circuitale terminale 10, elaborarli mediante una logica di controllo, e trasmettere i dati digitali elaborati ad almeno una piattaforma esterna remota di acquisizione, elaborazione e/o visualizzazione.

Il gruppo circuitale remoto 36 può essere configurato per controllare una pluralità di gruppi circuitali terminali 10, che possono essere identificati univocamente tramite il circuito di identificazione 28 con un codice identificativo univoco.

Il gruppo circuitale remoto 36 comprende un circuito ricetrasmettitore 38 per la trasmissione e la ricezione dei dati digitali con un dispositivo remoto, come ad esempio il gruppo circuitale terminale 10 oppure almeno una piattaforma esterna remota di acquisizione, elaborazione e/o visualizzazione.

Il gruppo circuitale remoto 36 comprende un circuito di calcolo 40, in cui è implementata la logica di controllo, comprendente ad esempio un microcontrollore, un microprocessore, un Digital Signal Processor (in sigla DSP), un Field Programmable Gate Array (in sigla FPGA), o un Application Specific Integrated Circuit (in sigla ASIC). Il circuito ricetrasmettitore 38 e il circuito di calcolo 40 sono connessi in serie, e in comunicazione bidirezionale.

La logica di controllo del circuito di calcolo 40 può essere implementata via software su piattaforme come microcontrollori, microprocessori, DSP e FPGA, oppure via hardware su piattaforme come ASIC.

Il gruppo circuitale remoto 36 comprende un circuito di acquisizione 42 del segnale, comprendente un convertitore analogico digitale (in sigla ADC). Il circuito di acquisizione 42 del segnale e il circuito di calcolo 40 sono connessi in serie.

Il gruppo circuitale remoto 36 comprende un circuito di input/output 43, atto a permettere di interagire in ingresso (input) e in uscita (output) con il circuito di calcolo 40 per l’impostazione dei parametri di funzionamento del sistema multisensing 5. Il circuito di input/output 43 e il circuito di calcolo 40 sono connessi in serie.

Il gruppo circuitale remoto 36 è alimentato elettricamente da una sorgente di energia 44, come ad esempio una batteria. Una possibile batteria può essere una cella standard al litio o una batteria equivalente. La sorgente di energia 44 del gruppo circuitale remoto 36 è analoga alla sorgente di energia 30 del gruppo circuitale 10, descritta sopra.

In una forma di realizzazione del sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato, il gruppo circuitale remoto 36 comprende un circuito 46 di recupero dell’energia da sorgenti energetiche ambientali, aumentando così la durata della sorgente di energia 44. Il circuito di recupero dell’energia 46 è connesso con la sorgente di energia 44. Il circuito di recupero dell’energia 46 del gruppo circuitale remoto 36 è analogo al circuito di recupero dell’energia 32 del gruppo circuitale 10, descritto sopra.

In una forma di realizzazione del sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato, il gruppo circuitale remoto 36 comprende un circuito 48 di gestione delle sorgenti energetiche disponibili, aumentando così la durata della sorgente di energia 44. Il circuito di gestione dell’energia 48 è connesso con la sorgente di energia 44. Il circuito di gestione dell’energia 48 del gruppo circuitale remoto 36 è analogo al circuito di gestione dell’energia 34 del gruppo circuitale 10, descritto sopra.

In una forma di realizzazione del trovato, il sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche è collegato operativamente ad almeno una piattaforma esterna remota di acquisizione, elaborazione e/o visualizzazione.

La piattaforma esterna remota è un sistema o un dispositivo elettronico intelligente, configurato per prendere decisioni e controllare sistemi più complessi, come ad esempio una centralina elettronica, un modulo di data logging, un computer, un tablet, uno smartphone e altri dispositivi di elettronica di consumo. Questa piattaforma esterna remota è configurata anche per visualizzare il valore delle grandezze fisiche rilevate e misurate dal sistema multisensing 5. La piattaforma esterna remota è ulteriormente configurata per controllare la misura, modificando la sensibilità del sistema multisensing 5 secondo le necessità dal caso.

La coppia di elementi sensori 12a e 12b e l’elemento bersaglio 60 sono vincolati rispettivamente a due o più punti specifici o sezioni specifiche 71, 72 sulla superficie esterna del componente meccanico o della struttura meccanica 70 da monitorare, per mezzo dei rispettivi supporti 62 e 66 e dei rispettivi mezzi di ancoraggio 64 e 68.

Le deformazioni del componente meccanico o della struttura meccanica 70, indotte dai carichi applicati, dalle vibrazioni e/o dallo stress da usura, determinano un movimento relativo tra gli elementi sensori 12a e 12b e l’elemento bersaglio 60. Questo movimento relativo varia l’accoppiamento induttivo, tramite induzione elettromagnetica, nel caso in cui gli elementi sensori 12a e 12b siano induttori, come ad esempio bobine, oppure l’accoppiamento capacitivo, tramite induzione elettrostatica, nel caso in cui gli elementi sensori 12a e 12b siano piatti di un condensatore o capacità.

La variazione differenziale dell’accoppiamento tra gli elementi sensori 12a e 12b e l’elemento bersaglio 60 provoca una variazione differenziale dell’impedenza elettrica equivalente ai capi degli elementi sensori 12a e 12b.

Questa variazione d’impedenza viene misurata dal circuito di rilevamento e condizionamento 14 del gruppo circuitale terminale 10 e, opportunamente elaborata dal circuito di amplificazione 18 e del circuito di acquisizione 22, fornisce un valore del carico o grandezza fisica da monitorare, inizialmente incognito.

Questo valore viene infine trasmesso dal circuito ricetrasmettitore 26 del gruppo circuitale terminale 10, in modalità cablata oppure senza fili, verso il circuito ricetrasmettitore 38 del gruppo circuitale remoto 36, che ha l’ulteriore possibilità di comunicare con almeno una piattaforma esterna remota di acquisizione, elaborazione e/o visualizzazione, come ad esempio una centralina elettronica, un modulo di data logging, un computer, un tablet, uno smartphone e altri dispositivi di elettronica di consumo.

La comunicazione tra il gruppo circuitale terminale 10 e il gruppo circuitale remoto 36, in particolare tra il circuito ricetrasmettitore 26 del primo e il circuito ricetrasmettitore 38 del secondo, è bidirezionale e permette ad un operatore di modificare da una piattaforma esterna remota le specifiche di misura durante il funzionamento del sistema multisensing 5 secondo il trovato.

Nell’ambito del sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato, gli elementi sensori 12a e 12b e l’elemento bersaglio 60 possono avere movimento relativo anche su piani non paralleli, come illustrato a titolo esemplificativo nelle Figure 3, 4a e 4b.

In questo modo la variazione differenziale dell’accoppiamento induttivo, tramite induzione elettromagnetica, o capacitivo, tramite induzione elettrostatica, dovuto al movimento relativo tra gli elementi sensori 12a e 12b e l’elemento bersaglio 60, può essere utilizzata per determinare in maniera indiretta anche altre grandezze fisiche, oltre alle posizioni lineari o angolari e alla prossimità, come ad esempio il momento (o coppia) torcente e il momento (o coppia) flettente.

Nell’ambito del sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato, indipendentemente dalla specifica configurazione o applicazione, il circuito di eccitazione degli elementi sensori 12a e 12b, vale a dire il circuito di rilevamento e condizionamento 14 del gruppo circuitale terminale 10, è basato su un’architettura a oscillatore differenziale, che permette di associare agli elementi sensori 12a e 12b differenti forme geometriche e dimensioni (e.g. spessore) dell’elemento bersaglio 60, differenti range di misura, nonché differenti sensibilità di misura.

In una forma di realizzazione preferita del sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato, il circuito di rilevamento e condizionamento 14 del gruppo circuitale terminale 10 comprende un oscillatore differenziale 15 e un demodulatore 16 aventi una topologia circuitale come illustrato in figura 2.

Questo circuito di rilevamento e condizionamento 14 preferito comprende: un transistor MOSFET ramo destro 51, un transistor MOSFET ramo sinistro 52, un diodo ramo destro 53, un diodo ramo sinistro 54, un carico resistivo ramo destro 55, un carico resistivo ramo sinistro 56, un filtro capacitivo ramo destro 57, e un filtro capacitivo ramo sinistro 58.

Il primo elemento sensore 12a, il transistor MOSFET ramo destro 51 e il diodo ramo destro 53 sono connessi in serie. A seguire, il carico resistivo ramo destro 55 e il filtro capacitivo ramo destro 57 sono connessi in parallelo.

Il secondo elemento sensore 12b, il transistor MOSFET ramo sinistro 52 e il diodo ramo sinistro 54 sono connessi in serie. A seguire, il carico resistivo ramo sinistro 56 e il filtro capacitivo ramo sinistro 58 sono connessi in parallelo.

Per ovviare al problema del ricircolo indesiderato di corrente dai nodi di uscita verso l’alimentazione, nel circuito di rilevamento e condizionamento 14 preferito sono compresi due diodi 53 e 54 che, oltre alla funzione di rettificazione, bloccano il percorso di ricircolo della corrente tra uscita e alimentazione.

Sfruttando le caratteristiche del circuito di rilevamento e condizionamento 14 preferito è quindi possibile eccitare contemporaneamente entrambi gli elementi sensori 12a e 12b, riducendo il consumo totale di corrente dell’intero sistema 5, a parità di frequenza di oscillazione.

In particolare, l’oscillatore differenziale 15 del circuito di rilevamento e condizionamento 14 preferito di figura 2 presenta un’architettura circuitale differenziale a MOSFET, rispetto ad esempio all’uso di transistor bipolare. Questa architettura circuitale differenziale risolve i problemi legati al cosiddetto drift termico dovuto alla giunzione pn dei transistor bipolari e la relativa dipendenza del segnale di uscita da questi transistor bipolari.

La funzione rettificante è quindi rimandata dopo il MOSFET attraverso l’uso dei diodi 53 e 54 che hanno anche la funzione di bloccare il percorso di ricircolo della corrente tra uscita e alimentazione, riducendo i disturbi sul circuito di alimentazione.

In particolare, il demodulatore 16 del circuito di rilevamento e condizionamento 14 preferito di figura 2 comprende i diodi 53 e 54 e i filtri capacitivi 57 e 58, che pertanto sono atti ad eseguire la demodulazione del segnale oscillante.

Chiaramente, il circuito di rilevamento e condizionamento 14 preferito illustrato in figura 2 e descritto sopra non impedisce di utilizzare altre configurazioni elettroniche di oscillatori differenziali.

Il sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato permette di misurare in modo statico e dinamico grandezze meccaniche, vale a dire lo stato di sollecitazione, e al contempo grandezze cinematiche, come ad esempio posizione, velocità, accelerazione angolare e lineare, di un componente meccanico o una struttura meccanica 70, basandosi sulla misura diretta del movimento relativo tra due o più punti del componente meccanico o della struttura meccanica 70, con sensibilità sub-micrometrica.

Le grandezze o sollecitazioni meccaniche che è possibile misurare sono nello specifico: momento (o coppia) torcente, momento (o coppia) flettente, forze di trazione e compressione. Dalla misura di queste è possibile risalire in maniera indiretta ad altre grandezze fisiche di interesse come forza peso, pressione, temperatura.

Con particolare riferimento alla forma di realizzazione illustrata schematicamente nelle figure 6, 7a e 7b, il funzionamento del sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato, nel caso di utilizzo per la misura del momento (o coppia) torcente, è descritto di seguito.

L’applicazione di un momento torcente determina la deformazione del componente meccanico o della struttura meccanica 70, come ad esempio l’albero 70 illustrato, in particolare una rotazione relativa (sul piano x-y) tra due sezioni parallele generiche 71 e 72, la cui normale risulta avere la stessa direzione del vettore momento torcente.

In questo caso di utilizzo, il sistema multisensing 5 secondo il trovato permette di risalire al valore del momento torcente misurando la rotazione relativa tra le sezioni parallele generiche 71 e 72 dell’albero 70 (angolo θ).

La coppia di elementi sensori 12a e 12b è vincolata alla sezione 72 dell’albero 70, tramite il primo supporto 62 e i primi mezzi di ancoraggio 64, mentre l’elemento bersaglio 60 è vincolato alla sezione 71 dell’albero 70, tramite il secondo supporto 66 e i secondi mezzi di ancoraggio 68.

In un’altra forma di realizzazione del sistema multisensing 5 secondo il trovato, gli elementi sensori 12a e 12b possono essere vincolati a due sezioni differenti dell’albero 70, l’elementi sensore 12a alla prima sezione e l’elemento sensore 12b alla seconda sezione, accoppiando ad ognuno degli elementi sensori 12a e 12b un rispettivo elemento bersaglio 60.

In ancora un’altra forma di realizzazione del sistema multisensing 5 secondo il trovato, gli elementi sensori 12a e 12b possono essere vincolati in una stessa sezione dell’albero 70, prevedendo due elementi bersaglio 60 in sezioni opposte rispetto alla sezione degli elementi sensori 12a e 12b, una da un lato e l’altra dall’altro lato, in modo tale da includere gli elementi sensori 12a e 12b, e la sezione a cui sono vincolati, tra i due elementi bersaglio 60, e le rispettive sezione a cui sono vincolati.

La coppia di elementi sensori 12a e 12b e l’elemento bersaglio 60 sono disposti in modo tale da ottenere l’accoppiamento induttivo, tramite induzione elettromagnetica, o capacitivo, tramite induzione elettrostatica, tra di essi, sfruttando le diverse possibilità di configurazione. Si noti che l’accoppiamento differenziale amplifica l’effetto dell’accoppiamento singolo.

La rotazione relativa tra le sezioni parallele generiche 71 e 72 dell’albero 70 si traduce in uno movimento relativo dell’elemento bersaglio 60 rispetto alla coppia di elementi sensori 12a e 12b. Questo movimento relativo determina una variazione differenziale dell’accoppiamento tra il primo elemento sensore 12a e l’elemento bersaglio 60, e tra il secondo elemento sensore 12b e l’elemento bersaglio 60, che a sua volta si traduce in una variazione differenziale dell’impedenza equivalente nei due rami dell’oscillatore differenziale 15 del gruppo circuitale terminale 10.

L’ampiezza e la frequenza del segnale differenziale in uscita dall’oscillatore 15 variano quindi in modo proporzionale alla deformazione angolare e quindi al momento (o coppia) torcente.

Con particolare riferimento alla forma di realizzazione illustrata nelle figure 8a e 8b, il funzionamento del sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato, nel caso di utilizzo per la misura del momento (o coppia) torcente, è descritto di seguito.

Le due coppie di elementi sensori 12a e 12b sono vincolate alla sezione 72 dell’albero 70, tramite il primo supporto 62 e i primi mezzi di ancoraggio 64, ad esempio una prima boccola con grani. I due elementi bersaglio 60, uno per ogni coppia di elementi sensori 12a e 12b, sono vincolati alla sezione 71 dell’albero 70, tramite il secondo supporto 66 e i secondi mezzi di ancoraggio 68, ad esempio una seconda boccola con grani.

In questo caso di utilizzo, tramite un unico primo supporto 62 è possibile comprendere nel sistema multisensing 5 secondo il trovato due distinte coppie di elementi sensori 12a e 12b, ancorandosi ad un’unica sezione 72 dell’albero 70. Analogamente, tramite un unico secondo supporto 66 è possibile comprendere nel sistema multisensing 5 secondo il trovato due distinti elementi bersaglio 60, ancorandosi ad un’unica sezione 71 dell’albero 70.

Il sistema multisensing 5 così configurato comprende due distinti gruppi circuitali terminali 10, tra loro indipendenti.

In particolare, ogni coppia di elementi sensori 12a e 12b è collegata operativamente a un rispettivo circuito di rilevamento e condizionamento 14 del segnale e a un rispettivo circuito di amplificazione 18 del segnale.

Si noti che, nella forma di realizzazione del sistema multisensing 5 secondo il trovato qui illustrata, sono compresi due coppie di elementi sensori 12a e 12b, due elementi bersaglio 60, e due rispettivi gruppi circuitali terminali 10, tra loro indipendenti, al fine di ottenere la ridondanza completa del sistema multisensing 5.

In generale, il sistema multisensing 5 secondo il trovato può comprendere al suo interno elementi ridondanti, come esemplificato nel paragrafo precedente, rendendo il sistema multisensing 5 stesso resistente ai guasti e safety-critical.

Con particolare riferimento alla forma di realizzazione illustrata nelle figure 9a e 9b, si noti che il sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato può essere utilizzato per la misura contemporanea di momento (o coppia) torcente, e momento (o coppia) flettente.

Le due coppie di elementi sensori 12a e 12b sono vincolate alla sezione 72 dell’albero 70, tramite il primo supporto 62 e i primi mezzi di ancoraggio 64. L’elemento bersaglio 60 è vincolato alla sezione 71 dell’albero 70, tramite il secondo supporto 66 e i secondi mezzi di ancoraggio 68. L’elemento bersaglio 60 è unico per tutte e due le coppie di elementi sensori 12a e 12b.

In questo caso di utilizzo, tramite un unico primo supporto 62 è possibile comprendere nel sistema multisensing 5 secondo il trovato due distinte coppie di elementi sensori 12a e 12b, ancorandosi ad un’unica sezione dell’albero 70.

Una delle due coppie di elementi sensori 12a e 12b è disposta in modo tale da essere sensibile alla torsione dell’albero 70, mentre l’altra coppia di elementi sensori 12a e 12b è disposta in modo tale da essere sensibile alla flessione dell’albero 70.

Una forma di realizzazione del sistema multisensing 5 secondo il trovato analoga a quella illustrata in figura 9b può essere utilizzata per il riconoscimento di movimenti bidimensionali sul piano xy. A titolo esemplificativo, si consideri l’elemento bersaglio 60 ancorato tramite il secondo supporto 66 e i secondi mezzi di ancoraggio 68 al piano x-y.

Il movimento relativo del primo supporto 62 rispetto all’elemento bersaglio 60 può essere letto nelle coordinate x e y attraverso due coppie indipendenti di elementi sensori 12a e 12b, entrambe supportate dal primo supporto 62.

Ad ogni coppia di elementi sensori 12a e 12b è quindi associata una coordinata di movimento, x oppure y, cosicché mediante l’acquisizione dei due segnali, tramite un unico circuito di acquisizione 22, e l’elaborazione dei due segnali, tramite un unico circuito di calcolo 24, è possibile combinare le informazioni rilevate e determinare le coordinate del primo supporto 62 sul piano.

Con particolare riferimento alla forma di realizzazione illustrata nelle figure 10a e 10b, il funzionamento del sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato, nel caso di utilizzo per la misura del momento (o coppia) flettente, è descritto di seguito.

L’applicazione di un momento flettente determina la deformazione del componente meccanico o della struttura meccanica 70, come ad esempio la trave 70 illustrata, in particolare una rotazione relativa (sul piano y-z) tra due sezioni parallele generiche 71 e 72, la cui normale risulta essere perpendicolare alla direzione del vettore momento flettente.

In questo caso di utilizzo, il sistema multisensing 5 secondo il trovato permette di risalire al valore del momento flettente misurando la rotazione relativa tra le sezioni parallele generiche 71 e 72 della trave 70 (angolo γ).

La coppia di elementi sensori 12a e 12b è vincolata alla sezione 72 della trave 70, tramite il primo supporto 62 e i primi mezzi di ancoraggio 64, mentre l’elemento bersaglio 60 è vincolato alla sezione 71 della trave 70, tramite il secondo supporto 66 e i secondi mezzi di ancoraggio 68.

La coppia di elementi sensori 12a e 12b e l’elemento bersaglio 60 sono disposti in modo tale da ottenere l’accoppiamento induttivo, tramite induzione elettromagnetica, o capacitivo, tramite induzione elettrostatica, tra di essi, sfruttando le diverse possibilità di configurazione.

La rotazione relativa tra le sezioni parallele generiche 71 e 72 della trave 70 si traduce in uno movimento relativo dell’elemento bersaglio 60 rispetto alla coppia di elementi sensori 12a e 12b. Questo movimento relativo determina una variazione differenziale dell’accoppiamento tra il primo elemento sensore 12a e l’elemento bersaglio 60, e tra il secondo elemento sensore 12b e l’elemento bersaglio 60, che a sua volta si traduce in una variazione differenziale dell’impedenza equivalente nei due rami dell’oscillatore differenziale 15 del gruppo circuitale terminale 10.

L’ampiezza e la frequenza del segnale differenziale in uscita dall’oscillatore 15 variano quindi in modo proporzionale alla deformazione angolare e quindi al momento (o coppia) flettente.

Con particolare riferimento alla forma di realizzazione illustrata nelle figure 11a, 11b e 11c, il funzionamento del sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato, nel caso di utilizzo per la misura delle forze di trazione e compressione, è descritto di seguito.

L’applicazione di una forza di trazione o compressione determina la deformazione del componente meccanico o della struttura meccanica 70, come ad esempio la trave 70 illustrata, in particolare un movimento relativo tra due sezioni parallele generiche 71 e 72, la cui normale risulta essere parallela alla direzione dei vettori forza.

In questo caso di utilizzo, il sistema multisensing 5 secondo il trovato permette di risalire al valore della forza di trazione o compressione misurando il movimento relativo tra le sezioni parallele generiche 71 e 72 della trave 70 (distanza Δx).

Il movimento relativo tra le sezioni parallele generiche 71 e 72 della trave 70 si traduce in uno movimento relativo dell’elemento bersaglio 60 rispetto alla coppia di elementi sensori 12a e 12b. Questo movimento relativo determina una variazione differenziale dell’accoppiamento tra il primo elemento sensore 12a e l’elemento bersaglio 60, e tra il secondo elemento sensore 12b e l’elemento bersaglio 60, che a sua volta si traduce in una variazione differenziale dell’impedenza equivalente nei due rami dell’oscillatore differenziale 15 del gruppo circuitale terminale 10.

L’ampiezza e la frequenza del segnale differenziale in uscita dall’oscillatore 15 variano quindi in modo proporzionale al movimento relativo tra le sezioni parallele generiche 71 e 72 e quindi alla forza di trazione o compressione.

Essendo nota la forza di trazione o compressione applicata alla trave 70, la geometria della trave 70 e il materiale di realizzazione, è possibile calcolare in modo indiretto, sfruttando la logica di controllo, la forza peso, la pressione e/o la temperatura a cui è soggetta la trave 70.

Con particolare riferimento alla forma di realizzazione illustrata schematicamente nelle figure 5a, 5b e 5c, il funzionamento del sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato, nel caso di utilizzo per la misura di rotazione, angolo, velocità e accelerazione angolare tra due corpi o piani vincolati tra loro o liberi, in movimento relativo, è descritto di seguito.

In questo caso di utilizzo, la coppia di elementi sensori 12a e 12b è vincolata alla faccia inferiore di un primo corpo o piano 74, tramite il primo supporto 62 e i primi mezzi di ancoraggio 64, mentre l’elemento bersaglio 60d è vincolato alla faccia superiore di un secondo corpo o piano 76, tramite il secondo supporto 66 e i secondi mezzi di ancoraggio 68.

L’elemento bersaglio 60d è tridimensionale e viene opportunamente sagomato a seconda della sensibilità e del range di misura su cui si intende operare, alcune forme di realizzazione esemplificative dell’elemento bersaglio 60 tridimensionale essendo illustrate in figura 3.

Il movimento relativo di rotazione tra il primo corpo o piano 74 e il secondo corpo o piano 76 determina una variazione differenziale dell’accoppiamento tra il primo elemento sensore 12a e l’elemento bersaglio 60d, e tra il secondo elemento sensore 12b e l’elemento bersaglio 60d, che a sua volta si traduce in una variazione differenziale dell’impedenza equivalente nei due rami dell’oscillatore differenziale 15 del gruppo circuitale terminale 10.

L’ampiezza e la frequenza del segnale differenziale in uscita dall’oscillatore 15 variano quindi in modo proporzionale alla rotazione relativa tra il primo corpo o piano 74 e il secondo corpo o piano 76 e quindi all’angolo che si intende misurare.

Essendo noto l’angolo di rotazione e la geometria del sistema da monitorare, è possibile calcolare in modo indiretto, sfruttando la logica di controllo, la velocità e l’accelerazione angolari relative tra il primo corpo o piano 74 e il secondo corpo o piano 76.

Con particolare riferimento alla forma di realizzazione illustrata schematicamente nelle figure 4a e 4b, il funzionamento del sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato, nel caso di utilizzo per la misura di movimento lineare, posizione, velocità e accelerazione lineare tra due corpi o piani vincolati tra loro o liberi, in movimento relativo, è descritto di seguito.

In questo caso di utilizzo, la coppia di elementi sensori 12a e 12b è vincolata alla faccia inferiore di un primo corpo o piano, tramite il primo supporto 62 e i primi mezzi di ancoraggio 64, mentre l’elemento bersaglio 60c è vincolato alla faccia superiore di un secondo corpo o piano, tramite il secondo supporto 66 e i secondi mezzi di ancoraggio 68.

L’elemento bersaglio 60c è tridimensionale e viene opportunamente sagomato a seconda della sensibilità e del range di misura su cui si intende operare, alcune forme di realizzazione esemplificative dell’elemento bersaglio 60 tridimensionale essendo illustrate in figura 3.

Il movimento relativo lineare tra il primo corpo o piano e il secondo corpo o piano determina una variazione differenziale dell’accoppiamento tra il primo elemento sensore 12a e l’elemento bersaglio 60c, e tra il secondo elemento sensore 12b e l’elemento bersaglio 60c, che a sua volta si traduce in una variazione differenziale dell’impedenza equivalente nei due rami dell’oscillatore differenziale 15 del gruppo circuitale terminale 10.

L’ampiezza e la frequenza del segnale differenziale in uscita dall’oscillatore 15 variano quindi in modo proporzionale al movimento lineare relativo tra il primo corpo o piano e il secondo corpo o piano.

Essendo noto il movimento lineare e la geometria del sistema da monitorare, è possibile calcolare in modo indiretto, sfruttando la logica di controllo, la velocità e l’accelerazione lineari relative tra il primo corpo o piano e il secondo corpo o piano.

Con particolare riferimento alla forma di realizzazione illustrata schematicamente nelle figure 12a e 12b, il funzionamento del sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato, nel caso di utilizzo per la misura del momento (o coppia) torcente oppure del momento (o coppia) flettente tra due corpi o piani vincolati tra loro o liberi, in movimento relativo, è descritto di seguito.

In questo caso di utilizzo, la coppia di elementi sensori 12a e 12b è vincolata alla faccia inferiore di un primo corpo o piano 74, mentre i due elementi bersaglio 60 sono vincolati alla faccia superiore di un secondo corpo o piano 76. Il posizionamento degli elementi sensori 12a e 12b dipende da come sono fatti e orientati i rispettivi elementi bersaglio 60.

Il movimento relativo di torsione o flessione tra il primo corpo o piano 74 e il secondo corpo o piano 76 determina una variazione differenziale dell’accoppiamento tra il primo elemento sensore 12a e il rispettivo elemento bersaglio 60, e tra il secondo elemento sensore 12b e il rispettivo elemento bersaglio 60, che a sua volta si traduce in una variazione differenziale dell’impedenza equivalente nei due rami dell’oscillatore differenziale 15 del gruppo circuitale terminale 10.

L’ampiezza e la frequenza del segnale differenziale in uscita dall’oscillatore 15 variano quindi in modo proporzionale al movimento relativo di torsione o flessione tra il primo corpo o piano 74 e il secondo corpo o piano 76 e quindi al momento torcente o flettente che si intende misurare.

Con particolare riferimento alla forma di realizzazione illustrata schematicamente nelle figure 13a, il sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato può essere utilizzato per la misura dell’angolo di rotazione di un componente meccanico o struttura meccanica 70, come ad esempio il braccio 70 illustrato, tramite uno dei due elementi sensori 12a o 12b, e il rilevamento della posizione di fine corsa del braccio 70 in rotazione, tramite l’altro dei due elementi sensori 12a o 12b, oppure per il rilevamento di due posizioni indipendenti di fine corsa del braccio 70 in rotazione.

Questa configurazione del sistema multisensing 5 secondo il trovato può essere utile in applicazioni dove è necessaria una buona precisione nel rilevamento della fine corsa del braccio 70 in rotazione.

Con particolare riferimento alla forma di realizzazione illustrata schematicamente nella figura 13b, il sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato può essere utilizzato per il rilevamento di due posizioni indipendenti di fine corsa di un componente meccanico o struttura meccanica 70, come ad esempio il braccio 70 illustrato, in traslazione.

Il sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato è un unico sistema intelligente che consente di effettuare misure dirette o indirette e indipendenti di diverse grandezze fisiche, in particolare il momento (o coppia) torcente e/o il momento (o coppia) flettente, ma anche altre grandezze meccaniche, quali ad esempio la trazione, la compressione, e le deformazioni strutturali in generale, e grandezze cinematiche, quali ad esempio la prossimità, la posizione sia lineare sia angolare, la velocità sia lineare sia angolare, e l’accelerazione sia lineare sia angolare.

La scelta di quali grandezze fisiche monitorare è il risultato delle diverse possibilità di posizionamento della coppia di elementi sensori 12a e 12b sull’oggetto di interesse, e della forma geometrica e della dimensione (e.g. spessore) dell’elemento bersaglio 60 applicato all’oggetto di interesse.

Le misure sia dirette sia indirette vengono effettuate senza contatto diretto tra gli elementi sensori 12a e 12b e l’elemento bersaglio 60, mediante l’accoppiamento di tipo induttivo o capacitivo, tramite induzione elettromagnetica o elettrostatica, sfruttando un’architettura a oscillatore differenziale.

Il sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato permette di aumentare la sensibilità di misura, sfruttando contemporaneamente due diversi fattori di variazione differenziale dell’accoppiamento induttivo, tramite induzione elettromagnetica, o capacitivo, tramite induzione elettrostatica, tra gli elementi sensori 12a e 12b e l’elemento bersaglio 60.

Questi due fattori sono: la variazione della distanza tra gli elementi sensori 12a e 12b e l’elemento bersaglio 60; e la tipologia e le caratteristiche del materiale conduttore dell’elemento bersaglio 60 e la variazione della porzione conduttrice dell’elemento bersaglio 60 in corrispondenza della quale si accoppia il campo elettromagnetico o elettrostatico generato dagli elementi sensori 12a e 12b.

E’ possibile combinare entrambi i fattori di variazione differenziale dell’accoppiamento induttivo o capacitivo, senza penalizzare i consumi e la complessità del sistema multisensing 5, prevedendo l’utilizzo di elementi bersagli 60 tridimensionali in cui la porzione sensibile dell’elemento bersaglio 60 si sviluppa non solo lungo il piano su cui si muove l’elemento bersaglio 60, ma anche in direzione ortogonale a questo piano, come esemplificato da alcune forme di realizzazione dell’elemento bersaglio 60 tridimensionale illustrate in figura 3.

In questo modo, indipendentemente dal tipo di movimento dell’elemento bersaglio 60, ottimizzando la sua forma geometrica nelle tre dimensioni e/o lo spessore del materiale conduttore, preferibilmente metallico, è possibile ridurre la distanza tra gli elementi sensori 12a e 12b e l’elemento bersaglio 60, e massimizzare la variazione della porzione conduttrice dell’elemento bersaglio 60 all’interno dello spazio di sensibilità degli elementi sensori 12a e 12b.

Oltre a ciò, il sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato, comprendente l’oscillatore differenziale 15, permette di avere in uno specifico range di misura due o più sensibilità diverse, associando ad ogni elemento sensore 12a o 12b un elemento bersaglio 60 avente caratteristiche diverse.

L’architettura a oscillatore differenziale del sistema multisensing 5 secondo il trovato rende la misura della grandezza fisica insensibile alle vibrazioni meccaniche di tipo common mode.

L’architettura a oscillatore differenziale del sistema multisensing 5 di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato permette di utilizzare in modo indipendente gli elementi sensori 12a e 12b, associando a ognuno di essi funzionalità diverse, oppure specifiche di misura (range e sensibilità) diverse. Ciò permette di misurare diverse grandezze fisiche con un unico sistema multisensing, e misurare la stessa grandezza fisica su range di misura diversi e con sensibilità di misura diverse.

La possibilità di aumentare in modo selettivo la sensibilità di misura del sistema multisensing 5 può essere utile in diversi campi applicativi industriali in cui è necessario avere maggiore accuratezza in un range di misura limitato, come ad esempio in caso di avvicinamento di un componente meccanico mobile ad un fine corsa, nella determinazione della massima escursione di elementi telescopici, nella misura di angoli micrometrici per il posizionamenti di precisione, e così via.

Si è in pratica constatato come il trovato assolva pienamente il compito e gli scopi prefissati. In particolare, si è visto come il sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche così concepito permette di superare i limiti qualitativi dell’arte nota, in quanto consente di effettuare simultaneamente una o più misure di grandezze fisiche, ognuna con diversa sensibilità di misura, vale a dire che è idoneo ad effettuare misure di prossimità, di posizione (lineare o angolare), e di grandezze meccaniche, come ad esempio momento torcente e/o flettente, trazione e compressione.

Sfruttando un’architettura a oscillatore differenziale, il sistema multisensing secondo il presente trovato permette di avere una risoluzione variabile per una stessa misura di una grandezza fisica, modificando posizionamento, forme geometriche e dimensioni (e.g. spessore) degli elementi bersagli accoppiati con gli elementi sensori pilotati dall’oscillatore differenziale.

Un altro vantaggio del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il presente trovato consiste nel fatto che gli elementi sensori e gli elementi bersagli ivi compresi possono operare anche su piani non necessariamente paralleli. Infatti, nel sistema multisensing secondo il trovato gli elementi sensori e l’elemento bersaglio possono avere movimento relativo anche su piani non paralleli. In questo modo, la variazione differenziale dell’accoppiamento induttivo o capacitivo, dovuto rispettivamente al flusso elettromagnetico o elettrostatico, indotta dal movimento relativo degli elementi sensori e dell’elemento bersaglio, può essere utilizzata per determinare in maniera indiretta anche altre grandezze fisiche, come ad esempio momento (o coppia) torcente e momento (o coppia) flettente, rispetto a prossimità e posizione (lineare o angolare).

Un ulteriore vantaggio del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il presente trovato consiste nel fatto che esso presenta ingombri ridotti, permettendone la facile applicazione diretta sui componenti meccanici o sulle strutture meccaniche da monitorare.

Ancora, un vantaggio del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il presente trovato consiste nel fatto che esso consente di misurare una o più grandezze fisiche su differenti componenti meccanici con diverse sezioni resistenti, come ad esempio alberi di trasmissione, assali, travi, tiranti, ingranaggi, bracci telescopici, bracci per sollevamento, snodi, giunti, boccole, flange, viti e componenti per assemblaggio, lamiere, eliche, chiavette, linguette, e così via.

Un altro vantaggio del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il presente trovato consiste nel fatto che esso non richiede di apportare modifiche meccaniche ai componenti meccanici o alle strutture meccaniche da monitorare, potendo pertanto essere applicato direttamente ad essi, anche in ambito cosiddetto after-market. Ad esempio, il sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il presente trovato non necessita della magnetizzazione del componente o struttura da monitorare, oppure di componenti statorici per la misura, in particolare nel caso specifico della misura di momento (o coppia) torcente.

Inoltre, il sistema multisensing secondo il presente trovato può essere applicato su componenti meccanici di qualsiasi materiale, sia metallico sia non metallico, come ad esempio plastiche o materiali compositi in fibra di carbonio, vetro e kevlar, potendo monitorare le grandezze fisiche anche di questi ultimi.

Ancora, il sistema multisensing secondo il presente trovato può essere montato o rimosso molto più rapidamente rispetto ai sistemi di rilevamento e misurazione noti, tra l’altro senza interrompere la continuità strutturale del componente.

Un ulteriore vantaggio del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il presente trovato consiste nel fatto che esso permette di modificare a piacimento il range di misura e la sensibilità di misura, in base alle necessità del caso, agendo su forme geometriche e dimensioni (e.g. spessore) degli elementi sensori 12a e 12b, dell’elemento bersaglio 60 e dei rispettivi supporti 62 e 66, sulla posizione dei mezzi di ancoraggio 64, 68 in punti specifici o sezioni specifiche 71, 72, e sulla distanza tra gli elementi sensori 12a e 12b e l’elemento bersaglio 60.

Ancora, un vantaggio del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il presente trovato consiste nel fatto che in esso non è necessario prevedere un oscillatore indipendente per ogni elemento sensore che si vuole utilizzare.

Un altro vantaggio del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il presente trovato consiste nel fatto che esso consente di eliminare l’eventuale ricircolo indesiderato di corrente dai nodi di uscita verso l’alimentazione, migliorandone l’efficienza.

Ulteriori vantaggi del sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il presente trovato consistono nell’elevata banda passante di misura; nel carico inerziale minimo per sistemi rotanti o in movimento, grazie anche al peso e alle dimensioni ridotti; e nella capacità di misura insensibile a variazioni di temperatura, nonché a sporco, olio e/o polvere.

Benché il sistema multisensing di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo il trovato sia stato concepito in particolare per il rilevamento e la misurazione di grandezze meccaniche come il momento (o coppia) torcente e/o il momento (o coppia) flettente, esso potrà comunque essere utilizzato, più generalmente, per il rilevamento e la misurazione di altre grandezze meccaniche e cinematiche, quali ad esempio la compressione, la trazione, le deformazioni strutturali in generale, la prossimità, la posizione sia lineare sia angolare, la velocità sia lineare sia angolare, e l’accelerazione sia lineare sia angolare.

Il trovato, così concepito, è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo. Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni e le forme contingenti potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e dello stato della tecnica.

In conclusione, l’ambito di protezione delle rivendicazioni non deve essere limitato dalle illustrazioni o dalle forme di realizzazione preferite illustrate nella descrizione sotto forma di esempi, ma piuttosto le rivendicazioni devono comprendere tutte le caratteristiche di novità brevettabile che risiedono nella presente invenzione, incluse tutte le caratteristiche che sarebbero trattate come equivalenti dal tecnico del ramo.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Sistema multisensing (5) di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche, in particolare momento torcente e/o flettente, comprendente almeno una coppia di elementi sensori (12a, 12b) collegati operativamente ad un gruppo circuitale terminale (10) per la gestione di detta almeno una coppia di elementi sensori (12a, 12b), e almeno un elemento bersaglio (60) in materiale conduttore posizionato in uno spazio tra detta almeno una coppia di elementi sensori (12a, 12b), caratterizzato dal fatto che detto gruppo circuitale terminale (10) comprende un circuito di rilevamento e condizionamento (14) comprendente un oscillatore differenziale (15) connesso a detta almeno una coppia di elementi sensori (12a, 12b), detto oscillatore differenziale (15) essendo atto a eccitare detta almeno una coppia di elementi sensori (12a, 12b) che, essendo in movimento relativo rispetto a detto almeno un elemento bersaglio (60), inducono una variazione differenziale dell’accoppiamento elettrico.
2. Sistema multisensing (5) di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto oscillatore differenziale (15) comprende un diodo ramo destro 53 e un diodo ramo sinistro 54, atti a bloccare il percorso di ricircolo della corrente tra uscita e alimentazione.
3. Sistema multisensing (5) di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto circuito di rilevamento e condizionamento (14) comprende ulteriormente un demodulatore (16), atto a estrarre l’inviluppo del segnale oscillante generato da detto oscillatore differenziale (15), ottenendo informazione sulla variazione di impedenza equivalente di detta almeno una coppia di elementi sensori (12a, 12b).
4. Sistema multisensing (5) di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto gruppo circuitale terminale (10) comprende ulteriormente un circuito di amplificazione (18) del segnale, comprendente un amplificatore (19) e un regolatore di tensione (20).
5. Sistema multisensing (5) di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto gruppo circuitale terminale (10) comprende ulteriormente un circuito di calcolo (24), configurato per comandare detto amplificatore (19), mediante un segnale di controllo del guadagno variabile, e detto regolatore di tensione (20), mediante un segnale di controllo dell’offset di tensione.
6. Sistema multisensing (5) di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto gruppo circuitale terminale (10) comprende ulteriormente un circuito ricetrasmettitore (26) per la trasmissione e la ricezione dei dati digitali con un dispositivo remoto.
7. Sistema multisensing (5) di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto gruppo circuitale terminale (10) comprende ulteriormente un circuito di identificazione (28), atto a identificare univocamente detto gruppo circuitale terminale (10) con un codice identificativo univoco.
8. Sistema multisensing (5) di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto gruppo circuitale terminale (10) comprende ulteriormente un circuito (32) di recupero dell’energia da sorgenti energetiche ambientali, comprendente un energy harvester, e connesso con una sorgente di energia (30).
9. Sistema multisensing (5) di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere ulteriormente un gruppo circuitale remoto (36), atto a ricevere dati digitali da detto gruppo circuitale terminale (10), elaborarli mediante una logica di controllo, e trasmetterli ad almeno una piattaforma esterna remota di acquisizione, elaborazione e/o visualizzazione.
10. Sistema multisensing (5) di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere ulteriormente almeno un primo supporto (62) per detta almeno una coppia di elementi sensori (12a, 12b), e primi mezzi di ancoraggio (64) atti a vincolare rigidamente detto almeno un primo supporto (62) ad un componente o struttura meccanici (70) da monitorare.
11. Sistema multisensing (5) di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere ulteriormente almeno un secondo supporto (66) per detto almeno un elemento bersaglio (60), e secondi mezzi di ancoraggio (68) atti a vincolare rigidamente detto almeno un secondo supporto (66) a detto componente o struttura meccanici (70) da monitorare.
12. Sistema multisensing (5) di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto almeno un elemento bersaglio (60) è di tipo tridimensionale.
13. Sistema multisensing (5) di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta almeno una coppia di elementi sensori (12a, 12b) è vincolata ad un primo corpo o piano (74), e detto almeno un elemento bersaglio (60) è vincolato ad un secondo corpo o piano (76).
14. Sistema multisensing (5) di rilevamento e misurazione di grandezze fisiche secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detto primo corpo o piano (74) e detto secondo corpo o piano (76) non sono paralleli tra loro.