Esercizi elettronica/sistemi automatici

Messaggioda **giot94** » 9 mag 2019, 23:17

Salve a tutti, mi servirebbero alcuni consigli per svolgere questi esercizi. E vorrei avere la vostra opinione sulla parte che ho già svolto. Grazie.

Messaggioda **DrCox** » 10 mag 2019, 0:12

Ciao,

è molto arduo e scomodo (oltre che far perdere un sacco di tempo) rispondere a degli esercizi svolti su un documento scansionato ed allegato.
Ti consiglio di riportare la trattazione e la tua soluzione come messaggio all'interno del forum, includendo le equazioni in latex ed i grafici fatti con FidoCAD

Messaggioda **giot94** » 10 mag 2019, 18:15

Ciao, riscrivo i passaggi che ho svolto con le formule in latex e i disegni con fidocad. Purtroppo mi viene complicato riscrivere interamente i testi degli esercizi lascio comunque il link del miur con la traccia della prova.
http://www.istruzione.it/esame_di_stato/esempi/201819/Istituti%20tecnici/Pdf_er64/ITEC-Esempio2.pdf.

Per il il primo quesito, per comodità, ho realizzato gli schemi a blocchi considerando il controllo di un solo fornello

Schema del sistema di acquisizione:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Schema del sistema di distribuzione

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Per il secondo quesito progetto i circuiti di condizionamento dei trasduttori del sistema di acquisizione:
1) resistenza variabile
2) termocoppia di tipo k

Circuito di condizionamento della resistenza variabile
Dal grafico si osserva che il range di funzionamento è $[2k\Omega\ \ 8k\Omega]$
Il trasduttore fornisce una tensione $V_{A}$ $\in$ $[1V\ \ 4V]$ ;
poiché il microcontrollore scelto ATMEGA2560

ha un range di

occorre condizionare il segnale di tensione V_A

in modo che V_A

$\in$ $[1V\ \ 4V]$ $\Longrightarrow$ V_B

$\in$ $[0V\ \ 5V]$ .
Il condizionamento può essere realizzato con un amplificatore differenziale:
$V_B=\ \frac{R_2}{R_1}(V_A\ -\ V_-)$ $\Longrightarrow$ $0\ =\ \frac{R_2}{R_1}(1\ -\ V_-)$ . Da questa relazione funzionale emerge che $V_- =\ 1V$ ;
inoltre :
$5=\frac{R_2}{R_1}(4-1)$ $\Longrightarrow$ $\frac{R_2}{R_1}=\frac{5}{3}=1,6$
$\Longrightarrow$ $R_1=\frac{R_2}{1,6}$ Se $R_2=10K\Omega$ $\Longrightarrow$ $R_1=\frac{10000}{1,6}=6250\Omega$

Il circuito è il seguente:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

$R_2= 10K\Omega$
$R_1=6250\Omega$
$V_B\ \in\ [0V\ 5V]$

Circuito di condizionamento della termocoppia di tipo k

La termocoppia ha una uscita differenziale, ha offset nullo e sensibilità pari a $41\frac{\mu V}{^{\circ}C}$

È possibile quindi scrivere la caratteristica statica del trasduttore come segue: $V= S\ \cdot T$ dove $S= 41\frac{\mu V}{^{\circ}C}$

La temperatura minima per il rilevamento di fiamma è $T= 200{^{\circ}C}$ . Per il progetto del condizionamento si consideri un range di temperatura $[0{^{\circ}C}\ 400{^{\circ}C}]$

Procedo con il calcolo delle tensioni minima e massima in uscita dalla termocoppia:

$V_{min}= S\ \cdot\ 0= 0V$
$V_{max}= 41\cdot\ 10^{-6}\ \cdot 400= 16,4mV$

È necessario amplificare la tensione succitata per riportarla al range accettato dal convertitore A/D del microcontrollore che è pari a

. poiché il trasduttore ha una uscita differenziale, il circuito di condizionamento è un amplificatore differenziale.

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Si calcola il guadagno complessivo del circuito:

$G=\frac{5}{0,0164}\simeq 305$

Risulta evidente che un unico stadio differenziale non è sufficiente poiché il guadagno è alto.
Si osserva che $G= 305= 5\cdot\ 61$
Si può dunque progettare l' amplificatore differenziale con guadagno differenziale pari

,in cascata con un amplificatore non invertente con guadagno pari a

.

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Pongo:

(guadagno differenziale)
G_2=5

(guadagno del non invertente)

$V_{D1}=\frac{R_1}{R_2}\cdot\ V\ =\ \frac{R_2}{R_1}(V_{i+}-V_{i-})$ $\Longrightarrow$ $G_1=\frac{R_2}{R_1}\ =\ 61$

Scelgo $R_2 = 80K\Omega$ $\Longrightarrow$ $R_1= \frac{80000}{61} \simeq 1,3K\Omega$

Risulta inoltre $V_1=\left(1+\frac{R_4}{R_3}\right)\cdot V_{D1}$

$G_2= 1+\frac{R_4}{R_3}=5$ $\Longrightarrow$ $\frac{R_4}{R_3}=4$

Scelgo $R_4 = 10K\Omega$ $\Longrightarrow$ $R_3=\frac {10000}{4}= 2500\Omega$

In conclusione $R_1= 1,3K\Omega$ $R_2= 80K\Omega$ $R_3= 2500\Omega$ $R_4= 10K\Omega$

Spero che qualcuno abbia il tempo di dargli un' occhiata e mi dica la sua

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