PROPOSTA DI SOLUZIONE PER LA SECONDA PROVA DI MATURITÀ 2018 TRACCIA: Sistemi Automatici ARGOMENTO: Quesiti Quesito 1:

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Veronica Angelini
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PROPOSTA DI SOLUZIONE PER LA SECONDA PROVA DI MATURITÀ 2018 TRACCIA: Sistemi Automatici ARGOMENTO: Quesiti Quesito 1: Utilizzando un sensore di temperatura collegato ad Arduino si può monitorare la

1 PROPOSTA DI SOLUZIONE PER LA SECONDA PROVA DI MATURITÀ 2018 TRACCIA: Sistemi Automatici ARGOMENTO: Quesiti Quesito 1: Utilizzando un sensore di temperatura collegato ad Arduino si può monitorare la temperatura della stanza. Si può impiegare il sensore TMP36, che misura un range di temperature tra -40 e 125. Il collegamento verde va al pin A0 e trasporta l informazione sulla temperatura, che è trasportata da un segnale analogico. Tale sensore è tale da erogare 0,5 V per una temperatura di 0 C. La tensione aumenta linearmente di 0,01 V per ogni C in più rispetto allo zero. La condizione per azionare un relè che alimenta il sistema di ventilazione è: T sensor > T TH T sensor T TH > 0 E quindi: V sensor V TH > 0

2 Si ipotizza di collegare un relè al pin 2 (non rappresentato nello schema) e si suppone di voler conservare il prosciutto sotto i 10 C (valore simbolico). I controlli sono effettuati a intervalli di mezzo secondo. Quesito 2: In un motore asincrono trifase la velocità di sincronismo in rpm è data da: v 0 = 60 f p (1 s) Dove f è la frequenza dell inverter, s è lo scorrimento e p è il numero di coppie di poli del motore. La velocità dipende dal numero di coppie di poli, dallo scorrimento, dalla frequenza dell alimentazione dello statore ma anche dai parametri magnetici del motore e dalla corrente media che scorre nell avvolgimento di statore. La corrente di statore infatti è responsabile per la presenza dei flussi di campo magnetico la cui variazione determina la rotazione del rotore. Variare la tensione media d uscita dell inverter comporta anche la variazione della corrente d uscita media. La tecnica PWM consiste nel modulare il duty cycle dell onda quadra in uscita all inverter attraverso la comparazione di un segnale di controllo (alla frequenza di funzionamento del motore) con un riferimento di tensione fisso

3 Variare il riferimento in questa situazione significa variare il duty cycle proporzionalmente a tale variazione.

4 Quesito 3: P(s) = 2000 s(s + 10) 2 φ m = = 0 Si nota che il margine di fase è minore di 0 per C(s) = 1 Si desidera tuttavia un margine di fase non inferiore a 45

Si può scegliere come C(s) Proporzionale Derivativo: C(s) = As + B E così la nuova funzione di trasferimento ad anello aperto è: C(s)P(s) = 2000(As + B) s(s + 10) 2 Si può ottenere facilmente un

5 Si può scegliere come C(s) Proporzionale Derivativo: C(s) = As + B E così la nuova funzione di trasferimento ad anello aperto è: C(s)P(s) = 2000(As + B) s(s + 10) 2 Si può ottenere facilmente un grande margine di fase ponendo C(s) = 1 Così facendo infatti il diagramma della fase trasla verso l alto di 180 lasciando tutto il resto inalterato e si ottiene φ m = 180 Per cui: A = 0 B = 1

7 Quesito 4: Tipologie di sistemi di controllo: 1. Ad anello aperto: Nei sistemi di controllo a catena aperta, il segnale di riferimento è generalmente predeterminato mediante un congegno di controllo tarato in sede di fabbricazione del sistema. Un esempio di catena aperta potrebbe anche essere il funzionamento dell'irrigatore, dove l'utente imposta il tempo di irrigazione dalla centralina (e solo l'utente può cambiare questi parametri). Indipendentemente dal fatto che il terreno sia troppo secco o troppo umido, l'irrigatore non aumenta/diminuisce la quantità d'acqua: esso rispetta i parametri di programmazione della centralina forniti dall'utente. 2. A retroazione: I sistemi di controllo a catena chiusa sono in grado di tenere conto dei risultati del sistema per modificare le caratteristiche del sistema stesso. Se si considera l esempio dell irrigatore, aggiungendo un sensore che rileva l umidità del terreno e si pone la quantità di acqua in funzione dell umidità rilevata, il sistema diventa a catena chiusa. 3. On-Off In questi sistemi il valore di una certa grandezza all interno del sistema (possibilmente una variabile di stato) determina l accensione o lo spegnimento di un certo componente del sistema, che in genere agisce sul valore di quella grandezza. Un esempio può essere un sistema di ventilazione che si attiva in automatico quando la temperatura sale sopra un certo livello e si spegne quando la temperatura è sotto a tale livello. 4. A previsione Nei sistemi a controllo a previsione, rispetto a quelli a retroazione dove si misura la grandezza da controllare, si misura il disturbo da reiettare, così che il controllore possa essere in grado di contrastarlo. 5. Microcontrollori/processori I sistemi di controllo a microprocessore fanno uso di un elaboratore (sistema a microprocessore dedicato, o microcontrollore) per eseguire tutta una serie di operazioni che, per la loro complessità, non possono essere svolte da un sistema analogico. I sistemi di controllo gestiti da un elaboratore trovano applicazione nei processi di lavorazione industriale, nel controllo del traffico, aereo e autostradale, nel puntamento delle antenne, nei processi di produzione dell'energia elettrica, ecc. In questi casi l'uso di un elaboratore e necessario a causa dall'elevato numero di variabili che il sistema deve controllare, e dei numerosi e complessi calcoli che bisogna eseguire per poter intervenire in tempo reale sul processo. I sistemi di controllo con microprocessore dedicato o a microcontrollore sono utilizzati in applicazioni meno complesse di quelle precedentemente citate: ad esempio: in ambito domestico nelle lavatrici e nelle lavastoviglie, nei sistemi di allarme, nelle automobili, ecc.

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