MECCATRONICA Modulo 12: Interfacce

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1 MECCATRONICA Modulo 12: Interfacce Soluzioni (concetto) Dr.-Ing. Gabriele Neugebauer Matthias Römer np neugebauer und partner ohg, Germania Concetto europeo per la Formazione Continua in Meccatronica di personale esperto nella produzione industriale globalizzata Progetto UE no Minos, durata dal 2005 al 2007 Progetto UE no. DE/08/LLP-LdV/TOI/ MINOS ++, durata dal 2008 al 2010 Il presente progetto è finanziato con il sostegno della Commissione europea. L autore è il solo responsabile di questa pubblicazione (comunicazione) e la Commissione declina ogni responsabilità sull uso che potrà essere fatto delle informazioni in essa contenute.

2 Partners per la creazione, valutazione e diffusione dei progetti MINOS e MINOS**. - Chemnitz University of Technology, Institute for Machine Tools and Production Processes, Germany - np neugebauer und partner OhG, Germany - Henschke Consulting, Germany - Corvinus University of Budapest, Hungary - Wroclaw University of Technology, Poland - IMH, Machine Tool Institute, Spain - Brno University of Technology, Czech Republic - CICmargune, Spain - University of Naples Federico II, Italy - Unis a.s. company, Czech Republic - Blumenbecker Prag s.r.o., Czech Republic - Tower Automotive Sud S.r.l., Italy - Bildungs-Werkstatt Chemnitz ggmbh, Germany - Verbundinitiative Maschinenbau Sachsen VEMAS, Germany - Euroregionala IHK, Poland - Korff Isomatic sp.z.o.o. Wroclaw, Polen - Euroregionale Industrie- und Handelskammer Jelenia Gora, Poland - Dunaferr Metallwerke Dunajvaros, Hungary - Knorr-Bremse Kft. Kecskemet, Hungary - Nationales Institut für berufliche Bildung Budapest, Hungary - Christian Stöhr Unternehmensberatung, Germany - Universität Stockholm, Institut für Soziologie, Sweden Articolazione del materiale didattico Minos : moduli 1 8 (manuale, soluzioni e esercizi): Conoscenze fondamentali/ competenze interculturale, gestione del progetto/ tecnica pneumatica/ azionamenti elettrici e controlli automatici/ componenti meccatronici/ sistemi meccatronici e funzioni/ attivazione, sicurezza e teleservizio/ manutenzione remota e diagnosi Minos **: moduli 9 12 (manuale, soluzioni e esercizi): Prototipazione Rapida/ robotica/ migrazione/ Interfacce Tutti i moduli sono disponibili nelle seguenti lingue: tedesco, inglese, spagnolo, italiano, polacco, ceco e ungherese Per ulteriori informazioni si prega di contattare Dr.-Ing. Andreas Hirsch Technische Universität Chemnitz Reichenhainer Straße 70, Chemnitz Tel.: + 49(0) Fax.: + 49(0) minos@mb.tu-chemnitz.de Internet: oder

3 Interfacce Minos 1 Alimentazione elettrica Esercizio 1 In che modo la spina euro impedisce una involontaria fuoriuscita dalla presa? La spina euro ha due conduttori, leggermene convergenti alle estremità. Questo consente di fissare saldamente la spina ad una presa a muro. Quale valore maqssimo di corrente consentono le spine euro? Qual è l assorbimento di potenza corrispondente ad una tensioen di 220 V, supponendo che i carico sia semplicemente resistivo? Le spine euro consentono la circolazione di correnti fino a 2.5 A; a questa corrente corrisponde una potenza assorbita da un carico semplicemente resistivo a 220 V pari a 550 W. Qual è la differenza tra una spina sagomata ed una spina shuko? La presa sagomata ha una forma simile ma manca del contatto di protezione che esiste nelle spine shuko perciò dette shock-proof. Perché le spine shuko non hanno una parte dei reofori ricoperti da isolante, come le spine euro? Le spine di sicurezza shuko possono condurre correnti fino a 16 A. I reofori della spina hanno infatti un diametro maggiore per poter condurre una corrente più alta; per questo stesso motivo non sono coperti da isolante, che richiederebbe una riduzione del diametro della loro sezione. Che scopo ha il foro nelle spine shuko? Nel sistema di sicurezza elettrica francese è previsto che il contatto di sicurezza della presa a muro sporga dalla presa. Il foro sulla spina garantisce il contatto di sicurezza, non essendovi alcun contatto laterale per questo. Che cosa permette di ottenere la dievrsa posizione del contatto di protezione nel sistema francese?? Il contatto di sicurezza nel sistema francese ha lo scopo d impedire l inversione delle polarità; infatti le spine non possono essere collegate ruotate di 180, come invece è possibile, ad esempio, con le spine euro. Il concetto di isolamento di protezione andrebbe citato evidenziando la differenza con il conduttore di protezione.. Un aspetto da citare è l auto installazione di prese e spine multiple. 3

4 Minos Interfacce Esercizio 2 Perché le spine utilizzate in Gran Bretagna sono sempre provviste di protezione? Perché in Gran Bretagna ciascun cavo di connessione delle spine ha una protezione da 32 A allo scopo di fornire con sufficiente potenza tutte le utenze. Dal momento, però, che questa corrente è troppo elevata per le singole utenze, ciascuna apparecchiature connessa alla rete deve essere dotata di una sua protezione nella spina. Quali sono i valori dei fusibili utilizzati nelle spine in Gran Bretagna? I fusibili comunemente utilizzati per questa protezione hanno specifiche da 3 A, 5 A o 13 A di corrente. Perchè è possibile utilizzare spine euro in Svizzera ma non spine sagomate? Entrambi i reofori delle spine sagomate hanno un diametro pari a 4.8 mm che è leggermente maggiore di quello della spina euro, di soli 4 mm. in Svizzera, a causa delle maggiori dimensioni esterne e dei reofori più spessi, queste spine non possono quindi essere utilizzate. In che modo le spine a due reofori sono protette dall inversione di polarità negli USA? I reofori delle spine a due connettori hanno forma piatta e sono paralleli; per evitare l inversione di polarità un contatto (il neutro) è di spessore maggiore dell altro. Perché i contatti piatti delle spine a tre reofori hanno lo stesso spessore, a differenza di quelli delle spine a due reofori? Le spine a tre connettori hanno un reoforo di protezione a sezione circolare; in questo caso è proprio il terzo reoforo ad assicurare la protezione dall inversione di polarità e quindi i due reofori piatti hanno la stessa dimensione. Opportuni adattatori consentono di collegare spine in prese con sistemi diversi. Cosa non si può ottenere con gli adattatori semplici? Gli adattatori semplici non integrano un trasformatore per garantire tensioni di alimentazione compatibili col voltaggio delle utenze. Le norme nello standard IEC dovrebbero essere presentate in aggiunta, così come un analisi comparativa dei vantaggi e degli svantaggi dei sistemi adottati nei diversi Paesi. La funzione delle linguette protettive nelle prese, che prevengono il contatto accidentale, andrebbe dimostrata. 4

5 Interfacce Minos Esercizio 3 Fino a quale temperatura è consentito utilizzare le spine non previste per apparecchiature che si surriscaldano? Queste spine hanno una temperatura massima d impiego di 70 C ai reofori. Quale dispositivo impedisce di collegare connettori per apparecchiature che non si surriscaldano ad apparecchiature a media o alta temperatura? La loro forma esterna dei connettori femmina per apparecchiature a media temperatura ha un rilievo con contorno semicircolare nella parte inferiore, in maniera tale che solo i connettori femmina con una lunetta di forma corrispondente, di cui dispongono i cavi adatti, possono essere collegati ad esse. I connettori adatti a temperature fino a 155 C hanno due ulteriori differenze di forma sulla parte superiore. In quale caso la protezione dall inversioen di polarità è inutile per un connettore non previsto per apparecchiature che si surriscaldano? Quando le spine non hanno una spina che garantisce una protezione analoga, come una spina shuko. Fino a quale corrente massima possono funzionare i connettori per piccole apparecchiature? La corrente massima ammissibile per questi connettori è pari a 2.5 A. Qual è la designazione dell attacco delle comuni lampade ad incandescenza? Le lampadine utilizzate per l illuminazione domestica hanno comunemente l attacco designato E27. Per piccole potenze esiste anche un attacco più piccolo, designato come E14. Qual è la designazione dell attacco utilizzato per lampade alogene ad alto voltaggio nei proiettori? Le lampade alogene ad alto voltaggio per proiettori hanno un attacco designato come GU10. Qual è un importante vantaggio richiesto alle batterie al litio? Il principale vantaggio di tali batterie è il bassissimo tasso di auto-scarica che conferisce loro una lunga vita sullo scaffale. Andrebbe anche citata l esistenza di prese per usi speciali, come quelle per la protezioni da sovratensioni o per l alimentazione nei centri di calcolo. Sarebbe opportuno introdurre il concetto aggiuntivo di protezione dall interruzione dell alimentazione garantito dalle unità UPS (uninterrupted power supplies). 5

6 Minos Interfacce 2 Interfacce per computer Esercizio 4 Qual è la differenza tra le due unità di misura Baud e Bit/secondo? Il Baud è la velocità di trasmissione pari ad un simbolo al secondo; perciò è anche definita tasso dei simboli. Pertanto quanto viene trasmesso ad 1 Baud in 1 s può includere molti bit. Quanti Byte contengono un kilobyte ed un kibi-byte? Un kilobyte contiene 1000 Byte, come indica il prefisso decimale k, e si scrive kbyte. Un kibi-byte contiene1024 Byte, che equivalgono esattamente a 2 10 Byte. Quale è la differenza rta il sistema di trasmissione half-duplex e quello full-duplex? Nei due sistemi è possibile una comunicazione bidirezionale, ma solo con una trasmissione full-duplex i dati possono essere trasmessi in ambedue le direzioni simultaneamente. Come si possono concentrare i 36 contatti dell interfaccia CENTRONICS in un connettore D-sub che ne ha solo 25? Dato che la porta da 25 piedini ha meno contatti, le linee di terra singole sono parzialmente combinate assieme Qual è la differenza tra una porta stampante ed una porta scanner per l interfaccia parallela del computer? Le prime stampanti ricevevano solo i dati dal computer e quindi la porta stampante parallela era orginariamente unidirezionale. Il nuovo standard permette la comunicazione bidirezionale, così è possibile connettere anche altre periferiche che inviano dati al computer, come uno scanner. Qual è lo scopo di una chiavetta dongle? Mediante le chiavette viene assicurato che il software installato sul computer sia completamente funzionante solo in presenza della corrispondente licenza. Andrebbero chiariti i problemi che possono sorgere nelle comunicazioni in parallelo ad alta velocità. A questo scopo si potrebbe proporre una dimostrazione con un circuito stampato con piste parallele di pari lunghezza. 6

7 Interfacce Minos Esercizio 5 Quante periferiche si possono collegare simultaneamente ad una porta RS-232? Solo una. Ciascuna periferica richiede una porta. Cosa va regolato concordemente tra i due partner di una comunicazione seriale? Oltre alla velocità, va impostato lo stesso numero di bit di stop e se è utilizzato un bit di parità. Ovviamente il bit di start è indispensabile Perché la velocità di trasmissione effettiva è più bassa di quella teorica? Perché in aggiunta ai bit relativi ai dati veri e propri sono richiesti il bit d inizio, quelli di stop ed eventuali bit di parità. Qual è il significato delle indicazioni TxD e RxD nelle trasmissioni seriali? La linea per la trasmissione dei dati dal computer viene indicata come TxD, che sta per dati in trasmissione. Viceversa le linea utilizzata per i dati ricevuti dal computer è designata RxD, dati in ricezione. Cos è un cavo null-modem? Si tratta di un cavo con coppie incrociate, che consente di collegare due computer attraverso le porte seriali. Perché la porta PS/2 per il mouse e quella della tastiera non vanno confuse? Perché, sebbene i piedini abbiano la stessa disposizione e configurazione, i due tipi di periferiche utilizzano diversi protocolli di trasferimento dei dati. Ad esempio è possibile inviare dati alla tastiera per accendere i suoi LED di indicazione. Le interfacce seriali hanno anche altri aspetti interessanti da presentare. Ad esempio la trasmissione dei dati utilizzando i bordi del segnael, come nel codice Manchester, andrebbe citata. Un altro argomento è il codice ASCII e l insieme di simboli che è possibile trasmettere con un codice a blocchi di sette o otto bit. 7

8 Minos Interfacce Esercizio 6 Perché un cavo USB ha due spine differenti? Qual è la loro denominazione e come vanno connesse? Le due estremità del cavo hanno differenti connettori: la spina piatta di tipo A è sempre connessa al computer, mentre quella di forma quadrata di tipo B è connessa alla periferica. In questo modo si scongiura l inversione di polarità nella connessione del cavo. Qual è il numero massimo di periferiche che si posssono connettere ad una porta USB? Come potrebbe essere incrementato? A ciascuna porta si può collegare una sola perfierica. Per accrescerne il numero è necessario un hub. Qual è la lunghezza massima ammissibile per il cavo USB tra due periferiche? La lunghezza di un cavo USB non dovrebbe superare i 5 m. La presenza di hub, che al massimo possono essere cinque, permette di connettere molti cavi in cascata; la lunghezza massima risultante per la connessione, quindi, è di 30 m. Qual è la massima corrente che può essere fornita da una porta USB? Il massimo assorbimento di corrente di una periferica connessa ad una porta USB non deve superare i 500 ma. Qual è il significato del concetto hot-plug? Significa che la connessione funziona a caldo, vale a dire che può essere collegata e disconnessa durante il funzionamento. Perché due contatti delle spine USB sono più avanzati degli altri? Ambedue i contatti di alimentazione sono spostati in avanti rispetto ai contatti di trasferimento dei dati; in questo modo quando una periferica vinee connessa, l alimentazione precede sempre la trasmissione. L interfaccia USB andrebbe presentata in dettaglio, data la sua ampia diffusione. Anche altre informazioni aggiuntive andrebbero presentate e discusse, come ad esempio il fatto che le periferiche di memoria di massa vanno scollegate dal sistema operativo prima di essere disconnesse, nonstante le caratteristiche hot-plug delle porte. 8