RUSSO EX7 SONCINI EX2 TONDELLI EX1 TUSBERTI EX4

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1 BALLERINI EX3 BERNARDI EX3 COVEZZI EX1 GRISENDI EX4 HAFEEZ EX6 LUPPI (ass) EX7 MAGRI' EX6 MATTIELLO EX6 OLIVI (ass) EX7 RIGHI EX2 J:\!!!!!!########USB_sav\!5be\!!!SistemiDigitali\esercizi_facsimili\C5_EXALL.odt pag 1 di 11 RUSSO EX7 SONCINI EX2 TONDELLI EX1 TUSBERTI EX4 EX1) Si vuole controllare la temperatura del serbatoio di figura 1 ( C) disponendo di un riscaldatore elettrico (resistenza) che può essere collegato o meno alla tensione di rete tramite un comando applicato al terminale A un sensore di temperatura AD590 che fornisce in uscita una corrente I = 1 μa/k (Ad esempio quando θ = 0 C, ossia 273K, I=273 μ A) un potenziometro usato per impostare la temperatura desiderata Td secondo la relazione Td= Vp *20 [ C] (ad esempio, se Vp = 2.5V la temperatura desiderata è 50 C) 1a) progetta il circuito di condizionamento del sensore AD590 in modo che produca una tensione Vt idonea ad essere collegata all ADC dell HC11. 1b) dopo aver cancellato i dispositivi inutilizzati (con una X) nel disegno completalo ed aggiungi i collegamenti di A, Vp, Vt, (ricordati anche di Vrl, Vrh, 1c)Compila la mappa degli indirizzi. 2)Progetta il SW (diagramma e codifica C) che accende la stufa quando la temperatura θ scende sotto il valore Td (temperatura desiderata) e la spegne quando θ supera il valore Td +5 o è comunque maggiore di 95 C. 3) Progetta il SW che ogni 10 secondi visualizza sull HPDL la temperatura massima rilevata finora. Suggerimenti: HW: Per il condizionamento usa il circuito delle dispense (convertitore corrente tensione) dopo aver determinato Imax ed Imin in base a θmax e θmin (Ricorda I = (273+ θ) μa in cui θ è espressa in C!) SW: 2) adottando una soluzione standard anche se inefficiente, ed assumendo che Vp sia collegato a PE0 e Vt a PE1. nel ciclo si legge ADR1, si risale a Vp con la formula generale e da Vp a Td si legge ADR2, si risale alla θ attuale con la formula generale. se θ < Td si accende A. Se θ > td+5 (o è >95) si spegne A SW: 3) Ripassa l algoritmo orologio che mostra come fare operazioni cadenzate nel tempo (ogni tot secondi, minuti, ore etc.) (vedi ad esempio pag 6 Facsimile_AD_DA_SER_TIM_marzo2012_consoluzioni.pdf) o più semplicemente in ISROC4, eseguita ogni ms, T++, se T >= 10000, T=0,...etc...

2 J:\!!!!!!########USB_sav\!5be\!!!SistemiDigitali\esercizi_facsimili\C5_EXALL.odt pag 2 di 11 EX2) Un sistema deve monitorare la temperatura di un reattore in 8 punti diversi. Allo scopo sono installati 8 trasduttori che producono in uscita tensioni Vt0..Vt7 variabili da -1 a +1V.quando θ varia da -20 a +120 C Progetta l HW/SW di un sistema che acquisisca ogni secondo le 8 temperature visualizzandone la media aritmetica su un display (solo le tre cifre della parte intera) In particolare a) Specifica il numero di bt richiesti all ADC per acquisire le temperature con una risoluzione di 0.7 C l errore commesso nella misura di θ usando un ADC a 8 bit con errore totale pari a 1LSB b) progetta il circuito di condizionamento dei sensori. c) dopo aver cancellato i dispositivi inutilizzati (con una X nel disegno), completalo e disegna i collegamenti al sistema (comprese le tensioni d riferimento vrl, vrh) d) Compila la mappa degli indirizzi e) Disegna il diagramma a blocchi e scrivi la codifica C risoluzione ADC = 1/2 n, risoluzione richiesta 0.7/RANGE θ = quindi... n>=... Consiglio: usa un AD7828 (meno complicato dell ADCdell HC11) Per l acquisizione, usando un metodo inefficiente ma semplice, basta fare due letture per ogni canale,quindi (assumendo che 0x2000 sia l indirizzo della prima cella dell ADC), N1 = MB(0x2000);N1 = MB(0x2000);. N2 = MB(0x2001);N2 = MB(0x2001); etc... si calcola la Nmedia e si tasforma in emperatura con la solita formula ADC0) oppure dopo aver letto N1, subito si calcola TEMP1 on la formula, e così per n2 TEMP2 etc ed alla fine si fa la media... oppure Più opportunamente si può usare un array; unsigned char N[8] si carica l array con i valori delle celle dell adc for(i=0;i<8;i++) { N[i] = MB(0x2000+i);N[i] = MB(0x2000+i);} si calcola la MEDIA_N for(...) {SOMMA =SOMMA + N[i]; } MEDIA_N = SOMMA / 8; si trasforma in una temperatura con la formula generale etc.. TEMPMEDIA = MEDIA_N * (θmax -θmin )/256 + θmin ossia..

3 J:\!!!!!!########USB_sav\!5be\!!!SistemiDigitali\esercizi_facsimili\C5_EXALL.odt pag 3 di 11 EX3) Un sistema con HC11 dispone di: 1 chip di SRAM da 2K, un chip di EPROM da 4K, un 244 ed un 373, un HPDL2416, un DAC AD7528 1) Completa lo schema HW di figura indicando dove collegare i segnali V (comando di apertura/chiusura di una elettrovalvola) A (barriera ottica), M (segnale di comando che accende/spegne il motore che trascina un nastro trasportatore) Vc (segnale prodotto da una cella di carico che produce una tensione variabile da 0 a 5V quando il peso varia da 0 a 50 kg), Vp (tensione variabile da 0 a 5V prodotta da un potenziometro) Vs (segnale di uscita variabile da 0 a 10V che deve essere generato dal sistema). NB: devi indicare anche cosa si collega ai pin Vrl, Vrh (del micro), VrefA del DAC 2) Compila la mappa degli indirizzi 3) Progetta l algoritmo che controlla il sistema in modo che in ogni contenitore siano versati 5 kg del prodotto contenuto nel serbatoio. 4) Codifica in C l'algoritmo dell'esercizio precedente 5) Il potenziometro viene usato per impostare il peso desiderato per i contenitori secondo la relazione Peso = 10 * Vp. Progetta nuovamente il sistema del punto precedente in accordo con questa specifica. 6) Progetta l'algoritmo che ogni secondo imposta su Vs una tensione pari al doppio di Vp (tensione generata dal potenziometro) Per suggerimenti...sappi che questo è (circa) il compito svolto da Cuoghi...

4 J:\!!!!!!########USB_sav\!5be\!!!SistemiDigitali\esercizi_facsimili\C5_EXALL.odt pag 4 di 11 EX4) Un sistema con HC11 dispone di: 1 chip di SRAM da 2K, un chip di EPROM da 4K, un 244 ed un 373, un HPDL2416, un ADC DAC AD7528 7) Completa lo schema HW di figura indicando dove collegare i segnali A (barriera ottica), B(segnale di comando di un cilindro che appone un etichetta ai contenitori di figura) M (segnale di comando che accende/spegne il motore che trascina un nastro trasportatore) Vc (segnale prodotto da una cella di carico che produce una tensione variabile da 0 a 5V quando il peso varia da 0 a 50 kg), Vp (tensione variabile da 0 a 5V prodotta da un potenziometro) Vs (segnale di uscita variabile da 0 a 10V che deve essere generato dal sistema). NB: devi indicare anche cosa si collega ai pin Vrl, Vrh (del micro), VrefA del DAC 8) Compila la mappa degli indirizzi 9) Ogni volta che un contenitore giunge in A deve essere pesato ed il risultato visualizzato sull HPDL. Ciò si ottiene arrestando il motore, aspettando 2 secondi (necessari perché il peso si stabilizzi), rilevando il peso, visualizzandolo e facendo ripartire il motore. Progetta l algoritmo (e codificalo in C) 10) Il potenziometro viene usato per impostare la soglia del peso minimo garantito. La relazione tra Vp ed il Peso è PesoGarantito= 10 * Vp. Qualora il peso risulti insufficiente il sistema deve azionare il cilindro B (che marca come difettoso il prodotto), per 4 secondi. facoltativo Durante questo intervallo la tensione Vs (che comanda un allarme acustico) deve essere impostata ad un valore proporzionale al difetto di peso secondo la relazione Vs= (PesoGarantito-PESO)/5 in cui i pesi sono espressi in kg. Progetta nuovamente il sistema del punto precedente in accordo con questa specifica. Per suggerimenti...sappi che questo è simile al compito svolto da Cuoghi...

5 J:\!!!!!!########USB_sav\!5be\!!!SistemiDigitali\esercizi_facsimili\C5_EXALL.odt pag 6 di 11 EX6) Nella figura MS ed MD sono segnali che comandano il movimento verso Destra e verso Sinistra del cancello. FD ed FS sono finecorsa (sensori di prossimità) che si attivano quando il cancello è tutto chiuso (FS) o tutto aperto (FD). Si è un sensore all infrarosso che si attiva quando nel suo campo d azione (rappresentato in figura con tratto grigio) è presente una persona o un veicolo. 1) Disegna i collegamenti al sistema dei segnali MS. MD, Si, FD, FS. Completa lo schema assumendo che nel sistema sia presente anche un AD7828 ed un DAC7528 Compila la mappa degli indirizzi. 2) Progetta l'algoritmo di controllo che comanda i segnali MD ed MS in modo che il cancello si apra quando qualcuno si trova nel campo di Si.. 3) Progetta nuovamente l algoritmo 2 in modo che durante la chiusura del cancello un avvisatore acustico collegato a VoutA sia pilotato con una tensione Vs avente la seguente forma d onda:

6 J:\!!!!!!########USB_sav\!5be\!!!SistemiDigitali\esercizi_facsimili\C5_EXALL.odt pag 7 di 11 EX7) (maturità elettronica ) In un sistema automatizzato di riempimento e pesatura vengono impiegati due trasduttori. Il primo è un trasduttore ad ultrasuoni ed è impiegato per rilevare la posizione di un recipiente in cui deve essere versata una quantità prefissata di materiale. Il secondo è una cella di carico ed ha il compito di misurare il peso totale del contenitore con il materiale affinché venga riempito con la quantità predefinita. Il trasduttore di posizione ha un'uscita in corrente Ip = 4-10 ma: alla distanza minima di 60 mm eroga 4 ma alla distanza massima 500 mm eroga 10 ma Occorre valutare la posizione del recipiente con un errore massimo di 5 mm e misurare la forza peso con un errore massimo di 0,05 N. Il trasduttore di forza è di tipo a ponte resistivo e possiede un'uscita di tipo differenziale. Vd Alimentando il ponte con una tensione di 10 V e applicando la forza massima pari a 30 N si ottiene una tensione differenziale Vd= 0,36 V. I segnali provenienti dai due trasduttori devono essere condizionati e convertiti in segnali numerici per essere inviati ad un personal computer che gestisce l'impianto. II candidato, fatte le ipotesi aggiuntive ritenute idonee: 1. Disegni uno schema a blocchi del sistema di acquisizione, spiegando le varie parti. 2. Dimensioni i circuiti di condizionamento dei segnali provenienti dai due trasduttori. 3. Scelga la frequenza di campionamento. 4. Indichi la risoluzione ed il tipo di convertitore analogico-digitale impiegato. 5)(aggiunti per sistemi) Progetti il SW (diagramma e codifica) che visualizzi il peso del contenitore durante la fase di riempimento, segnalata dal fatto che la posizione assume valori minori di 10 cm. (La posizione deve essere monitorata in continuazione e quando assume valori conformi a quelli corrispondenti alla fase di riempimento, il sistema deve visualizzare in continuazione il peso sul display) Quando nessun contenitore è in posizione utile il display deve essere azzerato. 6) Progetta il software che ogni ora invia al PC il numero di contenitori riempiti ed il peso complessivo del loro contento. soluzioni 1) Cancella i componenti non utilizzati. Ricorda Vrl Vrh del blocco AD HC11 3)Debbo misurare la posizione con errore.max = 5 mm. Nel tempo in cui il contenitore si sposta di 5mm, (chiamiamolo t5) debbo prelevare almeno un campione (altrimenti la posizione la misuro a scatti, per esempio, di 10 mm...) f >= 1/t5. T5 dipende dalla velocità v del contenitore t5= / v: Quindi f >= v/ Se ad esempio assumiamo v=1m/s risulta f>= 200Hz Debbo misurare la forza con errore.max = 0.05N Nel tempo in cui il contenitore passa da 0 a 0.05N (chiamiamo tf)debbo prelevare almeno un campione. tf dipende dalla velocità di riempimento vr in N/s. tf= 0.05/vr Quindi f >= vr/0.05. Se ad esempio assumiamo vr=10n/s (10N corrispondono a 1 kg peso, quindi velocità di riepimento = 1 kg/s) risulta f>= 10/0.05=200Hz L HC11 dovrà leggere posizione e peso almeno 200 volte al secondo ossia almeno ogni 5ms. 4) l errore nella misura della posizione è di 5mm su 500mm. L errore totale dell ADC dell HC11 (ma posso usare questo dato anche per gli altri) è pari a 1LSB su 2 n LSB ovveo 1/2 n deve essere dunque 1/2 n <= 5/500 2 n >= 100 n>=7 Ripeti il calcolo per il peso...risulta n>=10 Occorre usare quindi un ADC a 10 bit. Quello presente nell HC11 studiatofinora ne ha solo 8--> bisogna ricorrere ad una versione dell HC11 con un ADC a 10 bit (oppure usare un ADC esterno come il 7828 a 10 o più bit) registri a 16bit indirizzi 1031, 1033, 1035, 1037 invece di 1031,1032,1033,1034, accesso ai registri con MW invece di MB PESO= MW(1031) * etc... 3) 5) solite cose 6) solite cose (vedi dispense)