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controllo della temperatura con termoresistore NTC

fisica


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RELAZIONE DI SISTEMI


TITOLO: controllo della temperatura con termoresistore NTC.

SCOPO: realizzare un software che rileva la temperatura in un certo istante, questo software (realizzato con Labview), in base alla temperatura rilevata deve decidere se attivare l'elemento riscaldante.


CIRCUITO:




Rl=240W

Rt= termoresistore NTC

Rr= resistenze riscaldabili da 13.5W


FORMULA NTC:














Andamento in scala logaritmica della resistenza di un NTC rispetto alla temperatura:

INTERRUTTORE ELETTRONICO:  

Questo tipo di transistor, svolge il suo funzionamento in modalità On/Off. Se Vbb ha una tensione pari a 0V possiamo affermare che il transistor è interdetto perché Vce è maggiore rispetto alla Ib che arriva alla base del nostro transistor. Se invece, Vbb>0, la corrente Ic applicata al collettore del transistor aumenta fino ad arrivare alla zona di saturazione, ciò comporta che il transistor lavora come interruttore chiuso, cioè in modalità OFF.








Calcoli per il dimensionamento dei componenti


Vcc=12V                    Vcc=Rc*Ic+Vce

Vce=2.4V                  Vcc-Vce=Rc*Ic

Vbe=2,5V                  Ic=Vcc-Vce/Rc=12-2,5/13,5=0.7A

Rc=13,5                    Ib=Ic/hfe=0,7/750=0.9mA

hfe=750                   Rb=Vbb-Vce/Ib=5-2,5/0,9=2.7KW


RELAZIONE

C'è stato chiesto di realizzare un software che rilevi la temperatura in un certo istante, esso è tenuto a capire attraverso quest'informazione se attivare o spegnere l'elemento riscaldante. Questo è stato il punto da cui siamo partiti a svolgere quest'esperienza, dopo aver analizzato il problema postomi, ho sviluppato un circuito con il programma Labview, che soddisfa le mie esigenze: ho suddiviso il circuito in stadi immaginari, dove ogni stadio ha la sua funzione.

1° STADIO: questo stadio è formato da una specie di convertitore analogico/digitale  che si trova nel programma col nome di Ai One Pt. Questo componente fornito appunto dal programma, ha il compito di ricevere il segnale analogico (ricevuto dal circuito che lo precede) in un segnale digitale per immettere le informazioni nel software da realizzare. Come potete vedere nel disegno del circuito, l'Ai One Pt, è collegato a due numeri: 1 e 0, dove il numero 1 indica il morsetto a cui è collegato sull'interfaccia con l'esterno, e lo 0 indica il device.

2° STADIO: in questo stadio viene usata l'applicazione del formula node, essa è composta da un rettangolo all'interno del quale è possibile scriverci qualsiasi tipo di formula. Nel mio caso avevo la necessità di trasformare l'informazione, data dallo stadio precedente, sotto forma di temperatura. Per realizzare questo ho usato la formula del termoresistore NTC (riportata precedentemente). Con lo scopo di effettuare questa trasformazione ho immesso nel rettangolo le seguenti informazioni:

To=273, B=2, Ro=1000, Rc=13, Vc=12V e Vt che è data dallo stadio precedente.

3° STADIO: in questa parte del circuito mi sono posto il problema di come evidenziare le soglie con cui si deve far andare o non l'elemento riscaldatore.

Ho risolto il problema usando due comparatori che svolgevano l'uguaglianza di > o <. Essi sono collegati all'uscita del formula node dove ciascuno ha un proprio pulsante con il quale posso variare la temperatura a mio piacimento; i pulsanti e T (uscita 2° stadio) sono collegati a loro volta al connettore il quale è collegato a un grafico per visualizzare l'andamento del segnale. Le uscite dei comparatori sono collegate a un led ciascuno per visualizzare se si supera il valore selezionato o no.

4° STADIO: dopo aver superato il problema di come stabilire le due soglie, se ne verifica subito un altro; come agire per far restare la temperatura dentro le due soglie?

Questo problema, me lo risolve il Latch SR a porte NOR:


LATCH SR

Il Latch SR (set-reset) è un elemento circuitale necessario del nostro circuito,

visto che è in grado di fornire una cella di memoria fondamentale per noi, perché nel nostro caso con il suo funzionamento riesce a far funzionare l'elemento riscaldatore all'interno delle due soglie.

Questo tipo di circuito è formato da porte logiche NOR che sono considerate come delle porte OR, seguite da uno stadio di inversione (una porta NOT è come uno stadio di inversione).

Qui di seguito è riportata la tabella di verità con il simbolo della porta NOR:


S

R

Y















Questo circuito ha due ingressi S (Set= impostare) e R (Reset= azzerare), e due uscite Q e Q. IL circuito svolge le sue funzioni in questo modo:

S=0  R=0

Con questi due valori in ingresso, l'uscita della porta A è 1, quindi gli ingressi della porta B sono 0 e 1, di conseguenza la sua uscita sarà pari a 1 e ci troviamo nella condizione di memoria (latch), cioè Qn+1 e Qn+1 saranno le uscite precedenti del Latch.

S=0   R=1

L'uscita della porta A è 1 con ciò gli ingressi della porta B saranno 0 e 1, ma con 0 e 1 la porta NOR ha uscita 0, quindi Qn+1 è 0 e Qn+1 è 1, ci troviamo nella condizione di reset.

S=1   R=0

L'uscita della porta A è 0, questo valore riportato nell'ingresso della porta B fa sì che i suoi ingressi siano 0 e 1, questo impone la sua uscita nello stato di 1 in questo modo il Latch è nella funzione di set.

S=1  R=1

Con questi valori in ingresso, la porta A ha un'uscita nello stato di 0 così come anche la porta B ha uscita 0, questa soluzione alle due uscite delle porte NOR non è  usata perché non possiamo passare tra questi due stati poiché non riusciamo a prevedere le uscite del circuito.

Tabella di funzionamento del Latch a porte NOR.


S         R

Qn+1        Qn+1

Funzione

0

Qn                Qn

LATCH

1

1

RESET

0

0

SET

1

0

Non usata

Schema logico                                              Simbolo circuitale


Questo circuito lo abbiamo realizzato in un For lop, il funzionamento di questa applicazione è simile al formula node, con la differenza che qui, all'interno del rettangolo, si possono elaborare circuiti a parte per poi collegarli con i circuiti per i quali se ne ha bisogno. Nello schema che viene riportato nelle pagine seguenti il latch è rappresentato dal rettangolino con all'interno scritto "SR"; l'uscita del latch è collegata a un led per vedere se l'uscita è alta o bassa.                     

5° STADIO: l'ultimo stadio è rappresentato da un'applicazione simile a quella usata nel 1° stadio, simile perché il Dig Line fa l'operazione opposta al Ai One Pt. I numeri blu che sono collegati a questo strumento corrispondono all'uscita della parte digitale dell'interfaccia con l'esterno del programma; il numero viola sta ad indicare il device dell'interfaccia logica con l'esterno.









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