Schemi a blocchi o sistema di controllo

tecnologia meccanica

Schemi a blocchi o sistema di controllo

					Processo   424e42e

Linea di andata Out

				Sensore   424e42e

Feedback Linea di retroazione

L'obiettivo che si vuol raggiungere e che si imposta con il controllore si chiama set point.

Il controllore è quello che coordina le informazioni, e tutto quello che sta al di fuori di questo si chiama mondo esterno; l'attuatore sfrutta una piccola energia per crearne una grande; il processo è il risultato; il sensore è quello strumento che rileva le variazioni e le passa al controllore che le rielabora; la linea di retroazione mi riporta indietro le informazioni;

il feedback è il segnale di ritorno.

Questo schema ha delle variabili: variabile di controllo: è l'unione del controllore e dell'attuatore che possono variare per fare diverse azioni;

variabile da controllare: è il fine di tutto il processo e agisce sul sensore che serve per rilevarla.

C'è poi l'azione di controllo che agisce sul processo affinché si abbia l'azione finale;

Cervello   424e42e

Rappresenta con uno schemi a blocchi le azioni che il corpo fa quando ha freddo:

	Muscoli (brividi)   424e42e		Corpo   424e42e

Senso del tatto   424e42e

Nervi

Nervi

Compressore   424e42e

Dispositivo elettronico   424e42e

Rappresenta con uno schema a blocchi il funzionamento del raffreddamento di un frigorifero:

Sensore termico   424e42e

Frigo   424e42e

Segnale elettrico

Segnale elettrico Segnale fisico (temperatura)

Qualsiasi sistema riceve e fornisce informazioni. Se uso un pilota automatico non sono sicuro di aver come risultato la mia richiesta perché in natura esistono molte variazioni che me la modificano; se invece applico dei processi automatici a cose che sono sicuro che non subiscono variazioni nel tempo, otterrò i miei risultati voluti. Quest'ultimo processo si chiama sistema ad anello aperto. I processi che mi rilevano le variazioni si chiamano ad anello chiuso.

Rappresentare con un sistema a blocchi il sistema di controllo di una persona quando guida e deve mantenere la carreggiata sapendo che la linea bianca è il punto di riferimento.

L'automobile e il tipo di strada   424e42e

Mani   424e42e

Cervello   424e42e

Nervi

Nervi Posizione auto; luce

Rappresentare con un sistema a blocchi il sistema di controllo della temperatura del forno di casa:

Forno   424e42e

Resistenza   424e42e

Termostato   424e42e

segnale elettrico

Controllare il livello di un serbatoio con: valvole di scarico, sensore di pressione per il rilevamento del livello. Il controllo del è elettrico e il cilindro viene riempito da una pompa a velocità  costante azionata da uno stantuffo che sale e scende aprendo e chiudendo la tubazione. La valvola ad acqua viene azionata mediante aria compressa (pompata da un'altra elettro valvola) che agisce su una valvola idraulica. La valvola viene azionata dal PC. C'è poi una scheda analogico / digitale, digitale / analogico che converte il segnale dell'interfaccia che dal computer va all'attuatore.

Dal computer arriva il segnale che entra in un'altra componente elettronica che trasforma una piccola energia in una grande (amplificatore). Il presso stato porta le informazioni di livello al computer attraverso l'interfaccia, quindi i segnali elettrici che circolano sono piccoli. Il controllore elabora il segnale che arriva dal sensore e pilota la valvola in modo opportuno.

Attuatore

Amplificatore

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424e42e

Computer   424e42e

Interfaccia Segnale Aria

Serbatoio   424e42e

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Elettrico

(invia segnali

sottoforma di segnale Aria Acqua

elettrico)

Interfaccia (segnale elettrico)

Pressione (livello)

L'interfaccia è il cavo che porta le informazioni dal computer all'amplificatore, e dal sensore al computer sotto forma di impulsi elettrici con un codice binario.

Tipi di sensori

Il termometro è un sensore normale perché vedo direttamente sulla colonnina di mercurio il valore; il pressostato invece è un trasduttore, ovvero è in grado di trasformare una grandezza fisica in un segnale elettrico. Per misurare delle variazioni si fanno dei confronti nel tempo tra una grandezza e l'altra.

I segnali

Una radio ha il compito di elaborare segnali radio, quindi tutta l'elettronica ha il compito di elaborare dei segnali. Il segnale si ha quando si subiscono variazioni.

Tutti i sensori rilevano variazioni nel tempo, queste variazioni o segnali, sono rappresentabili su grafici dove l'asse delle X è il tempo, e l'asse delle Y è la grandezza che stiamo utilizzando in quel momento. Se la grandezza è costante, mi risulterà una linea orizzontale retta che parte dall'asse delle Y, se invece la grandezza varia, avrò una linea che si sposta sia in verticale che in orizzontale. La natura è in grado di produrre segnali continui, quindi il  sensore produce informazioni infinite. Il computer invece si basa sulla velocità del processore, ovvero: se devo tracciare un grafico sullo schermo, i punti che compongono la linea saranno staccati, perché ad ogni clock del processore, sullo schermo mi compare un punto, siccome tra un clock e l'altro passa del tempo (sarebbe come dire che è un interruttore che fa on - off), i punti saranno staccati. L'ampiezza del segnale è la distanza dall'asse delle X. Se ho un segnale trasformato da un trasduttore, sarà continuo nello spazio e nel tempo.

I segnali fisici non li posso mandare direttamente nel computer, prima devo modificarli in segnale elettrico attraverso in scheda analogico / digitale, digitale / analogico che converte il segnale fisico (analogico) in elettrico (digitale).

I segnali si possono rappresentare su dei grafici per vedere le loro diverse caratteristiche: un segnale di tipo analogico ha infiniti punti di variazione; un segnale binario ha due punti di rappresentazione che si possono rappresentare come 0 o 1; un segnale continuo nel tempo e nell'ampiezza può essere trasformato in un segnale binario, però deve essere prima tradotto in uno discreto nel tempo; un segnale discreto nel tempo si rileva solo dove nel grafico ci sono i punti, dove non ci sono punti il segnale è assente, quindi andrà a scatti; un segnale armonico è di fatto un'onda sinusoidale, quindi con infiniti punti.

Binario Continuo nel tempo Discreto nel tempo

Analogico e nell'ampiezza

Armonico

Nei cellulari i segnali di voce vengono campionati (segnale discreto nel tempo) e giunto all'altoparlante viene trasformato in analogico da digitale.

I bit

I segnali digitali sono espressi con un codice binario, ovvero con un sistema numerico con base 2. Se devo esprimere un numero decimale nel sistema binari, avrò bisogno di più numeri:

Il processore lavora con il circuito aperto - chiuso ( 0 - 1); ad ogni numero corrisponde un bit, che può essere 0 o 1. Questi  bit transitano attraverso dei cavi chiamati bus che possono essere di diverse portate ( bus a 16 bit, bus a 32 bit, ecc.). Servono per mettere in comunicazione le periferiche del computer e quindi trasportare dati. Il segnale iniziale ha infinite combinazioni, però lo posso rappresentare con i bit che mi producono un numero finito di combinazioni.

decimale binario

2¹ = 2 2² = 4 2³ = 8 2⁴ = 16 2⁵ = 32 2⁶ = 64 2⁷ = 128 2⁸ = 256

0 = 00 4 = 100 8 = 1000 12 = 1100

5 = 101 9 = 1001 13 = 1101

2 = 10 6 = 110 10 = 1010 14 = 1110

3 = 11 7 = 111 11 = 1011 15 = 1111

Lab view

Ciclo four : mi da il numero di punti da definire e il tempo. Se devo tracciare un grafico mi fa un ciclo per ogni punto che deve tracciare. Esso produce segnali discreti nel tempo, e il controllo più o meno preciso del programma dipende dalla velocità del computer. Per le industrie si usano dei controllori velocissimi chiamati real time che elaborano i dati velocissimamente.

Ogni computer con la scheda AD ha un numero da mettere nelle costanti quando faccio un programma che mi deve importare informazioni dall'esterno. Per il valore massimo del cilindro scrivo 10, per quello minimo 0. Per il valore massimo della valvola 2,5, minimo 1, di modo che quando sul computer è a 1, la valvola è chiusa del tutto, e quando è 2,5 tutta la valvola è aperta.

Per rilevare la temperatura dalla scheda, utilizzo il termistore (sensore di temperatura) che c'è su di essa. Ogni 10 mV che mi arrivano dalla scheda sul computer, è un grado.

Processi

Nel mondo dell'industria si utilizzano fondamentalmente 2 tipi di processi: uno è tipo quello che utilizza il serbatoio in laboratorio: esso fornisce segnali analogici e continui, quindi con variazioni infinite e si utilizza questo tipo di processo in tutte le centrali che producono energia elettrica e nelle industrie chimiche. Questo tipo di processo si chiama controllo di processo o processo continuo.

C'è poi un altro tipo di processo che si utilizza ad esempio per la programmazione di un semaforo, e quindi si utilizzano delle fasi rappresentate da ogni via di transito e dai colori del semaforo. In questo caso le fasi sono il processo. Questi processi sono completi, ovvero non ci sono vie di mezzo (segnali digitali binari). Questi processi si chiamano controlli sequenziali. In questo caso le azioni dei macchinari sono on - off perché compiono sempre le stesse azioni.

Correzione degli schemi a blocchi della verifica

Regolazione della temperatura all'interno di un bruciatore:

Processo

Serpentina   424e42e

Bruciatore   424e42e

Controllore di temperatura   424e42e

Segn. Elett. Q. di calore

Carb.

	Termocoppia   424e42e

Segn. Elett. Temperatura

Regolazione del livello dell'acqua in un cilindro:

D A C   424e42e

424e42e

Computer   424e42e

Serbatoio1   424e42e

	Elettro pompa   424e42e		Serbatoio 2   424e42e

Segn. Segn. Segn. H₂O H₂O

Elett. Elett. Elett.

	A D C   424e42e
			Trasduttore di livello   424e42e

Segn. Elett. Segn. Elett. Livello