Relazione di sistemi

Relazione di sistemi
Oggetto:Circuito di simulazione di controllo manuale della velocità di un automobile
Svolgimento
Oggi in laboratorio abbiamo realizzato,con l’ausilio del simulatore di circuiti
elettronici Electronics Workbench,un circuito di simulazione di controllo manuale di
velocità di un automobile.
Supponendo che la nostra automobile in questione,percorra strade con relative
discese e salite,abbiamo predisposto il nostro circuito a simulare questi improvvisi
eventi.Passiamo ora alla descrizione del nostro circuito elencando rispettivamente
ogni componente e le sue eventuali funzioni:
-Generatore di segnale continuo V=5V:rappresenta la potenza del motore della nostra
automobile
-Potenziometro Rmax=1k:costituisce il pedale dell’acceleratore
dell’automobile,che come vedremo in seguito ci permetterà di variare il segnale in
uscita
-Circuito RC R=1k C=1mF:è di importanza rilevante per il nostro circuito in quanto
la costante di tempo RC,rappresenta la prontezza di risposta del nostro circuito
ovvero ci dice in quanto tempo la nostra auto raggiungerà la velocità massima(in
questo caso dal prodotto RC con i valori impostati la nostra auto raggiungerà la
massima velocità in 5s sapendo che il nostro condensatore si caricherà a 5)
-Generatore di segnale continuo Vz=1V:rappresenta il disturbo che sarà sottratto al
segnale di ingresso nel sotto circuito “DIFF”(circuito differenziale)che spigheremo in
seguito,praticamente questo segnale,inserito e disinserito
dall’interruttore”A”,simulerà le eventuali salite e discese che la nostra auto incontrerà
per la strada
-Sottocircuito “DIFF” contenente un circuito differenziale realizzato con un
AOI(Amplificatore Operazionale Integrato):effettuerà la differenza fra il valore del
generatore V e il valore del generatore di disturbo Vz(quando l’interruttore “A” sarà
chiuso) visualizzando cosi l’andamento della velocità della nostra automobile quando
affronterà eventuali salite o discese.
*Nota:I valori di generatori impostati sono molto bassi in quanto l’amplificatore
operazionale utilizzato va in saturazione a valori di tensioni circa uguali a 15V
considerata l’amplificazione del segnale.
**La spiegazione sul comportamento della velocità sarà effettuata nelle prossime
pagine con l’aiuto delle figure ricavate dall’oscilloscopio di Electronics Workbench.
In figura sono riportati il segnale di ingresso Vin=5V e il segnale di uscita (colorato
in blu)Vout=4.5V(il segnale di uscita presenta questo valore di tensione,dovuto alle
eventuali cadute di tensione sui componenti passivi)con potenziometro disinserito
quindi con accelerazione massima e con disturbo disinserito quindi su una strada in
pianura.
Illustrato nella figura,abbiamo il comportamento della velocità,cioè del segnale in
uscita,all’inserimento dell’intero valore di resistenza del potenziometro:questa azione
corrisponde alla decelerazione della nostra automobile ottenibile rimuovendo il piede
dal pedale dell’acceleratore,infatti la nostra auto si fermerà per attrito in un tempo
pari a 55s.Disinserendo nuovamente il potenziometro,l’auto raggiungerà di nuovo
la velocità massima sempre in un tempo pari a 5
In figura è rappresentato l’andamento della tensione di uscita(velocità
dell’auto)all’inserimento del segnale di disturbo Vz(cioè incontrando eventuali salite
o discese):la prima variazione di tensione(velocità)e dovuta all’inserimento del
segnale Vz nel circuito differenziale e quindi in questo caso il nostro circuito ha
simulato una salita(il valore di tensione all’uscita del differenziale in questo caso è
pari a Vout=Vin-Vz=5-1-0.5(cadute di tensione)=3.5V.La seconda variazione di
tensione è dovuta all’omissione del segnale di disturbo e quindi,istantaneamente,la
tensione di uscita Vout raggiungerà nuovamente il valore precedente di 4.5V
simulando cosi una discesa e il continuo di una strada pianeggiante.