ANALISI DI UN SISTEMA ELETTRONICO

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Caregnato Riccardo
ANALISI DI UN SISTEMA ELETTRONICO
Il sistema da analizzare è un sistema di controllo automatico della temperatura di un forno per scopi
industriali.
Partendo da una temperatura di riferimento, impostabile tramite la resistenza variabile R, è possibile
spegnere il forno automaticamente quando la temperatura di quest’ultimo ha raggiunto e superato la
temperatura di riferimento Vi, per poi riaccenderlo quando questa scenderà.
Il sistema ha un nodo sottrattore all’ingresso (ad esempio, un amplificatore operazionale in
configurazione di comparatore): questo ha il compito di confrontare la tensione Vi del
potenziometro (corrispondente alla temperatura di riferimento) con la tensione Vr proveniente dal
blocco di retroazione. La tensione in uscita dal nodo sottrattore, Ve, rappresenta il segnale di errore
del circuito. Quando Vi > Vr l’errore Ve sarà alto, quindi il forno rimarrà acceso (è la condizione in
cui la temperatura del forno è minore rispetto la temperatura di riferimento). Come è possibile
vedere dallo schema, Ve = Vi – Vr.
Il blocco successivo è il controllore: esso ha lo scopo di rendere il sistema più veloce, preciso e
stabile. Appena dopo il controllore, si trova il blocco di comando, che può rappresentare, ad
esempio, un’elettrovalvola per forni industriali (attuatore). All’aumentare della tensione proveniente
dal controllore, l’elettrovalvola si aprirà maggiormente, causando un apporto maggiore di gas
combustibile all’interno del bruciatore.
La temperatura presente all’interno del forno viene prelevata dal blocco di retroazione. La presenza
della retroazione permette di stabilire che il sistema è ad anello chiuso, in quanto parte del segnale
in uscita viene riportata in ingresso (nodo sottrattore). Il feedback è negativo, in modo da avere un
segnale di errore in ingresso. Questo blocco è composto da un trasduttore e da un blocco di
condizionamento. Il trasduttore è un dispositivo in grado di convertire una grandezza fisica (la
temperatura, in questo caso) in un valore di tensione o di corrente. Può essere una termocoppia o un
termistore. Il valore di tensione proveniente dal trasduttore potrebbe non essere confrontabile con la
tensione di riferimento, in quanto sono dispositivi differenti. Per questo motivo viene introdotto un
blocco di condizionamento che ha il compito di adattare il segnale proveniente dal trasduttore al
segnale da confrontare (Vi). La tensione viene dunque confrontata tramite il nodo sottrattore e il
ciclo riparte dall’inizio, continuando fino allo spegnimento del sistema. Per evitare che il forno
continui ad accendersi e spegnersi per valori poco superiori o inferiori alla tensione di riferimento, è
possibile sfruttare l’effetto dell’isteresi, che permette di sfruttare due valori di tensione (una
superiore alla soglia di commutazione e una inferiore) per accendere o spegnere il sistema. Si
potrebbe definire una zona “neutra”, in cui viene mantenuto lo stato on o off, senza considerare le
piccole variazioni di temperatura.
Fonti: Appunti Prof.ssa Brusotti, Wikipedia.
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