Esame di stato (Elettronica)
Due sensori forniscono a un sistema di acquisizione dati segnali variabili lentamente nel
tempo, rispettivamente da 0 a 1,5 V e da 300 a 600 µA.
L'unità di controllo del sistema deve acquisire, in tempo reale, i dati provenien ti dai sensori e
trasmetterli a un ricevitore su richiesta.
Il candidato, formulate le ipotesi aggiuntive che ritiene necessarie, deve:
1) individuare uno schema a blocchi del sistema, descrivendo le funzioni di ciascun blocco e le
relative interazioni;
2) produrre il diagramma di flusso della soluzione del problema specificando le parti relative
all'inizializzazione del sistema e alla rilevazione dei dati;
3) scegliere il convertitore da utilizzare, dopo aver esaminato le caratteristiche fornite;
4) dimensionare le eventuali interfacce tra l'uscita dei sensori e il convertitore e tra il con vertitore e un microprocessore di sua conoscenza;
5) descrivere il principio di funzionamento del convertitore utilizzato;
6) analizzare se il sistema sia ancora utilizzabile per acquisire dati nel caso che i sensori
forniscano segnali variabili velocemente nel tempo e, nel caso di una eventuale modifica,
descriverne il funzionamento.
(Esame di Stato)
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Lo schema a blocchi del sistema è illustrato in fig. 11, nell'ipotesi che l'unità di
controllo sostanzialmente si identifichi con il ricevitore ovvero con un generico
microcomputer. Diversamente, occorre aggiungere un'interfaccia di I/O per la
comunicazione a distanza. Per quanto riguarda la scelta del convertitore A/D, si può
far riferimento all'ADC0808 che contiene internamente il multiplexer con 8 canali di
ingresso
Se il convertitore A/D ha una dinamica di ingresso da 0 a 5 V, il segnale di tensione vs deve
essere amplificato di un fattore Av = 5/1,5.
Per il segnale di corrente occorre inserire un convertitore I/V in grado di fornire una ten sione da
0 a 5 V per valori della corrente di ingresso da 300 a 600 µA. Una soluzione può essere quella
illustrata in fig. 12. Le resistenze dovranno essere dimensionate in modo che sia R2R/R1 = 5/300
x 10-6.
Nel circuito di condizionamento dei segnali analogici potrebbero essere inseriti filtri passa -basso
se i segnali fossero inquinati da rumore.
Utilizzando il convertitore ADC0808, si può sfruttare il multiplexer interno po nendo a massa
tutte le linee di indirizzo, a eccezione di Ao che viene pilotata dall'unità di controllo. Per quanto
riguarda 1'interfacciamento dell'ADC con l'unità di controllo e ricezione dati, si può fare
riferimento a quanto studiato a sistemi.
Relativamente al punto 6), si può osservare che con il convertitore scelto si possono otte nere
tempi di conversione dell'ordine di 100 µs, il che limita la frequenza di campionamento di
ciascun segnale a f c = 5 kHz. La frequenza f c, potrebbe essere raddoppiata utilizzando due ADC,
uno per ogni canale di ingresso, multiplandone le uscite digitali.
Un altro aspetto da considerare è che, se la variazione del segnale applicato all'ADC durante
il tempo di conversione è superiore al valore di 1LSB (nel nostro caso par i a circa 20 mV), per
mantenere una risoluzione di 8 bit occorre inserire uno (o due) circuiti S/H.
