SISTEMI DI REGOLAZIONE E CONTROLLO
Un sistema si dice regolato (o controllato) automaticamente quando si cerca di
“influenzare” una o più grandezze fisiche caratteristiche del processo.
Le funzioni da svolgere sono:
1. acquisizione di dati dal processo.
Questa funzione è svolta dai sensori i quali rilevano:
a. comandi dell’uomo (vari pulsanti);
b. situazioni ambientali (termostati, fotocellule, …);
c. stato fisico del processo (pressostati, flussometri,..);
d. posizione assunta dai corpi in lavorazione (finecorsa,..).
2. condizionamento dei dati.
Normalmente i sensori trasformano la grandezza fisica in un segnale di tipo
elettrico; molto spesso accade che i segnali non possono essere direttamente
utilizzabili dal controllore e pertanto devono essere condizionati:
a. amplificazione;
b. filtraggio;
c. conversione corrente- tensione;
d. conversione analogico- digitale.
L’insieme dei dispositivi che svolgono tali compiti del sensore prende il nome di
trasduttori. La necessità di condizionamento può riguardare anche i segnali di
uscita dal controllore per renderli compatibili con gli attuatori.
3. elaborazione dei dati acquisiti
Il compito del controllore è quello di effettuare i confronti tra i valori reali rilevati
e quelli desiderati e svolgere i necessari calcoli
4. emissione di ordini all’indirizzo del processo
L’attuazione è l’ultima fase che consente di mettere in pratica la decisione del
controllore. Gli attuatori possono essere: pneumatici – oleodinamici- elettrici.
SISTEMI AD ANELLO APERTO O AD ANELLO CHIUSO
Alla grandezza controllata viene dato il
nome di variabile d’uscita;
generalmente il suo valore dipende da
un certo numero di altri parametri cui
si dà il nome di variabili d’ingresso.
Per la regolazione ad anello aperto si intende un semplice comando al quale non
viene fatta seguire una azione di verifica del risultato ottenuto.
Il sistema ad anello aperto trova impiego nei casi in cui non sono richieste
prestazioni elevate o quando c’è comunque un operatore che controlla
visivamente il risultato ottenuto.
Per esempio le lavatrici domestiche automatiche (di
qualche decennio fa…) funzionavano in base ad un
elementare “sequenziatore” (tamburo rotante
munito di risalti tipo carillon) il quale attiva e
disattiva nella giusta scansione temporale gli
elementi necessari al lavaggio: detergente – acqua
– centrifuga - …
Per esempio i tostapani automatici vengono
“calibrati” attraverso un “timer” che regola il
tempo di esposizione del pane al calore prodotto
dalle resistenze scaldanti
In un sistema ad anello chiuso viene utilizzato un trasduttore per misurare la
grandezza regolata e
fornire al regolatore un
segnale elettrico
proporzionale al suo
valore che si dice di
retroazione.
Il maggior pregio dei
sistemi ad anello aperto
è la loro semplicità, ma
nella pratica
dell’automazione si utilizzano quasi esclusivamente sistemi ad anello chiuso.
Man mano che l’azione di controllo produce i suoi effetti, l’errore diminuisce fino ad
annullarsi del tutto o a mantenersi entro i limiti di precisione assegnati al sistema.
Lo schema della retroazione è uno dei fondamentali schemi sui quali è basato il
funzionamento dei sistemi naturali.
Per quanto riguarda i sistemi biologici, il più ricco di esempi, e di variazioni è
proprio l’uomo nel quale il sistema di comunicazione dei segnali, cioè il sistema
nervoso è enormemente più complesso e raffinato di quelli meccanici o elettronici.
Per esempio una parte del sistema di controllo della
temperatura umana è costituita dal sistema di
perspirazione. Quando la T. dell’ambiente diventa troppo
alta, le ghiandole sudoripare secernono fortemente
producendo un raffreddamento della pelle dovuto ad
evaporazione.
Lo schema base di retroazione si estende dall’individuo biologico ai gruppi di
individui, alle “società” dove si trovano fenomeni di interazione e di
autoregolamentazione, sia pure in modo più sfumato.
Per esempio se c’è abbondanza di
prede, i predatori non hanno problemi
di alimentazione e la loro
popolazione cresce fintantochè la
popolazione delle prede, falcidiata,
non comincia a ridursi sensibilmente.
A questo punto i predatori
cominciano a soffrire la fame per la scarsità di cibo e devono a loro volta ridursi
per sopravvivere come specie e questo porta a favorire la ricrescita della
popolazione della prede.
Per esempio lo schema base della retroazione si applica anche ai fenomeni sociali
umani come la legge della domanda e offerta.
Tradizionalmente i controllori erano di natura meccanica e soprattutto pneumatica,
mentre oggi il campo è dominato dai controllori in tecnologia elettrica per la più
facile manipolabilità dei segnali elettrici (tensioni o correnti).
In questo caso anche la grandezza controllata deve essere trasformata in un
proporzionale valore di grandezza elettrica.
I dispositivi fisici che svolgono la funzione di dare in uscita un segnale elettrico
proporzionale al segnale di ingresso sono detti trasduttori
