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progetto alimentatore con sistema di comando attuatori

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CIRCUITO DI INTERFACCIA CON
INGRESSO UN COMPARATORE E
COME USCITA UN RELE.
FABRIKAM
COMPONENTI UTILIZZATI
N°
socra
1
LM741
1
Fotoresistenza
3
Resistenza 10k (marrone, nero, giallo, oro)
1
Resistenza 4,7k (giallo, viola, arancione, oro)
1
Diodo limitatore socvratensioni 1n4001
1
transistorBC107
1
Relè 12v
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SCHEMA CIRCUITALE:ALIMENTATORE+COMPARATORE
FABRIKAM
3
SCHEMA DI MONTAGGIO
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PROGETTO DIVISO NELLE
SEGUENTI FASI
1- SCELTA DELL’ALIMENTAZIONE
2- PROGETTO DEL PONTE DI WHEATSTONE
3- SCELTA DELL’OPERAZIONALE «741»
4- PROGETTO DEL SISTEMA DI INTERFACCIAMENTO (BJT RELE)
5- PROGETTO DELL’ATTUATORE
FABRIKAM
5
A L I M E N TAT O R I : C O N D E N S AT O R I
Per la scelta dei condensatori, si deve fare riferimento ai
datasheet.
Se non si hanno a disposizione i datasheet è sufficiente inserire
per ogni ampere in uscita un condensatore elettrolitico da
2000 microF.
I condensatori da 100nF sono di tipo ceramico e vanno inseriti
nelle vicinanze dei terminali dei regolatori, non consentendo in
questo modo l’innesco delle oscillazioni che si hanno sui
regolatori, che provocherebbero una carenza nella stabilità
della tensione di uscita.
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6
CONDENSATORI
.
Eventuali diodi inseriti fra
l’ingresso e l’uscita del regolatore
«1n4007» impediscono che la tensione in uscita possa diventare più
alta della tensione di ingresso impedendo in questo modo il
danneggiamento del regolatore.
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SCHEMA CIRCUITALE
• ALIMENTAZIONE DUALE
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Data-sheet LM7812
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Data-sheet ponte di graetz
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D I O D O L E D S U L L’ I N G R E S S O D E L R E G O L ATO R E / U S C I TA R E L E
L’Eventuale diodo led inserito fra l’uscita del ponte di Graetz e massa indica il corretto funzionamento dell’alimentatore.
La resitenza di limitazione e viene progettata nel seguente modo:
- Supponendo che la tensione su C1 sia di 12V AC è possibile calcolare la tensione corrispondente in DC.
- Dai datasheet si ricava la tensione di soglia di 2V/1,8 e la I del diodo pari a 10mA. la formula sarà:
12
𝑉𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑧𝑖𝑜𝑛𝑒−𝑉𝑠𝑜𝑔𝑙𝑖𝑎 1,41 −2
R=
=
=
𝐼𝑑𝑖𝑜𝑑𝑜
10𝑚𝐴
6000Ω.
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I N G R E S S O C O M PA R ATO R E :
P O N T E D I W H E AT S TO N E
Per quanto riguarda l’ingresso dell’OP, si deve progettare il
ponte di Wheatstone, che consente di calcolare le
variazioni di tensione correlate alla variazione di resitenza
del ponte.
E’ costituito da 4 resistenze tutte uguali, disposte a coppie
di due, di solito la resistenza del sensore è molto elevata
(circa 10kΩ) quando non è illuminato, mentre intorno ai
100 Ω quando è illuminato.
Un trimmer: per il bilanciamento del ponte
II trimmer: fotoresistenza
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U S C I TA C O M PA R ATO R E :
P R O G E T TO D E L S I S T E M A D I
I N T E R FA C C I A M E N TO ( B J T R E L E )
-> SCELTA DEL RELE.
Per progettare la R di base, e la R di collettore, si deve
conoscere il tipo di rele da inserire.
A tale scopo, conoscendo la tensione di alimentazione,
è possibile ricavare dai Datasheet la corrente richiesta
dalla bobina del rele per eccitarsi.
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P R O G E T TO D E L S I S T E M A D I
I N T E R FA C C I A M E N TO ( B J T R E L E )
-> SCELTA DEL BJT.
Per determinare RB e RC, bisogna conoscere IB e IC del
BJT, che si ricavano dal Datasheet (Ic del BJT deve
risultate maggiore della I eccitazione del rele)
Progetto della resistenza di base
Ic= 33 mA
• Ib=Ic/Hfe
•

Ib=33,3 /110=0,3 mA
• Rb=(Vb-Vbe)/Ib  Rb=(12-0,7)/ 0,3 *10^-3= 38kΩ
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COMANDO ATTUATORI
RELE PER ATTUATORI DI PICCOLA POTENZA
CONTATTORI: ATTUATORI DI GROSSA POTENZA
Motori: cc., passo passo, asincroni, Brusless, lineari, elettrovalvole ecc…
Elettrovalvola: esempio di azionamento elettromagnetico, in cui il movimento del
nucleo
magnetico è utilizzato per aprire o chiudere una valvola e controllare così il flusso di liquidi o di
gas in una conduttura
Le elettrovalvole si interfacciano direttamente con il micro in quanto l’elettronica è già
integrata nelle stessa valvola
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Rele
Supponendo che la tensione di 5 V resa disponibile dalla scheda non sia sufficiente per l’azionamento dei
dispositivi di potenza considerati di tipo ON-OFF (pompa e valvola di apertura) si rende necessaria
un’interfaccia di potenza a relè.
La bobina viene alimentata in continua a 5 V, un contatto NO sul lato di potenza consente l’azionamento della
pompa e della valvola di apertura che rappresentano gli utilizzatori finali.
Il funzionamento è quello tipico di un relè (schema funzionale e dispositivo sono evidenziati in figura).
La figura evidenzia il funzionamento del relè; si individuano:
• la parte fissa (costituita dal sostegno e dalla bobina di eccitazione);
• la parte mobile (costituita dall’ancora o armatura);
• il contatto NO.
La bobina di eccitazione fa parte del circuito di comando, il contatto si trova nel circuito di potenza.
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Contattori
I contattori o teleruttori sono dispositivi di manovra usati per inserire carichi di potenza (ad es. motori).
Il loro funzionamento è elettromeccanico e somiglia a quello dei relè:
•si comandano a distanza
•con circuito di comando a tensione ridotta separato da quello di potenza
•che alimentando una bobina provoca la chiusura dei contatti del circuito di potenza
•sono costruiti per eseguire moltissime manovre1)
Come sono fatti
Internamente il contattore è composto da:
una nucleo magnetico composto da
una parte fissa con avvolta la bobina
una parte mobile collegata ai contatti mobili (equipaggio
mobile)
contatti fissi
una molla di rimando che allontana i contatti fissi e mobili quando
la bobina non è alimentata
Circuito di potenza: tensione nominale (ad esempio es. 400V concatenata), corrente nominale, frequenza nominale,
categoria di impiego (ad esempio la categoria AC3 è adatta per la marcia e arresto di motori asincroni a gabbia),potere di
chiusura e potere di interruzione, durata meccanica (manovre a vuoto) ed elettrica (manovre a carico con arco sui contatti)
Circuito di comando (bobina): sistema AC o DC, tensione nominale (24V AC, 24V DC, 110V AC, ecc.), frequenza nominale,
valore che garantisce l'apertura dei contatti (in genere il 75% della tensione)
Circuiti ausiliari: numero di contatti, tipologia di contatti (NO o NC), tensione nominale, corrente (ad esempio 6A) ,
frequenza, potere di interruzione
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Schemi applicativi di interfaccia degli attuatori «pompa»
Gli attuatori in linea di massima sono semplicemente dei normali relè a 12Vcc comandati ognuno da
un transistore pilotato da un'uscita del micro.
Per la pompa pure si utilizza il contatto del relè per abilitare o meno l'alimentazione
In base alla potenza della pompa sarà opportuno valutare di interporre un opportuno teleruttore
sulla linea Vac con protezione termica ed utilizzare il relè del nostro controllo per pilotare la bobina
del teleruttore. La pompa immersa funzionerà a tensione di rete Enel e un relè a 24V comandato da
un transistore pilotato dal micro interrompe o chiude iI circuito di alimentazione di linea della
pompa. In serie alla linea è bene prevedere ai fini protettivi un interruttore magnetotermico capace
di interrompere energia verso Ia pompa qualora ci siano assorbimenti anomali. In parallelo alla
bobina del relè è previsto un diodo per lo smorzamento delle extra tensioni generate all'apertura
del transistore
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