Sistemi elettronici e automatici - Traccia 2012

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Sessione ordinaria 2012

Seconda prova scritta

M272.2.1/1

Ministero dell'Istruzione, dell'Università e della Ricerca

M272 - Esame di stato di istituto tecnico industriale

Corso di ordinamento

Indirizzo: Elettronica e telecomunicazioni

Tema di: Sistemi elettronici automatici

(Testo valevole per i corsi di ordinamento e per i corsi del progetto sperimentale "Sirio")

Si vuole realizzare un dispositivo elettronico che sia in grado di misurare la distanza da un oggetto, utilizzando una coppia di capsule ultrasoniche funzionanti da trasmettitore Tx e da ricevitore Rx opportunamente interfacciate (vedi figura Fig. 1).

GND    5V    SIG

Fig. 1

Il trasduttore ultrasonico contiene un circuito elettronico di controllo che permette di attivare il dispositivo (il segnale SIG del trasduttore ultrasonico è di tipo bidirezionale) e che produce in uscita un impulso (T₃) di durata proporzionale alla distanza (vedi figura Fig. 2).

SIG

T1

T2

T3

5V

0V

T1 (Trigger): >5µs

T2 (Postpone): 200µs

T3 (Pulse width): 0-19,5ms

Fig. 2

La distanza D [m] può essere calcolata, conoscendo la durata di T₃ e la velocità V del suono nell'aria attraverso la seguente formula:

D = V T₃ / 2

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Sessione ordinaria 2012

Seconda prova scritta

M272.2.1/1

Ministero dell'Istruzione, dell'Università e della Ricerca

M272 - Esame di stato di istituto tecnico industriale

Corso di ordinamento

Indirizzo: Elettronica e telecomunicazioni

Tema di: Sistemi elettronici automatici

(Testo valevole per i corsi di ordinamento e per i corsi del progetto sperimentale Sirio)

La velocità del suono dipende dalla temperatura secondo la seguente equazione:

V = a + b Temp [m/s]

Dove le costanti a e b valgono rispettivamente: a = 331.5 [m/s] e b = 0.62 [m/s °C]

_Temp rappresenta la temperatura in gradi centigradi [°C].

Per misurare la temperatura T_emp è utilizzato un sensore con uscita digitale a 9 bit in complemento a due di tipo proporzionale (vedi tabella Tab. 1):

Tab. 1

Il candidato, formulate le eventuali ipotesi aggiuntive:

1. Descriva attraverso quali periferiche del microcontrollore o microprocessore intende misurare la durata di T₃ e il valore di temperatura T_emp;
2. Disegni il diagramma di flusso per la gestione dei sensori, evidenziando le modalità di interfacciamento se in polling, in interrupt o in modalità mista;
3. Descriva almeno una metodologia software e/o hardware per rilevare il periodo T₃;
4. Indichi una metodologia per visualizzare le grandezze rilevate dai sensori;
5. Progetti il codice di gestione di almeno uno dei due sensori utilizzati;
6. Valuti la distanza massima rilevabile dal sensore ultrasonico supponendo la temperatura T costante e pari a +20°C.

Inoltre il candidato, ipotizzando una variazione di temperatura da +20°C a +40°C, valuti la variazione relativa della distanza rilevata.

Durata massima della prova: 6 ore.

È consentito l'uso di manuali tecnici e di calcolatrici non programmabili.

Non è consentito lasciare l'Istituto prima che siano trascorse 3 ore dalla dettatura del tema.