Elettronica - Soluzione

Punto a

Lo schema proposto consente la misura dell’umidità relativa tramite il confronto delle

durate degli impulsi prodotti da due monostabili.

Un monostabile produce un impulso di durata fissa, pari a quella che si ha nel caso di

umidità del 10%.

Un secondo monostabile, che utilizza come capacità il sensore di temperatura, produce un

impulso di durata variabile in funzione dell’umidità stessa.

Le due durate sono confrontate, con una porta EXOR, che produce un’uscita alta per un

periodo di tempo pari alla differenza tra le due durate. Tale impulso ha pertanto una durata

pari a 0 nel caso di umidità 10% e una durata massima nel caso di umidità 90%.

Tale impulso si ripete periodicamente alla frequenza di 10 kHz.

Il blocco 5 deve determinare il valore medio di tali impulsi, producendo una tensione ad

esso proporzionale. Il risultato può essere ottenuto con filtro passa basso di frequenza di

taglio molto più bassa, ad esempio un centesimo, di quella di ripetizione degli impulsi.

La tensione all’uscita del circuito mediatore viene amplificata dal blocco 6 e convertita in

digitale da un convertitore AD a valore medio, ad esempio a conversione intermedia di

frequenza. La risoluzione può essere pari a 8 bit in quanto il testo del tema d’esame non

richiede una precisione superiore all’1% nella misura dell’umidità.

L’uscita del convertitore verrà quindi memorizzata con un latch, convertita da binario a

BCD e visualizzata su un display (ad esempio a 7 segmenti) a due cifre.

Punto b

Il blocco 1 sarà costituito da un astabile che può essere realizzato utilizzando un integrato

555. Nello schema non viene indicato il condensatore da 10 nF da collegare al piedino

Control Voltage. 5 V R1

Output

CK Discharge R2

Timer 555 Threshold

Trigger C

La durata del ciclo di carica è data da T1 = (R1 + R2) * C * ln2, mentre la durata della

scarica è data da T2 = R2 * C * ln2. 10^-4 s.

Il periodo del segnale di uscita è pari a T = (R1 + 2 * R2) * C * ln2 e deve risultare di 10^-4 s.

Scegliendo R1 << R2, per ottenere un ciclo utile prossimo al 50%, e R1 + R2 < 2 MΩ per

compatibilità con l’integrato 555, si può determinare il valore della capacità da utilizzare.

Ponendo R1 = 1 KΩ e R2 = 10 KΩ:

-4 3

C = 10^-4/(21*10³*ln2) = 6,87 nF

Punto c

Il blocco 2 sarà costituito da un monostabile sempre realizzato mediante integrato 555.

Nello schema non viene indicato il condensatore da 10 nF da collegare al piedino Control

Voltage. Il condensatore di disaccoppiamento nel collegamento al trigger può essere dello

stesso valore.