Elettronica e Telecomunicazioni - Soluzione

Proposta 1

Prima cosa devi convertire il segnale del trasduttore da corrente a tensione, prendi un operazionale nella configurazione invertente e guadagno unitario, metti una resistenza da 500ohm e fai passare la corrente del trasduttore, avrai una tensione in uscita che varia tra 4mA* 500 ohm = 2Volt e 5 volt. l'uscita dell'operazionale la metti in ADC e fai questo conto: devi misurare 500mm , visto che serve un errore massimo di 5 mm allora dividi 500/5 e trovi quanti bit deve avere il convertitore (8 bit 100 valori), setti la tensione di riferimento dell'ADC a 5V, usi un convertitore da 8 bit (255 valori) e ottieni una risoluzione di 500mm /255 = 1,9mm .

Lo stesso discorso lo fai per la cella di carico, amplificatore operazionale con in ingresso un ponte di resistenze, lo trovi sul manuale (qualche volta il ponte è messo sulla controreazione, metti in un ADC poi leggi con un microcontrollore.

La frequenza di campionamento deve essere tale da rendere in sistema stabile, quindi visto che si tratta di movimenti, leggi i valori almeno 200 volte la secondo.

Per il tipo di ADC usa quello che conosci, vanno bene tutti

Per la strumentazione usa oscilloscopio, sistema di sviluppo per il micro, alimentatori vari.

convertitore corrente tensione: fai un circuito un buffer con operazionale a guadagno unitario, ora hai l'ingresso non invertente che è l'ingresso del convertitore, poi prendi la resistenza da 500 ohm (di precisione specificalo), collegala tra la massa e l'ingresso del buffer. Il segnale che da la sonda (2 fili) collegali in parallelo alla resistenza.
Il segnale d'uscita (l'uscita del OP) mettilo nell'ingresso di un ADC a 8 bit sul quale metterai la tensione di riferimento a 5 VOLT. L'uscita digitale dell'ADC mettila in una porta parallela del microcontrollore.

Circuito differenziale per la cella di carico schema di principio
Dopo aver disegnato il ponte di resistenze (ponte di wheatstone) due capi del ponte (quelli opposti li colleghi ai due ingressi differenziali dell'OP, gli altri 2 si collegano uno alla massa, l'altro alla tensione indicata. Segui il manuale che avrai e trovi i valori di tensione di uscita. Stessa cosa per l'ADC e il microcontrollore.

Per la frequenza da usare ho messo 200 hz perchè essendo un sistema meccanico, tenendo conto che una possa muoversi a velocità di qualche metro al minuto, diciamo 5m/mim, (83 mm/sec), leggere 200 volte al secondo vuol dire sapere dove di trova la posizione ogni 0,4mm (83/200) molto al di sopra della richiesta di posizionamento entro 5 mm.

Soluzione 2

In un sistema automatizzato di riempimento e pesatura vengono impiegati 2 trasduttori. Il
primo è un trasduttore ad ultrasuoni ed ed è impiegato per rilevare la posizione di un
recipiente in cui deve essere versata una quantità prefissata di materiale. Il secondo è una
cella di carico ed ha il compito di misurare il peso totale del contenitore con il materiale
affinchè venga riempito con la quantità predefinita.Il trasduttore di posizione ha un’uscita in
corrente 4-10 mA:
- alla distanza minima di 60mm eroga 4mA
- alla distanza massima di 500mm eroga 10mA
Il trasduttore di forza è di tipo a ponte resistivo e possiede un’uscita di tipo
differenziale.Alimentando il ponte con una tensione di 10V e applicando la forza massima
pari a 30 N si ottiene una tensione differenziale di 0.36 V.Occorre valutare la posizione del
recipiente con un errore massimo di 5mm e misurare la forza peso con un errore massimo di
0.05N.I segnali provenienti dai due trasduttori devono essere condizionati e convertiti in
segnali numerici per essere inviati a un personal computer che gestisce l’impianto. Il
candidato, fatte le ipotesi aggiuntive ritenute idonee:1. Disegni uno schema a blocchi del
sistema di acquisizione, spiegando le varie parti.2. Dimensioni i circuiti di condizionamento
dei segnali provenienti dai due trasduttori.3. Scelga la frequenza di campionamento.4. Indichi
la risoluzione ed il tipo di convertitore analogico-digitale impiegato.5. Proponga il tipo di
strumentazione più idonea per collaudare il funzionamento dei circuiti di condizionamento.