Elettronica industriale - sintesi

Determinazione capacitiva (Induttori)

C₁ = H (L - x)   ε₀

C₂ = Hx   ε₀

V = ¹⁄_SC1   ε = e = ¹⁄_SC2

e = ^C₂⁄_{C1 + C2} = ε

e = ^{Hx   ε₀}⁄_{H(L - x) ε0 + Hx ε0}

Passo differenziale

V_OUT = V₁ - V₂

Un primario di due secondari con nulli e mobili e ampiamente performance, la cui posizione è una da misurare, e seconda sono in serie amplimpo posizione di fase.

Φ = BSε = -N_Ps Φ = -m_PLS Φ

N₁ = m_S[^L⁄₂ + x]

N₂ = m_S[^L⁄₂ - x]

V = V₁ - V₂ = -s Φ m_S[^L⁄₂ + x]= 5 Φ m_S[^L⁄₂ - x] = 5β_M[^L⁄₂ - x]= 5 Ξ m_S[2x] -Ξ= -5 mS,2x Ξ e -5 mS2x ² Ξ e

Generatore ad induzione

Macchina rotante con due avvolgimenti stazionici ed un rotore a gabbia di scoiattolo con conduttiva rettilinei e 2 amfuli o collompamento. E effetto della rotante masio un acompamento che i avvolgimenti che renano tension invppte nel secondary. Casehiono dieco di species incherape plupo crestomietra di spide semicrimposcopcreacopreassciodricoscampio; B = tra verranchiamo bab indo uncerpellier compo nella spvssom _AB cule svlippa. Se scambla occsia vento si ab>co

Induttivi determinazione capacitivo

C₁ = _{H (L-x)} / _{^δ 0}

C₂ = _Hx / _{^δ 0}

Distanza armature = δ

V = ₁ / ^C₁ e = e = _C2 / ^C₁+C₂ e = ₁ / ^SC₁ + ₁ / ^SC₂ e = _C1 / ^C₂+1 = _Hx / ^δ ₀H _(L−x) / ^δ ₀ + Hx ₀ / ^δx

Paso differenziale

V_out = V₁ - V₂

Φ = BSΦ₁ = I₁N₁f.e.m. = _dΦ / ^dt e = - N_Ps Φ = - m_LBs 2N₁ = m_s [_L / ^2+x]

N₂ = m_s[_L / ^2-x]

V = V₁ - V₂ = - s Φ m_s [_L / ^2+x]+ s Φ m_s[_L / ^2-x]= s Φ m_s [_{_}2x] = - s m_s 2x

Generatore ad induzione

Macchina rotante con due avvolgimenti statici ed un rotore a gabbia di scoiattolo con conduttori rettilinei e anelli di collegamento, profondo statore con alimentazione simmetrica, i cui acc. massa mobile

ẍ = acc. indotta

λ = coeff. attr. viscosa

X/a = - ( m/ms² + λs + k) = - m/k ms²/k + λ/k s + 1

UΨ= √(k/m)

Servaccelerometro

Sensibilità costante a tutte le frequenze (fino 100kHz)

Γ_{coppia motore}, dΓ = K_M II = m_ra/L comp. utile

U = RI = R m_rRL/K_m a

Acc. piezoelettrico

Armon a frequ enate > 100kHz

ma= -mẍ -k rX = -(ms² + k_P)XX/a = -m/ms² + k_P = -m/k ms² + k_Ps + 1

U_PRMS = √(k_P/m)

Materiale piezoelettrico

Materiale che se compresso, genera una tensione misurabile o si può deformare se sottoposto a campo. In natura i materiali poli non hanno direzioni preferenziali, altri hanno poca capacità di deformasi restituendo un segnale elettrico se deformati. Artificialmente, i PZT sono portati oltre la temp di Curie e sottoposti, durante il raffreddamento, ad un intenso campo elettrico che ne orienta i dipoli facendo nascere una orientazione stabile. La pol arizzazione vera causa la posa del materiale provocando un lieve allungamento. Se applichiamo un campo esterno nel senso della polarizzazione assisteremo ad un contorsi del materiale, poiché la direzione del campo contrasta quella di polarizzazione. Questo porta ad invadere limiti di campo e dorduce field e il fenomeno è duale. Se compresso o sottoposto a martelli o roso, il material può rompere i legami di cariche che sparchio sulla superficie, duale il campo che ne cmamperizza la statuitura interna.

Forza - Pressioni - Estensimetri

R sottoposta a deformazioni, cambia valore (piezo)

∆R = ^s/_L ∆L + ^s/_A ∆s - ^{s L}/_A² ∆A

γ = ^∆L/_R

g = ^∆L/_L gauge factor

Termocoppia

• Un aumento della lunghezza fa aumentare la resistenza e la resistività e diminuire la sezione (a parità di volume)
• Utilizzo accoppi (ponte) per compensare omologhe variazioni della resistenza a fattori ambientali ed eseguire le variazioni differenziali.
• Utilizzo sopra supporto elastico che aumenta resistenza alla deformazione.

mMgO (^200°C/_2000°C)

Utlizzo per misurare variazioni di ^100-200°C Termoresistente per mantenere la temp. di riferimento.

V = ∆ (T₂ - T₁) (nella zona di linearità)

Con materiali M₁, M₂ diversi, in presenza di gradienti di temperatura (T₂ ≠ T₁) nascono campi tf calore diversi e quindi f.em che non si compensano.

PTC e NTC

PTC > T > R = R₀ ( 1 + d (t - T₀))

NTC > T R = R₀ e^{-B (1/_T0 - 1/_T)}

Utilizzato per termostimale temp. di riempimento T, P, MOSI

∆V = ^kT/_e ln _I2/_I1

Circuito a ponte

R_X1 = R_K0 + ∆x

R_X2 = R_K0 - ∆x

U = E ^∆R_X/_2RX02

Flussimetri

Portata di massa F_m = ^dm/_dt

Portata di volume F_v = ^dV/_dt

F_m = lm = ^dm/_dV

F_v = A V_m V_m = Velocità media

A = Sezione efficace

Fluss. elettromagnetico

Fluido con buona conducibilità

DeltaV = E_d = BdL V_m

L = Diametro

V_m = Vel. Media

ΔV = 4BF_v / πd

Fluss. ultrasuoni

Lt₁₂ = L / (C + V)

t₂₁ = L / (C - V)

t₂₁ - t₁₂ = L [1 / (C - V) - 1 / (C + V)]

Livellometro ultrasuoni

h = h_{o t}/_to(C - V) (C + V)

Reti condizionamenti

Amplificatore di carica

Acc. piezoellettrico

U = -_q/_C

Circuito ponte

Piccola variazione di impedenza o in caso di sensibilità a parametri ambientali. Compensarli effetti oncologici sulla resistenza dello stesso ramo.

U = E_R2/_R1+R2 - E_Rx/_R0+Rx

Situazione migliorare: 2 resistenze variabili in maniera simmetrica con il parametro omissurabile.

R_X1 = R_X0 + ΔR_X

R_X2 = R_X0 - ΔR_X

U = E [₁/₂ - R_X2/_RX1+RX2] = E[₁/₂ - R_X0 - ΔR_X/_2RX0]= E ΔR_X/_2RX0

Conv. freq. tensione

U = fRC

Amplificazione non lineare del segnale

• Amplificare il segnale lineare, digitalizzarlo ed inviarlo al calcolatore dove viene corretto in base a valori "tabulati".
• Amplificare non linearmente il segnale.

Approssimazione per spezzate

V_CC

Rivelatore sincrono a ponte di diodi (frequenze elevate)

• V_Rif > 0: V₂ = 0 : U = ^E⁄₂
• V_Rif < 0: V₁ = 0 : U = -^E⁄₂
• D₁-D₂ in conduzione nella semionda negativa

Raddrizzamento di precisione

Casio peculiare E = 0 V₁ ≈ V₂. Errore 20mV

• Diodi mantenuti in conduzione dai generatori di corrente I_g.
• Filtro RC altrimenti non "spinge" alla fine.

Condizionamento per sensore a ultrasuoni

HV 30-100V

TX: impulso invaso al MOSFET, genera uno spike di commutazione alla mandata capacità. Capacità di eccitare il generatore ricevitore di ultrasuoni.

RX: il sensore genera un segnale che viene amplificato da A (x1000) + rese + diodo proteggono A da valora eccesso di segnale.

Amplificatore per strumentazione

Alta Zin (300MΩ)

Amplificabilità attraverso solo a (1-1000)

Alto CMRR

U₁ = E₁ (1 + R₁/2) - E₂ R₁/2

U₂ = E₂ (1 + R₁/2) - E₁ R₁/2

V = (U₁ - U₂) R₃/R₂ = (E₁ - E₂) (1 + 2R₁/2) R₃/R₂

Collegamento con A/D

SE ADC veloce, MP attendo EOCII 11 lento, MP alce veloce entro a SUEOC

Commutatore decimale - matricie

SV Leggere 4 cifre BCD: E il valore di 8 committ. (24 connessi)

Adomach 3 porte -> 1 sola decoder

Contatto rica/colonna -> diodi di disaccoppiamento

Output digitale per LED 7 sec. matrice di coll.

d_i = d_z

Driver LED 7 sec.

5 V attivatori

Dispositivo a semiconduttore che, a differenza di un transistor, rettifica la tensione in modo controllato commutando rapidamente. Funziona in presenza di ΔV > 0 tra A-K e inviando un impulso positivo al gate. Necessario applicare un carico.

SCR (Silicon Controlled Rectifier)

1. Parzializzazione tensione di rete
2. Selezione periodi alterni

SCR parzializzazione rete carico resistivo

Vm = Vp/√2 *√(1/2π) ∫ Vp sin ωt dω = Vp/√2 [...]

Carico capacitivo

Una volta spento l'SCR, il condensatore si scarica tramite R. Se Z > durante tra 1/4 e 1/2 l'SCR si spegne subito perché ha il catodo a (-)...

Carico induttivo

Mantenere in circolazione la corrente nell'SCR anche nel semiondo 2 per un tratto necessario a che la corrente si annulli (a differenza del carico resist. capac.).

Motore parzializzo forno 1 onda su 3 30% potenza disponibile

Triac

Completamente affiancati, impulso + se V_ak > 0 -> se V_ak < 0 conduce in entrambe le direzioni.

• Sisteme ogni qualvolta la tensione passa dallo zero.
• Alimentatore acconsentimento galvanico che isola ed evita "ground loop" pericolosi.

Transistor unigiunzione

Deive projecione m, forte dopo con pa ^a/₃R.

Applicando una ΔV tra le due basi, si ha una debole corrente e una distribuzione della tensione R => V₂ = 2/3 V_b12

Applicando E ≥ 2/3 V_b12 si ha un'espulsione dell’alcune dalla zona V_p verso il punto a potenziale più basso (E). La parte bassa della barietta si arricchisce di portatori di carica e la resistenza diminuisce,

Controllo accensione SCR

• Se la tensione di rete è ≤O, il combattitore polarizza il transistore impedendo la carica di C
• Se la tensione di rete è > O, il transistore è aperto e C si carica
• V_c ≥ 2/3 V_cc T₃ (T. rimwith time) conduce per un breve istante l'risulso.
• V_B conserva il record sulla carte velocità di carica del condensatore e quindi, stabilisce quando accendere SCR.

Controllo migliore accensione SCR

Ricrediamo la tensione media V_M(voluta) in modo che al corrispondente, il comparatore emetta un impulso organo di accendere il SCR. Arendo su V_M(ac) regola la tensione sul carico, (S≠O potenza nulla, se V_m max potenza)

Motore passo-passo

Risponde all'ingresso con una variazione di posizione. Rotore sagomato con espansioni ferromagnetiche ed uno statore con 4 avvolgimenti. Ogni "dente" verrà attratto dal campo sviluppato dagli avvolgimenti alimentati in maniera alternata a coppie (1-2, 2-3, 3-4). Avvolgimenti distanti 4/c del passo angolare dividendo l'8 step per percorrere tutto il tratto sotto di essi. Il rotore può essere realizzato con polarità Sud/Nord, in cambio di parlare attrazioni e repulsioni.

Comando passo-passo

• Tra 1-3 2-4 conduce sempre e solo una bobina delle due
• V₁₃ > V_THR → conduce 1
• V₁₃ THR → conduce 3

Come generare V₁₃ - V₂₄? Sfruttamento usando AP (sommatorico) a alta Q₀ comanda V₁₃, Q₁ comanda V₂₄; lo shift register inverte l'uscita (a₀) e la invia al clock successivo, a Q₀ come previsto in tabella Risponde con una velocità al comando, permettendo di determinare la posizione dal punto iniziale senza un TPL (400imp/sec, sapendo che 200 imp = 1/2 giro, 100 imp = 1/4 giro)

Controllo velocità alte: MCC

Controllo velocità basse: Motore passo-passo

Controllo posizione: MCC+TPL (miglior rendimento) o motore passo-passo se richieste semplificazioni di realizzazione

Algoritmi di controllo

M variabile di reset manuale, per evitare di non esercitare il controllo in assenza di scarto su SP.

M = potenza da fornire per mantenere il processo nella condizione voluta

Se K→∞ controllere on-off

Disturbo continuo→non si riesce ad azzerarlo mai!(ameno di intervenire su M)

Controllo proporzionale

V= K [SP-PV] + M

Controllo proporzionale-integrale

L'integrazione dell'errore e costituisce una memoria temporale che influenza la variabile manipolata. Supplisce le funzioni del reset manuale.

V = K [SP-PV] + K∫_t0^t (SP-PV) dt = K [E + ¹/_Ti ∫_t0^t E dt]

V(s) = K E(s) ¹/_Ti(1 + s T_i)

T_i= ^K/_Ki (tempo di reset)

PV = ^L/_{1 + KcKaKeKm}

SE SP=0PV=0 SOLO SE ^KiKaKe→∞INSTABILE

0_m^o1→ ^P/_n ^{o n o S S I} _B ^P

ALLE ALTE FREQUENZE IL TERMINE INTEGRALE NON ESERCITA ALCUNA INFLUENZA.

A REGIME LE RELAZIONE → 0 ERRORE → 0

I POLI DEL PROCESSO SONO DI SOLITO 1^o ORD.

L'ERRORE SI ESAMINERÀ A LUNGO PERIODO DELL'ACCOMPONENTE LRABIES ACFEED-FORWARD

Feed-Forward

Cosa da eliminare

PV = L Q_in + BV_a

FF = -_L / β _fa

V_A = f_a [V + FF - Q_in]

L = Costante moltiplica Q_in IN PV

PV / V_M = h / W_in

β = -1 / AS C_E U / SC + 1

PV / V_M = Q_in / W_in - C_E U / (SC_s + 1) . h / (A + β)

Compensazione ritardo puro

F(s) = ^{e-s T_D} / _{(1 + s C)}

Segnale di correzione

F(s) - F_D(s) Comp = ^{1 - e-s T_D} / _{(1 + s C)}

Forno

Calore immagazzinato

V_Risc - ^T / _Rt = C ^dT / _dt

T = ^{V_Risc R_t} / _{(1 + s RtC)}^K / _{(1 + s C)} e^-5T_D

Rivelazione di livello

F₁ = Flusso in entrata F₂ = Flusso in uscita

f.d.t. ⇒ L = ^V_in / _A = ^{(∫_t0t(F₁ - F₂)dt)} / _A= ^{F₁ - F₂} / _{A S} = ^V / _AS² - ^F₂ / _AS

PV = ^{F₁ - F₂} / _{A S} F₁ = β_FA[V + F_F - F₂][...] = 0 ⇒ ✱FF = - ^d / _βFA ρ_P