Sistemi elettronici automatici Sistema di controllo Per sistema di controllo si intende un qualsiasi sistema in grado di fare assumere alla grandezza d’uscita un prefissato andamento in funzione della grandezza di ingresso, anche in presenza di disturbi (dovuti a fattori esterni al sistema) e parametrici (dovuti al deterioramento parziale dei componenti del sistema) Sistemi elettronici automatici I sistemi di controllo possono essere distinti in due categorie: sistemi ad anello aperto e sistemi ad anello chiuso.

Sistema ad anello aperto Nei sistemi ad anello aperto l’azione di controllo è indipendente dall’uscita; non si opera nessuna misura della grandezza d’uscita. Il controllo ad anello aperto presenta lo svantaggio che un’eventuale variazione dell’uscita rispetto al valore desiderato, dovuta ad es. ai disturbi, non viene percepita in ingresso. Esempio Sistema di controllo di temperatura di un forno a gas. Sistemi elettronici automatici In questo sistema la temperatura, grandezza da controllare, viene scelta mediante il posizionamento di una manopola che regola l’erogazione del gas al bruciatore. Non si opera nessun controllo sulla grandezza d’uscita.

Sistema ad anello chiuso Nei sistemi ad anello chiuso (sistemi a retroazione o feedback) l’azione di controllo dipende dall’uscita. L’uscita, viene continuamente “testata” ed il suo valore è confrontato con una grandezza di riferimento, in modo da produrre, ogni qualvolta ci sia una diversità fra l’uscita reale e quella voluta, un azione correttiva che riporti l’uscita al valore desiderato. Sistemi elettronici automatici Se sostituiamo l’intervento dell’uomo con dispositivi appropriati, il sistema diventa un “sistema di controllo automatico di temperatura ad anello chiuso”

Sistema di controllo ad anello chiuso SCHEMA Controllore Attuatore Sistema da controllare Blocco di condiz. Trasduttore Ingresso Nodo sottrattore Uscita I E R + - Blocco di reazione Sistemi elettronici automatici

Sistemi elettronici automatici Controllore Attuatore Sistema da controllare Blocco di condiz. Trasduttore Ingresso Nodo sottrattore Uscita I E R + - Blocco di reazione Blocco di reazione Blocco di condiz. Trasduttore Blocco di reazione Blocco di reazione E’ costituito da un trasduttore che effettua la conversione della grandezza fisica da controllare (temperatura, velocità, ecc. ) in un segnale elettrico proporzionale e da un blocco di condizionamento che adatta il segnale generato dal trasduttore per essere confrontato con il segnale di riferimento Sistemi elettronici automatici

Sistemi elettronici automatici Nodo sottrattore Ingresso Nodo sottrattore I E R + - Controllore Attuatore Sistema da controllare Blocco di condiz. Trasduttore Ingresso Nodo sottrattore Uscita I E R + - Blocco di reazione Sistemi elettronici automatici Nodo sottrattore Il nodo sottrattore ha il compito di elaborare il segnale di riferimento e quello di reazione e quindi di generare il segnale errore E che opera l’opportuna azione correttrice. Nei sistemi continui il dispositivo che effettua il confronto (nodo sottrattore) è realizzato con un amplificatone in connessione differenziale, nei sistemi di controllo On-Off invece con un comparatore.

Sistemi elettronici automatici Controllore Controllore E Controllore Attuatore Sistema da controllare Blocco di condiz. Trasduttore Ingresso Nodo sottrattore Uscita I E R + - Blocco di reazione Sistemi elettronici automatici Controllore Il controllore ha lo scopo di manipolare il segnale errore, è presente se occorre migliorare il comportamento dell’intero sistema in termini di velocità, precisione e stabilità, può essere una rete correttrice oppure un regolatore industriale.

Blocco di comando attuatore Controllore Attuatore Sistema da controllare Blocco di condiz. Trasduttore Ingresso Nodo sottrattore Uscita I E R + - Blocco di reazione Sistemi elettronici automatici Blocco di comando attuatore Il segnale proveniente dal nodo sottrattore opportunamente trattato, comanda l’attuatore (riscaldatore, motore, ecc) per produrre il segnale d’uscita desiderato. Il blocco di comando attuatore in genere è composto da un preamplificatore e da un amplificatore di potenza.

Sistemi elettronici automatici ESEMPIO - SISTEMA DI CONTROLLO AUTOMATICO DI TEMPERATURA DI UN FORNO (1) Principio di funzionamento. Fissato tramite il potenziometro il valore della tensione di riferimento Vi (quindi la temperatura del forno), se la temperatura del forno diminuisce , diminuirà la tensione proveniente dal blocco di reazione (Vr), aumenterà l’errore (Ve) e quindi la tensione ai capi dell’elettrovalvola , di conseguenza aumenterà la quantità di combustibile e quindi aumenterà la temperatura del forno, compensando così la diminuzione di temperatura. Sistemi elettronici automatici

Sistemi elettronici automatici ESEMPIO - SISTEMA DI CONTROLLO AUTOMATICO DI TEMPERATURA DI UN FORNO (2) Descrizione dei blocchi: • Il blocco di reazione trasduce la temperatura in tensione (Vr). È costituito dall’insieme del trasduttore (ad es. termocoppia) e dal blocco di condizionamento che ha la funzione di adattare i valori di tensione generati dalla termocoppia per il confronto con la tensione di riferimento. • Il potenziometro fornisce la tensione di riferimento (Vi) ; rappresenta il valore della temperatura “ideale” che si vuole mantenere nel forno; • Il nodo sottrattore confronta la tensione di riferimento (Vi) con quella proveniente da sistema di trasduzione e produce il segnale errore. ( Ve = Vi-Vr ); Il controllore ha lo scopo di manipolare il segnale errore; è presente se occorre migliorare il comportamento dell’intero sistema in termini di velocità, precisione e stabilità, può essere una rete correttrice oppure un regolatore industriale Il blocco di comando è costituito, ad es. da una elettrovalvola proporzionale, in grado cioè di modulare l’apertura in funzione della tensione di pilotaggio; in uscita si avrà quindi una portata di combustibile proporzionale alla tensione stessa. • Il forno” è l’impianto da controllare è costituito dall’insieme del bruciatore e del forno vero e proprio. Sistemi elettronici automatici