Tema svolto di Sistemi automatici, seconda prova Elettronica ed Elettrotecnica maturità 2017

Di Marta Ferrucci.

Traccia svolta seconda prova Sistemi automatici per l'indirizzo Elettronica ed elettrtecnica, maturità 2017

Svolgimento seconda prova 2017 Sistemi automatici: Parte 1

Traccia Ufficiale - Tema svolto
Il testo non precisa l'estensione della rete sperimentale della fase di strong motion dei terremoti. Si può quindi ragionevolmente considerare un'intera città divisa in zone, ognuna delle quali è in grado di gestire la propria fornitura di gas e acqua. La traccia neppure precisa il modo in cui le forniture di acqua e gas vengano ristabilite dopo un'eventuale interruzione. Pertanto si può assumere che questi servizi vengano riattivati manualmente. Si può ipotizzare lo stesso per quanto riguarda la disattivazione dell'avvisatore acustico e il segnalatore ottico. Per gestione in polling dei pulsanti U e D si intende che il loro stato viene acquisito a ogni iterazione del ciclo di esecuzione delle istruzioni del dispositivo programmabile. Si sceglie un microcontrollore programmabile Arduino Uno

1.1 Schema a blocchi

Fonte: redazione

1.2 Interfacce hardware

Si consideri come accelerometro una scheda fornita di cinque pin: tre di uscita corrispondenti a Vx, Vy e Vz, un quarto per la tensione VCC e un ultimo per la tensione GND. Le tre tensioni vanno lette mediante convertitori analogico-digitale, i quali sono presenti sulle schede Arduino in corrispondenza dei pin A0-A5. Le tensioni generate, in quanto analogiche, sono segnali di natura continua. I segnali che si ottengono tramite campionamento, in quanto digitali, sono discreti e quantizzati. Inoltre, essendo l'estremo superiore dell'intervallo di frequenze di interesse 25Hz, la frequenza di campionamento, per il teorema del campionamento di Nyquist-Shannon, deve essere almeno pari a 50Hz, il doppio della frequenza del segnale misurato. Questa soglia evita che i segnali provenienti dall'accelerometro vengano distorti. Si può ragionevolmente richiedere una frequenza di campionamento di 250Hz per garantire una misura sucientemente fedele.

1.3 Diagramma di fusso dell'intero processo

Fonte: redazione
Fonte: redazione

1.4 Segmento di codice

Fonte: redazione
Fonte: redazione
Fonte: redazione
Fonte: redazione

Traccia sistemi automatici 2017: svolgimento Parte 2

QUESITO 1 - Le modiche da apportare per gestire i pulsanti U e D con una tecnica di interrupt con il sistema descritto nella prima parte sono soptrattutto di tipo software. Infatti i piedini dei pulsanti U e D sono collegati rispettivamente a GND e sui pin 8 e 7, pertanto vengono già usati in modalità HIGH corrispondente a circuito aperto. Tuttavia per la tecnica di interrupt U e D vanno trasferiti su i pins 3 e 2, gli unici disponibili per la modalità interrupt su Arduino Uno. Le variazioni da apportare al software sviluppato nella prima parte sono riportate di seguito.

Fonte: redazione

Dai diagrammi di Bode si evince facilmente che il sistema in anello chiuso non è asintoticamente stabile poiché il margine di fase della funzione di trasferimento ad anello aperto è negativo nonostante il guadagno generalizzato sia positivo.

Quesito 3

Fonte: redazione

Quesito 4

Fonte: redazione
Fonte: redazione