La prova consiste nella prima parte della seconda prova di esame di stato della sessione suppletiva del 2019. Il testo è qui.

Viene chiesta una soluzione per i quattro punti indicati ma interessano in particolare il punto 2 (condizionamento di una sensore di temperatura Pt100) e 3 (algoritmo di gestione dell'impianto in SFC).

Oltre al testo della prova è allegato un modello di documento da completare e consegnare che contiene anche molte indicazioni su come trattare i vari punti.

Non è un punto molto importante ma è la scusa per parlare del motore in continua. Trovate qualcosa sull'argomento, visto di sfuggita in terza e di solito trattato in elettronica in quinta, negli appunti di elettronica.

Viene chiesto di calcolare la tensione di alimentazione e la corrente assorbita dati:

• velocità 10 rpm
• costante di macchina K = 0.093 Nm/A
• resistenza di armatura R = 3 Ohm
• coppia resistente C = C₀ + a⋅ω (C₀ = 0.1 Nm e a = 4*10-2)

Per prima cosa si calcola la velocità in rad/s:

`omega = (2 pi cdot n)/60=(2 pi cdot 10)/60~= 1 (rad)/s`

quindi la coppia resistente:

`C=C_0 + a omega = 0.1 + 4 cdot 10^-2 cdot 1 = 0.14 Nm`

allora la corrente assorbita vale:

`I = C/K = 0.14/0.093 ~= 1.5 A`

Per calcolare la tensione di alimentazione bisogna prima valutare la tensione generata alla velocità indicata:

`E = K cdot omega = 0.093 cdot 1 = 0.1 V`

Quindi considerando la caduta sul circuito di armatura la tensione di alimentazione vale:

`V = E + RI = 0.1 + 3 cdot 1.5 = 4.7 V`

Una scelta possibile è quella di utilizzare il ponte resistivo linearizzato (vedi appunti su RTC). Questa soluzione fa circolare una corrente costante sulla Pt100, è lineare e produce una tensione proporzionale alla variazione di resistenza rispetto ai 100 Ohm che presenta a temperatura ambiente.

Si sceglie una tensione di alimentazione duale a 12V per ottenere i 10V richiesti in uscita alla temperatura massima. Per le due resistenze collegate all'alimentazione si sceglie un valore che tale da limitare l'autoriscaldamento della Pt100, ad esempio 3,3 kΩ. La quarta resistenza deve avere lo stesso valore della Pt100, quindi 100 Ohm. In queste condizioni la corrente imposta sulla Pt100 vale:

`I = V_{C\C}/(3,3 10^3 + 100)=3,5 mA`

La resistenza a 100°C, posto che per il platino il coefficiente di temperatura vale α = 3.85 10-3, vale:

`R_{100°C}=100(1+3.85 10^(-3) 100) = 138,5 Omega`