TEMA D'ESAME DI MATURITÀ PROFESSIONALE 1992

"TECNICO DELLE INDUSTRIE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE"

Tema di ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA:


Sull'asse di un motore elettrico è montato un dispositivo 
che genera 10 impulsi elettrici al giro. 
Si desidera realizzare un sistema che svolga le seguenti funzioni:

a)- su un display digitale viene indicato il valore della velocità
    del motore in giri/secondo.

b)- se la velocità dell'asse supera i 50 giri/secondo viene 
    generato un segnale che ferma il motore facendo scattare un 
    interruttore sul suo suo circuito di alimentazione.


Il candidato, fatte le necessarie ipotesi aggiuntive:

1 - proponga uno schema a blocchi del sistema, spiegando la funzione
    dei singoli blocchi: i blocchi possono essere costituiti anche 
    da strumenti normalmente disponibili in un laboratorio 
    di elettronica;

2 - proponga per un blocco a scelta una soluzione circuitale con 
    componenti di sua conoscenza e ne faccia il dimensionamento.
Durata massima 6 ore, è consentito l'uso di manuali tecnici e di calcolatrici tascabili non programmabili.

CONSIDERAZIONE PER LA REALIZZAZIONE DELLO SCHEMA A BLOCCHI:

Visualizzare i giri al secondo del motore significa poter contare gli impulsi nell'unità di tempo (secondo) e decodificare il conteggio binario per poterlo mandare sul display mostrando le cifre numeriche. Se avessi un impulso al giro del motore basterebbe contare quanti ne ho in un secondo e quelli sarebbero i giri al secondo (giri/sec.). Siccome ho dieci impulsi al giro, per ricondurmi a un impulso al giro basta usare un divisore per dieci. Quest'ultimo non é altro che un contatore binario decimale a 4 uscite che da un impulso sull'uscita Qd (uscita binaria più significativa) ogni dieci impulsi di entrata.

tab1

Se osservo l'andamento binario (Tab.1) di Qd vedo che all'ottavo impulso di CK va alta (livello 1) e torna a 0 al decimo impulso essendo un contatore decimale. Questo conferma quanto detto in precedenza. Ottenuto un impulso al giro devo contarli per un tempo di un secondo. Se ho un astabile che genera una forma d'onda quadra con semiperiodo positivo di durata un secondo , il gioco é fatto; basta aprire per la durata di questo impulso di un secondo, una porta logica NAND che lasci passare gli impulsi del motore per poi contarli.

Fig2

Basta ora contare gli impulsi con un opportuno contatore. Sapendo che il motore si deve bloccare se supera i 50 giri/sec, significa che bastano due cifre di conteggio, una per le unità e una per le decine di giro. Pertanto ci vorranno due contatori in cascata cioè l'uscita Qd del primo diventa il segnale d'entrata (CK) del secondo.

Fig.3-4

Per poter visualizzare il conteggio binario decimale devo inviare i 4 bit delle unità e i 4 bit delle decine ognuno ad una decodifica a 7 segmenti, integrato in grado di convertire il codice binario delle cifre in un codice a sette segmenti che applicato a dei display, che hanno appunto sette segmenti- l'EED, riproducono le cifre del Nr da visualizzare. Vedi Fig.4 Dovendo riconoscere quando i giri superano i 50 al secondo per bloccare il motore, prendo gli "1" della cifra 5 binario delle decine (vedi Tab.1 e Fig.5) e l' "1" della cifra unità e li mando a un NAND a tre ingressi ottenendo uno 0 all'uscita del NAND solo quando tutti e tre gli ingressi saranno a livello logico "1". Mentre per tutti i numeri sotto al 51 almeno uno di questi ingressi sarà a livello 0 pertanto l'uscita NAND a livello "1" e cioè motore in movimento. Raggruppando il tutto si ha lo schema a blocchi 1.

Schema Blocchi 1

Se si volesse un sistema di controllo con maggiore precisione, cioè al decimo di giro, si potrebbe adottare lo schema a blocchi 2 con tre contatori (decimi, unità, decine di giri). Il progetto definitivo secondo lo schema a blocchi 1 é raffigurato nello schema completo seguente:

Schema definitivo

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