INTRODUZIONE GENERALE
Spesso nelle scuole dove convivono indirizzi affini come l'Elettronica e l'Informatica nascono idee di collaborazione per realizzare progetti comuni. E' meno frequente invece che un laboraratorio di Tecnologie chimiche abbia qualche aggancio con il laboratorio di Elettronica. Nella nostra scuola, l'ITIS MOLINARI di Milano si è invece trovata una grande intesa, nata forse anche dall'amicizia tra i docenti delle due discipline, che ha permesso di costruire attorno ad un impianto di distillazione un'applicazione nata dal felice incontro tra un'interfaccia hardware autocostruita e un ambiente di programmazione suggestivo: LABVIEW.
Il progetto, come apparirà nel corso dalla sua descrizione a volte incerta ed imprecisa, è stato interamente seguito da alcuni studenti del corso di Fisica Ambientale. Ciò comprova la semplicità d'uso dell'ambiente di programmazione grafica che ha consentito a studenti alle prime armi di cimentarsi nella soluzione di un problema di controllo di temperatura a due canali in logica programmata.
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DESCRIZIONE DEL PROGETTO
Il progetto di elettronica propostoci dal nostro insegnante consiste nella creazione di un sistema di controllo automatico di un processo di distillazione a colonna. La distillazione avviene a temperatura costante in corrispondenza della quale una sostanza passa allo stato di vapore. Questo vapore viene poi condensato e recuperato attraverso un percorso controllato da una elettrovalvola che si apre e si chiude. A valvola aperta il liquido viene separato, a valvola chiusa il flusso ritorna nella colonna di distillazione. La temperatura del liquido di riflusso deve essere tenuta costante, solo così si avrà un distillato puro.Il controllo della distillazione si ottiene aprendo e chiudento opportunamente l'elettrovalvola. Lo stato di ebollizione della miscela usata per il processo viene mantenuto da un riscaldatore elettrico che funziona ad intermitternza con cicli ON-OFF .
L' hadware del sistema di controllo può essere distinto in tre moduli:
Acquisizione, condizionamento e conversione del segnale proveniente dalle due sonde RTD rispettivamente poste sulla testa e sulla coda del distillatore.
Trasferimento dei dati al PC attraverso un interfaccia seriale-parallela mediante protocollo RS232.
Eccitazione del relé di comando dell'elettrovalvola del riflusso e pilotaggio del relé a stato solido per il controllo dell'elemento riscaldante.
Nella progettazione delle schede di controllo abbiamo tenuto conto di possibili impieghi diversi. Abbiamo ad esempio inserito come dispositivi di comando dei relé che garantissero l’isolamento galvanico necessario per interfacciarsi a dispositivi esterni funzionanti ad alta tensione sia in continua che in alternata.
Inoltre abbiamo lasciato liberi alcuni dei piedini presenti nel connettore JP1, il connettore che collega la nostra scheda all'interfaccia seriale-parallela, per collegamenti necessari per future espansioni. Infatti attualmente sono impiegati solo due canali per la lettura delle temperature di testa e di coda.
Per quanto riguarda l’aspetto software si può affermare che risultano praticamente illimitate le possibili applicazioni della scheda interfaccia in quanto, modificando la parte relativa alla programmazione, si possono ottenere controlli di ogni tipo. La scelta dell’ambiente di programmazione è caduta su LABVIEW, un prodotto della National Instruments, che ha avuto recentemente una grande diffusione a causa della sua semplicità e della novità della programmazione grafica.
Lo schema a blocchi del sistema da noi progettato è illustrato qui sotto.
Selezionare il blocco interessato per approfondire la trattazione
PC Interfaccia Uscita rele Convertitore Selezione Canali Condizionamento Canale Termoresistenze
PANNELLO DEL DRIVER PER INTERFACCIA SERIALE-PARALLELA
DIAGRAMMA DEL DRIVER
