Il sole a Scuola
La Centrale Solare Didattica
2006 - classe III EA – lavori preliminari)
Premessa
• A fronte della proposta della Provincia per il progetto e la
realizzazione di una piccola centrale solare didattica
• A fronte di una borsa di ricerca IRRE ottenuta per un progetto
sull’automazione
• Tenuto conto del fatto che la centrale solare didattica, come si vedrà
nelle diapositive seguenti, è un interessante esempio di sistema a
controllo automatico
• Tenuto conto del programma di elettronica di una classe terza di
Elettrotecnica e Automazione (elettronica digitale)
si è deciso di fondere i due progetti coinvolgendo una classe che in
via di principio può portare il progetto della centrale  complesso
tanto quanto si vedrà nelle prossime diapositive  fino alla sua
conclusione che può essere una tesina di eccellenza per l’esame di
Stato
CENTRALE SOLARE DIDATTICA
ETTORE CONTI
(Progetto Il Sole a Scuola)
CSD
ETTORE CONTI
CSD
A
CSD
B
(orientabile)
(statica)
Unità
gestione
energia
Unità
gestione
controlli
Unità
gestione
misure e
comunicazioni
CSD
A
(orientabile)
Struttura
meccanica
Telaio di
base
Telaio
orientabile
Elettronica
di controllo
Microcontrollore
(HW e SW)
Attuatori
Gestione
energia
Limitatore e
batterie
Inverter
Elettronica
ausiliaria
Console
comandi
Misure e
registrazioni
Connessione
alla rete
pubblica
Tensione
Comunicazioni
Intranet
Internet
Corrente
Potenze ed
energie
CSD
B
(statica)
Struttura
meccanica
Telaio di
base
Telaio
inclinato 30°
Gestione
energia
Limitatore e
batterie
Inverter
Misure e
registrazioni
Connessione
alla rete
pubblica
Tensione
Comunicazioni
Intranet
Internet
Corrente
Potenze ed
energie
Elenco delle attività preliminari di studio
1
2
3
4
5
6
− Studio del sistema
− Studio della meccanica
− Studio del controllo automatico
− Studio del sottosistema elettrico
− Studio del sottosistema di misura
− Studio del sottosistema di comunicazione
Tenuto conto del programma di elettronica di una classe
terza di
Elettrotecnica e Automazione
si è deciso di procedere con la classe III EA allo studio del
sottosistema di controllo automatico
servendosi del progetto come filo conduttore dello sviluppo
del programma.
Si è deciso inoltre di procedere dapprima allo studio di
azionamenti di motori passo-passo
facilmente integrabile nel programma di
elettronica digitale
Di massima, il sistema da controllare
in rotazione su due assi è quello
rappresentato nella diapositiva
seguente.
Indipendentemente dalle scelte finali, ancora da fare, relative al
tipo di motori e di azionamento, qui di seguito si descrive in
sintesi l’attività svolta per il progetto
dalla classe III EA nell’anno scolastico 2005-2006
che comprende, oltre allo studio dei motori passo-passo, anche la
costruzione di un sito apposito per il solare al Conti,
denominato come il progetto:
Modello in scala del motore passo-passo
Essendo i motori passo-passo di
piccole dimensioni e difficili da vedere
all’interno durante il funzionamento, ai
fini di una buona visualizzazione per
gli studenti si è cercato il materiale
necessario per realizzare un modello
in scala molto maggiorata di motore
passo-passo.
L’immagine qui a fianco mostra il
materiale che, seppure con limitazioni
e opportunamente adattato, si è
potuto usare come modello in scala di
motore passo-passo.
Fasi dello studio
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•
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•
Studio del principio di funzionamento del motore
Simulazione mediante apposito software (Circuit Maker) del motore passopasso e del suo azionamento
Misure sul modello in scala per individuare tensioni e correnti necessarie
per l’azionamento
Realizzazione di un azionamento elementare a pulsanti e relé
Realizzazione di un azionamento elettronico mediante bistabili integrati,
transistori e relé
Realizzazione di un azionamento elettronico mediante contatore ciclico
integrato transistori e relé
Realizzazione di un azionamento elettronico mediante microcontrollore
programmato transistori e relé
Realizzazione di un apparato contenente tutti i tipi di azionamento
Produzione della documentazione relativa a tutte le fasi dello studio
Immagini tratte dallo studio del principio di funzionamento di un motore passo-passo
(stepper)
Motore simulato e circuito di pilotaggio
(Circuit Maker)
Setting di misura sul modello di motore
Azionamento a pulsanti e relé
Simulazione contatore ciclico discreto (Circuit Maker)
e prototipo su breadboard
Circuito a contatore ciclico integrato
Circuito di pilotaggio a microcontrollore
Foto di tutte le versioni con sistema di commutazione e collegamento al
modello di motore
Documentazione
Il sito preparato dagli allievi: una curiosità la
registrazione recuperata da una trasmissione Rai del
1982