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

CSDETTORE CONTI

CSDA

(orientabile)

CSDB

(statica)

Unitàgestioneenergia

Unitàgestionemisure e

comunicazioni

Unitàgestionecontrolli

CENTRALE SOLARE DIDATTICAETTORE CONTI(Progetto Il Sole a Scuola)

CSDA

(orientabile)

Struttura meccanica

Telaio di base

Telaio orientabile

Attuatori

Elettronicadi controllo

Microcontrollore(HW e SW)

Elettronica ausiliaria

Consolecomandi

Gestione energia

Limitatore e batterie

InverterConnessione

alla rete pubblica

Misure e registrazioni

Tensione Corrente Potenze ed energie

Comunicazioni

Intranet Internet

CSDB

(statica)

Struttura meccanica

Telaio di base

Telaio inclinato 30°

Gestione energia

Limitatore e batterie

InverterConnessione

alla rete pubblica

Misure e registrazioni

Tensione Corrente Potenze ed energie

Comunicazioni

Intranet Internet

1 − Studio del sistema2 − Studio della meccanica3 − Studio del controllo automatico4 − Studio del sottosistema elettrico5 − Studio del sottosistema di misura6 − Studio del sottosistema di comunicazione

Elenco delle attività preliminari di studio

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 diazionamenti 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

• Studio del principio di funzionamento del motore• Simulazione mediante apposito software (Circuit Maker) del motore passo-

passo 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