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DIGITAL EDGE COMPUTING ICS 46 - ELETTRONICA OGGI 476 - MARZO 2019 somma gli errori precedenti e moltiplicandolo per I si otterrà un controllore PI. Nel caso sia richiesta una ri- sposta più veloce in presenza di rapide variazioni di temperatura, è possibile aggiungere un termine per la derivata dell’errore, identificato con la lettera D. In questo modo si ottiene il classico controllore PID. Sensori multipli Lo schema del controllore può risultare più complica- to nel momento in cui è necessario prendere in consi- derazione ingressi provenienti da più sensori. Un esempio è rappresentato dal sistema di controllo di una valvola che utilizza un flusso di aria compressa impostato tramite un controllo di tipo piezoelettrico. I sensori di pressione verificano la pressione dell’aria compressa in vari punti. Anche la posizione di rotazio- ne della valvola è sottoposta a monitoraggio. Nell’anel- lo di controllo sono utilizzati tutti gli ingressi di questi sensori. Sistemi di questo tipo, dove sono presenti ingressi provenienti da diversi sensori, possono dar luogo a problemi in quanto è necessario riunire informazioni provenienti da più fonti. Ad esempio può accedere che il sensore di posizione abbia mostrato che la valvola si trova nella posizione desiderata ma il sensore di pres- sione abbia evidenziato che l’aria compressa non ha mossa la ventola in modo corretto. Il sistema di controllo deve essere quindi in grado di acquisire gli ingressi di vari sensori che possono for- nire informazioni discordanti tra di loro e utilizzare un albero delle decisioni al fine di eseguire l’azione più appropriata. Nell’esempio preso in considerazione i laser devono essere caratterizzati in condizioni ambientali stabili. La loro temperatura deve quindi essere controllata re- settando limiti rigorosi, dell’ordine dei decimi di gradi Kelvin. Nella camera climatica deve quindi essere im- messa aria calda o fredda a secondo delle necessità. Le temperature dei dispositivi sono misurate con una serie di termistori posti nelle immediate vicinanze dei dispositivi stessi. Altri elementi da prendere in considerazione sono l’am- piezza di banda dell’anello – che indica la velocità di risposta dei sensori alle variazioni della temperatura dell’aria – e la latenza – ovvero il tempo che intercorre perché una variazione di un azionamento produca una modifica in ciò che si sta misurando. Controllo integrato Invece di realizzare sistemi di controllo separati, una so- luzione economica che viene adottata in misura sempre maggiore prevede l’integrazione di tutte le funzionalità in un unico chip. L’utilizzo di un processore con core come Cortex M3/M4 di ARM in grado di eseguire calcoli in vir- gola mobile ad alta velocità garantisce l’implementazio- ne di anelli di controllo ad alta risoluzione in grado di fornire una risposta rapida. Processori di questo tipo possono essere integrati sul- lo stesso chip insieme ad altri componenti sia analo- gici sia digitali, come dispositivi AFE per il controllo degli azionamenti o sensori per fornire gli ingressi op- pure ancora amplificatori operazionali, commutatori di potenza e altri dispositivi che altrimenti dovrebbero essere posizionati sulla scheda come componenti se- parati. Un’integrazione di questo tipo, oltre a contribuire a ri- durre il costo della BOM, assicura una maggiore affi- dabilità e riduce i rischi in fase di approvvigionamen- to dei componenti legati alle problematiche dell’EOL (End-Of-Life). Oltre a ciò, queste soluzioni integrate garantiscono si- gnificativi risparmi in termini di consumo di energia. Una soluzione già “pronta all’uso” come la piattaforma SmartEdge della divisione ASIC & IP di Adesto integra L’AFE per i sensori, l’anello di controllo, oltre a elemen- ti per la calibrazione, la sicurezza e le comunicazioni in un dispositivo ASIC offerto a un prezzo competitivo adatto per la realizzazione di dispositivi smart per la periferia della rete. Anelli di controllo progettati in modo adeguato posso- no contribuire a semplificare notevolmente lo sviluppo di un sistema. I principi descritti nel corso dell’articolo sono gli ele- menti base fondamentali dei meccanismi di controllo e possono essere usati per concepire sistemi di tutte le dimensioni e comunque complessi. Una volta collau- dati a livello di scheda, questi anelli di controllo pos- sono essere integrati in un singolo chip, contribuendo a ridurre i costi della BOM, migliorare l’efficienza ener- getica e garantire l’affidabilità sul lungo periodo. Fig. 2 – Schema di una camera climatica con laser e controllori