MOTORI
approfondimenti
Settembre 2013
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Automazione e Strumentazione
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vato comfort sia per il riscaldamento ambientale
che per la produzione di acqua calda.
Applicazione nel campo del gas
Un’altra importante applicazione dei motori
passo-passo trova riscontro nella regolazione
della portata del gas combustibile.
Questa regolazione consente la produzione di
apparecchi con ampi livelli di regolazione della
portata termica, chiamata in termini tecnici
“capacità di modulazione”.
Tanto più ampio sarà la capacità di modulazione
di un apparecchio e tanto minori saranno i cicli
di accensione e di spegnimento che, nelle caldaie
tradizionali on/off o a stadi, diminuiscono il
ren-
dimento energetico
dell’apparecchio.
A causa della recente apparizione sul mercato
di apparecchi a condensazione è nata, oltre alla
necessità di ampliare il range di modulazione
della potenza, anche la necessità
di avere un controllo della por-
tata di gas che sia il più preciso e
ripetitivo possibile.
Se il ciclo fosse aperto, quindi
privo di un segnale di feedback,
sarebbe fondamentale dotarsi di
organi di regolazione estrema-
mente precisi, ripetitivi e privi di
isteresi.
Ecco che allora il sistema elettro-
nico diventa solido e affidabile.
Nella realtà le caldaie, lavorando
in ciclo chiuso anche per motivi
di sicurezza, si trovano a lavorare
in condizioni che possono essere
anche estremamente complesse e
di difficile gestione: le cosiddette
condizioni limite di funziona-
mento.
Queste condizioni limite devono essere verifi-
cate in laboratorio e nelle prove di omologazione,
nelle quali l’apparecchio viene fatto funzionare
con composizioni di gas che poco o nulla cen-
trano con i gas distribuiti sul territorio, ma che
servono per esasperarne i limiti di fun-
zionamento.
Per ovviare a questi problemi, anche
nel caso di un
controllo a loop chiuso
,
è necessario utilizzare organi di regola-
zione precisi e privi di inerzia. Questo
permette all’elettronica di lavorare come
se fosse a ciclo aperto, quindi posizio-
nando gli organi di regolazione su delle
curve “ideali” presenti nel micro proces-
sore e relegando le regolazioni “di fino”
alla chiusura del loop di controllo. In
questo modo si evita l’instaurarsi di con-
dizioni di lavoro instabili.
In quest’ottica un motore passo-passo ha un’ap-
plicazione estremamente interessante.
Caratteristiche del motore passo-passo
Per proseguire con la trattazione è necessario ora
approfondire quelle che sono le caratteristiche di
un attuatore lineare dotato di un motore passo-
passo.
La prima e principale caratteristica di un attuatore
lineare è la sua corsa, ovvero il numero di milli-
metri che il suo l’albero può percorrere avanti o
indietro; questa distanza viene limitata da un lato
dalla battuta di arresto dell’albero nel suo ritorno
all’interno del corpo dell’attuatore, dall’altro lato
dal prevenire l’espulsione dell’albero dalla sede
madrevite del rotore. Questo secondo limite non
è ovviamente meccanico e pertanto deve essere
garantito dall’applicazione. Mediamente la corsa
fornita dagli attuatori incapsulati in un guscio
protettivo presenti sul mercato può variare fra 1
e 12 mm.
Un secondo aspetto molto importante è la forza
di spinta dell’attuatore. Essa viene misurata nor-
malmente in Newton ed è data da diversi aspetti,
tutti legati all’intensità del campo magnetico
che si riesce ad ottenere all’interno del motore
passo-passo. Quindi per avere più forza è neces-
sario avere magneti più performanti, con un alta
capacità di magnetizzazione. Esistono pertanto
magneti formati da materiali diversi più o meno
prestazionali. Inoltre, è possibile aumentare il
campo magnetico utilizzando magneti con mag-
gior diametro o lunghezza, ma questo non cor-
risponde all’esigenza di realizzare apparecchi
sempre più compatti.
Un terzo modo per agire sulla spinta dell’attua-
tore è tramite il sistema di alimentazione del
motore: mediante il sistema RL o mediante un
sistema di comando Chopper. Questi due modi di
comandare il motore si possono tranquillamente
applicare allo stesso motore: si va ad agire esclu-
sivamente sul sistema di controllo/comando e
non su fattori fisico/meccanici del motore stesso.
Figura 5 - Sistema di comando di un motore passo-passo di tipo Chopper
Figura 4 - Attuatore lineare
per valvole gas
