TCLab Lab 1: Codifica di un controller relè

Lo scopo di questa prima sessione di laboratorio è verificare la tua capacità di interfacciarti e interagire con l’hardware TCLab e familiarizzare con la libreria TCLab. Il primo esercizio consisterà nel codificare un rudimentale controller a relè (chiamato anche “on-off” o termostato) per uno dei due riscaldatori.

Prima di iniziare, dovresti avere familiarità con i seguenti materiali di lettura:

Esercizio 1. Scarica e installa TCLab.py

Esegui la cella seguente per scaricare e installare la libreria Python TCLab.py.

!pip install tclab --upgrade

Esercizio 2. Verifica che l’hardware e il software funzionino correttamente.

La cella seguente dovrebbe far sì che il LED sullo schermo TCLab si accenda fino al 100% di luminosità massima.

from tclab import TCLab

with TCLab() as lab:
    lab.LED(0)

Esercizio 3. Accendi i riscaldatori per 120 secondi e registra la risposta della temperatura.

Per questo esercizio, scrivi una cella di codice che accende il riscaldatore 1 al 100% della potenza, quindi registra la risposta della temperatura una volta al secondo per 120 secondi. L’output della cella dovrebbe riportare l’ora, il livello di potenza e la temperatura per ciascuna misurazione. Potresti voler consultare il taccuino 01_Understanding_TCLab per esempi di codice rilevanti. Per questo esercizio avrai bisogno della funzione clock di tclab.

# put your code here.

Esercizio 4. Codifica un controller on-off.

Codificare un controller on-off per un setpoint di 40 gradi C utilizzando il riscaldatore 1 come variabile manipolata e la temperatura 1 come variabile misurata. Utilizzare il controller per almeno 5 minuti (600 secondi), segnalando le misurazioni di tempo/potenza/temperatura ogni 2 secondi.

# put your code here.

Esercizio 5. Analisi

Esamina i risultati dell’esercizio precedente e rispondi alle seguenti domande.

  1. Quanto tempo trascorre approssimativamente tra gli eventi di accensione e spegnimento?

  2. Qual è il ciclo di lavoro approssimativo (ovvero, la frazione di tempo in cui il riscaldatore è nello stato “acceso”) una volta trascorso il periodo di avvio iniziale.

  3. Qual è l’entità dell’oscillazione attorno al setpoint? Perché succede questo?