MPLAB Mindi 101

CIrcuito simulato con MPLAB MINDI

In fase di sviluppo Stesura preliminare In fase di sviluppo

L'uso di un simulatore è spesso complesso, soprattutto all'inizio, in quanto le opzioni da impostare sono numerose e non sempre l'intuito aiuta. In questa pagina viene presentato l'uso elementare (nota 4) con circuiti in corrente continua. Consiglio di seguire passo-passo le indicazioni di seguito fornite.

Il programma descritto in questa pagina (MPLAB MINDI) può essere scaricato direttamente dal sito del distributore attraverso questo link.

Creare il circuito

Occorre innanzitutto creare lo schema di tipo SIMetrix:

Creare un nuovo schema

I componenti si disegnano e si modificano in modo piuttosto intuitivo usando le icone di seguito evidenziate a colori. Altre caratteristiche possono essere modificate usando il tasto destro del mouse oppure con un doppio click (nota 1).

Le Icone per modificare i componenti

I collegamenti tra i componenti (wire) si creano semplicemente cliccando con il mouse sul punto di arrivo/partenza e trascinando.

Per poter simulare il circuito è obbligatorio inserire un punto di riferimento, simboleggiato dal simbolo di terra (nota 2).

Le sonde

Le sonde (probe) permettono di misurare tensioni e correnti (ed altre grandezze, qui non trattate).

Sono presenti due tipologie di sonde:

In questa pagina useremo le quattro sonde evidenziate nell'immagine seguente da un punto rosso (per le tensioni) oppure verde (per le correnti, tutte accessibili attraverso l'apposita voce di menu Probe.

Menu probe

Sonda di tensione differenziale

Cominciamo dall'ultima delle sonde sopra evidenziate. Essa permette di misurare la tensione tra due punti qualsiasi del circuito; è caratterizzata da due morsetti, uno indicato come + (corrispondente alla "punta" della freccia che indica la tensione) e l'altro come - (corrispondente alla "coda").

La figura seguente mostra come misurare la tensione ai capi di D1, a sinistra come appare in uno schema disegnato a mano, a destra in MPLAB Mindi:

SOnda di tensione differenziale

Sonda di tensione

Coincide con quanto appena descritto se il morsetto - è collegato al simbolo di terra. La sonda corrisponde quindi alla "punta" della freccia che indica la tensione mentre la coda non è disegnata (è sottointeso che sia collegata a terra).

La figura seguente mostra come misurare la tensione tra anodo e catodo di D1, in modo analogo a quanto mostrato nel paragrafo precedente; tale misura è corretta solo a condizione che, nell'esempio, il catodo sia collegato a massa:

Sonda di tensione - 2

In pratica permette, su alcuni componenti, le stesse misure delle sonde differenziali, ma in modo più compatto da disegnare.

Sonda di corrente inline

Questo tipo di sonda permette di misurare la corrente che attraversa un filo, come di seguito mostrato:

Sonda di corrente in-line

Sonda di corrente

Per misurare la corrente con questo tipo di sonda occorre collegarla direttamente al pin del componente in cui la corrente entra, esattamente nel punto in cui il filo verde diventa rosso. Il cerchio è parte del simbolo della sonda e permette di distinguere una sonda di tensione da una di corrente.

L'immagine seguente mostra come misurare la stessa corrente I2 della figura precedente, qui entrante nel diodo:

Sonda di corrente

Si noti che, mettendo la sonda dove la corrente esce dal componente, (sul catodo, in questo caso), la corrente misurata ha lo stesso modulo, ma segno opposto.

In pratica questa sonda di corrente permette le stesse misure delle sonde di corrente inline in modo più compatto, ma, forse, meno intuitivo.

Prima di proseguire è utile osservare l'immagine di apertura di questa pagina e confrontarla con quella di apertura della pagina Principi di Kirchhoff: laboratorio.

Simulazione

Dopo aver disegnato il circuito con le relative sonde di tensione e corrente possiamo simulare il circuito, cioè "accenderlo" e poter così effettuare le misure.

In genere i simulatori permettono più modalità di simulazione. Quella qui mostrata è indicata come Transient e produce come risultato una serie di grafici con l'andamento delle grandezze in funzione del tempo. Nel caso del circuito di apertura, questi grafici saranno rette orizzontali, dato che nessuna delle grandezze cambia nel tempo.

Per attivare la simulazione occorre selezionare la voce di menù SIMetrix Simulator → Choose Analysis (oppure premere F8):

MPLAB MINDI - Seglere il tipo di simulazione

Selezionare quindi il flag alla voce Transient sulla destra e specificare un Stop time (nota 3):

MPLAB MINDI - Transient

Per avviare le simulazione occorre cliccare su Run oppure SIMetrix Simulator → Run Schematic oppure F9. La simulazione andrà nuovamente eseguita ad ogni modifica del circuito.

Il risultato è costituito da un grafico simile a quello di seguito riportato:

MPLAB MINDI - Grafico

Per leggere il risultato è possibile:

MPLAB MINDI - Tensioni e correnti medie

Attività 1

Scegliere uno degli esercizi presenti al termine della pagina Principi di Kirchhoff e scrivere il sistema risolutivo; simulare quindi il circuito e verificare che i valori numerici trovati soddisfano tutte le equazioni scritte.

Attività 2

Simulare il seguente circuito, verificando che i valori numerici trovati soddisfano le equazione di Kirchhoff ai nodi e alle maglie. In particolare trovare la corrente nel diodo D e la tensione ai suoi capi.

Attività 3

Si consideri il bipolo lineare costituito da VA, VB, R1, R2 ed R3, ricavato dal precedente circuito "tagliando" il diodo D (nota 5).

Trovare il circuito equivalente secondo Thévenin, costituito da REQ e VEQ:

Verificare con MPLAB Mindi che la corrente nel diodo D e la tensione ai suoi capi (effetti esterni al bipolo) coincidono per questo circuito e per il precedente.

Attività 4

Sempre in riferimento al circuito dell'attività 2, risolvere il circuito utilizzando il principio di sovrapposizione degli effetti, simulando il circuito prima eliminando VA e quindi eliminando VB ed infine sommando i due valori trovati.

Ovviamente questo risultato NON è corretto. Perché?

Attività 5

Sempre in riferimento al circuito dell'attività 2, sostituire il diodo con un resistore (resistenza a scelta) e risolvere il circuito utilizzando il principio di sovrapposizione degli effetti, simulando il circuito prima eliminando VA e quindi eliminando VB ed infine sommando i due valori trovati.

(Utile risolvere questo circuito anche usando carta e penna. usando Kirchhoff, Thevenin e sovrapposizione)

Note

  1. Sono ovviamente sempre disponibili anche le voci di menù
  2. In questo contesto non ha nulla a che vedere con la sicurezza
  3. Nel caso specifico il valore del tempo non è rilevante, ma deve essere indicato
  4. In American university course numbering systems, the number 101 is often used for an introductory course at a beginner's level in a department's subject area. [...] Based on this usage, the term "101" has been extended to mean an introductory level of learning or a collection of introductory materials to a topic
  5. I diodi sono componenti NON lineari


Data di creazione di questa pagina: gennaio 2021
Ultima modifica: 12 marzo 2021


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