Data la natura sperimentale degli impianti si è identificato nel software e nell’hardware messo a disposizione dalla National Instruments una possibile soluzione tecnica per sviluppare sistemi di monitoraggio, controllo ed acquisizione dati ad hoc. Per quanto riguarda la strumentazione hardware in tal senso, il CIRDER dispone di due schede: la compactDAQ e la myRIO.

La compactDAQ, detta anche cDAQ, è da considerarsi un sistema di gestione dei segnali modulare, composto dunque da più moduli/interfacce, ciascuno adatto a far fronte a specifiche esigenze. Di seguito si riporta un prospetto descritto dei moduli di cui si compone attualmente la cDAQ presso il laboratorio CIRDER.

Compact DAQ

Per quanto riguarda la myRIO, si tratta di una scheda di acquisizione programmabile, con funzionalità di rete, che si presenta piuttosto compatto. All’interno dei laboratori CIRDER viene dunque utilizzato per applicazioni che non richiedano né elevate prestazioni hardware e/o software né l’acquisizione di segnali elettrici da circuiti di alta potenza.

La possibilità di programmare tali dispositivi attraverso il caricamento di codici scritti in NI LabVIEW, ambiente di sviluppo appositamente commercializzato dalla National Instruments, fa sì che lo sperimentatore possa agevolmente programmare delle interfacce grafiche (GUI) in base alle proprie necessità.

Le caratteristiche principali del software sono dunque riportate di seguito:

  • NI LabVIEW è un ambiente di sviluppo integrato progettato appositamente per tecnici e ingegneri per lo sviluppo di sistemi di misura e controllo avanzati;
  • permette di utilizzare anche software e librerie di terze parti per riutilizzare il codice e le preferenze del linguaggio software;
  • Può essere integrato con altri tra i più comuni applicativi sia hardware che software (Arduino, NANO, Rasberry PI);
  • è usato principalmente come sintesi e semplificazione di modelli per strutture funzionali e meccaniche che fisicamente sarebbe complesso realizzare (impianti, automazione, applicazioni in domotica).

Sulla base di quanto descritto in precedenza, è stato possibile sviluppare appositi sistemi di controllo, monitoraggio ed acquisizione per gli impianti pilota e sperimentali presso il CIRDER, grazie al supporto del Dr. Ing. Andrea Mennuni. Le interfacce così realizzate sono state essenzialmente 3:

  • CMAS Biofuel: permette di gestire l’impianto di produzione di biodiesel a partire da OVE (vedi impianto sperimentale), controllando le elettrovalvole, la sonda di pH ed RTD, grado di agitazione, riscaldamento del reattore e dosaggio delle componenti in maniera del tutto automatizzata. Si utilizza software ed hardware della NI;
  • CMAS Biogas: permette di gestire l’impianto di produzione di biogas tramite il processo di digestione anaerobica (inserire collegamento alla pagina dell’impianto), controllando le elettrovalvole, la sonda di pressione, le pompe da vuoto in grado di assicurare l’assenza di aria nel reattore, RTD e grado di agitazione, apporto di calore alla reazione. Si utilizza software ed hardware della NI;
  • CMAS EDCP: permette di gestire l’impianto di elettrodialisi diretta tramite cui si ottiene una soluzione diluita a partire da una soluzione concentrata applicando un campo elettrico ai capi di membrane tramite cui avviene lo scambio ionico. Il software utilizzato e NI LabVIEW, che gestisce hardware di terze parti tramite comunicazione seriale;
  • CMAS REDCP: permette di gestire l’impianto di elettrodialisi diretta, in grado di ottenere energia elettrica dai gradienti di concentrazione tra due soluzioni, una diluita e l’altra concentrata. Il software utilizzato e NI LabVIEW, che gestisce hardware di terze parti e/o realizzato appositamente su piattaforma Open Source (Python, Arduino, RPI) tramite comunicazione seriale.