induttore flottante [lungo]

Ciao a tutti. Avrei bisogno (di nuovo...) del vostro aiuto per un problema. La premessa di ciò è nel mio post dell'11/04 (oggetto: massa flottante).

L'applicazione è questa: devo leggere il segnale dato da un estensimetro a corda vibrante, che viene venduto con una bobina già collegata ad esso. Inizialmente, bisogna inviare un segnale impulsivo (nel mio caso, a 24V) sulla bobina per eccitare la corda; successivamente, la vibrazione della corda induce una corrente nella bobina che genera una sinusoide smorzata. La frequenza di questa sinusoide è il dato utile.

L'impulso alla bobina viene dato per mezzo di interruttori (relè o switch analogici che siano); successivamente, però, bisogna leggere il segnale in uscita dalla bobina. Come suggerito da SB nel mio post precedente, penso di utilizzare un amplificatore per strumentazione; il punto però è che per motivi di semplicità del circuito e soprattutto di costi vorrei usarne uno con alimentazione single-ended (pensavo all'AD8227 dell'Analog Devices).

Il punto però è che mi sfugge quale potrebbe essere, in questo caso, il comportamento del circuito: ipotizzando di avere un induttore con dell'energia immagazzinata, e collegandolo ai morsetti di ingresso di un amplificatore da strumentazione, cosa può succedere? Possono esserci residui dei 24V usati per pizzicare la corda? (L'amplificatore li sopporterebbe, ma il circuito a valle no...) E' possibile eliminare del tutto i 24V, magari con un filtro passa-alto?

Qualunque suggerimento sarà molto gradito.

Grazie mille.

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stinf
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e).

o

o.

il

guarda tra i circuiti di eccitazione/ricezione dei sensori a ultrasuoni. Potresti usare i ponti di diodi per isolare il carico dal ricevitore e tosare l'impulso iniziale.

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ramundo

ramundo ha scritto:

Sto cercando, ma non ho trovato ancora niente di utile... per caso hai qualche link?

Thanks...

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stinf

Il 26/04/2011 13.37, stinf ha scritto:

tro

sso.

)
a

la bobina e' polarizzata con un magnete permanente o serve una correntina durante la lettura ?

e' possibile mettere qualcosa di elettronico vicino alla bobina, tipo qualcosa che accumula energia e la scarica di botto, piuttosto che un buffer per isolare la bobina dall' influenza del cavo ?

--=20 saluti lowcost

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lowcost

"lowcost" ha scritto nel messaggio news:ip7dmf$92t$ snipped-for-privacy@tdi.cu.mi.it... Il 26/04/2011 13.37, stinf ha scritto:

la bobina e' polarizzata con un magnete permanente o serve una correntina durante la lettura ?

e' possibile mettere qualcosa di elettronico vicino alla bobina, tipo qualcosa che accumula energia e la scarica di botto, piuttosto che un buffer per isolare la bobina dall' influenza del cavo ?

"piuttosto che" in italiano è sinonimo di "invece di", "al posto di". E qui?

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Roberto

Roberto ha scritto:

Chiedo scusa in anticipo, ma per motivi a me ignoti il mio server delle news non mi fa vedere tutti i messaggi, così quello di lowcost è semplicemente "non pervenuto", per cui mi sembrava che la risposta fosse tutta di Roberto... e mi chiedevo perché si auto-chiedesse il significato di "piuttosto che"... [Fine OT]

Risposta breve: non è possibile mettere nulla vicino la bobina; la bobina è polarizzata dalla corda che vibra.

Risposta lunga: la bobina è fisicamente vicina alla corda (sono meccanicamente solidali, anche se la bobina è ovviamente staccata). L'intero dispositivo viene venduto con corda (elemento sensibile) e bobina, da cui escono i due fili. Il sistema di lettura si trova in genere a diversi metri di distanza (spesso anche centinaia di metri). Dunque vicino alla bobina non è possibile mettere alcunché, purtroppo.

Il principio alla base è il seguente: si invia una corrente a tensione piuttosto elevata (24V) alla bobina in maniera impulsiva; ciò consente di "tirare" la corda, che è ferromagnetica. Quando l'impulso termina, la corda viene rilasciata e comincia a vibrare; con la vibrazione la corda si avvicina ed allontana dalla bobina a frequenza costante (la sua frequenza di risonanza in quello stato), inducendo sulla bobina una corrente sinusoidale (smorzata, perché la vibrazione della corda è in evoluzione libera). Il (piccolo) segnale risultante viene poi amplificato e inviato a un contatore che determina la frequenza. Se la corda si allunga o si accorcia per effetto di movimenti del corpo cui è incollata, la sua frequenza di risonanza cambia e così si può rilevare il fenomeno.

Ciao e grazie

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stinf

Il giorno Tue, 26 Apr 2011 13:37:03 +0200, stinf ha scritto:

L' AD8227 va benissimo, tieni conto però che il segnale in uscita avrà come zero il potenziale del VREF, e che il potenziale del Vref influisce sul CMRR.

formatting link
pag.20

E' difficile da ipotizzare senza vedere il circuito.

li

Puoi fare qualche prova con un oscilloscopio per vedere le forme d'onda e toglierti così dei dubbi?

Bisognerebbe vedere cosa esce dalla bobina per dirlo.

Se resta dell'energia immagazzinata nell'induttore, questa deve essere in qualche modo dissipata tramite effetto joule o dal carico o meglio da una protezione precedente.

A naso direi che un paio di zener in antiparallello dovrebbero bastare, ma non ho tutti gli elementi per fare stime attendibili.

Dovresti farci vedere lo schema elettrico che intendi usare e la forma d'onda che esce dalla bobina, poi con questi elementi potresti ricevere risposte valide.

-- ciao Stefano

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SB

ciao servirebbe proprio un circuito come per i trasduttori a ultrasuono per controlli non distruttivi, 200-400V di impulso e lettura della risposta dell'ordine dei 0,1-10 mV. Non ho uno schema, però caricano un condensatore e lo scaricano con un scr, in parallelo un attenuatore di pochi dB un limitatore a diodi e un amplificatore/disaccoppiatore a operazionale a alta velocità di recupero (terribile non mi viene la caratteristica)poi amplificatori e filtri. a volte dopo l'attenuatore c'è un fet che cortocircuita a massa il segnale e lo libera a scarica capacitiva esaurita.

ciao sperando di essere stato utile primula

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primula

primula ha scritto:

Per quanto riguarda l'impulso il circuito utilizzato al momento (di cui sto facendo un restyling) si basa su un principio simile: carica un grosso condensatore (1 mF) e lo scarica impulsivamente; l'impulso è però a 24V (non è in ogni caso possibile, né sicuro, andare oltre, nelle condizioni in cui lavoriamo).

Per il resto, a occhio mi sembra un po' complicato (anche se confesso di non aver capito bene tutta la struttura che suggerisci), considerando i limiti di costo che ho (intorno ai 20 euro per i componenti).

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stinf

Il 27/04/2011 9.08, stinf ha scritto:

Roberto e il suo newsreader non sono in grado di gestire il quoting in modo corretto; ho usato "piuttosto che" nel senso di "e/o". [Fine OT]

po.

pensavo ad una elettronica con pochissimi componenti, piazzati tra cavo e bobina, e alimentati dallo stesso cavo, per ridurre al minimo gli effetti capacitivi del cavo sulla bobina.

e
e

la

se l' impulso e' troppo breve, la corda vibra sulle armoniche, con un valore di fondamentale piu' basso di queste ultime; credo che la corda debba essere tenuta tirata per un tempo sufficiente, quasi alla completa fermata, prima di rilasciarla.

se la bobina non e' polarizzata con un magnete o una piccola corrente, non credo esca nulla.

--=20 saluti lowcost

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lowcost

Il 27/04/2011 12.15, stinf ha scritto:

ciao

1 mF credo che faccia passare circa 5 mA veramente poco, ciò significa che la bobina è ad alto numero di spire o comunque non serve energia. quindi in parallelo alla bobina metti un attenuatore da 12 dB poi 2 diodi in anti-parallelo e un attenuatore da 6 db quindi la tensione risultante è di +o- 0,7 V o 0,3V se usi diodi schotti o diodi al germanio poi metti un amplificatore a operazionali a guadagno 1-10 e completi come necessario, ma con 20 euro io non inizierei comunque anche se poi DOPO sperimentazione forse bastano (pensa a un fet che cortocircuita a massa dopo attenuatore il segnale).

ciao primula

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primula

SB ha scritto:

[cut]

zero

Sì, è vero, ma il CMRR mi sembra già abbastanza elevato (almeno, spero lo sia :))

Vero, infatti sto cercando di capire come posso testare una cosa del genere. Il fatto è che già nel circuito originale (dove però non ci sono switch, dunque non c'è separazione tra la parte che invia l'impulso e la lettura) il segnale in uscita dalla corda ha ampiezza troppo piccola perché io possa vederlo correttamente con l'oscilloscopio. Infatti vedo il segnale in uscita dall'amplificatore intorno ai 200 mVpp, e l'amplificatore ha guadagno 57, quindi l'ampiezza del segnale dovrebbe essere inferiore a 4 mV. Il minimo che posso settare sull'oscilloscopio è 10 mV/decade, per cui sostanzialmente vedo solo rumore.

Anche facendo delle prove "grezze" (alimentatore da banco a 24V collegato alla bobina e successivamente staccato brutalmente) la situazione non cambia: il segnale non è visibile.

(L'amplificatore li

Vedi sopra.

Già, è questo il punto più problematico. Aggiungo che il circuito "vecchio" ha alimentazioni duali, per cui il problema risulta un po' diverso (il segnale è centrato sullo 0).

Quindi, se ho capito bene, mi suggerisci di inserire due Zener in configurazione TVS prima della lettura del segnale?

Della forma d'onda ho già detto, anzi, se avete suggerimenti su come fare altri test sono ben disposto ad accettarli. Per quanto riguarda lo schema, sto cercando di definirlo, comunque l'idea dovrebbe essere più o meno questa:

[FIDOCAD ] PV 95 35 95 55 105 50 105 40 MC 125 55 1 0 120 LI 105 45 125 45 LI 125 45 125 55 MC 75 40 1 0 115 LI 55 25 40 25 LI 40 25 40 35 LI 65 40 60 40 LI 60 40 60 20 MC 60 20 3 0 010 MC 40 35 0 0 045 LI 95 50 45 50 PV 95 65 95 85 105 80 105 70 LI 105 75 125 75 LI 95 70 55 70 LI 95 80 55 80 LI 55 80 55 95 MC 55 95 1 0 580 LI 125 75 125 65 LI 55 70 55 25 LI 45 50 45 95 TY 100 70 5 3 0 0 0 * 0 TY 100 75 5 3 0 0 0 * 1 LI 95 40 75 40 TY 100 40 5 3 0 0 0 * 0 TY 100 45 5 3 0 0 0 * 1 LI 100 80 100 90 LI 100 60 100 50 LI 100 60 80 60 LI 100 90 80 90 TY 75 60 5 3 0 0 0 * SEL TY 75 90 5 3 0 0 0 * SEL TY 55 120 5 3 0 0 0 * Verso il comparatore TY 60 105 5 3 0 0 0 * AD8227 TY 80 30 5 3 0 0 0 * Multiplexer (switch analogici) TY 65 15 5 3 0 0 0 * 24V TY 65 35 5 3 0 0 0 * Rlim TY 130 55 5 3 0 0 0 * bobina corda

In questo circuito i due selettori vengono pilotati (insieme) dal micro, che alternativamente "pizzica" la corda e legge il segnale; la Rlim serve a limitare la corrente che arriva all'induttore (la bobina della corda). Il comparatore sarà quello integrato sul micro.

Ciao e grazie

PS: giusto per specificare: tutte le risposte che mi date sono "valide", nel senso di utili... non voglio fare filosofia spicciola, ma credo che chiunque perda anche solo un minuto per leggere ciò che ho scritto meriti quantomeno la mia riconoscenza, visto il tempo che mi dedica, figuriamoci chi cerca di darmi una mano (gratuitamente)...

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stinf

lowcost ha scritto:

Purtroppo il vincolo del cavo è necessario: in alcuni casi le corde vibranti (con le loro bobine) vengono addirittura annegate nel calcestruzzo, e il sistema di lettura deve essere remoto...

In genere la corda viene mantenuta tirata per circa 20 ms. La questione che sollevi, però, mi sembra interessante, credo che indagherò più a fondo...

La corda stessa è ferromagnetica: dovrebbe essere lei stessa a polarizzare la bobina per induzione...

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stinf

Il giorno Wed, 27 Apr 2011 13:31:44 +0200, stinf ha scritto:

Lo è, però fai attenzione a mettere un riferimento alla Vref del segnale che vai a leggere, come spiega a pag.20-22, altrimenti potresti avere delle saturazioni da qualche parte che ti degradano rapidamente il CMRR.

(L'amplificatore li

Non è detto. AD8227 sopporta ± 40V oltre le alimentazioni e il tuo circuito fornisce dei mV, probabilmente potresti eliminare gli svitch e mettere direttamente gli ingressi dell INA sulla bobina.

Direi che non serve, quando commuti gli switch la 24V è fuori gioco, al limite prevedi una commutazione in due fasi, in modo da avere un punto morto per isolare meglio le due zone.

Anche tu dovrai dare un riferimento al segnale, pena la degradazione delle caratteristiche di CMRR (pag.21 datasheet, esempio termocoppia)

Dopo quello che hai chiarito non servirebbero.

Non ti preoccupare, siamo qui apposta, chi ti aiuta lo fa solo per il piacere di farlo. :-)

-- ciao Stefano

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SB

Il 27/04/2011 13.36, stinf ha scritto:

Zut, zut...

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Avrei anche una domanda da porti, ma non sono cosi' sicuro di potere reggere il "colpo" della risposta: hai parlato di 20E max in componenti: come si giustifica nell' economia del progetto questa somma?

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Englishman

da

nei trasmettitori/ricevitori per i radar acustici si usa un trasformatore per elevare il segnale prodotto dalla bobina dell'altoparlante seguito da un opamp.

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ramundo

Magari non =E8 la strada giusta, ma hai provato a fare una misura in corren= te invece che in tensione? Resistenza di shunt ai capi della bobina e oscil= loscopio in parallelo. Inizierei con un valore comparabile all'impedenza de= lla bobina e poi proverei a salire e a scendere.

Sicuramente non ottieni nulla di inteessante, ma costa poco tempo e magari = scopri qualcosa di utile...=20

=20

Ecco, questo lo lascio come alibi per la risposta data... :-D

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infra

Englishman ha scritto:

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Ok, lo ammetto, ho scritto una c***ata... la bobina è in realtà un elettromagnete...

Beh, come puoi facilmente immaginare questa somma è un'imposizione "dall'alto": mi hanno detto che il sistema attuale, tutto compreso, costa 80 euro e volevano che io lo facessi in 30 euro, passando il tutto in SMT (al momento è tradizionale) ed eliminando alcune parti inutili (come ad esempio il secondo trasmettitore 4-20 mA per la temperatura: se ho un micro a bordo, tanto vale farla direttamente la correzione in temperatura, no?). Togliendo però il costo del PCB, dell'assemblaggio, del contenitore e del collaudo ho ipotizzato spannometricamente che mi restavano 20 euro di componenti...

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stinf

SB ha scritto:

vai

Sicuramente

(L'amplificatore li

Questo preferirei evitarlo, gli switch mi danno l'idea di un'operazione più "pulita"...

Sì, la commutazione in due fasi l'avevo già prevista (non l'ho disegnata per semplicità). Però pensavo comunque di filtrare il segnale con un passa-banda, in modo da ripulirlo da eventuali fluttuazioni a frequenze diverse da quelle di interesse... che ne pensi? E comunque, a proposito di questo, mi chiedevo se fosse meglio filtrare prima o dopo l'INA...

Giusto

Ok, meglio così. Ma un paio di diodi per limitare la tensione, a valle dell'INA...?

di

:) Sì, sono anch'io di quest'idea, ed anche a me fa piacere aiutare gli altri, quelle poche volte che posso; ciò non toglie però che un ringraziamento mi sembra il minimo... senza contare che a volte mi sento quasi in colpa per il fatto di "approfittare" del vostro aiuto senza essere in grado di ricambiare... In ogni caso, grazie :)

Reply to
stinf

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