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Energia Alternativa ed Energia Fai Da Te > Geologia e Sismologia - Studio di Sismografi e Precursori

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Il sismografo di BellaEli !
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BellaEli

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Inviato il: 02/06/2017 21:16:08

CITAZIONE (qqcreafis, 02/06/2017 19:57:26 ) Discussione.php?214625&3#MSG44

che cavolo serve quel rientro tra le due r da 10 K ???? ( a meno che non indichi una tensione costante a1/2 della tensione di alimentazione)

Esatto, il pin 16 dell'integrato è chiamato V-Ref, e tutta la circuiteria all'interno dell'NE funziona intorno a V-Ref / 2.
Nello schema di N.E. V-Ref è collegato con Vcc, quindi tutto a 12 Volt (7812).
Le entrate e uscite del demodulatore, l'uscita del convertitore, lavora tutto a V-Ref / 2.

Sto disegnando lo schema completo così possiamo discutere le eventuali modifiche, sono a buon punto, appena finisco lo posto.

Elix



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lucky
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Inviato il: 03/06/2017 19:46:49

aooo ma stai ancora disegnando? cambia la mano ogni tanto

 

BellaEli

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Inviato il: 04/06/2017 01:03:21

Oggi sono stato a lavorare al frigo... niente disegno !



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qqcreafis

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Inviato il: 04/06/2017 20:54:48

comunque ho individuato la lunghezza ideale della ferrite dovrebbe

essere da centro e centro dei due avvolginenti esterni, quelli riceventi.



Modificato da qqcreafis - 04/06/2017, 20:58:31


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Allora Xyz è stato bravo! noi dobbiamo riconoscere che è stato molto bravo, bisogna dirlo !
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In un mondo dove chi abbruttisce la dignità dell’intelligenza umana si arroga meriti.
In un mondo in cui si dice che i giovani non hanno speranza perché “tanto non troveranno lavoro” perché tanto non “non avranno la pensione”.
Xyz è stato bravo! ha capito tutto, ha fatto un compito perfetto.
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qqcreafis

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Inviato il: 04/06/2017 20:59:49

naturalmente gli avvolgimenti riceventi dovrebbero avere il max numero di spire sezione tonda molto vicini alla ferrite ecc ecc



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Inviato il: 04/06/2017 23:15:25

Senza far calcoli era l'idea a cui ero orientato...
Tuttavia sui link postato da Lucky c'è la misura della ferrite originale, ovvero 9,9 cm.
Domani verifico le distanze degli avvolgimenti e ti saprò dire.

Le bobine sono quadrate e, giustamente, farle tonde non era poi così difficile...

Il traferro (ovvero lo spazio tra ferrite e avvolgimento), invece, è complicato ridurrò poiché quando il pendolo oscilla di fatto ruota intorno al fulcro creando un arco.
La barretta di ferrite rappresenta la tangente dell'arco.
Di conseguenza il movimento della ferrite è formato da due fattori: uno spostamento dx sx e una rotazione.
La rotazione fa si che la ferrite tocchi le bobine se non c'è abbastanza spazio.
Non so se mi sono capito...

Elix



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Inviato il: 04/06/2017 23:58:26

si si il gap va ridotto quanto si riesce.

le bobine sono doppie una parte trasmittente interna ed una parte esterna ricevente

la variazione di pos. della ferrite ne varia l'accoppiamento, quindi le ampiezza dei segnali ma... anche la fase!
riesce il rivelatore a prodotto (demodulatore) a tenere conto della questione?



Modificato da qqcreafis - 05/06/2017, 15:48:42


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Inviato il: 05/06/2017 00:27:57

Non ho approfondito sul demodulatore interno all'NE5521 ma ricordo che l'articolo di NE parlava di demodulatore completo a 4 quadranti, quindi suppongo di si.

Tuttavia sono perplesso sulla fase... Perché varia ? Considera che le bobine sono praticamente una vicino l'altra, quello che varia è solamente "quanto" flusso viene trasmesso alla bobina rilevatrice, cosa c'entra la fase ?



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Inviato il: 05/06/2017 13:27:51

Ci sono... ci sono... ho finito di disegnare lo schema !!! Eccolo:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/Q/Schema%20Completo.png



Lo schema è grande, conviene aprire l'immagine e guardarla con un po' di zoom.

Provo a dare una breve descrizione, per una migliore comprensione ho suddiviso lo schema in tre blocchi principali

Primo Blocco, in Alto:
Si tratta dell'alimentatore del sensore, un semplice trasformatore da una decina di watt, preceduto da un fusibile e seguito da ponte, condensatori e stabilizzatore 7812.
L'uscita dell'alimentatore è a 12 Volt.

Secondo Blocco, al centro:
Si tratta del cuore del sensore LVDT.
Riporto il testo descritto qualche post fa:
<< Il compito principale è svolto da un unico integrato a 18 pin, l'NE5521N, dal costo di circa una 20 di euro (eBay Cina).

Partiamo dall'oscillatore ad onda quadra, centrato sui 16 kHz tramite R1 e C4, seguito da un convertitore che la trasforma in sinusoide.

L'onda sinusoidale viene inviata alla bobina 2A e, sfasata, alla 2B.
Le bobine in controfase produrranno un campo opposto, ovvero sugli estremi della ferrite avremo 2 nord (o 2 sud).

A captare i campi indotti saranno le bobine 1A e 1B che, collegate in fase, produrranno un segnale nullo se i campi sono identici.

Il segnale dell'oscillatore e quello delle bobine rilevatrici vengono inviati ad uno stadio demodulatore che produrrà un'uscita pari a V/2, degli impulsi positivi o negativi (sempre rispetto a V/2) in base al segnale ricevuto dalle bobine rilevatrici.

Il segnale in uscita dal demodulatore viene inviato ad un filtro passabasso con lo scopo di livellarlo e di produrre una tensione proporzionale allo spostamento del nucleo, centrata su V/2 (ovvero 6V). >>



L'uscita del demodulatore è inviata ad un filtro passa-basso del secondo ordine (Sallen Key) realizzato con l'operazionale presente all'interno dello stesso NE5521.

Applicando la nota formula: http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/Q/rc.png

Abbiamo una FT pari a:

FT = 1 / (6,28 * sqrt (1.000 * 5.600 * 0,000.000.47 * 0,000.001)) = 98.1 Hz

Volendo calcolare il fattore di merito applichiamo la nota formula: http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/Q/qrc.png

Q = (sqrt (1.000 * 5.600 * 0,000.000.47 * 0,000.001)) / (0,000.001 (1.000 + 5.600)) = 0.25

Quindi la risposta in frequenza avrà una curva molto dolce:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/Q/foltro.jpg



Per lo sfasamento, invece, la scelta non è delle migliori, ma la ft è comunque molto alta:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/Q/fase.jpg



Da notare che il filtro non ha guadagno unitario per la presenza delle resistenze R2-R3 che dovrebbero introdurre un'amplificazione pari a 3,5 volte.

Infine la tensione Vref/2 viene inviata all'operazionale IC1 che, in configurazione di inseguitore di tensione, avrà il compito di fornire il riferimento per gli stadi successivi con una uscita a bassa impedenza.



Terzo Blocco, in basso:
Nell'ultimo blocco abbiamo lo stadio amplificatore realizzato a mezzo dell'integrato CA3130 che applicherà un'amplificazione variabile nel range 37...213 Volte.
Secondo la rivista, in ambienti particolarmente rumorosi era necessario ridurre il guadagno per cui è stato inserito il potenziometro R8 con cui è possibile ridurre la sensibilità del sensore.
Da notare l'elevato valore scelto per la resistenza R12 di ben 10 M Ohm !
Anche questo stadio, tramite il condensatore C14, rappresenta un filtro passabasso del primo ordine, con ft pari a:
FT = 1 / 2 pi R C = 1 / 2 * 3,14 * 10.000.000 * 0,000.000.004.7 = 3,39 Hz
Qui sono scesi molto piu in basso con la frequenza di taglio...

Infine l'operazionale è seguito da un ulteriore filtro RC formato da R13 e C15, la cui frequenza di taglio è:
FT = 1 / 2 pi R C = 1 / 2 * 3,14 * 1.000 * 0,000.001 = 159 Hz

Onestamente non so come mai siano state fatte queste scelte, complessivamente ci troviamo di fronte ad un filtro del 4 ordine che se fosse stato centrato sulla stessa frequenza avrebbe dato ottimi risultati invece la sequenza è:
- 2° Ordine a 98 Hz;
- 1° Ordine a 3,4 Hz;
- 1° Ordine a 159 Hz.

In ultimo è da notare la presenza dello strumentino a lancetta che serve per il livellamento iniziale del sensore: i terminali dello strumentino sono collegati tra Vref/2 e l'uscita del primo blocco rilevatore.

Nei prossimi post analizzaremo eventuali modifiche.

P.S. non ho ancora verificato se lo schema elettrico corrisponde perfettamente alla realizzazione pratica, ovvero versi bobine, etc.


Elix



Modificato da BellaEli - 05/06/2017, 13:36:29


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Inviato il: 05/06/2017 13:46:14

Per completezza allego le scansioni del kit pubblicato da Nuova Elettronica sulla rivista n. 130-131 di Maggio-Giugno 1989:

- Rivista Completa (~ 28,79 MB)
- Articolo Introduttivo - Terremoti e Sismogrammi (~ 5,74 MB)
- Kit Sismografo - Sismografo Elettronico (~ 8,95 MB)

Elix



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Inviato il: 05/06/2017 15:50:17

nell'affare che avevo fatto io amplificavo il segnale vagante intorno allo zero quà invecie lo si manda direttamente al moltiplicatore che è analogico e quindi in effetti dovrebbe sommare poco rumore



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Inviato il: 05/06/2017 16:31:22


CITAZIONE

nell'affare che avevo fatto io amplificavo il segnale vagante intorno allo zero quà invecie lo si manda direttamente al moltiplicatore che è analogico e quindi in effetti dovrebbe sommare poco rumore




Qualche domanda:

- Cosa ne pensi dei passa-bassi presenti ? Conviene modificarli per tagliare tutti alla stessa frequenza, che so 10 Hz ?

- Come faccio a sapere se l'OP funziona meglio dell'operazionale presente all'interno dell'NE5521, ovvero se risulta più silenzioso ? Cioè ha senso provare a modificare il circuito per utilizzare un OP esterno ?

- Mi hai parlato di problemi di "zero": a tuo avviso è possibile rimuovere il condensatore C7 per lavorare direttamente da DC a FT del filtro ?

- Ci sono altre modifiche che suggeriresti ?



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Inviato il: 05/06/2017 19:31:02

o mettrei due amplificatori una in ingresso al moltiplicatore ed uno in uscita a bf


il condensatore ci va e l'rc deve essere di secondi



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Inviato il: 05/06/2017 19:48:36

CITAZIONE (qqcreafis, 05/06/2017 19:31:02 ) Discussione.php?214625&4#MSG57

o mettrei due amplificatori una in ingresso al moltiplicatore ed uno in uscita a bf

Cioè tu vorresti amplificare il segnale proveniente dalle bobine captatrici prima di entrare nel demodulatore ?
A quale scopo ? Aumentarne la sensibilità ?
In uscita c'è già, volevi intendere altro ?

CITAZIONE (qqcreafis, 05/06/2017 19:31:02 ) Discussione.php?214625&4#MSG57

il condensatore ci va e l'rc deve essere di secondi

Perchè ?
Eventuali offset credo che possano essere compensati, ci sono altre motivazioni ?

Elix



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Inviato il: 05/06/2017 21:03:12

insomma noi sottraiamo segnali quasi indentici e rimane un residuo a 16khz ammettiamo 1mv di ampiezza

lo spostamento di 1 micron potrebbe provocare sul mv una variazione di 1microvolt (è un'ipotesi) se riveliamo a prodotto
mandiamo una variazione di 1 microvolt dentro un valore di 1 mv, amplifichiamo in cc ed il piccolo segnale sarà molto
dentro 1/f (dipende dalla f)

(questo ci dice che è meglio, comunque sia, mettere l'op27 in bf)

se all'uscita delle bobine rivelatrici mettiamo un amplificatore passa banda che amplifica 20 una varizione di 1 microvolt
in ca viene tradotto in una variazione di ampiezza di 20 microvolt e rivelato molto probabilmente sarà fuori dal rumore
epoi sarà necessaria una amplificazione minore in bf

quindi se si amplifica in ca si aumenta molto la sensibilità dello strumento (si arriva fino al limite del sensore)



Si dice che il sensore sia sensibile a disturbi intercettati dalla ferrite, a parte il fatto che il sistema con l moltiplicatore fa una banda stretta intorno ai 16 khz e quindi comunque ne prende poco, l'amplificatore passa banda in ac dovrebbe diminuire la sensibillita a disturbi che saturano l'amplificazione.


questo ultimo ragionamento rende conto del fatto che in effetti è bene limitare con cura la banda a solo quella che serve e quindi allineare i filtri in quanto la ferrite fa da antenna e se mandato direttamente dentro il moltiplicatore tira dentro di ogni



Modificato da qqcreafis - 06/06/2017, 00:45:21


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