Convertitore Induttanza-Tensione

[darkweader]

salve a tutti
ho bisogno di realizzare un convertitore induttanza-tensione in grado di misurare valori di induttanze
in un certo range.
Vorrei usare solamente componenti discreti e amplificatori operazionali, ovviamente con componenti commerciali.

Io avevo pensato a qalcosa del genere,un oscillatore LC in cui L è l'induttanza da convertire, C è una capacita fissa, per poi convertire questo segnaletramite un convertitore frequenza-->tensione.
Tuttavia questo a livello puramente teorico, non so come potrebbe funzionare, forse un filtro passa basso.

a livelli di circuito analogico non saprei da dove partire, per realizzare l'oscillatore e il convertitore F/V,
sempre se come strada potrebbe essere quella giusta.

Se qualcuno ha avuto a che fare con qualcosa del genere, oppure ha qualche fonte e porebbe aiutarmi ve ne sarei molto grato.

[darkweader]

per il convertitore F/V una soluzione abbastanza semplice mi sembra questa

http://digilander.libero.it/desdeus/Tra ... ori_FV.htm

però non riesco a trovare in rete un oscillatore L/C a induttanza variabile.


Pensavo di utilizzare l'induttanza variabile come l'induttanza da voler convertire, ovviamente solo nel range d'interesse, l'oscillatore dovrebbe quindi generare un segnale sinusoidale a frequenza variabile e proporzionale all'induttanza, a questo punto il convertitore tensione frequenza dovrebbe convertire questo segnale al suo ingresso, con un segnale in uscita proporzionale alla frequenza di Vin e quindi di L.

detto a parole sembra facile, solo che il tutto deve poi essere dimensionato per rispettare le specifiche che mi sono state date sull'induttanza in ingresso.


Se mi sto complicando la vita e ci fosse una strada più semplice, comunque il tutto non deve essere realizzato fisicamente ma va solamente riportato lo schema elettrico dettagliato e il flusso di progetto, la netlist e i risultati di una simulazione SPICE.
Per poi effettuare l’analisi della sensibilità, caso peggiore e
Monte Carlo .

Se ci fosse anche qualcuno pratico di Spice e potrebbe darmi qualche consiglio...

[carloc]

[...] l'oscillatore dovrebbe quindi generare un segnale sinusoidale a frequenza variabile e proporzionale all'induttanza [...]

ma sei proprio sicuro che sia una relazione di proporzionalità tra induttanza e frequenza?

magari invece o anche sono sì lineari

potresti trovare il modo di sfruttarle....

poi facci partecipi delle specifiche che ti sono richieste, devi anche "isolare" la resistenza serie all'induttanza?

[darkweader]

Ecco quello che mi viene richiesco

Si riporti lo schema elettrico dettagliato e il flusso completo di progetto, nonchè la netlist e i risultati
della simulazione SPICE.
è possibile utilizzare solamente componenti discreti e
amplificatori operazionali. Tutti i componenti del circuito devono essere commerciali.

diciamo che il corso è stato un corso su spice quindi il problema è lo schema elettrico dettagliato e il dimensionamento dei componenti visto che altrimenti l'analisi cn SPICE di certo non mi darà i risultati attesi.

ecco di preciso quello che devo fare
Si progetti un convertitore induttanza-tensione in grado di misurare valori di induttanze nel range
1μH÷100mF.

hai qualche idea, più dettagliata e saresti in grado di darmi qualche spiegazione, visto che nn ne vengo a capo

[carloc]

Beh vedi la relazione tra frequenza e induttanza di un oscillatore non è lineare, ora anche se nelle tue specifiche non è richiesto espressamente, credo sia cosa buona e giusta tentare di realizzare questo convertitore con legge lineare.

Se ad esempio tu avessi un generatore di corrente costante (sinosoudale) avresti, nel dominio dei fasori, e in modulo ....

ora potresti fare un generatore di corrente costante con un opamp

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

dove avresti un'uscita proporzionale all'induttanza incognita.

Un altro modo di vedere quel circuito è come un derivatore... in questo caso potresti pensare di sostituire l'ingresso sinosoudale con un'onda triangolare -più semplice da realizzare- ed ottenere in uscita un'onda quadra con valore massimo proporzionale all'induttanza.

Poi naturalmente si devono togliere le troppe idealità considerate finora... prima cosa direi che senz'altro l'induttanza incognita avra la sua resistenza serie...

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

ora misurando il modulo della tensione in uscita si misura in realtà il modulo dell'impedenza serie equivalente... tuttavia la caduta sulla resistenza e sull'induttanza sarano in quadratura -nel caso di eccitazione sinosoudale- e si potrebbero separare con un raddrizzatore sincrono.
Nel caso di eccitazione triangolare invece Rx si evidenzierebbe invece come del ripple sulla parte piatta dell'onda quadra in uscita, forse più facile da isolare....

Prova a scrivere questi segnali, poi ne parliamo....

Naturalmente ci sono molti altri aspetti da considerare, in ordine sparso... la stabiltà dell'opamp, le frequenze necessarie a coprire il range -ampio- di induttanze richiesto, e di conseguenza l'influenza della non idealità dell'opamp ai piccoli (risposta in frequenza) e grandi (slew-rate) segnali etc. etc.

[IsidoroKZ]

In effetti la stabilita` di quel circuito e` molto critica, come in tutti i derivatori attivi, per quasi ovvie (ma non cosi` tanto) ragioni :)

[darkweader]

per prova a scrivere questi segnali cosa intendi?

[carloc]

Intendevo prova a scrivere l'uscita nel caso di eccitazione sinosoudale (già fatto) e nel caso di eccitazione triangolare considerando l'opamp ideale e Lx soltanto...

poi fai qualche ipotesi ragionevole su frequenza, e corrente e fai due conti per vedere che tensione viene fuori con le varie possibili induttanze incognite... direi che quel range andrà coperto in varie scale commutabili con frequenze e correnti diverse..
questo per verificare la percorribiltà di questa strada...

poi aggiungeremo Rx....

[darkweader]

grazie dei consigli, appena finisco i due esami che devo fare mi metto a lavoro su questo progetto, se ho un segnale triangolare come faccio a determinate la Vout, posso farmelo con la trasformata di laplace?

Considerazioni sulla frequenza di che tipo? scusa ma non so proprio come muovermi

rimanendo poi sulla prima strada, con il segnale sinusoidale bisognerebbe isolare la tensione sull'induttanza dalla resistenza in serie giusto?

comunque non ti faccio perdere tempo, appena avrò un po' di tempo per mettermi a fare due calcoli torno a scrivere, spero di trovarti ancora.

Considera che comunque se uso uno stimolo triangolare, poi dovrò realizzare anche il circuito per un generatore triangolare, stessa cosa per il sinusoidale, quindi se magari tu sai già qual è la strada che mi conviene seguire, visto che il lavoro da fare è ancora tanto, magari mi concentro solo su quella.

[carloc]

Sì Laplace va bene! Vale tutto purchè lecito

Per la frequenza intendo provare a sostituire un po' di numeri per verificare che la corrente stia nei limiti di quella fornibile dall'opamp, la tensione pure e che sia anche ragionevolmete "alta" da essere misurabile senza troppi problemi con le derive, offset etc. etc....

Con tutte e due le eccitazioni e poi necessario "isolare" la resistenza serie... mi ero fatto l'idea che con la triangolare fosse più semplice... ma pensandoci meglio mi sà che mi sbagliavo .... l'una vale l'altra, del tipo proprio lo stesso circuito può fare le due cose

A questo punto la scelta sine/triangle ha pro e contro...
la sinosoudale darà meno problemi con lo slew rate mentre il triangolo diventa un'onda (quasi) quadra...
ma un triangolo è forse più facile da generare