transistor come interruttore e NE567

[BrunoValente]

Ciao, scusa il ritardo ma in questi giorni ho avuto l'imbianchino in casa e non ho potuto usare il computer.
Leggi bene quello che ho scritto al punto 3 : se la tensione nel punto che ti ho indicato è diversa da 3.5V, devi variare il valore della resistenza in serie al diodo in modo che la corrente sia comunque 40mA, non ho detto che variando la resistenza si riesce a riportare il valore della tensione a 3,5V.
Se il duty cycle varia significa che l'oscillatore interno all'LM567 viene sovracaricato e questo si spiega solo se il guadagno del transistor è insufficiente e mi risulta abbastanza incomprensibile. Posso consigliarti di controllare se hai fatto bene i collegamenti ed eventualmente di sostituire il transistor con uno a guadagno più alto. Verifica inoltre se l'alimentazione è pulita e faresti bene a montare un condensatore elettrolitico da qualche centinaio di uF in parallelo ai 5V e altri due da 100nF in prossimità dei piedini delle alimentazione degli integrati.
Il fatto che ti si inverta il funzionamento del rivelatore mi ha fatto pensare ad un aspetto che ho trascurato quando ti ho descritto le modifiche all'amplificatore: aggiungendo uno stadio amplificatore invertente come quello che ti ho consigliato, si ottiene un'inversione del segnale che in questo circuito non va bene, è infatti necessario che il segnale in igresso al LM567, proveniente dall'amplificatore, abbia un'opportuna fase affinchè l'oscillatore possa agganciarsi ed appunto una rotazione di 180° prodotta dal secondo operazionale non va bene. Devi scusarmi ma purtroppo non ho pensato a questo.
Ora ti propongo la modifica da apportare ma ho paura che la cosa stia raggiungendo un certo grado di complessità e che quindi cominci ad essere difficile collaborare con te a distanza senza poter intervenire direttamente. Non ho nessun problema a seguirti, anzi è un piacere, temo solo di non riuscire ad esserti utile.
Ho problemi ad inserire lo schema, provo a descriverti i collegamenti: il primo operazionale rimane invariato, cambia solo il valore della res. di controreazione che nello schema originale è di 1M e in quello modificato diventa 47K. l'uscita del primo operazionale va collegata attraverso un condensatore da 10nF all'ingresso NON INVERTENTE del secondo operaz. La resistenza di controreazione del secondo operazionale (tra uscita e ingresso invertente) deve avere un valore di 47K. Va collegata una resistenza da 2.2K tra l'ingresso invertente del secondo operazionale e l'ingresso non invertente del primo. Va collegata un'altra resistenza da 3,3K tra l'ingresso non invertente del secondo operazionale e quello non invertente del primo.
Spero di essere stato sufficientemente chiaro.

[davidde]

Ciao Bruno, bentornato.
Non ti preoccupare ne per il ritardo ne per eventuali sviste e comunque sia non mi devi in alcun modo delle scuse.
Quello che dici è vero, la questione si sta complicando e per me molti dei discorsi intrapresi sono di difficile comprensione.
In aggiunta ci sono state anche le vacanze, e l' assenza da casa anche se breve mi ha sconcentrato.
Questo però non mi scoraggia e devo dire che, grazie prima di tutto alle tue spiegazioni ed in seguito ad approfondimenti sui libri ho capito tanti interessanti aspetti degli amplificatori operazionali e per me queste tue lezioni sono una miniera d' oro.
Se per te non è troppo disturbo mi piacerebbe continuare anche perché non eravamo tanto lontano da un buon risultato.
Detto questo non ti sentire in dovere di rispondere velocemente alle mie domande, io posso aspettare!


Per fare il punto della situazione e verificare di aver eseguito tutte le modifiche che mi hai indicato ho ridisegnato lo schema elettrico con i reali valori dei componenti, se gli dai un' occhiata e mi confermi la mancanza di errori procedo alla revisione del circuito.





Riguardo ai tuoi dubbi sulla bontà dell' alimentazione ti posso garantire che la tensione è di 5V stabilizzati prelevati da un' alimentatore semi-professionale. innoltre sullo schema elettrico originale è indicato un condensatore da 220mf in parallelo all' alimentazione. Credo sia di capacità sufficiente, cosa ne pensi?

In giornata mi dedicherò allo studio del discorso riguardante il led, la corrente che vi deve scorrere, e la variazione del duty cycle in modo da risolvere anche questo problema. Appena riesco ti faccio sapere.

Ciao, grazie

David

[BrunoValente]

Ok, il circuito corrisponde alla mia descrizione tranne che per il circuito di comando del led che è ancora nella prima versione. Io cercherei di far funzionare quello con il led e la resistenza in serie all'emettitore e senza il partitore di base che ti ho disegnato qualche giorno fa: non vedo alcun motivo per cui non debba funzionare.
C'è da dire ancora una cosa riguardo all'inversione di fase: se vuoi, invece di modificare il circuito amplificatore come ti ho detto l'ultima volta, puoi ottenere lo stesso effetto più semplicemente collegando in modo diverso il solo diodo rivelatore e lasciando inalterato il circuito dei due (tre) operazionali: anzichè collegare il catodo del diodo rivelatore al positivo e l'anodo all'ingresso invertente del primo operazionale come è stato fino ad ora, dovrai collegare l'anodo al negativo e il catodo all'ingresso invertente del primo operazionale. Così otterrai lo stesso un'inversione di fase ma con una modifica più semplice, purtroppo ci ho pensato dopo averti scritto.

[davidde]

Ciao, ho finalmente ottime notizie.
Per prima cosa ho rivisto il ramo del circuito che comanda il led e posso assicurare che con la soluzione che mi hai proposto il risultato è eccezionale. Ti devo chiedere scusa per non aver eseguito in precedenza questa modifica, ma complice la fretta l' avevo sbagliata, (praticamente ho eseguito la variazione lasciando però il partitore di base) il circuito non funzionava ed io avevo abbandonato quella strada.
Ora invece la barriera funziona più che bene e variando la sola luminosità del led riesco ad avere una precisa regolazione della sensibilità del sensore.
Per evitare di incorrere in errori di interpretazione dei vari segnali ti ho fatto una panoramica completa delle misure effettuate all' oscilloscopio nei punti cruciali del circuito. Nella prima immagine vi è lo schema elettrico aggiornato con indicate le posizioni in cui ho fatto i rilevamenti e le varie impostazioni relative all' oscilloscopio. Considera che le foto affiancate si riferiscono alla minima (foto a sinistra) e alla massima (foto a destra) condizione di illuminazione del led emettitore e che il fascio luminoso era perfettamente libero.
Ho aggiunto anche alcune foto di "contorno" per farti vedere le condizioni in cui vengono eseguite le prove.

Schema elettrico revisionato



Foto circuito



punto A




Punto B



Punto C



Punto D



Punto E (l' amperometro misura la corrente che scorre nel led)




Questo è quanto, tutte le misure come avrai notato sono state eseguite a 50KHz . Cosa ne pensi, i segnali ti sembrano corretti o noti anomalie?

Detto ciò ho da fare una precisazione, la barriera funziona correttamente solo se la porto a lavorare ad una frequenza di 70KHz con banda passante (condensatore pin 2 dell Ne567) di circa l' 8% di Fo, altrimenti risulta lenta. Questa prova è stata fatta senza cambiare alcun componente semplicemente variando la resistenza sui pin 5-6 dell Ne567. Fino a 70 kHz infatti il segnale non viene filtrato in maniera consistente dal filtro passa basso e la fotocellula è in grado comunque di funzionare.Oltre questa frequenza invece il pin di uscita dell Ne567 rimane sempre a massa e il sensore è compromesso.
Secondo la tua esperienza sarebbe meglio alzare la frequenza di lavoro (circa sui 100KHz) cercando di allontanarsi dal limite massimo di funzionamento o posso lasciare invariato il circuito rischiando però un eventuale malfunzionamento del medesimo ?

Grazie, grazie e ancora grazie !!!

David

[BrunoValente]

Bene, mi sembra che cominci a funzionare, sono contento per te.
I segnali mi sembrano corretti. I picchi che si vedono nei punti dove il segnale è più debole probabilmente sono dovuti a cause derivanti dal montaggio provvisorio con i cavi lunghi e con i collegamenti di massa non ottimali e/o al collegamento della massa dell'oscilloscopio in un punto non idoneo. Sicuramente tutto migliorerà una volta ottimizzato il montaggio.
Attenzione alla corrente che scorre nel led! Se la leggi con il tester ovviamente leggi il valore medio e devi far attenzione che non superi 20mA: quando dico che il led deve accendersi con 40mA intendo che per mezzo ciclo devono scorrere 40mA e per mezzo ciclo 0mA, cioè in media 20mA. Una misura della corrente istantanea che scorre nel led puoi farla con l'oscilloscopio e non con il tester: se dividi il valore della tensione pico-picco dell'onda quadra nel punto "E" del tuo schema per il valore della resistenza in serie al led ottieni il valore della corrente che scorre nel led durante l'accensione e di conseguenza puoi regolarti nello scegliere il valore più opportuno per la resistenza in modo da far scorrere 40mA nel led durante l'accensione.
Dai calcoli che facesti all'inizio e che mi sembrano corretti, non dovresti avere problemi di velocità lavorando a 50Khz con una banda passante del 5%. Salire con la frequenza non credo che sia opportuno: quanto meno si dovrebbe cambiare tipo di operazionali. Piuttosto il valore del condensatore collegato al pin 1 del LM567 ha un valore troppo alto: se dai un'occhiata allo schema a blocchi dell'integrato riportato nel datasheet puoi vedere chiaramente che il condensatore collegato al pin 1 forma un passa-basso di uscita che ha lo scopo di evitare false commutazioni dell'uscita stessa ma che, se di valore troppo alto, ne limita la velocità. Fai delle prove con un valore di 330nF o con altri ancora più bassi: sicuramente la velocità di risposta migliorerà.
Fammi sapere

[BrunoValente]

Ciao David, bentornato.
Temo che il tuo circuito non funzioni perché i transistor, così polarizzati, risultano essere costantemente in conduzione.
Prova questa soluzione e fammi sapere.

[BrunoValente]

David, sei sparito? non vedo più il tuo messaggio.

[davidde]

Un saluto a tutto il forum ed in particolare a Bruno.
Ho tardato a risponderti perché il funzionamento del nostro photoswitch era ormai accettabile mentre lo sviluppo della parte meccanica, (testina di misura, vibratore, pneumatica ed altro) era ancora prematuro.
Facendo varie prove mi sono reso conto che la fotocellula per essete testata correttamente aveva bisogno di un asservimento piuttosto laborioso, ho quindi preferito dare la priorità alla costruzione della macchina così, ora che è terminata, posso verificare l' affidabilità del sensore inserendolo direttamente contesto in cui si troverà ad operare.
Il tempo intercorso dall' ultimo messaggio ad oggi mi è servito per progettare e costruire il prototipo, il cammino è stato lungo e laborioso ma la macchina è ora in funzione e il risultato mi sembra più che buono (all' incirca controlla e gestisce un' ago ogni 1,8 sec).
Appena mi sarà possibile ti invierò alcune foto o un filmato in modo da farti vedere la modalità di funzionamento del gruppo in esame.
Faccio presente che i tre sensori ottici che permettono il controllo del verso dell' ago e il suo conteggio in velocità sono per il momento commerciali ed il tempo di intervento dei tali è di 500 usec.
Grazie ad essi sto anche cercando di misurare la reale velocità con la quale l' ago passa davanti al fascio luminoso in modo da poter stimare in maniera meno approssimativa il tempo di intervento che la nostra fotocellula dovrà soddisfare.

Prima di scrivere ho riletto i nostri post per fare il punto della situazione ed ho disegnato il "definitivo" schema elettrico della barriera così da poter eventualmente passare ad una sua realizzazione. La configurazione d' uscita di tale circuito è stata ridisegnata da me secondo la mia scarsa esperienza, oltre a temere che possa non funzionare, ho paura di aver commesso qualche errore relativo alla tensione che il pin 8 del NE567 si troverà a portare a massa. Il suo funzionamento dovrebbe comunque essere simile a quello di molti sensori commerciali, ovvero avere due uscite che rimangano a 24 V indipendentemente dalla corrente assorbita, una normalmente chiusa e l' altra normalmente aperta con un carico massimo di 100 ma . Mi farebbe piacere sapere cosa ne pensi, può funzionare oppure ci sono errori ?
Un' altra domanda che mi interassava porti è questa:
quale resistenza devo variare per rendere regolabile il guadagno del secondo stadio amplificatore senza comprometterne il funzionamento ?



Come al solito ringrazio tanto e ti prego di "non volerneme" se ho impiegato tanto tempo per risponderti.

Ciao a presto!

David.

[BrunoValente]

Ti ho risposto mentre stavi correggendo il messaggio, infatti non capivo che fine avessi fatto, quindi occhio: la mia risposta si trova elencata prima del tuo messaggio.
Se la tua necessità di variare il guadagno dello stadio dipende dal non funzionamento del circuito, con lo schema che ti ho proposto dovresti risolvere, altrimenti dovresti spiegarti meglio e farmi capire di preciso cosa ti occorre.

[davidde]

Ciao Bruno, mi fa molto piacere risentirti, la tua disponibilità è veramente sorprendente. Grazie.
Cerco di spiegarti velocemente quello che intendevo dirti nel post precedente.
L' ultimo schema che ti ho inviato non lo ho ancora realizzato per l' effettiva mancanza di tempo.
La variazione del guadagno del secondo stadio amplificatore mi farebbe comodo per regolare in seguito la sensibiltà del sensore e poterla così adattare in base alle esigenze che mi troverò a dover soddisfare. Mi sono reso conto infatti che anche i sensori commerciali hanno alcune difficoltà a rilevare il passaggio dell' ago in velocità.
Pensavo quindi di rendere possibili due regolazioni sul nostro sensore, la prima riguarderà direttamente la luminosità del led emettitore, la seconda invece dovrebbe rendermi possibile la variazione del guadagno al pin 3 dell NE567.
Così facendo dorei avere più gradi di libertà quando andrò ad eseguire la taratura.

Cosa ne pensi?

Ciao

David