transistor come interruttore e NE567

[BrunoValente]

Caro David, ti stai semplicemente scontrando con i normali problemi di chi fa questo mestiere...che sono tanti!
In questi casi le cause del problema possono essere veramente tante e l'esperienza del tecnico è fondamentale.
Le cose su cui devi concentrare l'attenzione sono le seguenti:
1) Alimentazione.
Normalmente i PLC hanno un'alimentazione dedicata ai modili di ingresso ed ovviamente il tuo circuito deve essere alimentato dallo stesso alimentatore dei moduli.
Ti conviene non prendere l'alimentazione a bordo macchina, bensì direttamente dall'alimentatore con un cavo dedicato: usa un cavo a tre fili collegati da un lato alla tua scheda (+24 V , massa, segnale) e dall'altro capo direttamente all'alimentatore, senza attestarli in morsettiera o da qualche altra parte. Il filo del segnale lo fai arrivare anche fino all'alimentatore insieme agli altri due (i tre fili devono fare tutto il percorso dal fotosensore all'alimentatore rimanendo vicini tra loro) solo in prossimità dell'alimentatore devi dirottare il filo del segnale e farlo arrivare all'ingresse del PLC.
La resistenza in serie all'ingresso del uA7805 mi pare di valore eccessivo, devi ridurla ad un valore di 47ohm e devi collegare un elettrolitico di un centinaio di uF tra ingresso del regolatore e massa (in prossimità del pin centale).
2) Interferenze.
Se nelle vicinanze del fotosensore è presente qualche circuito disturbante come un inverter o simile devi controllare se tale dispositivo sia stato installato seguendo le buone regole per ridurre al minimo l'irradiazione (collegamento delle terre nei punti giusti, uso di cavi schermati sulla potenza, installazione degli appositi filtri ecc.)
3) prove da effettuare.
Scollega il filo del segnale che va al PLC in prossimità del fotosensore e verifica se toccando la massa con il giravite il difetto persiste.
Spegni uno ad uno i vari dispositivi a bordo macchina (motori, inverter vibratori ecc.) a, per ogni dispositivo che spegni, fai la prova col giravite fino ad arrivare nella condizione in cui hai funzionante solo il tuo fotosensore con l'uscita scollegata dal PLC.
Per il momento mi fermo qui, fammi sapere.

[davidde]

Ciao, adesso vado a fare tutte le prove che mi hai indicato prima però volevo darti un' altro indizio che ho riscontrato questa mattina.
Se alla massa del circuito stampato collego la massa della sonda dell' oscilloscopio il difetto scompare completamente e le false commutazioni non compromettono più il funzionamento del sensore.
Non so se quanto detto può esserti utile.

P.S.

Il mio plc non ha alimentatore interno dedicato all' asservimento dei sensori, i moduli prendono l' alimentazione direttamente dalla presa di collegamento alla cpu.

La resistenza da 470 ohm la ho completamente eliminata come indicato nell' ultimo schema elettrico che ti ho inviato, non so se ho fatto bene ma il 7805 mi sembra comunque lavorare correttamente. Il condensatore che mi hai indicato di montare in ingresso all' ic stabilizzatore lo avevo già inserito ma non ha risolto il problema.

Mi metto all' opera.

Grazie

[BrunoValente]

Forse è il caso che tu mi descriva nel dettaglio come colleghi il tuo fotosensore al PLC.
Dovresti dirmi anche se i vari ingressi del plc hanno un comune oppure se ogni ingresso è completamente optoisolato e quindi non ha uno dei due poli in comune con gli altri ingressi, se usi un alimentatore dedicato con il quale alimenti solo il tuo fotosensore o se invece usi un alimentatore già presente nel quadro. Gli altri ingressi del PLC come vengono alimentati?
Molto probabilmente il circuito di alimentazione che stai usando non è connesso alla terra della macchina e quindi il tuo circuito, non essendo schermato da un contenitore metallico messo a terra, capta disturbi: quando colleghi la pinza di massa dell'oscilloscopio al meno del circuito non fai altro che mettere a terra il meno.
Puoi verificare con il tester in ohm se c'è continuità tra il tuo meno e le parti metalliche della macchina, probabilmente non c'è.
Attenzione! se colleghi il puntale dell'oscilloscopio in un punto sensibile del tuo circuito, ad esempio all'ingresso dell'NE555, e non colleghi la massa della sonda con il meno, è normale che si verifichino i difetti che descrivi.

[davidde]

Ciao Bruno, rispondo alle domande del penultimo post:

Punto 1:

il mio plc (sysmac cqm1 della omron) non ha un alimentatore che si occupi dei sensori esterni, alimenta i moduli tramite la presa che arriva direttamente dalla cpu.
Ho quindi installato uno stabilizzatore da 24 V collegato ad trasformatore che abbassa la tensione di rete da 220 V a 28V ac. Tutti i sensori e le elettrovalvole sono alimentate da questo gruppo.
In oltre è presente anche un riduttore di tensione che porta parte della 24 V a 12V, serve soltanto per comandare il solenoide.
Ho montato la resistenza in serie al 7805 da 47 ohm ed un condensatore da 100mf 35V.
I fili del sensore effettivamente erano un po' sparsi, li ho avvicinati ed ho eliminato morsettiere intermedie come da indicazioni. Ora procedono tutti vicini anche se quello del segnale è costretto a fare almeno 15 cm di percorso per portarsi dall' alimentatore fino al plc.
Dopo aver fatto ciò ho toccato con il cacciavite le piste di massa, il difetto non si è nemmeno attenuato.

Punto 2:

nelle vicinanza del sensore come elementi che possano interferire sono presenti: plc e vibratore.
In merito al plc non so che disturbi possa creare, il vibratore è alimentato da una tensione di frequenza 6Khz
generata dalla suo apposito circuito, la scatola di comando che lo contiene è fatta piuttosto bene e tutto (vibratore compreso) è saldamente connesso a terra.
I fili di potenza però non sono schermati ma sono stati utilizzati semplici cavi (blu, marrone, giallo-verde) da1,5 mm^2.

Punto 3:

Spegnendo tutti i dispositivi adiacenti al fotoswitch escluso chiaramente l' alimentatore che gli fornisce energia non ottengo nessun miglioramento, anche se scollego il filo che porta segnale al plc il difetto persiste.


Risposta ultimo post:

Lo schema di collegamento è piuttosto semplice. Gli ingressi del plc hanno il negativo ( 0Volt ) in comune e per l' alimentazione del nostro sensore è usata la tensione ( 24 V ) prelevata dallo stabilizzatore già compreso nel quadro che fornisce energia a tutti gli utilizzatori della macchina. Il negativo è quindi unico e raggruppa tutti i sensori, elettrovalvole, ingressi plc, solenoide, etc. etc..

Sono sicuro che il circuito di alimentazione che stò utilizzando non è connesso a terra, di questo ero consapevole e non pensavo potesse avere influenza.

Ti descrivo il circuito partendo dalla presa 220 V.
Presa - interruttore - filtro di rete - fusibili 2A - trasformatore 220 V/28V,13A (questo e connesso a terra per evitare scosse elettriche) - stabilizatore di tensione 24 V,10A - riduttore di tensione 12V,10A - vari utilizzatori ingressi plc compresi.
Considera che da dopo il primo stabilizzatore il meno diventa comune e il tutto è isolato rispetto a terra.

In fine ho visto che se il nostro sensore lo collego ad un' alimentatore esterno (connesso a terra) il difetto scompare.
Credo quindi che la messa a terra del negativo si renda necessaria.

Come devo fare?
Bata semplicemente uno spezzone di filo che unisca meno e terra?

Dai Bruno, che ci siamo quasi !

Grazie

[BrunoValente]

In effetti, quando hai usato un altro alimentatore con il meno collegato a terra ed il difetto è scomparso, hai di conseguenza messo a terra anche l'alimentatore della macchina perché i meno dei due alimentatori sono di fatto collegati insieme.
Dovresti prima di tutto verificare, facendo la prova del giravite sulla massa, se il difetto si evidenzia sempre nello stesso modo indipendentemente dal punto di massa dove fai la prova: se con il giravite tocchi un punto della massa lontano dal fotosensore, ad esempio all'altro capo del cavo vicino all'alimentatore o addirittura sulla massa di qualche altro sensore (visto che in definitiva si tratta sempre della stessa massa) cambia qualcosa?
Il fotosensore è ban isolato? lo hai appoggiato su qualcosa di isolante? lo hai posizionato lontano da masse metalliche connesse a terra? o lo hai messo in una scatola metallica? Se lo hai messo in una scatola metallica, la scatola è collegata a terra? quando fai queste prove sei sicuro che le sonde dell'oscilloscopio o i puntali del tester non siano connessi a punti sensibili del circuito?
Fammi sapere

[davidde]

Ciao,
ho controllato e i disturbi avvengono se tocco un punto di massa qualsiasi anche lontano dal sensore, ad esempio il morsetto dell' alimentatore.

Il sensore sta lavorando posizionato esattamente come si vede nell' ultima foto che ti ho postato (quella in cui c'è anche il circuito dell NE555 su breadboard), (le condizioni in cui opera si notano anche nel filmato). Il fotoswitch è appoggiato su un foglio di carta da fotocopiatrice posizionato abbastanza lontano da masse metalliche connesse a terra, non è inserito in alcun contenitore di metallo e per il momento la massa generale non la ho ancora messa a terra, (non ho capito se devo farlo).

Quando faccio queste prove la sonda dell' oscilloscopio non è collegata e nemmeno i puntali del tester toccano parti del circuito.

Ho notato un' altro aspetto che mi era sfuggito, ti descrivo cosa accade.
Nel momento in cui vado ad accendere la macchina dall' interruttore generale, la spia relativa al rilevamento dell' ago si accende per un tempo pari alla durata di un' impulso, la stessa cosa accade anche quando vado a togliere tensione.
In oltre se in modalità manuale vado ad accendere-spegnere il circuito che comanda il vibratore alcune volte ma non sempre la spia si illumina.
Mi veniva da pensare che questo forse potrebbe essere dovuto ad un disturbo che si genera direttamente sulla linea (220 V) e sballa per un' attimo anche la tensione 24 V, il nostro dispositivo quindi si spegne e si riaccende generando in questo transitorio un' impulso indesiderato.
Comunque sia soltanto lui rileva tali disturbi, i fotoswitch commerciali infatti sono stabili ed immuni a queste anomalie.

Correggimi se dico un' eresia, ma non sarebbe il caso di equipaggiare il sensore di un filtro sull' ingresso ?

Ulteriori dati utili.
Il circuito che riguarda il vibratore è così connesso:
La 220 V prelevata dopo il filtro di rete alimenta la scatola di gestione che serve solo per regolare l' intensità delle vibrazioni tramite un potenziometro, da questa partono i tre cavi, fase neutro e terra che giungono al vibratore.
Per accendere-spegnere (il vibratore) utilizzo un relè monopolare che agisce tagliando l' alimentazione (220 V) direttamente prima del circuito di gestione delle vibrazoni. Questo circuito è quindi completamente isolato dalla 24 V e l' unico elemento che utilizza tale tensione è la bobina del relè comandato dall' uscita del plc.

Qualsiasi bobina utilizzata sulla macchina (relè e solenoidi) è stata provvista del suo diodo di ricircolo.

Ciao e grazie.

David

[BrunoValente]

David, sospetto che il difetto dipenda dal montaggio volante dell'NE555 ed in particolare dal filo che porta il segnale dall'uscita dell'NE567 alla base del transistor prima dell'NE555: questo filo funge da antenna e si accoppia capacitivamete con i circuiti circostanti, per cui risente dei transitori.
Ovviamente, a causa della presenza dell'NE555 che fa da temporizzatore, un qualsiasi segnale indesiderato al suo ingresso anche largo solo pochi microsecondi, produce poi in uscita un impulso largo 40 millisecondi che viene riconosciuto dal PLC.
Guardando il tuo montaggio mi pare di non vedere il condensatore da 100nF in parallelo all'alimentazione dell'NE555, se effettivamente maca montalo vicinissimo ai piedini dell'integrato e prova di nuovo.
Se il difetto persiste dovresti fare le seguenti prove: procurati un pezzo di lamiera un po' più grande dell'intero circuito, posizionalo sotto al circuito e isolalo da questo con un foglio di carta. assicurati che la lamiera non sia in contatto con altre parti metalliche e quindi collegala con un pezzo di filo al meno del circuito.
Se il difetto sparisce togli la lamiera e monta un condensatore ceramico da 1000pF tra la base e l'emettitore del transistor che precede L'NE555 anche così il difetto dovrebbe sparire.
Fammi sapere.

[davidde]

Ok, i tuoi sospetti hanno come sempre trovato riscontro. Complimenti, seguo i tuoi interventi con vera ammirazione !

Ti descrivo quello che ho fatto, come prima operazione ho inserito in parallelo all' alimentazione dell NE555 il condensatore da 100nf ma ciò non ha cambiato sostanzialmente le cose.
In seguito ho fatto la prova con la lamiera, dopo essermi assicurato con l' aiuto del tester del collegamento tra massa circuito e foglio metallico ho dato tensione alla macchina, da subito si è notata una notevolissima attenuazione del difetto che appariva ridotto in maniera consistente ma non del tutto sparito. Come da indicazioni ho rimosso la lamiera da sotto al circuito ed inserito il condensatore ceramico da 1000pf (sono sicuro del suo valore perché lo ho misurato con il capacimetro) tra base ed emettitore di Q6 cioè il transistor che comanda il pin di trigger dell NE555. Anche in questo caso il risultato è stato identico alla prova precedente. Ho quindi aumentato la capacità di tale condensatore portandolo a 10nf ed il difetto è completamente sparito. Come contro prova ho dato lo start al ciclo, e la barriera conta gli aghi senza errori.
Lascio a te ogni eventuale commento in merito.

Voglio soltanto fare una precisazione.
Quando dico che il difetto è sparito mi riferisco al fatto che se accendo-spengo il vibratore il sensore non rileva più falsi impulsi.

Quando invece accendo o spengo la macchina direttamente dall' interruttore generale la barriera mi rileva un' impulso. Ho controllato con l' oscilloscopio posizionando una sonda sul pin 5 dell NE567 e l' altra sul pin 3 del medesimo integrato ed ho visto che il segnale al pin 3 arriva con un notevole ritardo (circa 1 sec.) rispetto all' onda quadra generata al pin 5.
Mi spiego meglio, accendendo il quadro si nota che l' onda di comando del transistor che gestisce il led emettitore si porta subito in posizione centrale sullo schermo dell' oscilloscopio mentre quella relativa al ritorno di tale segnale ovvero quella generata dal fotodiodo si porta in posizione con notevole ritardo. Controllando il pin di trigger (pin 2) dell NE555 si capisce chiaramente che questo ritardo provoca una variazione del segnale su tale ingresso di durata notevolmente superiore a quella generata dal passaggio dell' ago.
Questo difetto non provoca di per se un problema poiché il contatore del plc non mi rileva tali impulsi, la struttura del programma fa si che quando la macchina non è in ciclo il contatore sia inibito.

Se valuti che sia il caso di approfondire questo aspetto io sono più che disposto a darti ascolto, anzi mi piacerebbe vedere come si può ovviare anche questo inconveniente, se invece per te non è di primaria importanza possiamo tralasciare.

Dimmi tu come intendi procedere.

P.S.

E' un vero piacere vedere la macchina che lavora senza fermarsi per ore e ore, questo risultato lo devo esclusivamente alla tua disponibilità e professionalità, non ti ringrazierò mai abbastanza.

David

[BrunoValente]

Il ritardo di polarizzazione dell'amplificatore all'accensione del fotosensore penso sia dovuto alla presenza del condensatore C10 che ti ho fatto aggiungere io, puoi provare a toglierlo e verificare se così l'amplificatore va in funzione istantaneamente. In ogni caso ti consiglio di non eliminarlo ma di ridurne il valore se lo ritieni opportuno, penso inoltre che comunque difficilmente riuscirai ad eliminare il transitorio di accensione che ti genera un falso impulso in uscita.
Ti consiglio poi, nella versione definitiva, di racchiudere il circuito in un contenitore metallico, di usare un cavo schermato per le connessioni, di collegare la calza del cavo al contenitore da un lato e alla terra del quadro elettrico dall’altra e, se possibile, di collegare a terra il meno in prossimità dell’alimentatore.
Ora però voglio fare io a te i complimenti: se ho capito bene sei un meccanico di estrazione e posso assicurarti che fai eccezione perché normalmente i meccanici hanno una naturale avversione per l’elettronica che spesso ritengono inutile se non addirittura dannosa.
Ho apprezzato molto la tua caparbietà, la tua determinazione, la tua dedizione e la tua disposizione a voler comprendere i principi che sono alla base dei fenomeni che osservi: immagino che gran parte del tuo tempo, se non tutto, tu lo stia dedicando a questo progetto: è evidente che non è il ritorno economico il motivo di tanto entusiasmo e questo sicuramente ti fa onore.
Io, da parte mia, spero di aver contribuito a farti apprezzare meglio questa meravigliosa materia che è l’elettronica che, come hai potuto vedere in questo lungo percorso, da scienza quale è, spesso sconfina nell’arte vera e propria, con una certa dose di imponderabilità, con l’aspetto estetico che pure ti coinvolge.
Spero che questa esperienza ti sia di sprono per approfondire meglio le tue conoscenze in modo da poter essere sempre più autonomo nei progetti che, sono sicuro, vorrai realizzare in futuro.
Complimenti e auguri.

[davidde]

Ciao Bruno,
ricevere i complimenti e sapere che che non ritieni insana la mia caparbietà è stato motivo di solievo, ho compreso quanto sia per te rilevante appassionare i principipianti a questa affascinante scienza. Sappi che avvicinarsi all' elettronica è molto ostico sopra tutto per chi come me non ha avuto la possibilità di studiarla, ci vuole dedizione, pazienza e voglia di riuscire, è complicato rimanere concentrati e fiduciosi quando non si riescono a toccare con mano i risultati.
Se il tuo intento è quello di coinvolgere e incalzare ti assicuro che hai centrato il bersaglio, sapere che un esperto approva e non ritiene superflui gli sforzi che si devono affrontare per iniziare a comprendere questa materia è sicuramente motivo di entusiasmo. E' raro e importante conoscere persone con questa vocazione.
Hai dato prova che impegnandosi anche questa disciplina che agli occhi di un estraneo sembra incomprensibile è invece percorribile, grazie al tuo sapere che si intende essere frutto di profonde conoscenze hai reso l' idea di come possa essere piacevole approfondire questa scienza.
I complimennti vanno fatti a te, che senza pretendere nulla in cambio metti a disposizaione di tutti una così preziosa esperienza. Grazie !


Veniamo al punto, avrei bisogno di alcune conferme.

-Riguardo al condensatore C10 ho provato ad eliminarlo ma l' impulso in uscita viene generato ugualmente, propongo quindi di lasciarlo di tale capacità.

-Sullo stampato mi conviene inserirlo il condensatore ceramico da 10nf presente tra base ed emettitore del transistor che genera gli impulsi per l NE555.

-Riguardo la resistenza da 47 ohm ed il condensatore da 100mf che precedono lo stabilizzatore di tensione è opportuno aggiungerli o posso trascurarli.

- In merito ai test di affidabilità che stò facendo sul nostro sensore sappi che se hai qualche consiglio da darmi sono tutto orecchie!

Ti chiedo un' ultima dritta riguardante la schermatura: quello che in definitiva vorrò realizzare è un contenitore metallico che mi permetta di inserire più sensori affiancati. Visto che il fotoswitch sembra diventato particolarmente affidabile, mi diletterò nel costruire un piccolo "mobile" fornito di alcune prese che consentano una rapida sostituzione del circuito in caso di guasto.
Quello che volevo sapere è se la schermatura sarebbe sufficiente soltanto rispetto a disturbi esterni o se invece è il caso di schermare le fotocellule anche tra di loro. So che questa domanda può essere prematura ma almeno mi chiarirebbe un' attimo le idee.

Grazie

David