Display di velocità dipendente da sensori di nebbia e acqua

[Linrush]

Eccomi nuovamente qui, mentre mi aiutavate con gli altri progetti io ne ho fatti di altri e sono inceppato in questo (sempre se non rompo troppo...) :

Dovrei progettare un pannello luminoso a LED che riporti la massima velocità consentita per gli autoveicoli in transito.
Il display deve essere gestito da un circuito elettronico al quale sono collegati due sensori: uno
di pioggia ed uno di nebbia. Il sensore di pioggia permette di stabilire la quantità di acqua caduta
all’ora per unità di superficie. Esso fornisce un segnale di tensione Vp in continua, espresso dalla
seguente formula:



dove Q è la quantità di acqua caduta misurata in litri all’ora e per metro quadrato. Il sensore di
nebbia è invece realizzato tramite un diodo LED ed un fotodiodo posti ad una determinata distanza
l’uno rispetto all’altro. In presenza di nebbia, l’intensità luminosa proveniente dal LED captata dal
fotodiodo si riduce drasticamente. Empiricamente si osserva che se la corrente In proveniente dal
fotodiodo è inferiore a 10 microA, si è in presenza di nebbia.
La massima velocità consentita visualizzata sul display deve essere dipendente dalle condizioni
meteorologiche, secondo la seguente tabella:

Presenza di nebbia: NO
pioggia caduta : 0 | <5 | >5
Velocità sul display [km/h]: Display spento | 90 | 70


Presenza di nebbia: SI
pioggia caduta : 0 | <5 | >5
Velocità sul display [km/h]: 70 | 50 | 50

al valore di pioggia caduta 0 corrisponde la velocità 90 nel caso di nebbia e spento se non c'e nebbia. Le pipe | le ho usate per dividere le possibili opzioni.

Per la realizzazione del prototipo dimostrativo si possono utilizzare dei piccoli display a LED a 7 segmenti.
Si dispone di clock di tipo TTL (se necessari) a qualsiasi frequenza.
N.B. Non si richiede il progetto dei due sensori.

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Ecco cosa ho pensato e i dubbi che ho:

Voglio amplificare il segnale del sensore pioggia per eliminare rumori ecc. Ho deciso di usare un'amplificatore in modo differenziale. Ad ogni incremento di litri all'ora per metro quadrato vi è un incremento di 10mV. Volevo calcolarmi il guadagno A1 ma ci riesco. Vorrei dare un valore alla resistenza del partitore e alla resistenza di reazione negativa o retroazione.
Il segnale amplificato che supponiamo di essere ideale lo gestisco con un convertitore analogico/digitale. Ecco cosa ho pensato in questo caso.
Mi serve sapere solo quando la quantità di acqua sia 0, <5 (facciamo <=) e >5 e uso tre configurazioni per prendere questa informazione e inviarla al demux 4/16 per gestire il caso 0, i casi <=5 e per le restanti combinazioni >5.

Questa volta aplifico il segnale di nebbia con un amplificatore in modo invertente, ma ho dubbi in merito alla fattibilità. Il segnale amplificato convertito in digitale mi dirà se c'e nebbia o meno a seconda che la corrente id sia sotto o sopra 10microA ( anche qui magati facciamo <=).

I segnali vorrei inviarli a un encoder che mi farà contare un bcd per la velocità da segnalare sul display.

Scommetto di aver detto una serie di fesserie... spero di no

[g.schgor]

Scusa. ma non è più semplice usare comparatori
sui segnali dei sensori per stabilire le condizioni.
e con questi segnali abilitare la corrispondente
scritta della velocità?
Questa scritta (se non vado errato) è infatti
stabilita da pure condizioni logiche, quindi basta
predisporre una matrice di valori fra cui selezionare
quello da visualizzare.
Che ne dici?

[Linrush]

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dici così?
la matrice come la imposto?

[g.schgor]

Sembra tu non legga quello che scrivo.
Se si usano comparatori, che c'entrano i convertitori A/D?
(se non sai cos'è un comparatore, vedi qui)

[Linrush]

non ho riflettuto abbastanza, spero di averlo fatto meglio adesso. Agendo sul segnale amplificato imposterò il comparatore di soglia su 100mV dove al di sopra di tale soglia vale la condizione >5, viceversa al di sotto <5. Ho pensato al caso di 50mV che corrisponde a 0 litri all'ora per metro quadrato e ho cercato di inserire due soglie, ma penso di aver scelto male.
A voler disegnare il circuito saprei come fare, ma guardando la piedinatura ho dei dubbi su come collegarlo. Sto anche vedendo l'integrato lm339

[g.schgor]

Devi prevedere 2 livelli per la pioggia ed 1 per la nebbia
Il primo livello di pioggia deve essere basso (ad es. 1 (o 0.5) l/m2),
il secondo a 5 l/m2.
I comparatori (va benissimo LM339) devono dare un'uscita positiva
al superamento delle soglie (altrimenti ca. 0V)
Questi segnali costituiscono gli ingressi logici ("1" o "0")
ad un blocco di logica combinatoria che stabilisce le condizioni
per il comando della segnaletica di velocità.
Qui abbiamo varie possibilità. Ne esamineremo due.
La prima prevede il comando diretto del driver delle decine di km/h.
Quindi il blocco logico ha 3 ingressi (Pd= oioggia debole, Pf=pioggia forte,
N=nebbia)e 4 uscite (8,4,2,1 = ingressi BCD del driver).

E' un bell'esercizio di logica combinatoria!
Per il momento mi fermo qui. Domande?

[Linrush]

Per il comparatore del segnale di pioggia ho pensato di usare un comparatore di soglia con isteresi che ha due valori VS1 (0,6) e VS2 (5): il valore di soglia VS1 viene attivato quando il segnale di ingresso Vi è crescente nel tempo (da L a H), e viceversa, e l'uscita VU commuta quando l'ingresso Vi attraversa la soglia più esterna. Però non penso sia corretto questo ragionamento perché non ho riscontri per Vi<VS2. Mi sbaglio?

Altra possibilità è quella di un comparatore a finestra

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Se D1 interndetto e D2 in conduzione
Se D1 interdetto e D2 interdetto => Vo=0
Se D1 in codnuzione e D2 interdetto

anche volendo tra 0,6 e 5 avrò tensione in uscita poiché non scorre corrente su R e non c'e una caduta di tensione

Come potrei fare?

Per le combinazioni mi viene da pensare sempre a un encoder che a seconda degli ingressi mi da un risultato.

[g.schgor]

Le uscite dei comparatori devono essere distinte
(devono fornire i segnali alla logica di controllo
delle cifre da visualizzare)
Ecco la simulazione di una possibile soluzione:

SegnVel0.GIF (6.54 KiB) Osservato 6472 volte

R3 simula il segnale di pioggia, R4 ed R5 sono le soglie,
gli strumenti indicano lo stato dei segnali logici.

Ovviamente un altro comparatore è necessario per la nebbia.
Sei ora in grado di progettare il circuito logico (quello che
tu chiami encoder), fra quest i segnali e il driver (4511)
del display?

[Linrush]

scusami se non rispondo ma sto andando a lavoro, questa sera appena torno ci sbatto la testa . Sto sempre lontano da quello che c'e da fare ufff

[Linrush]

su r4 ed r5 non dovrebbe esserci un partitore? 6% e 50% di cosa? come vengono impostate le soglie?
Al punto 4 e 6 c'e una freccia, cosa indica?

non idendifico il livello 0 di pioggia