transistor come interruttore e NE567

[BrunoValente]

Ok, regolare il guadagno dell'amplificatore, oltre che la luminosità del trasmettitore, può essere utile in fase di messa a punto, però penso che, nella versione definitiva, sia conveniente avere una sola regolazione (meno ce ne sono e meglio è) e ritengo che sia meglio lavorare con la luminosità del trasmettitore sempre al massimo andando così a regolare il solo guadagno dell'amplificatore: in questo modo si è nelle migliori condizioni per quanto riguarda i possibili problemi derivanti dal rumore elettrico e dal rumore luminoso.
Per regolare il guadagno dell'amplificatore puoi rendere variabile la resistenza da 47K in controreazione al secondo operazionale. Il guadagno dello stadio è dato da
(R/3.3) +1
dove R è appunto la resistenza di controreazione espressa in kohm

[davidde]

Ciao,
lo schema che mi hai suggerito funziona bene perciò ho costruito una nuova fotocellula ed ho iniziato a testarla a bordo della macchina.
Purtroppo ci sono ancora alcune cose che non funzionano correttamente.
La più evidente riguarda l' ultimo stadio di amplificazione.
Faccio una breve premessa, ho sostituito la resistenza di controreazione del secondo operazionale con un trimmer multigiri di valore 200Kohm.
Facendo i conti con la formula che mi hai indicato il guadagno massimo risulta (200/3.3)+1= 61 volte circa. Visto che la frequenza da amplificare è di 50KHz e l' integrato utilizzato per questo stadio è un TL081 il massimo guadagno consentito dovrebbe essere: 1000000/50000x4= 80 volte. Non dovrei avere quindi problemi di attenuazione in uscita.
Detto questo vengo al problema, la regolazione del guadagno in questo stadio non è lineare e il segnale in uscita passa dal minimo al massimo in poco meno di mezzo giro del trimmer (non ti so dire i corrispondenti valori di resistenza) ,per tutto il resto della corsa del cursore il segnale rimane invariato. In queste condizioni non riesco assolutamente a regolare la sensibilità.

Sapresti dirmi cosa posso aver sbagliato o darmi un' indicazione per risolvere il problema ?

Grazie.

[BrunoValente]

Dovresti misurare i valori di resistenza del trimmer che potrebbe essere difettoso o potresti aver montato una resistenza di valore sbagliato al posto di quella da 3.3K, oppure potresti aver fatto qualche errore di cablaggio o qualche cortocircuito: ti consiglio di ricontrollare tutto per bene con l'aiuto del tester.
Ti consiglio inoltre di utilizzare un TL084 che contiene quattro operazionali identici al TL081.
Nel tuo calcolo del massimo guadagno a 50Khz ti conviene essere meno ottimista e moltiplicare per 2,5 e non per 4: controlla bene il datasheet

[ginfizz]

Scusate se intervengo, ma una cosa che mi incuriosisce fin dall'inizio di questo interessante thread, e' la motivazione dell'utilizzo di una barriera ottica per contare degli aghi cosi' sottili e veloci.
Esisterebbero altri sistemi, se gli aghi sono metallici.
Se poi la barriera ottica e' indispensabile come non detto.
Grazie per gli eventuali chiarimenti.

[BrunoValente]

Effettivamente questa è una domanda che avrei voluto fare anch'io a David sin dall'inizio. Oppure, se i sensori induttivi per qualche motivo non possono essere usati, perché non utilizzare fotocellule commerciali? Ne esistono di svariatissimi tipi per rispondere a qualsiasi esigenza.

[ginfizz]

se i sensori induttivi

E' esattamente la stessa cosa a cui pensavo io. Oppure forse funzionerebbe anche con un sensore capacitivo.

[davidde]

Ciao e molte grazie sia per l' interessamento che per i consigli. Sono lusingato.
Causa mancanza di tempo risponderò brevemente ma prometto che nel fine settimana cercherò di spiegare in maniera chiara, con disegni e foto il perché della mia scelta.
Quello che mi interessa fare capire è che la macchina in costruzione è un traguardo ambito, che altri studi tecnici prima di me hanno provato a realizzare ma senza alcun risultato.
Vi posso garantire che nel corso degli anni le strade percorse sono state molteplici e si è passati attraverso sensori induttivi, rulliere, vibratori, fotocellule, campi magnetici e persino si era preso in considerazione anche un braccio antropomorfo robotizzato che attraverso una telecamera riconosceva il verso dell' ago lo andava a prelevare, lo ruotava nel giusto verso per caricarlo poi in un' apposita sede.
I motivi per cui queste strade sono state abbandonate sono molteplici ma fondamentalmente per la mancanza di risultati concreti quali affidabilità, velocità di gestione ed in alcuni casi costi troppo elevati (come ad esempio la soluzione robotizzata che superava di gran lunga costi di 100.000 euro).
Per rendere l' idea voglio fare presente che la funzione che questo macchinario dovrà svolgere non da spazio a grandi introiti finanziari di conseguenza si preferisce far eseguire questo lavoro ad un operatore che comunque si trova ad "elaborare" circa 30.000 aghi a settimana.
Avendo occupato in prima persona questo ruolo per più di un' anno mi sono imposto di trovare una soluzione decente perché un lavoro così stressante e di scara soddisfazione non lo auguro a nessuno.

Fatte le premesse vengo al dunque,

da me personalmente sono stati utilizzati sensori induttivi ad anello miniaturizzati ma senza risultati soddisfacenti, infatti la casa costruttrice ( di cui ora non ricordo il nome, ma se interessa posso recuperarlo ) garantisce il rilevamento di un' oggetto di dimensioni minime di 1 mm di diamerto per una lunghezza di 10 mm ( ricordo che il mio ago è di 0,63mm di diametro per 9,5mm di lunghezza) senza però fare riferimento alla velocità di passaggio. Comunque sia il sensore non ne rilevava con certezza il passaggio ed è stato quindi accantonato.

Riguardo alle fotocellule il discorso è più articolato ma anche in questo caso i risultati riscontrati non sono certo eccellenti.
Il problema a mio avviso sorge dal fatto che per fare lavorare correttamente il sensore bisogna combinare un' ottima meccanica ad un' elettronica dedicata.
Per quello che riguarda la meccanica posso garantire il suo livello di precisione, i particolari utilizzati per la costruzione del gruppo di gestione sono infatti stati realizzati da me con l' uso di macchinari quali fresatrici a controllo numerico elettro erosione rettifica e quant' altro era richiesto per realizzare un prodotto di elevata precisione.
Essendo la meccanica il mio campo di lavoro sono riuscito ad ottenere quello che mi ero prefisso e in seguito ve ne darò prova.

Per quel che riguarda l'elettronica invece ( non ostante sia per me una grande passione che nel corso degli anni ho cercato di approfondire sia in pratica che sui libri ) non sono assolutamente pronto ad interpretare i fenomeni che mi si presentano e sono "costretto" a chiedere aiuto. Voglio rendere noto che prima di scrivere su questo forum ho cercato nei dintorni di Bologna chi potesse aiutarmi a sviluppare in maniera didattica un sensore come quello che stiamo discutendo ma purtroppo non ho trovato nessuno disposto ad assecondarmi.

Per quel che riguarda le fotocellule commerciali ci andrei cauto ad affermare che siano in grado di soddisfare qualunque esigenza, io dal basso del mio sapere ho cercato e provato almeno tre tipologie differenti costruite da case diverse (non faccio nomi perché non credo sia lecito) ma i risultati non sono stati accettabili.
Ho poi telefonato anche al reparto tecnico di una famosa casa che costruisce sensori di tutti i generi ma mi hanno risposto che per soddisfare i miei bisogni non avevano nulla di commerciale.

A mio avviso per controllare il verso dell' ago il metodo più affidabile ed economico è appunto basato sull' ottica ma come avevo scritto in un post precedente il problema non è in questa fase perché il controllo avviene ad elemento fermo,(questa operazione viene già gestita da sensori commerciali) la difficoltà è vederne il passaggio in velocità.

Con la fotocellula da noi studiata eravamo vicini ad un risultato concreto ma purtroppo nel susseguirsi delle varie prove me lo sono lasciato scappare ed ora non ricordo più come erano collegati i vari componenti.

Vi renderò molto più chiara la situazione con il post che seguirà,
avrei però piacere che tu Bruno non ti senta obbligato ad aiutarmi e che sinceramente vista la tua esperienza mi faccia capire se stò cercando di realizzare qualcosa di impossibile o di inutile.

Concludo dicendo che realizzare un sensore di questa complessità mi darebbe enorme soddisfazione in una scienza stupenda che per ora, ma solo per ora mi ha dato tante grane e pochi risultati.

Grazie a presto.

[BrunoValente]

Non mi sento affatto obbligato, non vedo perché dovrei: se ti sto dando una mano è solo perché mi fa piacere farlo, non preoccuparti!
Resto dell’idea che in commercio sensori ottici adatti allo scopo e sufficientemente veloci sicuramente esistono e ti eviterebbero un sacco di grattacapi, magari devi cercare meglio facendoti aiutare da un esperto.
Se poi indipendentemente da tutto invece vuoi costruirlo per il piacere di riuscirci allora nulla da dire: comunque vada ne uscirai avendo imparato cose nuove e comunque ne sarà valsa la pena.

[davidde]

Grande Bruno, questo è lo spirito con il quale a me piace affrontare i problemi, quanto prima ti farò avere un dettagliato rapporto di funzionamento della macchina così sarà tutto più chiaro.

Non mi sento neanche io di garantire che in commercio non esistano apparati "all' altezza" dei miei bisogni però volevo fare una precisazione.

I segnali ottici di questi sensori si propagano tramite una fibra che indipendentemente dalla casa costruttrice e dal modello utilizzato ha un diametro utile (cioè escludendo il rivestimento) di 1 mm e di conseguenza una sezione utile di 0.5 x 0.5 x 3,14 = 0,785 mm^2 .

Per necessità fisica ( forma dell' ago ) mi trovo a dover ridurre il diametro utile di passaggio della luce ad un diametro di 0,5mm e di conseguenza la sezione diventa 0,25 x 0,25 x 3,14 = 0,196 mm^2 .

La generale instabilità delle fotocellule da me utilizzate dipende a mio avviso proprio da questo fattore.

Come si può notare la drastica riduzione di area utile porta al fotodiodo poca luce, circa il 25% di quella che dovrebbe arrivargli in normali condizioni di lavoro ed indipendente dal modello il sensore diventa instabile.
Il risultato è che la regolazione risulta pressochè impossibile soprattutto quando entra in gioco anche il fattore velocità.

[ginfizz]

Come si può notare la drastica riduzione di area utile porta al fotodiodo poca luce, circa il 25% di quella che dovrebbe arrivargli in normali condizioni di lavoro ed indipendente dal modello il sensore diventa instabile.
Il risultato è che la regolazione risulta pressochè impossibile soprattutto quando entra in gioco anche il fattore velocità

Adesso non saprei come hai organizzato il sensore, ma se vuoi assottigliare il fascio senza perdere di luminosita' potresti usare una lente posizionata opportunamente davanti alla fibra trasmittente,focalizzando la luce nel punto di passaggio dell'ago, dopodiche' il fascio si allarghera' di nuovo per tutta l'area della fibra ricevente.
Pero' una cosa non ho capito, e me ne scuso: se non sbaglio devi affrontare due problemi: uno e' la rilevazione del passaggio dell'ago e l'altro e' il riconoscimento del verso dell'ago, che mi sembra un'impresa molto piu' ardua.
Mi sembra che fino adesso si sia parlato solo del primo problema. Ad ogni modo aspettiamo il fine settimana:

Causa mancanza di tempo risponderò brevemente ma prometto che nel fine settimana cercherò di spiegare in maniera chiara, con disegni e foto il perché della mia scelta.