transistor come interruttore e NE567

[BrunoValente]

Ti chiedo un' ultimo chiarimento relativo alla differenziazione delle piste riguardanti l' alimentazione. Se ho capito correttamente devo fare in modo di isolare fino ai terminali riguardanti il condensatore da 330mf i due circuiti.
Dovendo aggiungere nuovi elementi, vedi ad esempio l NE555 o i due led indicatori, li dovrei collegare alla porzione di alimentazione che interessa anche l NE567, lasciando incontaminata quella che alimenta gli operazionali, così facendo evito di sporcare l' amplificazione del segnale.
E' corretto quanto affermato?

OK, tutto corretto.
Purtroppo però si rende necessaria un'ulteriore complicazione, serve un altro transistor NPN tra l'NE567 e l'NE555 per invertire il segnale: l'impulso di uscita del' NE555 parte quando l'ingresso 2 (che a riposo deve essere alto) diventa basso, mentre invece l'uscita del' NE567 è normalmente bassa e diventa alta quando viene rilevato un ago.
Ti consiglio poi di non montare il led sull'uscita, bensì sullo stadio pilota: è bene lasciare l'uscita libera affinchè si realizzi una configurazione a collettore aperto che è la più adatta per qualsiasi necessità.
Ti allego la parte di schema in questione.

[davidde]

Ciao, ho finito ora la correzione dello schema secondo le tue ultime indicazioni.
Procedo con il nuovo sbroglio poi, prima di realizzare lo stampato ti faccio vedere il risultato.

Ancora grazie !

David

[davidde]

Ciao,

dopo innumerevoli prove sono finalmente giunto ad una soluzione che mi pare accettabile.

Nella sistemazione dei componenti ho dato la priorità alla porzione di circuito che amplifica il segnale cercando di avvicinare il più possibile il TL084 (ed i i particolari ad esso connessi) al fotodiodo.

Anche il diodo emettitore e il suo transistor pilota sono stati posizionati piuttosto vicini per favorire la riduzione dei disturbi generata dall' elevato assorbimento del led.

Ho studiato il circuito separando le alimentazioni come indicato, i punti di connessione (sia massa che i +5V) avvengono soltanto in prossimità del condensatore C1.

Ho sviluppato le dimensioni esterne, la presa, e l' interfaccia per le fibre cercando di attenermi a quelli che dovranno essere i requisiti finali della scheda.

Ho eliminato il trimmer per la regolazione della luminosità del led ed aggiunto dei punti dove controllare comodamente i vari segnali.

Questo è il risultato:



Piste sopra:



Piste sotto:




Se fosse possibile mi interesserebbe sapere se guardando queste immagini (senza chiaramente controllare le varie connesioni) si notano evidenti errori o mancanze.
Volevo anche chiedere se la collocazione del trimmer TRI 2, (quello che mi permette la regolazione di fo) potrebbe generare problemi dato che le piste che lo collegano all NE567 (IC4) sono piuttosto lunghe.
Un' ultima domanda riguarda invece la schermatura dei due lati del circuito stampato, li schermo o posso evitare?

Come al solito grazie tante .

David

[BrunoValente]

Ho visto che hai cambiato nome a qualche componente e questo crea qualche difficoltà a seguire lo stampato: aiuterebbe lo schema aggiornato.
In alcuni punti le piste si interrompono, anche questo crea qualche difficoltà, forse intendi fare dei ponticelli esterni?
Comunque, se non ho fatto errori nel tentativo di seguire il circuito, mi sembrerebbe opportuno spostare R20 ai capi della quale è presente l'onda quadra dell'oscillatore e che hai posizionato proprio a cavallo dei collegamenti del fotodiodo: considera che i collegamenti al fotodiodo sono l'ingresso dell'amplificatore e quindi i punti più a rischio per quanto riguarda eventuali accoppiamenti capacitivi indesiderati.
Il trimmer TR12, che si collega ai pin 5 e 6 di IC4, non è posizionato troppo lontano dall'integrato ma le due piste che lo collegano a questo fanno percorsi troppo diversi e formano una grande spira che abbraccia molti altri componenti e questo andrebbe evitato: puoi provare a spostare R10 e R12 verso sinistra e a posizionare TR12 a destra di R10 e R12, così mi pare si possa riuscire più facilmente a tenere vicine le due piste che vanno ai pin 5 e 6 facendo percorsi brevi.
Se per schermatura dei lati dello stampato intendi riempire gli spazi vuoti con del rame collegato a massa credo si possa evitare: di solito si fa per frequenze molto più alte.
Invece io cercherei di aumentare molto la larghezza delle piste di massa per ridurre al minimo la loro resistenza

[davidde]

Ciao Bruno ti invio il disegno del circuito stampato corretto.

Allego anche il nuovo schema elettrico, la differenziazione delle alimentazioni è evidenziata dai simboli presenti ai capi del condensatore C1.

Le piste che terminano con un pad giallo sono ponticelli verticali, e fanno passare il segnale da un lato all' altro dello stampato.

Riguardo alle piste di massa le ho allargate il più possibile ed ho ridisegnato a mano lo sboglio per evitare lunghezze eccessive.






Grazie

David

[BrunoValente]

Ok David, non ho controllato proprio tutto ma dovresti esserci anche se, non me ne volere, capisco bene che non vedi l'ora di vedere il tuo circuito funzionare in veste elegante e definitiva, ma come già ti dissi tempo fa, secondo me il modo migliore di procedere è quello che non prevede la fretta: io preferisco sempre provare i miei circuiti prima su basetta mille fori in tutte le loro parti, anche in quelle per le quali sembrerebbe superfluo stare a perdere tempo con delle prove e lavorarci su fino a che non funzioni tutto alla perfezione senza ombra di dubbio: le sorprese dopo aver fatto gli stampati, lo ribadisco, sono molto sgradevoli!
Correggimi se sbaglio ma non mi pare che tu abbia verificato se funzionano correttamente il timer con l'NE555 o i circuiti di uscita con i transistor a collettore aperto! Forse dai per scontato che i circuiti da me suggeriti funzionino sicuramente bene ma guarda che io non sono affatto infallibile, ci mancherebbe!

[davidde]

Ciao Bruno, effettivamente hai ragione, la fretta è cattiva consigliera.

Per chiarire faccio il punto della situazione.
L' ultimo schema elettrico testato è quello che ti ho postato io (si trova a pagina 3 della nostra dicussione) con integrate le tue correzioni relative alle uscite a collettore aperto.
Cioè questo:



e la realizzazione è quella fotografata a pagina 5.

I più evidenti difetti relativi a quella versione erano due, il primo riguarda la mancanza di temporizzazione del segnale d' uscita, il secondo invece l' anomalia riscontrata a diodo oscurato, ovvero il segnale misurato al pin 3 dell NE567
anche se in completa controfase appare di ampiezza eccessiva.

Le uscite da te consigliatemi, quella nomalmente chiusa e quella normalmente aperta sono già state testate collegandole al plc ed indubbiamente funzionano bene. Dico questo perché se interrompo il fascio luminoso per un tempo decisamente superiore a quello reale (ovvero a quello dovuto al passaggio dell' ago), il segnale viene rilevato correttamente dal plc.

Direi quindi che ci rimane da provare soltanto la temporizzazione del segnale in uscita. In merito a ciò mi servirebbero alcuni chiarimenti procedurali.

Credi che sia opportuno rifare completamente il circuito su basetta millefori oppure modificare il PCB già fatto integrando solo il timer ed i componenti che si sono resi indispensabili per un corretto funzionamento del tale?
La modifica del cicuito già esistente mi renderebbe le cose più semplici e veloci avrebbe però il difetto del segnale ressiduo in controfase troppo ampio.
Questa imperfezione è secondo te trascurabile o potrebbe infierire negativamente sui nostri test ?

Un' altra domanda che volevo porti è la seguente:
in uno degli ultimi messaggi che mi hai scritto hai sottolineato la necessità di allargare le piste relative alla massa per ridurre la loro resistenza.
Se nel circuito stampato già costruito le ricopro di stagno ottengo un aumento di sezione che ridurrebbe ugualmente la resistenza delle tali.
Questo ripiego potrebbe aiutarci a ridurre i disturbi legati ai ritorni di massa ?
I problemi legati alle cadute di massa dipendono direttamente dalla resistenza delle piste ?


In conclusione voglio ringraziarti per quanto mi hai scritto nell' ultimo post, io infatti tendo ad essere precipitoso e probabilmente la mancanza di risultati che generalmente riscontro nei progetti elettronici da me sviluppati dipende anche da questo aspetto.

Grazie !

David

[BrunoValente]

Allora, se hai già provato le uscite secondo lo schema che ti ho proposto e funzionano, ti rimane da provare il temporizzatore con l'NE555.
Ritengo che questa prova sia importante per due motivi:
1) Testare il circuito e verificare se i valori dei componenti che determinano la costante di tempo siano corretti per il tuo PLC.
2) Verificare se le mancate letture da parte del PLC dipendano veramente dal tempo di durata del segnale eccessivamente breve come tu giustamente hai ipotizzato. Non so se hai fatto anche delle verifiche, ad esempio misurando la larghezza dell'impulso con l'oscilloscopio, per vedere se l' ipotesi è corretta: se la causa delle mancate letture non è questa allora vuol dire che il tuo circuito non è ancora sufficientemente veloce quanto serve: questo importante aspetto va accertato prima di procedere non ti pare?
Penso quindi sia il caso di montare il circuito completo per vederlo funzionare correttamente prima di costruire gli stampati.
Per fare ciò non è necessario che tu ricostruisca tutto: è sufficiente montare a parte su basetta mille fori il solo circuito dell'NE555 e del transistor che lo precede e poi inserirlo lincandolo con quattro fili, possibilmente corti, al circuito esistente (+5V , massa, ingresso, uscita), tagliando preventivamente con un taglierino la pista che collega l'uscita dell'NE567 con il circuito d'uscita, cioè nel punto dove deve avvenire l'inserimento.
Se la presenza del segnale residuo, come tu dici, nonostante sia abbastanza ampio, non inficia il funzionamento del circuito, puoi anche non tenerne conto in questa fase: nella versione definitiva, una riduzione di questo segnale, non potrà che migliorare il circuito rendendolo ancora meno critico.
Quando le piste di massa sono attraversate da forti correnti di segnale come nel tuo caso, la resistenza non nulla delle piste di massa, ma per la precisione anche la loro induttanza non nulla, sono la causa della formazione delle piccole cadute di tensione che, quando si è in presenza di forti amplificazioni, se in qualche modo finiscono per sommarsi al segnale utile in ingresso all'amplificatore, vengono anch'esse amplificate e determinano forti segnali indesiderati in uscita all'amplificatore.
Puoi provare a rinforzare le piste di massa con dello stagno, di sicuro non fa male ma non so dirti se il beneficio poi sia apprezzabile.

[davidde]

Ciao Bruno, finalmente ho buone notizie.
Ho costruito la parte mancante del circuito e la ho collegata a quello già esistente come da te indicatomi.
Questo il risultato:



Le condizioni di funzionamento del fotoswitch mi sono sembrate da subito discrete, il gruppo è ora in grado di lavorare correttamente rilevando esattamente e senza errori il passaggio degli aghi.
Visto che ora non vi è più il rischio che gli aghi si inceppino all' interno del tubo di scarico sono riuscito a fare un breve filmato che rendere l' idea di come la macchina funzioni.

Nell' ordine sono filmati: ingresso dell' ago all' interno del gruppo ottico e funzionamento generale, scarico dell' ago controllato e ritenuto orientato correttamente ed infine la nostra barriera che lavora integrata al plc.
Purtroppo le immagini non sono nitide, appena posso realizzo qualcosa di più chiaro.



La macchina prima di scriverti questo post ha già elaborato almeno 2000 aghi e il fotoswitch non ha sbagliato nemmeno una volta. Direi quindi che le nostre stime relative al tempo di passaggio dell' ago davanti al fascio luminoso erano attendibili.
Per quel che riguarda la temporizzazione del segnale gestita dall NE555 mi sembra che 40msec possano risultare sufficienti e il problema della mancata lettura da parte del plc era dovuta proprio a questo.

Come credi che mi convenga procedere, cioè che controlli devo eseguire prima di ritenere idoneo il progetto?

Grazie

David

[davidde]

Ho cantato vittoria troppo presto, seguendo a vista il funzionamento dalla macchina ho riscontrato un' altro problemino.
Ti dico in breve cosa succede.
Mentre tutto funziona e la macchina svolge il suo normale ciclo di lavoro il led relativo all' uscita dell' ago sulla nostra fotocellula si accende sporadicamente senza motivo. Ogni tanto viene rilevato il passaggio dell' ago anche in completa assenza di esso.

Per capire quale fosse la causa di tale anomalia ho fatto alcune prove ma senza risultati.
In primo luogo ho aumentato la capacità del condensatore di filtro connesso al pin 1 dell NE567 ma ciò non ha cambiato nulla, allora mi sono concentrato sui disturbi che potevano provenire dall' alimentazione ( 24 V ), con l' oscilloscopio ho controllo la tensione in entrata al fotoswitch che però risulta stabile e pulita.

L' unico indizio che ho a disposizione è questo: se con un cacciavite o con un filo metallico tocco la massa in un qualsiasi punto del circuito stampato ecco che l' uscita commuta e il sensore mi rileva l' inesistente passaggio dell' ago.

Questo è un' altro di quei casi in cui non mi riesco a dare nessuna spiegazione logica.

Hai idea di cosa possa generare tale anomalia ?

Grazie.