Progetto elettroutensile a batteria

[davidde]

Giusto, apprezzo molto la tua franchezza, fa piacere poter contare su di un' autorevole parere che non sia vittima di pietismi nei confronti di chi come me si trova per la prima volta a fare i conti con sensori praticamente sconosciuti.
Prima di lanciarsi in ipotesi di funzionamento che allo stato attuale sono prive di fondamenti si rendono necessari alcuni approfondimenti che però, mettendosi nel giusto ordine di procedimento, dovrebbero essere possibili.

Quello che mi piacerebbe realizzare, indipendentemente dalle complicazioni pratiche legate alla misura delle radiazioni infrarosse è come già ho detto un controllo che escluda il tempo come fattore determinante per la durata del ciclo.
In oltre l' idea di ginfizz mi allettava perché consultando i cataloghi on-line ho notato che vi è una ampia varietà di questi componenti e che il loro prezzo non è fuori portata.
Penso che in questa fase iniziale del progetto sia fondamentale analizzare attentamente tutte le strade percorribili per scegliere in fine quella che all' atto pratico si evidenzierà come la più idonea sia in termini economici che in termini di affidabilità e precisione.

Devo aggiungere che ho cercato a lungo un termistore capace di sopportare una temperatura di 500°C ma non sono riuscito a trovarlo, complici dell' insuccesso sono le dimensioni estremamente ridotte che dovrebbe avere e la velocità di misura che non consente l' incapsulamento in contenitori ceramici atti a proteggere il sensore.

Se mi metto in condizioni di rilevare lo spettro delle emissioni infrarosse e cerco (se esiste) un fototransistor che sia in grado di coprire la gamma interessata potrebbe essere possibile una integrazione di tale componente oppure il suo utilizzo complicherebbe notevolmente la parte circuitale?
Per quel che riguarda i tempi di reazione credo che questi componenti siano sufficientemente veloci mentre per il posizionamento provvederei io a collocare il sensore in un posto sicuro al riparo dal calore.

Alla luce delle mie delucidazioni sul funzionamento dell' elettroutensile quello che mi interessa capire è questo:
se fossi nella posizione di dover decidere se il fototransistor è adatto o meno ti impegneresti in prove pratiche oppure cercheresti di risolvere in modo differente?

Grazie

David

[g.schgor]

Io non escludo che il fototransistor all'infrarosso possa essere una buona soluzione.
Dico solo che non e' cosi' semplice e che lo studio richiederebbe un'adeguata attrezzatura.

Non so di cosa tu disponi. Sei per es. in grado di misurare separatamente la temperatura
(per via ottica) ed il segnale del fototransistor per tracciarne la curva di corrispondenza?
Questo come primo approccio.

Non capisco invece l'esclusione a priori di una semplice soluzione a tempo.
Ammesso che la batteria sia sempre nelle medesime condizioni di carica, l'effetto
"calibrato" della stessa quantita' di energia non dovrebbe riprodurre gli stessi effetti?

[rusi]

Adesso la dico grossa: e se provassi a misurare la resistenza stessa del tubicino al variare della temperatura? se tra 500 e 300 c'è una buona differenza magari...

[g.schgor]

Si, anche questa puo' essere una buona idea ma, visto che non la potresti
misurare direttamente, devi fare il rapporto fa tensione e la corrente.
La tensione e' facile da misurare e per la corrente potresti usare una
sonda di Hall (come avevamo gia' visto per la potenza).
Il problema sta nella divisione (possibile, ma non semplice in analogico).
Forse con un PIC....

[davidde]

g.schgor scrive:
Non capisco invece l'esclusione a priori di una semplice soluzione a tempo.
Ammesso che la batteria sia sempre nelle medesime condizioni di carica, l'effetto
"calibrato" della stessa quantita' di energia non dovrebbe riprodurre gli stessi effetti?

1-Vorrei dare alla pinza un autonomia di almeno un centinaio di saldature quindi la batteria non potrà risultare sempre nelle medesime condizioni di carica.

2- il diametro dei tubi che devo saldare varia da un diametro minimo di 4mm ad un diametro massimo di 12mm la potenza richiesta non è quindi costante.

3- l' attrezzo deve essere di estrema semplicità per chi lo maneggia, sono quindi da escludere impostazioni manuali affidate all' operatore per la calibratura della quantità di energia.

Per avere un riscontro e verificare di aver capito la tua proposta provo a descrivere quello che definisci: " l'effetto
"calibrato" della stessa quantita' di energia ".

Alla pressione del microswitch parte un timer che determina la durata di corto circuito sul resistore. Trascorso questo tempo il timer stacca il carico poiché ha già dispensato la quantità di energia preventivamente impostata. Per riavviare il nuovo ciclo dovrei aprire la pinza (così che la commutazione del microswitch resetti il timer) poi richiuderla per permettere l' avvio di un nuovo ciclo.
Ammesso che riuscissimo a risalire all' energia media richiesta per ottenere la corretta saldatura di tutti i diametri dei tubi per tutti i valori di erogazione della batteria vi sarebbe anche un' altro problema. Immagina che l' operatore che utilizza la pinza faccia scattare ripetutamente lo start ciclo aprendola e chiudendola. In questo caso se non iterviene un termostato il risultato è la fusione del riscaldatore.
Avevo capito esattamente quello che intendi dire oppure sono fuori strada?

g.schorg dice:
Non so di cosa tu disponi. Sei per es. in grado di misurare separatamente la temperatura
(per via ottica) ed il segnale del fototransistor per tracciarne la curva di corrispondenza?
Questo come primo approccio.

Dunque, per la misura di temperatura ho un buon termometro ad infrarossi, in oltre ho un alimentatore in PWM che mi permette di mandare a qualsiasi temperatura il riscaldatore mantenendola fissa per eseguire le misure necessarie sul sensore ad infrarossi. L' unica cosa che mi sfugge è come misurare il segnale del fototransistor, cerco di documentarmi meglio su come si effettuino queste prove poi ti so dire se sono in grado.

In merito alla variazione di resistenza del riscaldatore ho una domanda da porre, la sonda di hall sarebbe da collocare in parallelo al riscaldatore oppure in serie?

Grazie!

David

[g.schgor]

OK.Adesso ho capito perche' non e' praticabile il controllo a tempo.

La misura del segnale dal fototransistor e' la cosa piu' semplice, se hai gia' tutto il resto.
Sei allora in grado di ricavare l'andamento di questo segnale in funzione della temperatura?
(il massimo sarebbe l'acquisizione dati con PC per ricavare un'accurata correlazione)

la sonda di hall sarebbe da collocare in parallelo al riscaldatore oppure in serie?

La sonda di Hall e' sensibile al campo magnetico della corrente che circola in un conduttore,
quindi va messa "attorno" a questo (tipo pinza amperometrica).
Per quanto detto per il controllo a tempo, anche questa soluzione e' pero' da scartare.

Mi sembra che comunque siamo sulla buona strada con il fototransistor.

[davidde]

Ok, ora che sono riuscito a spiegarmi possiamo procedere di comune accordo, mi fa piacere.

Ho cercato di documentarmi e la prima cosa che ho notato è l' esistenza di due tipologie di fototransistor, alcuni hanno due teminali, altri invece ne hanno tre. In oltre ho letto su wikipedia che il fototransistor è più lento nella risposta rispetto ad un fotodiodo ma estremamente più sensibile alla variazione luminosa.

Quello che non sono riuscito a capire è la misura che devo effettuare, o meglio, credo di dover misurare la variazione di resistenza in funzione della temperatura ma non ne sono certo.

Ho la possibilità di collegare il tester al PC ma il termometro non è fornito di alcuna uscita quindi non riesco a tracciare in "automatico" il grafico per ottenere l' andamento esatto della curva. Posso però crearlo per punti, pensavo di far variare la temperatura del riscaldatore ad intervalli di 25°C e di misurare la risposta del fototransistor. Il range che ci interessa conoscere va da temperatura ambiente fino a 500°C. Per il grafico pensavo di includere i valori di temperatura fino a 600°C così da conoscere la risposta della sonda anche a temperature alle quali non si troverà ad operare.

Per chiarire avrei bisogno di fare alcune domande:

1-Non essendo fornito del fototransistor e dovendolo quindi comprare devo cercarne uno a due terminali oppure uno a tre ?

2-Se faccio le misurazioni temperatura-resistenza fototransistor come ho descritto sono sulla strada giusta? l' intervallo di misura di 25°C è corretto o serve qualcosa di più preciso?

Grazie per tutto, anche per le delucidazioni in merito alla sonda di Hall !

David

[g.schgor]

Cercavo di documentarmi sui fototransistor piu' adatti, ma non ho combinato molto.
Ho visto che vanno da 0.4 a 0.8um di lunghezza d'onda (dopodiche' discendono).
Ora volevo stabilire che lunghezza d'onda corrispondono i 500°C, ma ho solo trovato
che la luce visibile va da 0.7um(rosso) a 0.4um(violetto). Temo quindi che il picco a
0.8um sia proprio nel range che c'interessa, il che complicherebbe le cose.
Tu hai maggior informazioni al riguardo?

Circa il circuito di prova, e' quello di un normale transistor con alimentazione e
resistenza in serie al collettore (senza la base che riceve le radiazioni, quindi a
2 terminali): la tensione di collettore dovrebbe variare con la temperatura osservata.

Se hai gia' visto tipi di fototransistor adatti, ti pregherei di darmi le relative sigle.

[davidde]

Ciao g.schgor,
scusa il ritardo ma prima di rispondere ho provato a chiarirmi le idee cercando informazioni riguardanti il legame esistente tra la temperature di un corpo e le sue emissioni infrarosse. Purtroppo non sono riuscito a capire quale sia esattamente il range dello spettro elettromagnetico al quale ci dobbiamo dedicare.

Come giustamente dici, a 700nm inizia il campo visivo umano, dalle misure eseguite con il termometro ho rilevato che quando il riscaldatore inizia a diventare rosso la sua temperatura è già superiore ai 500°C.
Confermo quindi quello che scrivi nell' ultimo messaggio, il range che ci interessa parte da 700nm ed arriva ad un limite non facilmente determinabile.
Sul limite inferiore (in termini di lunghezza d' onda) siamo tutti d' accordo, l' occhio percependo il colore rosso ci mette in condizioni di affermare che il riscaldatore a quella temperatura (circa 600°C) emana radiazioni elettromagnetiche ad una lunghezza d' onda di 700nm.
Il limite superiore invece è impercettibile e ciò complica il determinamento del tale. Non avendo idea di come poterlo identificare, l'unica cosa che mi è venuta in mente è stata quella di cercare lo spettro di misura dei termometri ad infrarossi. Tali strumenti lavorano però su un' altra fascia di lunghezze d' onda comprese tra i 6 ed i 14 micron. Anche queste considerazioni non ci possono quindi essere d' aiuto.

In conclsione l' intervallo delle radiazioni elettromagnetiche a noi utile cade sicuramente tra 700nm (colore rosso) fino a 1mm che rappresenta la zona di confine tra radiazione infrarossa e microonde. Quanto detto non fornisce però indicazioni utili poiché il campo determinato continua ad essere troppo vasto.

A questo punto procederei per via sperimentale, penso sia l' unica via percorribile.

Ho indirizzato la ricerca sui fototransistor ad infrarossi che potrebbero essere acquistati ed ho notato che che nella quasi totalità dei casi le lunghezze d' onda percepibili da questi componenti sono comprese tra i 400 ed i 1100 nm, il picco di sensibilità lo troviamo attorno a 850nm.

Invio alcuni link a datasheet di componenti che potrebbero interessarci:

1- http://docs-europe.electrocomponents.co ... 0984e3.pdf
2- http://docs-europe.electrocomponents.co ... 026883.pdf
3- http://docs-europe.electrocomponents.co ... 0286db.pdf

Se confermi la via sperimentale ordino i fototransistor così potremmo studiare in pratica il loro comportamento.
Noterai che i contenitori scelti sono quelli classici da led 3mm e che l' angolo di visione comune risulta ridotto (20°), queste scelte non sono casuali, queste caratteristiche sono necessarie per un buon integramento del componente sulla meccanica della pinza.

Ciao e grazie.

David

P.S.
Se hai dato un' occhiata su questo sito: http://www.rscomponents.it/ ed in cerca inserisci: "fototransistor infrarossi" compaiono circa 70 componenti utilizzabili con i relativi datasheet. Se vuoi scegliere alcuni sensori da testare fammi sapere la sigla provvederò ad acquistarne anche quei modelli.

[g.schgor]

I tuoi dati confermano sostanzialmente la mia impressione.
Quello che volevo sottolineare e' che la scelta dovrebbe cercare di evitare
di far cadere il picco di massima sensibilita' nell'intervallo che dovrebbe
essere misurato: e' evidente che se lo stesso valore di misura puo'corrispondere
a lunghezze d'onda (quindi a temperature) diverse, il controllo diventa incerto.

Purtroppo, allo stato attuale, non conosciamo l'intervallo di misura (in termini
di lunghezza d'onda) e sembra si sia vincolati a strette caratteristiche dei vari
fototransistor in commercio (piu' o meno simili).