Progetto elettroutensile a batteria

[g.schgor]

Per la parte di potenza ho preparato uno schema di Set-Reset Flip-Flop, con lo scopo di
controllare l'intervallo di applicazione della corrente, mediante Mosfet.
In principio lo schema e' questo:

ed il funzionamento e' illustrato nelle simulazione seguente:

(i generatori V2 e V3 forniscono gli impulsi di inserimento e di stacco,
che in pratica saranni rimpiazzati il primo dal pulsante d'accensione ed
il secondo dal comparatore che rivela il raggiungimento dei 500°C).

Circa questo comparatore, ovviamente la curva migliore e' quella con 1Mohm
ma bisognerebbe assicurarsi che con queste bassissime correnti, il funzionamento
del fototransistor sia ancora stabile.

[davidde]

Grazie mille per lo schema, molto chiara anche la simulazione.
Stò cercando i vari componenti per cominciare a costruirlo, ho però un problema nel reperire il mosfet, se con google faccio la ricerca del datasheet mi appaiono soltanto risultati in cinese, la cosa non mi è di aiuto.

Potresti per cortesia darmi le specifiche fondamentali di tale componente ?
Come diodi vanno bene gli 1n4148?

Volevo porti un' altra domanda, questa volta in merito alla curva del sensore.
Se non ho capito male devo cercare le condizioni di lavoro migliori ed una resistenza sul collettore di valore così alto e contro producente. Mi hai consigliato di prendere come curva di riferimento quella che si ottiene utilizzando una resistenza da 1 Mohm, da questa tua scelta deduco di dover ottenere una grafico che sia il più lineare possibile per le temperature comprese tra 400 e 500°C.
Per fare in modo che la rilevazione del sensore non sia influenzata dal rumore devo in oltre farvi scorrere più corrente, in questo modo si riduce il rischio di influenzare negativamente le misure del fototransistor.

E' corretto quanto affermato?

Grazie!

David

[g.schgor]

In effetti non e' semplice accedere al datasheet. comunque, ecco le specifiche del componente:
http://www.datasheetcrawler.com/specsheet/IRF024.html
Credo che con questo si possano trovare equivalenti.
La scelta e' dovuta al fatto che e' nell'elenco dei Mosfet simulabili con MicroCap e dovrebbe
corrispondere alla tua applicazione (dati essenziali la corrente massima, la resistenza
Drain-Source e la tensione di Gate)
Per i diodi, pensavo ai piu' comuni 1N4007.

Circa la curva del sensore non ha mai pensato che debbe essere lineare. Ho solo
chiesto di verificare la stabilita' di funzionamento: poiche' dobbiamo fissare una
soglia, questa deve dipendere solo dalla temperatura (e non da altre condizioni
di funzionamento).
Ho preparato anche lo schema di principio del rilevatore di soglia. Quando vuoi,
te lo posso inviare.

[davidde]

Ciao, grazie per i chiarimenti, mi metto subito alla ricerca di un' equivalente.

Per quel che riguarda la verifica della stabilità del fototransistor procederei in questo modo se sei d' accordo:
imposto una corrente (tramite il regolatore dell' alimentatore) che lascierò invariata per tutta la durata delle prove. In seguito faccio eseguire al riscaldatore una decina di cicli di lavoro completi portandolo dalla temperatura ambiente alla temperatura di servizio (500 °C). Mi annoto i valori di tensione misurati ai capi del fototransistor quando la temperatura raggiunge e si stabilizza sui 500°C, se il risultato è sempre quello o comunque è compreso in un' piccolo intervallo allora potremmo considerare sicure le condizioni in cui lavora il sensore.

Credi che sia valido come metodo di procedimento?

Scusami per le innumerevoli domande, so che alcune ti sembreranno banali ma non avendo mai progettato alcun circuito così complicato ho dei problemi ad interpretare i tuoi chiarimenti.

Se hai già lo schema elettrico relativo alla parte di controllo ti prego di inviarmelo così comincio a prendere confidenza con il progetto generale.

Ti ringrazio per l' aiuto che mi stai dando, apprezzo molto la disponibilità e la prontezza con cui mi segui, te ne sono veramente grato.

Ciao

David

[g.schgor]

D'accordo per le prove di stabilita', ed ecco lo schema di principio del comparatore:

E' basato su 2 comparatori (nella simulazione sono LM339, che ne ha 4).
Il primo (X1) amplifica 10 volte il segnale del fototransistor ed il secondo (X2) lo confronta
con un valore stabilito da R6 (potenziometro da 1K), che quindi dovrebbe corrispondere
ai 500°C. L'uscita di X2 fornisce l'impulso di Reset del Flip-Flop del controllo di potenza.
Questo si vede nella simulazione:

in cui credo siano evidenti i singoli segnali.

Dimmi se qualcosa non e' chiaro.

[davidde]

Ciao g.schgor e grazie di nuovo,
ho cominciato a studiare i circuiti che mi hai inviato, la parte riguardante la logica di funzionamento mi sembra chiara, i grafici riportati sono veramente utili. Capire invece i collegamenti tra i vari componenti e la scelta dei tali mi risulta più ostico, provo a saltarci fuori da solo altrimenti ti chiederò delucidazioni.

Ho fatto le prove di stabilità ed il sensore sembra reagire bene.
Prima però di decretare il suo definitivo utilizzo vorrei costruire sia il controllo che la parte di potenza secondo gli schemi che mi hai postato. Ci sono infatti alcuni punti (ed in particolare la velocità di reazione della sonda) che non sono ancora stati analizzati.

Detto ciò volevo farti alcune domande sul funzionamento del circuito partendo dalla parte di potenza:

Osservando il grafico si nota che lo start al ciclo viene dato da un' impulso che dura un decimo di secondo, trascorso il tempo necessario per portare il riscaldatore a 500°C il comparatore fornisce un nuovo impulso che interrompe tramite il mosfet l' alimentazione al carico.
A questo punto (se non ho fatto errori di interpretazione) il ciclo risulta terminato e per iniziare il ciclo successivo devo nuovamente premere il pulsante di start.

Questo ciclo per testare il sensore va più che bene, però per il controllo della temperatura del riscaldatore mi serviva qualcosa di un po' diverso.
Mi spiego meglio, avrei bisogno di far decidere all' operatore la durata del ciclo. Per fare ciò volevo montare un microswitch sul manico della pinza collocandolo in modo che nel momento in cui l' operatore chiude l' utensile l' interruttore venga premuto e rimanga tale fino all' apertura della pinza. In altre parole quello che nel grafico è impostato come un' impulso start dovrebbe in realtà avere sul fronte di salita lo start ciclo e sul fronte di discesa lo stop.
Indipendentemente da ciò il termostato deve essere in grado di mantenetre il riscaldatore in posizione di equilibrio ad una temperatura preimpostata (500°C). In oltre per ottenere una rapidissima risposta dal riscaldatore ho bisogno di avere una corrente molto intensa nel primo secondo di corto circuito che viene rallentata man mano che mi avvicino alla temperatura massima.

Cosa ne pensi, è realizzabile o stò vaneggiando?

Ciao

David

[g.schgor]

Francamente non avevo capito che in realta' vuoi una "regolazione" di temperatura estesa ad un certo
intervallo di tempo (stabilito dall'operatore). Questo cambia sostanzialmente le cose.
Non ha quindi piu' senso il Set-Reset FF (sostituito dal microswitch dell'operatore) e richiede una
"zona morta" nel comparatore per cercare di mantenere la temperatura voluta entro margini
stabiliti.
Naturalmente cio' complica il controllo, essendoci di mezzo la velocita' di risposta del sistema.

Poiche' lo stesso problema e' stato sollevato in altri Topic, penso di illustrare il circuito comparatore
con zona morta, in un Topic separato (ma ci vorra' qualche giorno).

[davidde]

Ciao g.schgor e grazie per la disponibilità, seguirò sull' altro topic le tue indicazioni.

Intanto ho trovato un componente equivalente, o per lo meno intercambiabile, questo il datasheet:
http://docs-europe.electrocomponents.co ... 47d265.pdf

Pensi sia idoneo?

Costruisco il circuito relativo agli schemi che mi hai postato, provo definitivamente come reagisce il sensore poi ti metto al corrente di come è andata la prova.

Ciao

David

[g.schgor]

Si, il Mosfet dovrebbe andar bene (con caratteristiche che sembrano addirittura migliori del IRF024).
Allora hai deciso di costruire lo stesso il circuito che "porta in temperatura" il tubicino (per poi staccare)?
Cosi' si prova sia il sensore che il Mosfet.
A presto la modifica del comparatore.

[davidde]

Ciao g.schgor,
la mia intenzione è quella di costruire ed assemblare in un' unico PCB entrambi gli schemi che mi hai inviato. Questo circuito mi sarà molto utile per capire l' effettivo comportamento del riscaldatore. Come ti dicevo infatti molti aspetti sono ancora incogniti e prima di procedere volevo cercare di chiarire la situazione.

Le prove fatte fino ad ora erano mirate ad interpretare il funzionamento del sensore, visto che quest’ ultimo sembra reagire bene vorrei fare un passo avanti. La direzione è quella di parametrizzare alcune variabili, vedi ad esempio la corrente di spunto, la corrente necessaria al mantenimento di una certa temperatura , l' inerzia termica del riscaldatore ed il tensione di alimentazione più idoneo.

Come potrai ben immaginare la prima esigenza che si presenta è quella di creare un' automatismo capace di gestire autonomamente il ciclo completo. Grazie al tuo circuito gli strumenti utilizzati fino ad ora verranno rimpiazzati consentendomi così un punto di osservazione dinamico rispetto agli avvenimenti.

Appena ho finito ti aggiorno sui nuovi risultati facendoti vedere come ho eseguito le varie prove.

Corro a vedere il topic riguardante il comparatore con isteresi!

Grazie per tutto!

David