Progetto elettroutensile a batteria

[g.schgor]

Non so che schema di collegamenti tu abbia seguito:
Questo e' l'esempio del monostabile con NE555 nella libreria di MicroCap (555MONO.cir)
a cui e' stato aggiunto un generatore d'impulsi V(3) [nodo 1, vedi ultimo grafico]

Si vede nettamente l'effetto del Reset sull'uscita e sulla carica del condensatore
(grafico centrale).

[davidde]

Ciao g.schgor,

non ho seguito nessuno schema di collegamento, il circuito che ti ho postato è tutta farina del mio sacco.... è per questo motivo che ho tanti dubbi in merito!

Ho guardato con attenzione l' esempio in micro-cap relativo all' NE555 in configurazione monostabile e sono giunto a conclusione che questo integrato non faccia al caso mio. Il segnale di out è normalmente basso e la temporizzazione inizia soltanto al momento dell' impulso sul piedino trigger, in oltre per fargli svolgere correttamente la funzione voluta utilizzo soltanto il comparatore del piedino di trigger collegando a Valim il piedino del comparatore threshold.

Per questo ed altri motivi penso che mi convenga utilizzare un semplice comparatore. I collegamenti verranno studiati in modo da memorizzare il cambio di stato dell' uscita e mantenerlo fino a quando non venga a mancare l' alimentazione all' intero circuito.

Provo a rivedere e migliorare lo schema che ti ho postato questa mattina e una volta finito ti faccio vedere il risultato.... secondo me potrebbe funzionare correttamente.

Ciao e grazie.

David

[davidde]

Ecco qua, questa è una soluzione che mi sembra funzionare:



Se interessa qui c'è il file .cir : http://www.mediafire.com/?zy0wzdximiz

Facendo così riesco anche ad utilizzare un solo integrato che contenga tutti e tre i comparatori che servono nell' intero progetto semplificando il circuito.

Cosa ne pensi? Può essere una soluzione valida?

Ciao e grazie!

David

[g.schgor]

Si, con un comparatore fai quello che farebbe l' NE555. OK

[davidde]

Ciao a tutti, ringrazio i partecipanti al topic che lo hanno reso pieno di risorse e spunti per poter affrontare seriamente una problematica così inusuale come quella introdotta da questo progetto.


La possibilità di utilizzare un microcontrollore era stata scartata (da me) sin dall' inizio poiché pensavo che la sua introduzione avrebbe complicato il progetto, ora invece mi rendo conto di aver sottovalutato la versatilità di questi dispositivi e devo ammettere che con ogni probabilità lavorando in questa direzione si possano ottenere risultati migliori ed avere più garanzie per quel che concerne l' aspetto sicurezza ed omologazione.


Vi sono però dei vincoli che mi costringono ad attente valutazioni, la cosa che più di tutte "mi spaventa" nell' intraprendere questa soluzione è la tensione di alimentazione del PIC.
Il mio problema sorge dal dover necessariamente utilizzare una tensione di alimentazione singola per logica e potenza.
Mi spiego (anche se forse mi ripeto): per facilitare ed economizzare una eventuale produzione di questo strumento voglio ricavare la tensione di alimentazione della logica direttamente dalla tensione del pacco batterie atto a fornire la potenza necessaria al riscaldatore. Coma già detto il pacco batterie dovrà essere composto da 6 elementi Ni-Mh, questi elementi a piena carica presentano una differenza di potenziale di circa 7,8V che mi permette di poter scaricare tutta la corrente sul riscaldatore senza il rischio di utilizzarli fuori specifica, infatti 7,8V / 0.2ohm = 39A . Fin qui mi sembra tutto corretto, Il problema nasce quando gli elementi si trovano vicini alla completa scarica. Ipotizzando che l' intervento del controllo batteria avvenga quando gli elementi siano prossimi ad una tensione di 1V ciascuno si ricava che la minima tensione è di 1 x 6 = 6V .
Per alimentare correttamente la logica devo ancora passare attraverso un serbatoio, (composto da diodo e condensatore) ed uno stabilizzatore (pensavo ad un LM317). La questione diventa critica poiché il diodo introdurrà un' ulteriore caduta di tensione di 0,7V in oltre l' LM317 ha bisogno di una differenza Vin - Vout di 3V minimo.
I 6V di partenza diventano quindi : 6 - 0,7 - 3 = 2.3V . Questo sarebbe il valore di alimentazione utilizzabile per la logica .... questo mi preoccupa.
Cercando le specifiche di vari PIC mi sono reso conto che alcuni modelli possono operare a tensioni di 2V e sono quindi portato a credere che la strada sia percorribile ma con notevoli rischi!

Mi sarebbe utile conoscere il vostro punto di vista rispetto a questa considerazione e cioè posso provare o tale tensione anche se indicata dal datasheet come ammissibile potrebbe comportare dei difetti nel funzionamento dell' elettroutensile?



Per quanto riguarda i punti 1 e 4 del precedente messaggio voglio chiarire che non è mia intenzione fare passare la corrente per il riscaldatore sulle piste di un circuito stampato ma vorrei (se possibile ed omologabile) sfruttare un blocchetto di rame alternato a materiale isolante appositamente disegnato e costruito per questa applicazione. La sua particolarità sarebbe quella di creare "un' interfaccia" tramite fori che permetta di potervi stagnare sia i terminali di potenza dei mosfet opportunamente collegati che un cavo da 4mm^2 trefolato, questo blocchetto verrebbe poi avvitato al PCB soltanto per permetterne un solido fissaggio e garantire una posizione certa rispetto ai terminali gate che verrebbero invece stagnati direttamente sulle piste dello stampato.
Ho poi intenzione di utilizzare l' impugnatura dell' elettrioutensile per portare la massa dalle batterie a contatto con un polo del riscaldatore, in questa maniera otterrei il vantaggio di portare a bordo del circuito solamente un conduttore che dovrà entrare nello stampato per poi uscire una volta collegato ai due mosfet.

Riguardo al punto 3 invece volevo chiarire che nella versione definitiva probabilmente il circuito sarà collocato a ridosso del riscaldatore riducendo il più possibile le distanze che intercorrono tra sensore e l' ingresso dell' integrato atto a rilevare il segnale da esso prodotto. Credo che la lunghezza dei soli terminali del fototransistor sarà più che sufficiente per coprire la distanza utile.

La mancanza di un' interruttore elettromeccanico che a riposo scolleghi le batterie preoccupa anche me, se fosse possibile evitarne l' impiego lo farei volentieri se invece un suo utilizzo dovesse rendersi obbligatorio lo sostituirei al microswitch che permette l' accensione della parte logica. Così facendo alla chiusura della pinza l' interruttore di potenza renderebbe possibile sia l' alimentazione del carico sia quella della logica.

Rispetto alle mie possibilità ammetto che reputo questi aspetti come non prioritari, in questa direzione credo di avere molto più margine di inventiva rispetto alla pura elettronica necessaria per permettere una corretta gestione dell' elettroutensile.
Una volta ottenuto un circuito funzionante adatterò il resto ad esso, credo che riuscirò ad ottenere soluzioni piuttosto soddisfacenti che permetteranno un' impeccabile integrazione tra circuiti e meccanica della pinza.

Ringrazio ancora!

Ciao

David

[davidde]

Ciao,



I due potenziometri che servono per impostare i valori di soglia hanno connesso sul pin di regolazione anche un condensatore. Sull' ingresso relativo alla misurazione del tempo massimo credo che questo serva per creare il circuito RC. Tale circuito verrà caricato in un tempo determinato dal valore di questi componenti e sarà scaricato attraverso il piedino del PIC ogni volta che il sensore rileverà che la temperatura prefissata è raggiunta. All' eventuale superamento della soglia impostata come tempo massimo si otterrebbe l' input che manderà in allarme l' elettroutensile. Ammesso che quanto scritto sia corretto non mi riesco a spiegare la funzione che il condensatore svolge sul pin di impostazione della scarica delle batterie.
Serve forse per ottenere una migliore stabilità del valore di soglia impostato?

Un' altro aspetto al quale non riesco a dare una spiegazione sono i due condensatori posti a fianco della resistenza che funge da riscaldatore; tra l' altro sono collegati tra il positivo delle batterie e il negativo della tensione stabilizzata. Che funzione svolgono ? E perché due ?

Per il momento mi fermo qui anche se vi è un' altro aspetto che mi è poco chiaro. Provo a risolvere da solo se poi non riesco sottoporrò alla vostra esperienza il quesito.

Intanto ho cominciato a studiare i PIC e mi pare di potercela fare anche se ho già notato che la strada verso il risultato sarà lunga e tortuosa…… !

Ciao e grazie.

David

[davidde]

Per comodità riporto di seguito alcune tabelle che si trovano nelle pagine iniziali di questo topic che avevo disegnato grazie ad un consiglio di g.schgor rilevando i valori della tensione tra collettore ed emettitore in funzione della temperatura (luminosità) del riscaldatore e del valore della resistenza (R1) collegata tra collettore e positivo di alimentazione.



Come si può notare dalle curve probabilmente tale resistenza potrebbe essere abbassata fino a valori prossimi a 100Kohm (forse anche 50Kohm) ma ho paura che la corrente sia ancora troppo bassa per non risentire degli effetti prodotti dallo switching dei mosfet.

A parte ciò volevo dirti di non preoccuparti per la seconda versione dello schema elettrico (tanto meno per la svista sullo schema di principio), fai pure con estrema calma io intanto cerco di mettermi in pari con quello che riguarda la programmazione dei PIC.......

Ciao e grazie!

David

[davidde]

Il fatto che il fototransistor operi come un termostato non è certo l' ideale e rende impossibile una affidabile e precisa regolazione della temperatura, questo lo avevo capito e sinceramente concordo con la tua visione.
Il motivo che mi spinge ad insistere su tale soluzione è il fatto che all' atto pratico la parte di rilevamento sarebbe totalmente indipendente dal riscaldatore e per ovvi motivi l' eventuale sostituzione di tale particolare risulterebbe molto più semplice ed eseguibile direttamente dall' operatore.

La termocoppia invece non rende possibile questa applicazione poiché va inserita direttamente all' interno del riscaldatore e fissata meccanicamente . Dotarla di terminali (in modo da renderla integrata al riscaldatore e quindi sostituibile con esso) è impensabile, si rischierebbe di ottenere un particolare troppo fragile per la duplice sollecitazione (pressione e temperatura) alla quale è sottoposto.

Per rendere applicabile l' uso della termocoppia l' unica strada percorribile risulta quella di non vincolare in maniera definitiva il riscaldatore al giunto caldo in modo che sia comunque possibile sostituire il primo senza scollegare il secondo. Optando per questa soluzione risulta evidente che tale operazione (anche se abbastanza semplice) richiederebbe l' intervento di un tecnico. L' utente non specializzato al quale questo elettroutensile si rivolge potrebbe non essere capace di effettuare con successo tale operazione, questo aspetto è a mio modo di vedere una mancanza progettuale.

Mi trovo quindi combattuto nell' approvare l' una o l' altra soluzione e rimango perplesso rispetto ad una qualunque scelta. Detto questo possiamo provare ad integrare la termocoppia, una volta realizzato il prototipo sarò in grado di determinare con certezza quale sia la vita media del riscaldatore, deciderò di conseguenza se tale applicazione sia soddisfacente.

Rispetto all' argomento misura della temperatura, volevo riproporre un' idea di Bruno . L' utilizzo del microcontrollore come "cervello" mi porta a credere che forse in questo caso quel idea potrebbe essere messa in pratica con due considerevoli vantaggi rispetto alle attuali soluzioni:

1- non dover collocare alcun sensore in prossimità del riscaldatore (aspetto di notevole importanza per motivi meccanici)
2- la temperatura verrebbe misurata in funzione della resistenza del riscaldatore, la lettura risulterebbe estremamente reale e veloce.

L' idea è quella di misurare la resistenza del riscaldatore e modulare di conseguenza la corrente necessaria al raggiungimento e mantenimento della temperatura impostata.
Penso che per fare ciò "basterebbe" creare sul carico una corrente impulsiva ad una determinata frequenza (questo non dovrebbe essere impossibile visto che i mosfet possono ora essere pilotati a piacimento). Il controllo potrà regolare la corrente utile variando soltanto il duty cycle di tale frequenza. Un trasformatore amperometrico potrebbe misurare gli Ampere che scorrono nel carico, valore che tenderà a ridursi con l' aumentare della temperatura e della resistenza del riscaldatore (essendo queste due grandezze strettamente correlate). Tali variazioni verrebbero misurate ed inviate al PIC. Parametrizzando il valore della corrente assorbita in funzione della temperatura dovrebbe essere possibile creare un programma che tenga conto di questi fattori e sia quindi autonomo nel gestire la saldatura.

Sarebbe interessante approfondire anche questa ipotesi per capire se possa essere applicata con successo.
Cosa ne pensate?

Ciao e grazie!

David

[davidde]

Ciao,

ho riletto le pagine iniziali del topic dove venne discussa la scelta del sensore. Anche allora la misura della temperatura mediante la resistenza fu reputata corretta, l'unica limitazione veniva appunto dalla difficile integrazione tra le misure effettuate e la logica. Riconsiderando l' attuale scelta di gestire l' elettroutensile attraverso un microcontrollore si delinea la prospettiva di poter realizzare un controllo di temperatura analizzando le condizioni fisiche di riscaldatore e batteria. Vorrei precisare (anche se penso che ciò sia chiaro) che una soluzione di questo tipo sarebbe l' ideale perché mi permetterebbe di costruire una testina di saldatura semplice e robusta che permetta all' operatore stesso la sostituzione del riscaldatore.
In merito a questo discorso g.schgor suggerì un' altro metodo idoneo ed applicabile a tale strumento. L' idea è quella di compiere la misura di corrente attraverso una sonda di Hall. Forse l’utilizzo di questo componente avrebbe il vantaggio di poter ridurre ulteriormente le dimensioni dei particolari utilizzati con la conseguenza di rendere più compatta la circuiteria.

Per semplificare al massimo la parte di misura, potremmo ricavare la resistenza del riscaldatore utilizzando lo stesso come shunt. Così facendo riusciremo a rilevare la corrente che scorre nel carico ricavando "via software" la resistenza (e quindi la temperatura) del riscaldatore. Chiaramente per ottenere un risultato affidabile il controllo dovrebbe conoscere l' esatta tensione di alimentazione del carico, essendo questa funzione dello stato delle batterie. Questa soluzione avrebbe l' ulteriore vantaggio di risparmiare (in parte) il lavoro di switch ai mosfet poiché non richiede un' alimentazione impulsiva.

Cosa ne pensate?

Ciao

David

[davidde]

Ciao a tutti,

E' un sollievo sapere che probabilmente riusciremo a sviluppare l' elettroutensile senza dover collocare sulla testina alcun sensore.
Purtroppo soltanto ieri sera ho avuto tempo per dedicarmi all' approfondimento di quanto hai postato e per il momento ho ancora parecchi dubbi. Nel fine settimana mi dedicherò a tempo pieno nello studio.

Intanto ho approfondito i PIC e comincio a vederci più chiaro! Non credo sarà impossibile anche se le difficoltà non mancheranno. Ho scelto il programmatore Kitpic2 (adatto al PIC18F24J10) e come software per la programmazione pensavo al PicBasic Compiler.

Ho cominciato a sviluppare un diagramma di flusso per capire quali saranno i punti cruciali del programma e quale la sua complessità totale.

Insomma di spunti me ne hai dati fin troppi, ora devo lavorare per capire come integrare il tutto e trovare una soluzione che mi permetta di giungere ad un prototipo. Come prima cosa cercherò di inquadrare la vastità dell' argomento e creare una mappa generale alla quale attenersi durante lo sviluppo dei singoli punti.



David