Zero crossing detector sensore a riluttanza magnetica

[elektrojack]

in [15] ho scritto

E' un condizionamento di segnale non semplice se si vuole un funzionamento preciso e rigoroso.

Se invece ci si accontenta che il motore giri, le vecchie accensioni elettroniche usavano un SCR e un paio di transistor per fare tutto. In rete si trovano gli schemi.

Sono d'accordo con te ma vorrei solo capire perché uno zero crossing non va bene.
Per quale principio? lo zero è sempre zero al variare dei giri.

[EcoTan]

L'oscillogramma al post [3] mostra che il segnale ha delle incertezze proprio vicino all'attraversamento dello zero.

[venexian]

E la posizione del pistone che non corrisponde allo 'zero' elettrico, ma varia con il numero di giri. Il riferimento deve essere il picco massimo e minimo del segnale che rilevi. Quei picchi li leggi o comparando in analogico con tensioni prossime ai due estremi, oppure in digitale, trovando il massimo con un apposito algoritmo.

[elektrojack]

L'oscillogramma al post [3] mostra che il segnale ha delle incertezze proprio vicino all'attraversamento dello zero.

Si quindi traslandolo in alto dovrei eliminare quella zona di incertezza.

[elektrojack]

E la posizione del pistone che non corrisponde allo 'zero' elettrico, ma varia con il numero di giri. Il riferimento deve essere il picco massimo e minimo del segnale che rilevi. Quei picchi li leggi o comparando in analogico con tensioni prossime ai due estremi, oppure in digitale, trovando il massimo con un apposito algoritmo.

Vedo che sei molto preparato sulla tematica e mi fa piacere, ho solo da imparare !

perché dunque nelle auto o nelle moto che hanno ancora pickup come sensori, si usa rilevare lo zero elettrico se la posizione dell'albero motore varia coi giri?

Potresti gentilmente illustrarmi come fare il circuito analogico per rilevare dei picchi variabili da un minimo di 2V ad un massimo di oltre 50V (per la semionda positiva, quella negativa è specchiata) ?

Grazie mille :)

[venexian]

Vedo che sei molto preparato sulla tematica e mi fa piacere, ho solo da imparare !

Sono un meccanico. Ho fatto la tesi sui motori a 2 tempi.

perché dunque nelle auto o nelle moto che hanno ancora pickup come sensori, si usa rilevare lo zero elettrico se la posizione dell'albero motore varia coi giri?

In giro per i motori si trova di tutto, dagli spinterogeni agli encoder da 100mila impulsi a giro.

Prova a pensare: se hai un 16 cilindri che va a 8000 rpm, tra un impulso e un altro hai meno di un millisecondo. Come potresti gestire un anticipo con risoluzione sotto il grado basandoti sul passaggio per lo zero di un segnale analogico? Se invece hai un cinquantino (*) o un rasaerba, dove conta solo la semplicità, quella può essere una soluzione passabile.

Potresti gentilmente illustrarmi come fare il circuito analogico per rilevare dei picchi variabili da un minimo di 2V ad un massimo di oltre 50V (per la semionda positiva, quella negativa è specchiata) ?

L'ho spiegato in [15]

Bisogna traslare il segnale per averlo tutto entro l'intervallo di alimentazione, poi bisogna filtrarlo per eliminare il rumore a frequenza più alta. A questo punto è necessario avere due rivelatori di picco, uno massimo e uno minimo che determinano l'altezza dei due picchi. Segue un comparatore a isteresi con la finestra proporzionale all'ampiezza del segnale, ottenuta con un partitore tra i due rivelatori di picco.

Se dai qualche altra indicazione, si può essere più precisi.

Dove è montato il motore? E' un rasaerba o una moto da competizione?
Che tensione di alimentazione hai?
Hai già lavorato con gli operazionali?
Sicuro di non voler utilizzare un microcontrollore?

(*) Ci sono ancora?

[elektrojack]

Ok andiamo per gradi.
È un motore da 15000 rpm da competizione e la.risoluzione che voglio ottenere è di 0.1 gradi.
Il sistema è alimentato a 5V con microprocessore atmega328. Il micro misura la frequenza tra due impulsi in ingresso e calcola il ritardo da applicare e lo applica attraverso un timer a 16bit.
Sia sw che hw li ho fatti io.
Di operazionali me ne intendo abbastanza.
Ora sono tutti orecchie :)

Grazie

[venexian]

mmmhhhh... KF2?

Puoi ottenere una risoluzione di 0,1 °, ma la precisione non si avvicinerà mai a tanto. Puoi puntare a 0,5 °, ma già questo è molto impegnativo.

Per ottenere risoluzioni ripetibili sotto il grado non puoi utilizzare un sensore così grezzo: ti serve una ruota fonica (1) con un segnale di sincronismo per ogni giro. Si può fare con un ingranaggio al quale rimuovere un dente.

La precisione la ottieni derivando il segnale e ricostruendo la variazione di velocità dell'albero nell'arco della rotazione (2). Lo sai che la velocità non è costante ma diminuisce in compressione e aumenta dopo lo scoppio, vero?

Il dente mancante ti serve anche per sincronizzare l'accensione quando il motore gira a regimi sotto-coppia, dove il modello di variazione di velocità di rotazione non è affidabile. A questi regimi non ti serve ottenere prestazioni dal motore e ti basta tenere il motore in moto.

Sono tutte cose da fare in digitale, non pensarci neppure di farlo in analogico...

(1) Per puntare a risoluzioni sotto i 0,5 ° devi usare un sensore Hall e un magnete di eccitazione. Per farlo semplice, usi un sensore digitale, per ottenere risultati migliori, un sensore analogico campionato con rilevamento del punto massimo e correzione dell'errore di fase dovuto al ritardo in funzione alla velocità di rotazione.

(2) La ricostruzione la puoi fare con un modello statico a un'unica variabile (la velocità di rotazione), oppure con un modello adattivo che 'impara' dall'andamento della velocità della o delle rotazioni precedenti. I modelli più sofisticati sono adattivi a n variabili che tengono in considerazione anche accelerazione e jerk.

[elektrojack]

Fk2 sarebbe? ;)
Un gran bel mondo ma ho dei vincoli.
Il sensore è quello e mi devo adeguare purtroppo.
Lo so che la velocità cambia nelle due fasi però è anche vero che ho 2 periodi del segnale ĺĺlllĺìper ogni giro motore e non uno solo.
Devo fare il meglio con quello che ho...
Grazie per il tuo ottimo aiuto

[venexian]

KF2 è una categoria di competizione dove si utilizzano motori a due tempi con il limite a 15 000 rpm.

Se devi usare un sensore a due poli con la forma d'onda che hai mostrato, non c'è alcuna possibilità di ottenere le specifiche che hai in mente. Potrai anche suddividere il periodo di rotazione in un milione di parti, ma l'incertezza nel riferimento angolare del sensore ti porterà errori di determinazione dell'istante del PMS incompatibili con tali precisioni.

Oltre a questo, anche se riuscissi a stabilire con assoluta precisione uno o due punti nel periodo di rivoluzione, la velocità con la quale da quei punti certi ti muovi per arrivare all'angolo di accensione non varia solo come è evidente con il numero di giri. A parità di regime, la velocità media è la stessa, ma a diverse posizioni della farfalla e del carico all'asse, la distribuzione della velocità all'interno del periodo di rivoluzione cambia in modo radicale. Se non corretta, questa differenza porta a errori di svariati gradi, non di centesimi, come tu stai cercando per restare sotto al decimo.

Mi spiace deluderti, ma non c'è speranza in questa situazione. In definitiva, o cambi sensore, o cambi specifiche.