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circuito per ricevitore a ultrasuoni

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[11] Re: circuito per ricevitore a ultrasuoni

Messaggioda Foto Utenteingmarketz » 20 feb 2019, 12:14

elfo ha scritto:
ingmarketz ha scritto:Ciao, grazie mille per la tua risposta, anche se non sono riuscito a seguirti nel tuo ragionamento. Da quello che ho capito del tuo ragionamento, nella tabella che mostri tu consideri come variabile la resistenza R

Grazie a te per aver letto la risposta che, in effetti, *non* e' un campione di chiarezza :(
Poiche' nella mia risposta ci sono diversi salti logici propongo di procedere per (piccoli) passi: un passo per ogni post.
ingmarketz ha scritto:il modello equivalente di un ricevitore a ultrasuoni e' un generatore di corrente in parallelo alla capacita' parassita del trasduttore, se aggiungiamo la resistenza che il progettista mette in parallelo

Limitiamoci - per ora - al fatto che il ricevitore e' un generatore di corrente (con corrente di uscita I) (senza capacita' in parallelo) con una resistenza in parallelo (quella scelta dal progettista) Fig. 1a

Ritieni che sia corretto (e concordi) che possa trasformare il circuito di Fig. 1a in quello di Fig. 1b in cui il generatore e' di tensione (con tensione di uscita V = I * R) e resistenza di uscita R?


Su questo son d'accordo
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[12] Re: circuito per ricevitore a ultrasuoni

Messaggioda Foto Utenteingmarketz » 20 feb 2019, 12:35

elfo ha scritto:Foto UtenteEcoTan hai centrato il punto!
In base a quanto postato dall'OP io immagino un sistema come in figura qui sotto.

Ho uno "stimolo" a frequenza e ampiezza fissa e studio la risposta di tale sistema in funzione della variazione di R


Comunque, il tuo ragionamento sugli effetti della resistenza penso di averli capiti, tuttavia non mi torna come tu possa dire che il circuito non e' un passa basso dal momento che l'analisi che tu fai non e' in frequenza ma tu vari semplicemente la resistenza. Per determinare se un circuito e' un passa basso o un altro tipo di filtro la variabile dipendente dovrebbe essere la frequenza. Indipendentemente dal fatto se il trasduttore ha una frequenza di risonanza di 40kHz, il trasduttore puo' sempre generare segnali ad altre frequenze se captate dal trasduttore. Probabilmente producendo un segnale piu piccolo, la cui ampiezza (del generatore di corrente equivalente) e' indipendente dal circuito che stiamo analizzando ora (RC) ma dipende dal coefficiente di accoppiamento elettromeccanico del trasduttore. Per questo motivo la risposta di BrunoValente mi sembra piu' appropriata. (se l'ho interpretata correttamente) Il filtro passa basso RC serve per rimuovere i segnali elettrici spuri, generati da onde sonore ad alta frequenza captate dal trasduttore. (giusto?) Dal momento che questi segnali probabilmente sono stati captati anche in prossimita' della frequenza di risonanza del trasduttore, allora la frequenza di taglio del filtro e' leggermente inferiore a 40kHz attenuando anche il segnale utile. Tuttavia come Bruno mostra, l'attenuazione del segnale utile e' piccola, specialmente se la compariamo con l'attenuazione a cui i segnali ad alta frequenza sono soggetti.
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[13] Re: circuito per ricevitore a ultrasuoni

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 20 feb 2019, 13:08

Sul rumore captato per accoppiamenti parassiti vari con eventuali altri circuiti percorsi da corrente, quella capacità agisce certamente da passa basso comunque lo si voglia vedere. Sul rumore captato per via aerea dalla stessa capsula ricevente, secondo me bisogna distinguere se, al variare della frequenza, si suppone costante la tensione o la corrente generata, visto che la capacità comunque non varia.
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[14] Re: circuito per ricevitore a ultrasuoni

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 20 feb 2019, 13:39

Mi pare che la questione del rumore che giustifica la presenza del resistore da 3.9k sia diversa da come la state vedendo: se non vi fosse quel resistore, a frequenze basse l'impedenza nel punto dove è collegato diventerebbe alta, tenderebbe a 100kohm.

Il rumore che si vuole attenuare con l'inserimento del resistore da 3.9kohm non è quello acustico captato dal sensore che non credo darebbe fastidio, soprattutto perché il sensore alle basse frequenze è acusticamente disadattato, ma è quello che potrebbe accoppiarsi al circuito per via capacitiva, soprattutto se il sensore è lontano dal circuito.

Come è noto l'ampiezza dei segnali di rumore indotto nei circuiti per via capacitiva attraverso le capacità parassite dipende direttamente dall'impedenza in gioco nei punti dove le capacità parassite si accoppiano al circuito, quindi riducendo l'impedenza si riduce in proporzione il rumore.
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[15] Re: circuito per ricevitore a ultrasuoni

Messaggioda Foto Utenteelfo » 20 feb 2019, 14:02

Prima di ogni altra cosa mi preme di evidenziare che Foto UtenteEcoTan nel post [6] ha proposto un modo diverso di vedere il circuito.

ingmarketz ha scritto:Tuttavia, non viene descritto, per quale motivo e' stato scelto 3.9kohm. Suggerimenti?

Deviamo un attimo dal processo preannunciato:
propongo di procedere per (piccoli) passi

La mia risposta iniziale (post [4]) con tabella associata - che riporto qui sotto - voleva rispondere (in modo analitico) alla domanda dell'OP riportata qui sopra.

Dalla tabella si vede che per valori (anche molto - fattore 10) superiori a 3900 ohm il segnale aumenta di poco (1 dB - da 2 dB a 3 dB).

Se rilevate errori nella tabella fatelo presente.

Come si arriva alla tabella *non* e' immediatamente ovvio :( (me ne redo contro a posteriori) e cerchero' di spegarlo nei successivi post (quelli dei piccoli passi).

Gli altri aspetti (passa basso SI/NO, rumore ...) verranno affrontati e risulteranno immediatamemte chiari (spero! :D) durante i prox post in cui spero di riuscire a rispondere in modo analitico anche a tutte le osservazioni tue e degli altri forumer.
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[16] Re: circuito per ricevitore a ultrasuoni

Messaggioda Foto Utenteelfo » 20 feb 2019, 19:36

Riprendiamo i post della serie "piccoli passi"

Consideriamo il circuito in figura.

Questo circuito lo pensiamo parte del ns ricevitore a ultrasuoni e come tale ha alcune caratteristiche:

- deve processare un segnale di frequenza fissa (40 kHz)
- la capacita' C e' caratteristica del ricevitore (quindi non modificabile a meno di modificare il ricevitore)
- la resistenza R e' "scelta" dal progettista (valuteremo poi con che criterio)

Dati questi punti e' ragionevole pensare di studiare come si comporta il circuito al variare di R - che e' l'unico parametro che puo' variare - (e non studiare come si comporta il circuito al variare della frequenza)

1) Ritieni che sia corretto (e concordi su) questo approccio?

Vediamo come varia il segnale di uscita al circuito (il suo modulo) al variare di R con in ingresso una sinusoide di frequenza 40 kHz cui corrisponde una pulsazione 40.000 * 2 * pi = 251.327

Il condensatore C vale 2 * 10^-9 (2 nF)

La formula per calcolare il modulo del segnale e':

|F_{j\omega}|=\frac {1} {\sqrt{1+(\frac{251327}{R * 2*10^{-9}} )^{2}}}

Qui di seguito il grafico del segnale di uscita (il suo modulo) in funzione del valore della resistenza (assi in scala log) - sull'ascissa il valore di R e sull'ordinata il modulo del guadagno (attenuazione) del circuito.

2) Ritieni che la formula e il grafico siano corretti e concordi con il risultato?


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[17] Re: circuito per ricevitore a ultrasuoni

Messaggioda Foto Utenteingmarketz » 20 feb 2019, 20:08

elfo ha scritto:Riprendiamo i post della serie "piccoli passi"

Consideriamo il circuito in figura.

Questo circuito lo pensiamo parte del ns ricevitore a ultrasuoni e come tale ha alcune caratteristiche:

- deve processare un segnale di frequenza fissa (40 kHz)
- la capacita' C e' caratteristica del ricevitore (quindi non modificabile a meno di modificare il ricevitore)
- la resistenza R e' "scelta" dal progettista (valuteremo poi con che criterio)

Dati questi punti e' ragionevole pensare di studiare come si comporta il circuito al variare di R - che e' l'unico parametro che puo' variare - (e non studiare come si comporta il circuito al variare della frequenza)

1) Ritieni che sia corretto (e concordi su) questo approccio?

Vediamo come varia il segnale di uscita al circuito (il suo modulo) al variare di R con in ingresso una sinusoide di frequenza 40 kHz cui corrisponde una pulsazione 40.000 * 2 * pi = 251.327

Il condensatore C vale 2 * 10^-9 (2 nF)

La formula per calcolare il modulo del segnale e':

|F_{j\omega}|=\frac {1} {\sqrt{1+(\frac{251327}{R * 2*10^{-9}} )^{2}}}

Qui di seguito il grafico del segnale di uscita (il suo modulo) in funzione del valore della resistenza (assi in scala log) - sull'ascissa il valore di R e sull'ordinata il modulo del guadagno (attenuazione) del circuito.

2) Ritieni che la formula e il grafico siano corretti e concordi con il risultato?


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fino a qui ci sono :)
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[18] Re: circuito per ricevitore a ultrasuoni

Messaggioda Foto Utenteelfo » 20 feb 2019, 20:42

Osserviamo adesso il circuito qui sotto.

E' la "fusione" dei due circuiti precedenti.

La resistenza R fa parte contemporaneamente del circuito di SX (rettangolo tratteggiato rosso) e del Circuito di DX (rettangolo tratteggiato verde)

A seconda a quale circuito (SX o DX) la associ, la resistenza R ha due funzioni:

- SX fa aumentare linearmente la tensione del generatore all'aumentare del suo valore. Fig. 1
- DX fino ad un certo valore e' ininfluente sulla tensione di uscita del circuito, oltre fa dimnuire il valore della tensione del circuito. Fig. 2

La combinazione dei due effetti produce il grafico di Fig. 3

Su tutti i grafici l'ascissa e' il valore di R e l'ordinata e' il modulo del guadagno (attenuazione) del circuito.

Adesso non ti chiedo se concordi ma:

guardando la Fig. 3, ad occhio, (nobilissima progettazione occhiometrica :mrgreen: ) quale valore sceglieresti per la resistenza R? e perche'? :D

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Fig. 1
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Fig. 2
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Fig.3
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[19] Re: circuito per ricevitore a ultrasuoni

Messaggioda Foto Utenteingmarketz » 20 feb 2019, 21:18

aaaaaaaaaaaaaaaaaa ho capito cosa vuoi dire. sceglierei la resistenza che mi garantisce la massima ampiezza con il minimo valore di resistenza. giusto?
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[20] Re: circuito per ricevitore a ultrasuoni

Messaggioda Foto Utenteelfo » 20 feb 2019, 21:53

ingmarketz ha scritto:sceglierei la resistenza che mi garantisce la massima ampiezza con il minimo valore di resistenza

Non avrei saputo dire meglio.

Ma non ci hai detto il valore scelto :D
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