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sensore/finecorsa barra a pendolo

Sensori, trasduttori, regolatori...

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[1] sensore/finecorsa barra a pendolo

Messaggioda Foto Utentevents » 5 lug 2016, 23:06

E' il mio primo post in questo forum, spero di non avere sbagliato sezione.
Chiedo aiuto per trovare soluzione a questo mio problema:
ho una barra a pendolo collegata ad un carico di una trentina di kg, la barra oscilla a pendolo ad ampiezze simili ma non uguali. Ho la necessità di far attivare un dispositivo ad ogni ciclo quando la barra/pendolo raggiunge il punto di inversione del movimento cioè nel punto di massima oscillazione.
Premetto che al momento il mio marchingegno è molto artigianale, ho provato ad inserire un microswitch e tutto sommato funziona ma a seconda di dove posiziono lo switch e di come configuro i collegamenti il dispositivo si attiva in anticipo o in leggero ritardo. la mia necessità sarebbe quella di attivare un contatto nel momento esatto in cui il pendolo inverte il suo movimento.
Grazie per la pazienza
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[2] Re: sensore/finecorsa barra a pendolo

Messaggioda Foto UtenteCandy » 5 lug 2016, 23:37

Ti serve un encoder, od al limite un sensore di posizione magnetico. Baumer ne ha uno superbo. Con 100 euro circa hai 256 divisioni sull'angolo giro tra 0 e 5V.
Quando la derivata della misura si annulla sei al punto morto.
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[3] Re: sensore/finecorsa barra a pendolo

Messaggioda Foto UtenteCandy » 5 lug 2016, 23:50

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[4] Re: sensore/finecorsa barra a pendolo

Messaggioda Foto Utenteattilio » 5 lug 2016, 23:56

Candy ha scritto:al limite un sensore di posizione magnetico

come fai col sensore magnetico ad individuare il punto morto? non sappiamo nemmeno quale sia la forbice delle oscillazioni
il sensore potrebbe non andare in lettura o anticipare il consenso prima dell'inversione
oppure non ho capito di quali sensori parli

non ho idea della reperibilità e dell'interfacciamento a sistemi "embedded", ma mi veniva in mente il sensore accelerometro che consente negli smartphone di ruotare lo schermo in base all'inclinazione del dispositivo
nel tuo caso ovviamente la cosa è un po' più complicata perché l'angolo è variabile

l'idea dell'encoder mi sembra la soluzione più sicura, da li si può solo scendere
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[5] Re: sensore/finecorsa barra a pendolo

Messaggioda Foto UtenteCandy » 5 lug 2016, 23:58

Attilio ha scritto:
Candy ha scritto:al limite un sensore di posizione magnetico

come fai col sensore magnetico ad individuare il punto morto?

Uguale all'encoder: derivando il segnale. Quando la derivata passa per lo 0 hai beccato il punto morto.
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[6] Re: sensore/finecorsa barra a pendolo

Messaggioda Foto UtenteGuidoB » 6 lug 2016, 2:25

Sempre nella stessa linea ma spendendo meno puoi usare un sensore di Hall analogico applicato abbastanza vicino all'asse di rotazione, in modo che un magnetino montato sul pendolo si avvicini e allontani dal sensore con un'escursione dell'ordine del centimetro.

Il segnale del sensore va inviato a un derivatore analogico e da lì a uno squadratore.

Ottieni un'onda quadra il cui livello ti dice se il pendolo si sta allontanando o avvicinando al sensore.

A questo punto usi i fronti di salita/discesa di quest'onda per attivare uno o due monostabili, che comandino il tuo carico.

Qual è il periodo di oscillazione del pendolo?
Il carico va comandato a ogni periodo o a ogni semiperiodo di oscillazione?
Per quanto tempo va comandato il carico dopo ogni inversione?
Quanta corrente assorbe il carico? A che tensione funziona? Che carico è? È induttivo? Che cosa deve fare?

Qual è il tuo livello di elettronica? Hai montato circuiti con amplificatori operazionali?
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[7] Re: sensore/finecorsa barra a pendolo

Messaggioda Foto UtenteGuidoB » 6 lug 2016, 2:44

Oppure, se la lunghezza del pendolo (distanza del baricentro dall'asse di rotazione) è costante e le oscillazioni sono piccole, il periodo del pendolo è costante e puoi approfittarne.

Invece di rilevare l'inversione del movimento puoi rilevare il passaggio a massima velocità, che è più facile da discriminare, poi con un temporizzatore tarato e preciso "prevedi" quando avverrà l'inversione del movimento.

Devi dettagliare che cosa devi fare col pendolo per avere risposte più mirate.
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[8] Re: sensore/finecorsa barra a pendolo

Messaggioda Foto Utentevents » 6 lug 2016, 21:37

Grazie a tutti per l'attenzione e per le numerose risposte.
cerco di precisare alcune cose:
l'escursione dell'oscillazione è di circa 20 gradi ma non è fissa potrebbe variare di pochi gradi;
il pendolo compie circa 22 cicli al minuto;
il dispositivo elettrico (motore cc)va comandato ad ogni periodo;
la durata dell'attivazione del motorino al momento non è importante perché credo di potermi regolare a seconda di come viene;
il un motore è in cc 12v la velocità è regolata da un PWM;
il motore collegato ad una staffa ad ogni ciclo spinge la barra per contrastare l'attrito e consentire alla barra/pendolo di non fermarsi;
il carico attaccato alla barra/pendolo è dinamico nel senso che si muove
il motore ad ogni ciclo si ferma grazie ad un micro-switch di fine corsa in attesa di un nuovo consenso.
riguardo l'uso del marchingegno per il momento direi di soprassedere... :D
le mie competenze in elettronica risalgono al diploma ITIS primi anni ottanta in elettronica industriale poi abbandonata. posso però provare a studiare qualcosa...
potrei arrivare a tiro di un arduino 1 o 2 che non ho mai provato ad usare.
al momento alimentatore 12v e PWM che ho ovviamente trovato fatti sono gli unici dispositivi elettronici
ancora grazie
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[9] Re: sensore/finecorsa barra a pendolo

Messaggioda Foto UtenteGuidoB » 7 lug 2016, 13:27

Puoi provare a realizzare questo schema, dove un piccolo magnete al neodimio ruota in modo solidale col pendolo subito sopra il sensore, che invece è fisso. Le parti in movimento sono indicate in rosso.

Vicino al magnete e al sensore non devono esserci materiali ferromagnetici (ferro, acciaio ecc.) e altri elementi di disturbo (motori, fili percorsi da forti correnti, ecc.).

Il segnale del sensore viene inviato a un operazionale che svolge la funzione di derivatore e filtro passa-basso con una frequenza di taglio di circa 10 Hz, per eliminare eventuale rumore proveniente dal sensore.

Il segnale del derivatore viene squadrato da un secondo operazionale, che ha un'isteresi per rendere la commutazione decisa. L'isteresi però si annulla col tempo (grazie al condensatore C3) per non ridurre la sensibilità alla prossima commutazione.

Dopo lo squadratore viene un terzo operazionale utilizzato come temporizzatore con periodo di circa 0,3 s (vedremo poi se sarà il caso di aumentarlo).

Il temporizzatore pilota attraverso un transistor il relè di uscita, che chiude brevemente il suo contatto NA a ogni inversione di moto in uno (uno solo) degli estremi (punti morti). Se serve che lo faccia all'altro estremo devi solo girare il magnete.

Il quarto operazionale presente nell'integrato LM324 non è al momento utilizzato.

Il circuito può richiedere qualche messa a punto (potenza del magnete, coefficienti di amplificazione ecc.) in corso d'opera. Tieni quindi a disposizione condensatori e soprattutto resistenze di diversi valori.

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[10] Re: sensore/finecorsa barra a pendolo

Messaggioda Foto Utentevents » 7 lug 2016, 23:55

Grazie mille Guido per la precisione e la completezza della tua risposta.
Penso che potrei riuscire a costruire il circuito che mi hai suggerito.
Ho visto anche che i costi del sensore e dell'integrato sono molto bassi.
Devo verificare se riesco a posizionare magnete e sensore lontano da parti metalliche.
ti chiedo una conferma perché non mi è chiaro il funzionamento di squadratore e fronti di salita: il dispositivo fa attivare il relè esattamente al punto morto oppure c'è un piccolo ritardo?
Ancora grazie per la pazienza.
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