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Questo argomento contiene 29 risposte, ha 4 partecipanti, ed è stato aggiornato da Luca Giuliodori Luca Giuliodori 3 anni, 1 mese fa.

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  • #58232

    alexm90
    Membro

    ciao a tutti,
    avrei bisogno di acquisire con un microcontrollore la velocità di rotazione di un albero.. ho recuperato la ruota fonica e il sensore (pick-up) provenienti dal motore di una motocicletta (kawasaki zx6r 2003)
    purtroppo però non riesco a capire come interfacciare il sensore..
    il sensore ha due pin, ho pensato che si possa trattare di un sensore hall, ma non ne sono sicuro.
    sul manuale d’ officina mi vengono date solo queste informazioni:
    – resistenza sensore albero motore : 460-470 ohm
    – tensione di picco sensore albero motore: 2 volt o superiore
    qualcuno ha qualche idea da darmi su come poterlo interfacciare?
    grazie mille a tutti

    #69611
    Luca Giuliodori
    Luca Giuliodori
    Partecipante

    Ciao alexm90,

    con così poche indicazioni sulle caratteristiche tecniche del sensore è difficile da dirsi.

    Visto che hai solo due pin e che le caratteristiche parlano di tensione e di resistenza puoi procedere in questo modo per capire come funziona: prova a misurare con un oscilloscopio (se non ce l’hai puoi provare con un multimetro ma non so se riesci a vedere qualcosa) l’uscita del sensore al girare dell’albero motore. Dovresti ottenere impulsi con ampiezza pari a 2 volt che corrispondono al passaggio della ruota fonica sul sensore pick-up. Se è così a questo punto è relativamente facile far catturare questi segnali da un microcontrollore, interfacciandolo magari con un hardware opportuno per portare i livelli di tensione del sensore a quelli del microcontrollore.

    Se non attieni nulla sull’oscilloscopio probabilmente la grandezza da misurare è un’altra e visto che nelle caratteristiche del sensore si parla di resistenza molto probabilmente si tratta proprio di quella e a questo punto l’hardware per interfacciare il sensore sarà differente.

    Dubito fortemente sulla seconda ipotesi, prova a fare la misurazione che ti ho detto e poi vediamo.

    Facci sapere.
    Ciao!

    #69623

    alexm90
    Membro

    ok ho seguito il tuo consiglio.. quello che vedo sull’ oscilloscopio però mi lascia un po perplesso.. si tratta di 3 onde sinuosoidali, l’ ampiezza è di circa 2 volt.. ma queste 3 onde si intersecano continuamente

    #69624

    alexm90
    Membro

    e se cambiasse la sua resistenza? se ci mettessi una resistenza in serie e alimentassi i capi, misurando la ddp tra la resistenza e il sensore?
    un partitore resistivo in pratica.. ma come dimensiono l’ altra resistenza? la metto dello stesso valore del sensore? (il valore che mi porta il manuale d’ officina).. e la tensione di alimentazione? scelgo arbitrariamente 5 volt (12? essendo di derivazione automotive)… io non so quanta corrente può scorrere nel sensore

    #69626
    Luca Giuliodori
    Luca Giuliodori
    Partecipante

    Ma aspetta un attimo: avendo il sensore solo due fili, tu hai collegato una sola sonda dell’oscilloscopio giusto?! (massa su un filo e segnale sull’altro) e vedi 3 onde sinusoidali?! mi sembra una cosa strana avere con una sola sonda e 3 onde sinusoidali…forse non ho capito bene.

    #69628

    alexm90
    Membro

    esatto! per questo mi ha lasciato un po perplesso.. comunque, oggi faccio un video e lo posto su youtube

    #69629

    alexm90
    Membro

    mea culpa! aumentando al base dei tempi, quella che appariva come una sovrapposizione di 3 onde, ora appare come una sola, chiarissima onda sinuosoidale, con ampiezza di circa 2 volt.
    mi potresti spiegare come mai questa cosa? non ho ancora seguito il corso di misure, quindi diciamo che non sono proprio ferrato
    a questo punto per interfacciare il sensore al micro, va bene un comparatore di tensione?
    o forse devo usare un comparatore a finestra?
    la tensione di riferimento come la scelgo? tenendo conto che l’ ampiezza è circa 2 volte, la fisso a 1 volt arbitrariamente?

    #69634
    Luca Giuliodori
    Luca Giuliodori
    Partecipante

    Ciao alexm90,

    allora, se sei sicuro che il settaggio dell’oscilloscopio è stato fatto nel modo corretto (non vorrei che le tre onde ci sono comunque ma ora, avendo regolato la base dei tempi, non le vedi…anche se continuo a pensare che di onde ne dovresti vedere sempre e comunque una visto che usi una sola sonda) la mia ipotesi è che il sensore che stai usando è di tipo induttivo e le onde che vedi sono dovute al passaggio del materiale ferromagnetico della ruota fonica sul sensore di pick-up costituito da un induttore o spira (http://it.wikipedia.org/wiki/Ruota_fonica).

    Se queste ipotesi sono valide, il principio su cui si basa il sensore induttivo è la Legge di Faraday, per cui la forza elettromotrice (la tensione) ai capi della spira è l’opposto della variazione del flusso magnetico del campo. Quindi, nel tuo caso, la forma d’onda sinusoidale è dovuta alla rotazione del materiale ferromagnetico sul sensore e dovresti vedere che l’onda sinusoidale aumenta il suo valore massimo all’aumentare della velocità.

    Quanto ti ho detto è scaturito da un mio ragionamento quindi: ti torna se fai una prova pratica? Poi vediamo come realizzare un probabile circuito elettrico per interfacciarci con il sensore.

    Facci sapere.
    Ciao!

    #69637

    alexm90
    Membro

    ho appena eseguito una verifica più precisa:
    l’ ampiezza è esattamente 2 volt, precisi precisi, va da + a – 1 volt
    l’ ampiezza è sempre costante, e non è legata alla frequenza

    #69641
    Luca Giuliodori
    Luca Giuliodori
    Partecipante

    Bene alexm90,

    quindi hai una sinusoide che ha l’ampiezza che varia da +1 volt a -1 volt e la sua frequenza dipende dalla velocità, giusto? Le ipotesi che ho fatto precedentemente sull’ampiezza del segnale non erano corrette, rimane comunque valido il fatto che la frequenza dipende dalla velocità.

    Un circuito semplice semplice per poter “digitalizzare” questo segnale può essere proprio quello che hai suggerito tu qualche post fa, ossia un comparatore di tensione che può essere realizzato collegando il sensore sull’ingresso positivo dell’operazione e il riferimento di tensione (magari collegato alla massa del circuito vista la forma del segnale) sull’ingresso negativo dell’operazionale. In questo modo avrai in uscita dell’operazione un’onda quadra che avrà frequenza pari a quella del segnale del sensore e che assumerà il valore “+ V” quando il sensore restituisce una tensione positiva e il valore “0” (o – V, a seconda se usi una tensione di alimentazione duale o meno) quando il sensore restituisce una tensione negativa.

    Se metti questo segnale in ingresso ad un microcontrollore ti sarà facile ricavare la velocità, contando magari il numero di impulsi al secondo e facendo i dovuti calcoli.

    Se poi vuoi raffinare ancora il circuito puoi condizionare ancor il segnale del sensore mettendo, prima del comparatore, altri operazionali configurati opportunamente che vanno ad aggiustare ulteriormente il segnale (per esempio lo puoi traslare in modo che non hai tensioni negative o amplificare per portarlo alla tensione del microcontrollore).

    Se vuoi “risparmiare” sugli operazionali (non tanto per il costo ma quanto per la costruzione del circuito), ci sono alcuni microcontrollori che hanno già delle periferiche che sono dei veri e propri comparatori. Con questi non potrai modificare l segnale ma se ti “accontenti” della prima soluzione che ti ho suggerito vanno più che bene.

    Facci sapere.

    #69644

    alexm90
    Membro

    a me interessa avere un onda quadra proporzionale alla frequenza, in modo da poter far scattare un interrupt ad ogni fronte di salita.. contando il tempo tra due interrupt, calcolo la velocità angolare.
    lo schema è semplicemente questo ?

    ovviamente l’ operazionale non andrà alimentato in tensione duale, giusto?
    l’ uscita dell’ operazionale la posso collegare direttamente al micro, o necessito di una resistenza di pull-down (dipende dall’ operazionale che userò?)

    #69645

    alexm90
    Membro

    se il sensore si trovasse in ambienti rumorosi, che accorgimenti posso adottare per falsare le misure? utilizzare un cavo schermato basta? in tal caso, solo un estremità della schermatura va collegata a massa, vero?

    #69646
    Luca Giuliodori
    Luca Giuliodori
    Partecipante

    Ciao Alexm90,

    si, il circuito più semplice è quello mostrato da te nella figura; in questo caso ai un onda quadra che commuta da “0” a “1” e viceversa, quando l’onda sinusoidale del sensore passa per lo “0”. In questo caso non dovresti avere problemi se hai l’onda negativa in ingresso all’operazione anche se il tuo circuito funziona con tensioni positive.

    Per quanto riguarda il rumore innanzitutto ti consiglio di adottare un cavo di lunghezza la più corta possibile, per ridurre al minimo l’accoppiamento del rumore con il segnale; l’utilizzo del cavo schermato ti aiuta a ridurre il rumore quindi se lo vuoi utilizzare non c’è problema. Se vuoi una soluzione più “raffinata” potresti utilizzare, prima del comparatore, un altro operazionale in configurazione differenziale e in cui ci connetti entrambi i fili del sensore; in questo modo il rumore, potendolo considerare un segnale di modo comune, verrà ridotto. Attenzione, in questo caso devi adottare un amplificatore operazione con un CMRR adeguato e in questo caso il circuito si fa più complesso. Tutto dipende dalla precisione che vuoi adottare e dalle spese che puoi affrontare.

    Comunque credo che, visto che digitalizzi il segnale utilizzando come discriminante 0 volt e visto che il segnale va da +1 V a -1 V, credo che con delle piccole accortezze hardware e software riesci ad ottenere comunque buoni risultati. Tieni presente che se conti un impulso in più su un minuto di campionamento per esempio, la misurazione della velocità non sarà soggetta ad un grande errore.

    #69651

    alexm90
    Membro

    ok, chiarissima la spiegazione!
    ricapitolando, utilizzo come primo stadio questo:

    La tensione in uscita dovrebbe essere di 4 volt, perchè Vo= (R1/R4)*(V2-V1)
    i valori delle resistenze le ho scelti arbitrariamente, sono troppo alti? o troppo bassi? li ho scelti in modo da rispettare il rapporto di 2:1
    per quanto riguarda il secondo stadio, aggiungerei semplicemente questo:

    come operazione ho scelto l’ LM358, perchè già lo ho disponile.. credi possa andare bene?
    in questo caso, mi è parso di capire leggendo il datasheet che non è necessaria una resistenza di pull-down in uscita

    #69665
    Luca Giuliodori
    Luca Giuliodori
    Partecipante

    Rieccomi qua,

    allora, si il circuito è esattamente come l’avevo pensato io: un differenziale che ha in ingresso il sensore e in uscita è collegato ad un comparatore.

    La tensione di uscita non è proprio di 4 volt ma avrai una tensione che va da +2 volt a -2 volt e poi il comparatore farà il resto.

    Non conosco bene l’LM358 ma credo che il valore delle resistenze vadano bene, solo che ti conviene sostituire il valore dei 5 kOhm con una 4.7 kOhm perchè non so se riesci a trovarle da 5.
    Per l’uscita degli operazionali se sul datasheet c’è scritto che non serve la resistenza di pull-down non ce la mettere.

    Prova ad implementarlo su una basetta sperimentale o mille fori e facci sapere come va. Per simulare il rumore o lo metti nell’ambiente rumoroso oppure ti costruisci prima un’altra parte di circuito che somma al segnale del sensore un segnale che simula il rumore bianco.

    Facci sapere.

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