Traductor de turatie cu element sensibil fotoelectric

[Vizitator vasilevrg]

Salutare! Sunt nou pe forum si rog pe cei care stiu in ale electronicii sa ma ajute cu ce pot.Problema sta in felul urmator: am de facut un traductor de turatie 0 - 1500 rpm cu element sensibil fotoelectric (disc cu fante + senzor optic)Partea de prelucrare si afisare impulsurilor trebuie sa o fac cu un convertor frecventa - tensiune sau cu numarator cu afisaj de 4 digiti.Ii rog pe cei care binevoiesc, sa ma ajute cu formule pentru calcularea discului cu fante si cu alegerea circuitelor de prelucrare si afisare.

[Ticu]

Daca N este turatia (rot/min) si S numarul de sectoare transparente de pe disc, intr-un minut vor fi detectate NS impulsuri, iar intr-o secunda NS/60 impulsuri.In cazul particular cand S=60, intr-o secunda se detecteaza N impulsuri.Ramane sa masori cu un frecventmetru aceasta frecventa, sau sa o convertesti intr-o tensiune pa care o masori cu un voltmetru.Daca vrei sa construiesti un frecventmetru digital, se poate face cu microcontroler sau cu cu circuite logice.Pentru ultima varianta iti trebuie:- o baza de timp care sa genereze interval fix de timp (de exemplu 1 secunda)- o poarta SI care permite trecerea impulsurilor spre numarator in acest interval de timp (de exemplu CD4011)- un numarator (de exemplu CD4518, doua numaratoare intr-o capsula)- un circuit care la sfarsitul intervalului aduce la zero numaratorul- un circuit latch care la sfarsitul numararii preia continutul numaratorului si il livreaza afisajului (de exemplu CD 4511)- un afisaj (de exemplu cu 4 digiti, 7 segmente LED-uri cu catod comun).

[Vizitator vasilevrg]

Va multumesc pentru raspuns.

[Ticu]

Am desenat o schema concreta conform cu ce am zis mai sus:

http://s1136.photobucket.com/user/ticu2 ... sort=3&o=0

Daca accepti ca dupa fiecare afisare de 1 secunda afisajul sa se stinga timp de 1 s pentru numarare (fara stocarea datelor in latch), am facut ceva mai simplu:

http://s1136.photobucket.com/user/ticu2 ... sort=3&o=0

[Vizitator tyc]

Mai este un integrat care face conversia frecventa-tensiune http://schemeelectrice.do.am/news/turom ... 11-02-18-8

[Vizitator vasilevrg]

Din nou va multumesc pentru solutii. V-as ruga daca se poate sa ma ajutati si cu o schema pentru detectarea sensului de rotatie (se pare ca trebuie sa determin si sensul). Schema ar trebui sa aprinda doua leduri : verde pentru dreapta si rosu pentru stanga.

[Ticu]

Nu am facut asa ceva, dar o idee pentru determinarea sensului de rotatie (care imi trece acum prin cap) ar fi urmatoarea:

Se adauga un al doilea senzor fotoelectric, montat decalat fata de primul cu jumatate de pas.

Cand discul se roteste intr-un sens, este iluminat mai intai senzorul 1 si apoi 2. In sens contrar situatia se inverseaza.

Semnalul senzorului 2 este diferentiat, adica transformat in pulsuri a caror polaritate e determinata de cresterea sau scaderea semnalului.

Semnalul 1 valideaza (permite) trecerea semnalului 2 diferentiat.

Daca pulsurile sunt pozitive, ele determina trecerea in pozitia Set a unui circuit basculant bistabil.

Daca sunt negative, dupa inversare determina trecerea in pozitia Reset.

Pozitia acestei bascule comanda semnalizarea pentru un sens de rotatie sau altul.

 

http://s1136.photobucket.com/user/ticu2 ... sort=3&o=0

[Ticu]

Noaptea e un sfetnic bun, asa ca azi am facut o varianta care renunta la diferentiere, simplificand alimentarea: http://s1136.photobucket.com/user/ticu2 ... sort=3&o=1

Se adauga un al doilea senzor fotoelectric, montat decalat fata de primul cu cel putin jumatate de latime de sector de pe disc.

Cand discul se roteste intr-un sens, este iluminat mai intai senzorul 1 si apoi 2. In sens contrar situatia se inverseaza.

Trenurile de impulsuri ce provin de la cei doi senzori vor fi asemanatoare ca forma, dar decalate in timp (ca faza).

Impulsurile de la senzorul 2 sunt aplicate simultan la doua circuite monostabile (neretriggerabile), care genereaza cate un puls scurt si cu durata fixa (5 microsecunde) la fiecare front pozitiv (crescator), respectiv negativ (descrescator) al impulsurilor.

Pe intervalele de timp cat senzorul 1 este iluminat (fototranzistorul conduce, tensiunea in colector este mica, iar dupa un inversor este mare - nivel logic HI), prin doua poarti NAND1 si NAND2 este permisa trecerea impulsurilor generate de cele doua monostabile catre intrarile unui circuit basculant bistabil.

Insa pe aceste intervale de timp, in semnalul dat de senzorul 2 sunt prezente fie numai fronturi pozitive, fie numai fronturi negative, in functie de sensul de rotatieal discului. Deci se genereaza impulsuri numai de catre unul din cele doua monostabile. Impulsurile generate (negative dupa trecerea prin NAND) se aplica in mod repetat la intrarea corespunzatoare a basculei si determina trecerea, apoi mentinerea ei in una din starile stabile, stare care este semnalizata prin aprinderea unui LED.

Schema practica poate arata ca aici: http://s1136.photobucket.com/user/ticu2 ... sort=3&o=0

S-au folosit porti NAND din capsula 4011 atat pentru functia lor fireasca, cat si pentru realizarea formatoarelor/inversoarelor de impuls 1 si 2, precum si a circuitului bistabil (5 si 6). De la senzorul 1 se poate scoate semnal pentru turometru.

Daca vrei sa folosesti pentru turometru una din schemele date anterior, ai grija la afisoare: sunt cu catod comun si nu sunt multiplexate, adica trebuie sa ai acces separat la toate segmentele cifrelor.

[Vizitator vasilevrg]

Se pare ca o sa am mult de treaba dupa vacanta. Multumesc domnului Ticu pentru ajutorul acordat. O sa revin cu intrebari/update-uri de indata ce ma apuc de proiect. Sarbatori fericite tuturor!

[Ticu]

Daca e vorba de proiect, intrebarile clasice: trebuie facut practic montajul, sau e suficienta schema? si care e termenul?Mai completa e prima varianta, cu afisaj continuu. O sa-i adaug azi si un cuart, ca sa fie precizia mai buna. De asemenea, un grafic cu succesiunea in timp a impulsurilor. Descarca de pe net foile de catalog ale integratelor 4011, 4060, 4518, 4511 ca sa te lamuresti cu functionarea lor. Existau si in romaneste, seria MMC, de la Microelectronica, o carte de prin 1984.

[Ticu]

Am redesenat prima varianta; am numerotat circuitele ca sa poata fi descrisa usor functionarea lor si am adaugat un cuart intalnit la ceasurile uzuale, pentru a creste precizia. http://s1136.photobucket.com/user/ticu2 ... sort=3&o=1 si http://s1136.photobucket.com/user/ticu2 ... sort=3&o=0

____Oscilatorul din CI2 genereaza pulsuri cu frecventa cuartului de 2^15 = 32768 Hz. Pentru micsorarea ei se folosesc 10 divizoare (*) cu 2 din CI2 (iesirea Q10) si in continuare alte 6 divizoare din CI3 (iesirea Q6). Ca urmare, divizarea totala a frecventei va fi de 2^16 ori. Se obtine semnal de 0,5 Hz, deci cu perioada T = 2 secunde, care va fi folosit dupa cum vom arata mai jos.

Iesirea Q6 a lui CI3 sta 1 secunda in LO (jumatate din perioada T), apoi trece in HI. Din acest moment pulsul de 0,5 Hz nu va fi lasat sa continue pana la capat, pentru ca divizoarele vor fi resetate dupa un timp scurt T1, iar dupa alt interval de timp T2 resetarea va inceta si divizoarele vor relua ciclul de la zero.

____Pe intervalul de timp cat Q6 este LO, are loc numararea impulsurilor provenite de la fotosenzor: prin inversorul realizat cu poarta CI1.2 este aplicat HI pe intrarea 2 a lui CI1.1, astfel ca prin poarta CI1.1 impulsurile trec spre numaratoarele binare din CI5 si apoi CI6.

____Dupa 1 secunda, in momentul cand Q6 trece in HI, se produc doua lucruri:

- Pe de o parte se blocheaza trecerea impulsurilor de la senzor prin poarta 1.1, deoarece inversorul CI1.2 aplica LO pe intrarea pin2 a portii. Conditia AND nu mai poate fi realizata si numararea, care a durat 1 secunda, se opreste.

- Pe de alta parte, trecerea din LO in HI este sesizata de intrarea (pin4) a circuitului monostabil CI4.1 (configurat ca monostabil neretriggerabil declansat pe front pozitiv). Ca urmare, el genereaza un puls pozitiv cu durata fixa T1, care a fost stabilit la 5 microsecunde (**). Iesirea sa Q (pin6) trece in HI pentru un timp T1 care a fost stabilit in schema la 5 microsecunde (**). Deci ea se aplica timp de 5 us semnal HI pe intrarile LE (Latch Enable - pin5) ale CI7...CI10 si provoaca transferul continutului celor patru numaratoare binare din circuitele CI5 si CI6 in latch-urile corespunzatoare. Decodate binar / 7 segmente, ele produc reimprospatarea afisajului: cifrele vechi sunt inlocuite cu cele rezultate din ultima numaratoare.

___Dupa ce s-a scurs timpul T1, iesirea CI4.1 (pin6) revine in LO. Tranzitia este sesizata de intrarea (pin11) a circuitului monostabil CI4.2 (neretriggerabil declansat pe front negativ). Ca urmare, el genereaza un puls pozitiv cu durata fixa T2, stabilita tot la 5 us. Iesirea Q (pin10) trece in HI, iar dupa timpul T2 revine in LO. Pe acest interval, se produc doua lucruri care pregatesc o noua secventa de numarare:

- Pe de o parte se reseteaza toate divizoarele din CI2 si CI3 (avand HI pe intrarile Reset - pin 12).

- Pe de alta parte sunt resetate (aduse la zero) toate numaratoarele binare din CI5 si CI6 (HI pe pinii 5 si 15).

Observam ca imediat ce s-a aplicat semnalul HI de reset pe circuitului CI3 iesirea sa Q6 trece in zero, deci iesirea CI1.2 (pin4) devine HI si poarta CI1.1 permite trecerea spre numaratoare a impulsurilor de la fotodetector. Totusi numaratoarele nu inregistreaza inca impulsurile, fiindca sunt tinute in zero (resetate) de semnalul HI de la iesirea Q a lui CI4.2. Astfel, este evitata o eroare (adaugarea timpului T2 la T/2) si numararea are loc strict pe intervalul de T/2=1 secunda de la incetarea Resetului (deblocarea divizoarelor) si pana la trecerea in HI a iesirii Q6.

___Observatii.

(*) Divizoarele cu 2 sunt de fapt circuite bistabile legate in cascada. Ele constituie un numarator binar (in baza de numeratie 2), dar nu toate iesirile sunt disponibile la pinii integratului. Cand pe pinul de reset (pin12) al circuitului 4060 se aplica semnal logic HI, toate bistabilele divizoare sunt resetate si toate iesirile sunt aduse in starea LO. Cand este indepartat resetul (pinul 12 este LO), divizoarele isi reiau functionarea de la zero.

(**) Valoarea 5 microsecunde pentru T1 = T2 a fost aleasa pentru a satisface conditia ca durata pulsurilor de reset sa depaseasca cu mult durata minima necesara circuitelor CMOS folosite (de ordinul sutelor de nanosecunde). Pentru monostabilele din circuitul 4098 duratele T1 si T2 sunt aproximativ RC /2, unde R si C sunt valorile rezistentei si condensatorului atasate.

[Vizitator back_to_school]

Daca N este turatia (rot/min) si S numarul de sectoare transparente de pe disc, intr-un minut vor fi detectate NS impulsuri, iar intr-o secunda NS/60 impulsuri.In cazul particular cand S=60, intr-o secunda se detecteaza N impulsuri.Ramane sa masori cu un frecventmetru aceasta frecventa, sau sa o convertesti intr-o tensiune pa care o masori cu un voltmetru.Daca vrei sa construiesti un frecventmetru digital, se poate face cu microcontroler sau cu cu circuite logice.Pentru ultima varianta iti trebuie:- o baza de timp care sa genereze interval fix de timp (de exemplu 1 secunda)- o poarta SI care permite trecerea impulsurilor spre numarator in acest interval de timp (de exemplu CD4011)- un numarator (de exemplu CD4518, doua numaratoare intr-o capsula)- un circuit care la sfarsitul intervalului aduce la zero numaratorul- un circuit latch care la sfarsitul numararii preia continutul numaratorului si il livreaza afisajului (de exemplu CD 4511)- un afisaj (de exemplu cu 4 digiti, 7 segmente LED-uri cu catod comun).

Buna ziuaSe poate va rog frumos sa schitati si varianta cu microcontroler a acestui frecventmetru digital?Cum ar putea fi numarate acele impulsuri?Multumesc

[Ticu]

Sunt destul de multe scheme de frecventmetre cu microcontroler, cauta pe forum (in partea de sus a paginii - functia "cautare") sau pe net. E suficienta o varianta simpla, fiindca probabil masori pana la 10 kHz (10000 rot/minut).Un exemplu:viewtopic.php?f=217&t=102275&p=1292322&hilit=frecventmetru#p1292322Schema se simplifica, dar apar alte probleme. Iti trebuie un programator pentru tipul de controler pe care il folosesti. Iar daca e vorba de proiect, probabil va trebui sa stii ce face programul respectiv si cum e facut controlerul.