[matrixgti]

Ciao a tutti,
Ho un problema su un progetto e non riesco a venirne a capo...
Devo realizzare un sistema di localizzazione radio inserito in una telecamera per ispezionare tubazioni.
Il sistema concettualmente è molto semplice, si pilota una bobina da 25 mH a una frequenza di 640 Hz con un Duty cycle del 60% circa, il tipo di onda è ininfluente, il resto del lavoro di localizzazione lo fa lo strumento localizzante che è ben piu' complesso e non è parte del problem.

Ho realizzato un circuito utilizzando un Ne555 che pilota un mosfet a 640 Hz +/- 1 Hz a cui è connessa la bobina , il sistema in se funziona molto bene, la frequenza è stabile e il duty cycle ottenuto è 63% positivo.

Il problema è che sulla stessa alimentazione è collegata una telecamera analogica che genera un segnale video composito PAL (classico 1 V/PP) , attivando la localizzazione il segnale video presenta dei disturbi che si manifetano come linee orizzontali che scorrono dal basso verso l'alto del monitor.

disconnettendo la bobina anche lasciando l'oscillatore attivo il disturbo scompare.

La cosa strana è che sposto la frequenza di pochi Hz il disturbo scompare, ad esempio a 630 Hz o 650 hz è quasi impercettibile, purtroppo i 640 Hz sono un requisito imprescindinbile.

La domanda è come posso "filtrare" questo disturbo che suppongo essere causato dallo spostamendo repentino del GND quando la bobina rilascia energia ?

Le ipotesi sono tarare un condesatore che assorba il picco, pilotare la bobina sul positivo aggiungendo un PNP... diodo di flyback ?

Ecco i dati del porgetto:

Alimentazione 12 VDC (ne555, camera e bobina )

Induttanza Bobina: 25 mH
Resistenza Bobina: 125 ohm
Corrente circa 100 mA

Il circuito è realizzato su PCB con componenti SMD , allego schema

Grazie a chiunque possa darmi qualche dritta

[zioelp]

Con soli 100 mA in gioco, sembra poco probabile che il potenziale di massa si sposti apprezzabilmente dallo zero teorico.
In più, con 125 ohm di resistenza del filo, e un pilotaggio diretto del mosfet (o del transistor bipolare riportato a schema) dall'uscita del 555, non credo che la bobina abbia un "rilascio" d'energia importante.
La mia ipotesi è che la videocamera venga disturbata dal battimento fra un'armonica dei 640 Hz, ad esempio la 24esima a 15360 Hz (o un suo multiplo intero), e la frequenza di scansione orizzontale PAL a 15625 Hz.
Un segnale a 15 o 30 kHz passa facilmente nelle linee d'alimentazione, e può dar fastidio anche con ampiezza minima.
Ciò spiegherebbe anche perché spostando leggermente la frequenza dai 640 Hz nominali il disturbo si attenua: se l'armonica deleteria cade molto vicina a 15625 Hz o un multiplo intero, il battimento tende ad annullarsi.
Se possibile, per accertare che il disturbo viaggi lungo l'alimentazione, basta provare a prendere i 12 volt per il generatore da una seconda batteria, mantenendo le masse in comune.
In caso di successo, per togliere il disturbo dalla linea d'alimentazione positiva del generatore può essere utile un filtro LC, con induttanza in serie e capacità in parallelo verso massa. I valori vanno sperimentati, partendo ad esempio da qualche millihenry e qualche nanofarad. Ovviamente la bobina dovrà essere abbastanza robusta da lasciarsi attraversare dai 150 - 200 mA richiesti dal generatore senza introdurre un'apprezzabile caduta di tensione.
Se il filtro LC in serie non risolve, si potrebbe tentare di togliere un po' di armoniche direttamente alla fonte, ad esempio con una piccola capacità in parallelo alla bobina di 25 mH. Qui si accede ad un campo minato, perché se il gruppo LC entra in risonanza proprio dove cade il disturbo si potrebbe ottenere l'effetto contrario. A spanne proverei con qualche centinaio di picofarad, o al limite qualche nanofarad. Buona sperimentazione.

[matrixgti]

Grazie ziohelp,

Faccio qualche prova aggiungendo un filtro LC sull'alimentazione , quello che riporto pu' andare ?

Altra cosa strana che ho notato è che se vario l'induttanza della bobina, anche di 1 mH , la frequenza del 555 in uscita prima del transistor varia di 6/7 Hz , una volta "trimmata" di nuovo la frequenza rimane costante.

[zioelp]

Lo schema del filtro è valido, a patto che la resistenza della bobina sia piccola e non provochi cadute di tensione significative.
In teoria la variazione dell'induttanza della bobina di 25 mH non dovrebbe influenzare la frequenza prodotta dal 555, ma se la differenza di 1 mH in meno comporta, ad esempio, 5 ohm in meno di resistenza del filo, è possibile che sulla linea del positivo compaia un "glitch" più intenso dovuto alla maggior quantità di corrente in transito.
Se il campo magnetico a 640 Hz viene rilevato bene anche oltre la distanza prevista, puoi provare ad aggiungere qualche ohm puramente resistivo in serie alla bobina. La portata si ridurrà, ma con un po' di fortuna potrebbero ridursi anche i disturbi. Se la bobina l'hai autocostruita, nulla t'impedisce di provare valori d'induttanza maggiori, col duplice effetto di aumentare la resistenza del filo e "arrotondare" i fronti dell'onda quadra con l'idea di ridurre l'ampiezza delle armoniche.

[matrixgti]

purtroppo ho tentato diverse soluzioni di filtro ma il problema sostanzialmente persiste, su altro forum mi hanno consigliato di cambiare l'oscillatore per avere una sinusoidale.
Non ho compreso bene il circuito e non riesco a simularlo con i software ma forse indurrebbe meno disturbi avendo anche la parte negativa dell'onda che si oppone, che ne pensi ?

[zioelp]

purtroppo ho tentato diverse soluzioni di filtro ma il problema sostanzialmente persiste, su altro forum mi hanno consigliato di cambiare l'oscillatore per avere una sinusoidale.
Non ho compreso bene il circuito e non riesco a simularlo con i software ma forse indurrebbe meno disturbi avendo anche la parte negativa dell'onda che si oppone, che ne pensi ?

Il consiglio è saggio, ma dato che richiede una modifica radicale dell'intero circuito, non te l'avevo proposto come primissima soluzione. Se frequenti il forum, avrai visto che son reduce da un'odissea scaturita proprio da una proposta di modifica non richiesta.
Scherzi a parte, il circuito è un oscillatore che, a differenza del 555 dove in uscita hai un'onda quadra, fornisce un'onda sinusoidale.
L'onda che vedi come quadra non è altro che la somma di tante onde sinusoidali legate da precisi rapporti di frequenza e ampiezza. Di tutte queste sinusoidi, quella che mostra ampiezza maggiore e contiene la maggior parte dell'energia "si muove" a 640 Hz; le altre diventano via via meno ampie a frequenza doppia, tripla, quadrupla, quintupla e via dicendo.
A dispetto di quello che si potrebbe intuire, un'onda quadra perfetta ha solo le armoniche di ordine dispari, ma cambiando il duty cycle dal valore teorico del 50%, e assumendo che il 555 non possa produrre fronti di salita e discesa perfettamente verticali, in pratica un po' d'energia compare anche su alcune armoniche di ordine pari.
L'onda sinusoidale pura è priva di armoniche. Se il disturbo viene davvero da un'armonica, e quindi non è legato in qualche modo ai 640 Hz "di base", la probabilità di successo appare molto alta.
A questo punto, comunque, prima di smontare tutto e cambiare circuito, potrebbe valer la pena fare un tentativo estremo con una capacità in serie all'uscita del 555 e un'altra in parallelo alla bobina.
La prima può essere piccola, nell'ordine di qualche nanofarad. La seconda dev'esser grande, intorno al valore teorico di 4,47 uF che, insieme ai 25 mH della bobina, dovrebbe formare un circuito LC accordato a circa 640 Hz (le formule si trovano in rete).
L'idea è questa: il 555, attraverso la piccola capacità verso la base del transistor, dovrebbe solo "dare una spinta" al circuito LC, e questo, se ben accordato, dovrebbe oscillare per conto suo alla frequenza stabilita dall'induttanza e dalla capacità. Come si diceva una volta nei fumetti Disney, "se funziona mi mangio il cappello"; ma dato che, per provare l'altro oscillatore, dovresti ricominciare da capo, tanto vale investire qualche minuto e fare un po' d'esperienza dal vivo con quello che hai già.
Se decidi di passare alle vie di fatto, e quindi applichi una grande capacità in parallelo alla bobina, per le prime prove ti consiglierei di scollegare la videocamera dal positivo comune, perché il gruppo LC in risonanza, come insegna il buon Tesla, potrebbe accettare e restituire energia richiedendo molta corrente e/o restituendo molta tensione.

[matrixgti]

Ok provero' un condensatore accordato all'induttanza e vediamo se la cosa si risolve o quantomeno si attenua, nel frattempo ho provato ad aggiungere sull'alimentazione in prossimità del PCB dei condensatori di diversi valori , fino a 100 uF non succede praticamente nulla, ne all'oscillatore ne al disturbo , sopra quel valore il 555 comincia a oscillare piu' lentamente , con 470 uF scendo a 630 Hz , con 1000 uF a 620 Hz , se riporto la frequenza corretta trimmando R1 e R2 , con 1000 uF il disturbo è impercettibile anche se ancora presente, chiaramente con gli spazi a disposizione è impensabile un C da 1000 uF , la cosa che non mi spiego è perchè il 555 debba cambiare frequenza ... riguardo al doppio T ho provato a simulare il circuito ma non mi funziona, forse è imprecisa la fonte o sbaglio qualcosa io .. tu vedi errori ?

http://tinyurl.com/h3go298

Grazie !

[zioelp]

Errori non ne vedo, ma i simulatori si fanno spesso "fregare" da collegamenti diretti fra i pezzi. Prova ad inserire un resistore al posto dei tratti di filo che collegano l'uscita del secondo op-amp alle basi dei transistor. Va bene anche un ohm, giusto per togliere la connessione diretta che potrebbe originare l'errore di "convergenza" durante i calcoli.

[matrixgti]

Rieccomi..

Visti gli scarsi risultati dei filtri ho deciso di cambiare radicalmente il progetto provando l'oscillatore sinusoidale, ho buttato giu' lo schema ma ho un dubbio su come calcolare la frequenza per determinare R e C nell'oscillatore.
Il calcolo della frequenza dovrebbe essere 1/(2 * pigreco * R * C) e nello schema raddopio le R nel ramo superiore e nel ramo inferiore raddoppio la C .
Ipotizzando un condensatore da 1500 pF e 3000 pF mi risulta una R di 165.85 Kohm per ottenere 640 Hz come da schema allegato , ti torna ?

Mi sfugge anche la funziona del trimmer da 100 k

[zioelp]

Non ho mai avuto occasione di sperimentare dal vivo un oscillatore a doppio T, quindi non so rispondere direttamente ai tuoi quesiti. Considera che, se decidi di assemblarlo, potrai sempre aggiustare i valori R e C sul campo, visto che difficilmente i valori teorici indicati dai calcoli saranno poi reperibili come componente singolo.
Il trimmer potrebbe servire per settare il guadagno al valore adatto per innescare l'oscillazione e non distorcere l'onda oltre il necessario. A spanne, posso immaginare che un guadagno troppo basso non inneschi, e un guadagno troppo alto inneschi ma "sporchi" la sinusoide. Immagino anche la necessità di avere rami R e rami C il più possibile simmetrici, e questo non è facilmente ottenibile senza apportare ritocchi in corso d'opera.
Dal momento che tutto il lavoro mira ad ottenere una sinusoide pulita, vale la pena assemblare un prototipo e portarlo "a forza" sull'esatta frequenza desiderata.
In alternativa al doppio T completamente analogico, bello sulla carta ma poi "rognoso" da mettere in pratica, puoi cambiare punto di vista e scegliere la sintesi digitale diretta (DDS), ad esempio con un chip AD9833 di Analog Devices.
Qui potrei essere di maggiore aiuto, visto che si entra nel mio campo specifico e preferito.