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Topic: Deviare 15 segnali e leggerne uno (Read 1 time) previous topic - next topic

zavidos

Ciao a tutti, ho 15 cavi che portano corrente e ho necessità di costruire un circuito capace di leggere periodicamente la corrente da ognuno e se è maggiore di un certo valore aprire il collegamento corrispondente.

Mi spiego meglio, i cavi in questione portano una corrente molto bassa (decine o centinaia di microA, fino a massimo 5 mA) quindi probabilmente avrò bisogno di un gain. Ognuno di questi 15 circuiti può essere interrotto per brevi periodi di tempo, necessari alla lettura della corrente, vorrei evitare di mettere 15 resistenze, una per cavo, ed avere altrettante connessioni ad arduino (con 15 pin o un multiplexer pensavo), perchè limita la scalabilità del mio progetto.

Quel che vorrei sapere è se esiste modo di deviare a turno ognuno di questi segnali su un altro filo (corredato di resistenza o di micropinza amperometrica), così da deviare un segnale, leggere la corrente e poi riportarlo sul suo filo e passare a quello dopo.
 

Spero di essermi spiegato adeguatamente

Grazie mille

gpb01

Buongiorno,
essendo il tuo primo post, nel rispetto del regolamento (… punto 13, primo capoverso), ti chiedo cortesemente di presentarti IN QUESTO THREAD (spiegando bene quali conoscenze hai di elettronica e di programmazione ... possibilmente evitando di scrivere solo una riga di saluto) e di leggere con MOLTA attenzione il su citato REGOLAMENTO ... Grazie.

Guglielmo

P.S.: Qui una serie di link utili, NON necessariamente inerenti alla tua domanda:
- serie di schede by xxxPighi per i collegamenti elettronici vari: ABC - Arduino Basic Connections
- pinout delle varie schede by xxxPighi: Pinout
- link generali utili: Link Utili
Search is Your friend ... or I am Your enemy !

zavidos

fatto grazie della segnalazione

ti chiedo cortesemente di presentarti ....

Etemenanki

#3
Mar 13, 2018, 11:17 am Last Edit: Mar 13, 2018, 11:20 am by Etemenanki
15 resistenze non e' che costino poi molto ... e dato che parli di decine di uA, pinze amperometriche le vedo moooolto dure, da poter usare ... piu che altro, pero', non ci dici se tutti quei segnali provengono da una fonte comune (ad esempio, 15 linee che alimentano oggetti diversi, ma vengono tutte dallo stesso positivo o negativo), il che forse permetterebbe di usare un multiplexing analogico (ma sottolineo FORSE, sarebbe tutto da testare), oppure se si tratta di segnali totalmente indipendenti e che devono rimanere per forza isolati fra loro (tipo ad esempio segnali in corrente provenienti da 15 sensori diversi), ed in questo caso di solito, anche a livello industriale, si usano reed a doppio contatto per collegare di volta in volta la resistenza interessata al circuito amplificatore/ADC (ok, ci sono anche un paio di componenti in piu, tipo i driver, il controller delle sequenze, robetta cosi ... ma quello che conta e' il concetto dello scambio dei segnali mantenendo l'isolamento galvanico, e quello o lo si fa con sistemi che usano optoisolatori analogici e relativa circuiteria abbastanza costosa, o lo si fa con i reed a doppio contatto, non mi sembra ci siano molte altre scelte non troppo costose)

Per quanto riguarda la "scalabilita'", mi sa che la soluzione piu semplice sia realizzare delle schedine, ognuna con, diciamo per comodita', 8 reed ed uno shift, in modo da poterne collegare in "cascata" piu di una, se dovessero servire altri ingressi in futuro ... ;)
"Sopravvivere" e' attualmente l'unico lusso che la maggior parte dei Cittadini italiani,
sia pure a costo di enormi sacrifici, riesce ancora a permettersi.

zavidos

piu che altro, pero', non ci dici se tutti quei segnali provengono da una fonte comune (ad esempio, 15 linee che alimentano oggetti diversi, ma vengono tutte dallo stesso positivo o negativo), il che forse permetterebbe di usare un multiplexing analogico (ma sottolineo FORSE, sarebbe tutto da testare), oppure se si tratta di segnali totalmente indipendenti e che devono rimanere per forza isolati fra loro (tipo ad esempio segnali in corrente provenienti da 15 sensori diversi)
Hai ragione, allora: innanzi tutto non è per risparmiare le 15 resistenze quando evitare se il progetto cresce di avere troppi componenti in più perchè poi ogni resistenza porterebbe un collegamento all'arduino o un multiplexer e invece vorrei tenere tutto più compatto per esempio con solo filo dedicato alla lettura della corrente e il segnale che ci si sposta periodicamente.

Le 15 linee provengono da una cella elettrochimica in cui sono immersi 15 campioni diversi, i fili vanno poi ad unirsi quando tornano nel potenziostato ma all'inizio sono separati e a me serve sapere quanta corrente porta ognuno. Dopo il primo posto ho anche pensato che, visto che mi servirà anche un interruttore che apra il circuito corrispondente ad un singolo campione se la corrente supera diciamo 1 mA, potrei invece che mettere l'interruttore a monte, metterlo a valle. All'inizio avevo pensato di collegare i 15 fili a 15 pin di un multiplexer e prelevare il segnale quando mi serve analizzarlo, ma così facendo la corrente fluirebbe anche nel filo dove normalmente scorre e nel multiplexer ne avrei una frazione, mentre se l'interruttore lo metto a valle e gli dico "quando prelevi il segnale da un canale, apri il circuito del filo corrispondente a valle" così l'unico rimarrebbe quello che scorre attraverso il multi e attraverso l'unico filo attrezzato per la lettura della corrente.
Se non sono stato chiaro faccio uno schemino.

Per quanto riguarda la resistenza o le pinze, non so in realtà fino a che amperaggio rilevino, ne ho trovate da 30A davvero troppo grosse e ho pensato ci fossero anche più piccole e sensibili, anche con una resistenza penso mi servirà comunque amplificare il segnale


...si usano reed a doppio contatto per collegare di volta in volta la resistenza interessata al circuito amplificatore/ADC (ok, ci sono anche un paio di componenti in piu, tipo i driver, il controller delle sequenze, robetta cosi ... ma quello che conta e' il concetto dello scambio dei segnali mantenendo l'isolamento galvanico, e quello o lo si fa con sistemi che usano optoisolatori analogici e relativa circuiteria abbastanza costosa, o lo si fa con i reed a doppio contatto, non mi sembra ci siano molte altre scelte non troppo costose)

Per quanto riguarda la "scalabilita'", mi sa che la soluzione piu semplice sia realizzare delle schedine, ognuna con, diciamo per comodita', 8 reed ed uno shift, in modo da poterne collegare in "cascata" piu di una, se dovessero servire altri ingressi in futuro ... ;)
Non sono ferrato su cosa siano i reed, ho fatto qualche ricerca e vedo che sono interruttori attuati da un campo magnetico, è esatto? In questo caso come li implementerei nel mio sistema?

Il sistema sopra descritto con gli interruttori è fattibile e attualmente l'unica idea che ho, sempre che non ci sia modo di avere un "accrocchio" in cui entrano 15+ linee e normalmente ci passano attraverso come non ci fosse, ma che a richiesta ne possa dirottare una singolarmente su un altro circuito. Una sorta di multiplexer analogico ma con un'entrata e un'uscita per ogni linea invece che solo un'entrata (o uscita in base alla configurazione)


Etemenanki

Allora, il problema principale e' che, se ho capito bene quello che dici, vorresti collegare un solo filo per linea ... ma cosi NON ci puoi leggere la corrente, ma al massimo solo la tensione ... o per essere piu precisi, la differenza di potenziale elettrico di quei "fili" rispetto alla massa del sistema, se usi la massa come riferimento ... perche' la "corrente", e' una grandezza di secondo ordine, che "di per se" non esiste, ma e' data dal rapporto fra tensione e resistenza ... mentre la "tensione" e' una grandezza di primo ordine, cioe' che esiste "di per se" indipendentemente dal resto ...

Detto in modo semplice ... se ho una batteria da 10V, la tensione di 10V esistera' ai capi della batteria sia che io la stia usando, sia che la tenga in un cassetto ... se a quella batteria collego una resistenza da 100 ohm, attraverso la resistenza scorrera' una corrente di 100mA, ma solo finche' la resistenza rimarra' collegata alla batteria, se la scollego non ho piu alcuna corrente circolante ...

Per questo motivo, per fare la tua misura servono per forza delle resistenze, e ne serve una per ogni filo, e serve che siano sempre collegate ... prima di tutto, perche' la corrente la puoi misurare solo misurando la tensione ai capi della resistenza, tensione che sara' la caduta provocata dalla corrente circolante in funzione del valore di quella resistenza, e secondariamente, se tu anche scollegassi la linea per collegarla ad una resistenza e leggere la corrente in quel modo, ne leggeresti di meno, perche' la corrente nella linea sarebbe maggiore con la linea collegata direttamente e minore con la linea collegata attraverso la resistenza ... quindi serve prima di tutto trovare dei valori che non alterino significamente il tuo sistema di test, e poi prevedere un sistema che collega il circuito di amplificazione e lettura a turno ad ogni resistenza quando le devi leggere ... purtroppo una cosa del genere, anche se facilmente realizzabile, non e' semplice come un filo collegato a turno, un po di componentistica serve mettercela per forza ...

Si, i reed sono rele', che usano come contatti delle ampolline in vetro e chiudono il contatto con un campo magnetico, i piu comuni sono a contatto singolo ma ne esistono anche a 2 o 3 contatti ... a te probabilmente serviranno a due contatti, per collegare di volta in volta i due capi della resistenza da misurare al circuito di misura ... dici che i fili entrano tutti nello stesso "potenziostato", ma sono tutti in parallelo ? ... se si tratta di celle singole, non credo ... cioe', il sistema ha 15 ingressi, o uno solo a cui colleghi insieme tutti i 15 fili ? (se fosse cosi, basterebbero reed a singolo contatto)

Poi realizzare un'accrocchio in cui i fili entrano tutti e dove si legge uno per uno quello interessato, e' il minore dei problemi, prima serve capire meglio come funziona il tutto e cosa dovrebbe fare e come dovrebbe farlo ...

Non e' che puoi linkarci qualche schema, documento, datasheet o specifica dell'apparecchio, in modo da capire meglio cosa suggerirti ? cercare di indovinare non e' molto efficente ... (e come dice spesso uwe, "la sfera di cristallo ha le batterie scariche" ... :D)
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Standardoil

#6
Mar 14, 2018, 11:30 am Last Edit: Mar 14, 2018, 11:31 am by Standardoil
... perche' la "corrente", e' una grandezza di secondo ordine, che "di per se" non esiste, ma e' data dal rapporto fra tensione e resistenza ... mentre la "tensione" e' una grandezza di primo ordine, cioe' che esiste "di per se" indipendentemente dal resto...
bella spiegazione, mi piace, non formalmente corretta e non in linea con il sistema internazionale di unità di misura, ma efficace.
Per il resto l'ammiraglio Nelson (che sono io) concorda con te. Uno shunt per ogni corrente da misurare, un multiplatore analogico a fet,  un amplificatore di misura, un solo ingresso in arduino, per selezionare l'ingresso del multiplatore ci sono varie strade, anche binarie. Serve conoscere il campo di misura
Urgono delucidazioni
Prima legge di Nelson sul for e i suoi fratelli.
For While If ed Else eseguono il primo statement dopo di loro
purtroppo tutti prima o dopo scriviamo anche il secondo

zavidos

Grazie per la risposta, temo comunque di aver spiegato male la mia idea.
Ho un potenziostato collegato a 15 placchette metalliche immerse in un elettrolita, una sola cella. Da ognuna di queste placchette parte un filo, i fili poi si ricongiungono e rientrano nel potenziostato come un cavo solo. Tuttavia a causa della diversità delle 15 placchette metalliche, la corrente che ognuno dei 15 fili porta è diversa ed è la grandezza che mi serve misurare. Le tensioni in gioco sono dell'ordine di massimo qualche V, quindi con un'opportuna resistenza la caduta ohmica dovrebbe essere quasi trascurabile e non mi preoccupa più di tanto. So che non posso prelevare la corrente con un filo solo, infatti vorrei un filo di "servizio" su cui montare una resistenza dalla quale poter ricavare la corrente circolante, filo che di volta in volta vorrei collegare ad un campione diverso "bypassando" il suo normale circuito. Appena ho qualcosa per farli allego un paio disegni, purtroppo non ho schemi e ho diverse lacune sulla rappresentazione elettrotecnica dei vari elementi… per non parlare delle abilità di disegno. Ma cercherò di farmi capire.

Etemenanki

... non formalmente corretta e non in linea con il sistema internazionale ...
Be', ovvio, io non sono un'ingeniere, non sono formalmente corretto, e soprattutto non sono "allineato" con nessun sistema ... che altro avrei potuto scrivere ? ... (:D)

Scherzi a parte, cercavo di metterla giu il piu semplice possibile, non sapendo il livello di conoscenza teorica dell'interlocutore ... con questo, senza voler offendere nessuno, ovviamente ...
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Etemenanki

#9
Mar 14, 2018, 11:46 am Last Edit: Mar 14, 2018, 12:05 pm by Etemenanki
... i fili poi si ricongiungono e rientrano nel potenziostato come un cavo solo ...
Ecco, gia qui sappiamo che bastano dei reed con un singolo contatto, oppure un multiplexer a singoli fet (anche se i contatti garantirebbero una lettura migliore, date le esigue correnti in gioco), perche' un capo e' gia "in comune" ... quindi basterebbero una quindicina di resistenze, da provare se un valore tipo 10 ohm non altera il funzionamento della tua apparecchiatura, che si collegano poi assieme dove entri nel potenziostato, quello e' il capo comune che andra' collegato ad un'ingresso del circuito di amplificazione (direi per stare sul sicuro un classico circuito differenziale da strumentazione con i tre operazionali), ed i contatti collegano a rotazione o a scelta l'altro capo delle varie resistenze all'altro ingresso ... poi il tutto in un qualsiasi convertitore AD da leggere con Arduino via I2C, se serve risoluzione elevata, oppure da leggere direttamente con un'ingresso di arduino se non serve risoluzione eccessiva (questo perche' l'AD interno di Arduino ha solo 10bit, mentre quelli esterni hanno risoluzioni maggiori, 14 o piu bit)

Suggerisco in ogni caso le 15 resistenze, anche perche' per "scollegare" i vari fili e collegarli a turno ad una singola resistenza, ti servirebbero dei contatti di scambio, mentre con il sistema delle resistenze fisse, basterebbero dei contatti NA, e trovare i reed con lo scambio e' piu difficile e costoso, e realizzare 15 scambiatori analogici con fet sarebbe piu incasinato, se volessi scegliere di non usare i reed ... anche usando i cmos, la loro resistenza interna sarebbe comunque piu alta dei 10 ohm ... anche i MAX333, quadrupli deviatori cmos, hanno una resistenza interna di circa 150 ohm ... altrimenti bisogna andare su componenti molto specifici, piu costosi, ed in case TQFP, che e' un casino saldare a livello hobbystico, come i TS3A5223 o roba simile ... mentre dei banali reed da 5V te li tirano dietro per pochi euro ...

... basterebbe, come semplicita' ?
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Standardoil

#10
Mar 14, 2018, 12:08 pm Last Edit: Mar 14, 2018, 12:08 pm by Standardoil
Mah, io continuo a condividere quello che dice il metademone Etemenanki.
Però non capisco: potenziostato serve per determinare dove avviene la corrosione elettrolitica, la corrente è imposta, ci sono tre elettrodi e quello che si misura è la tensione. Cosa mi sono perso? Cosa dovrei sapere ancora?
Inoltre serve tenere conto che al di sotto di una corrente minima i relè non garantiscono la pulizia dei contatti, col tempo (breve) le misure vanno a spasso.
Prima legge di Nelson sul for e i suoi fratelli.
For While If ed Else eseguono il primo statement dopo di loro
purtroppo tutti prima o dopo scriviamo anche il secondo

zavidos

#11
Mar 14, 2018, 02:24 pm Last Edit: Mar 14, 2018, 02:32 pm by zavidos
Ok promesso la prossima volta mi scarico un bel programma per fare schemi e non faccio disegnini con l'pad, però la mia idea è questa.



Al posto della resistenza così semplice probabilmente ci vorrà un sistema per amplificare il segnale, ma per il momento vorrei capire se esiste ed il nome del "dispositivo misterioso", per semplicità ho messo 3 campioni ma idealmente sono 15 (inizialmente) ma vorrei mantenere la scalabilità.
Se la corrente registrata è maggiore di un threshold che imposto allora Arduino deve aprire l'interruttore corrispondente e lasciarlo aperto così da scollegare il campione da lì in poi.
Con questo setup idealmente la resistenza sta in mezzo al circuito di ogni campione per un tempo molto ridotto, ipotizzando di far andare un ciclo di misure ogni minuto o più, non dev'essere una cosa in tempo reale, quindi non avrei nemmeno il problema della resistenza che mi falsa la prova stando sempre attaccata

@Etemenanki, domani mi studio bene la risposta perché non ho capito un paio di passaggi e qui è mezzanotte passata (momentaneamente in Australia)

Standardoil

Ah, misura high side.
Questo complica notevolmente la questione
Staccare in via definitiva un campione richiede un secondo relè, è anche questo complica la questione
Magari invece di staccare un solo campione per misurarlo, è concesso per un breve istante staccarli tutti?
Prima legge di Nelson sul for e i suoi fratelli.
For While If ed Else eseguono il primo statement dopo di loro
purtroppo tutti prima o dopo scriviamo anche il secondo

zavidos

Ah, misura high side.
Questo complica notevolmente la questione
Staccare in via definitiva un campione richiede un secondo relè, è anche questo complica la questione
Magari invece di staccare un solo campione per misurarlo, è concesso per un breve istante staccarli tutti?
Per un breve istante... non saprei, dunque il potenziostato cerca di mantenere la differenza di potenziale indicata tra l'elettrodo di riferimento e i campioni, se loro sono tutti staccati temo impazzisca. Per staccare in via definitiva un campione avevo già preventivato che debba esserci un relè per ognuno, e va bene, a questo punto non so se i reed nominati sopra possano andare bene, sono componenti che non conosco. Purtroppo di elettronica sono abbastanza digiuno. Ho fatto il mio esame di elettrotecnica all'università ma era un po più generale di così

Standardoil

Stasera faccio piccolo schema che risolverebbe high side e doppio relè

Ma serve sapere ordine di grandezza di correnti e tensioni in gioco
Prima legge di Nelson sul for e i suoi fratelli.
For While If ed Else eseguono il primo statement dopo di loro
purtroppo tutti prima o dopo scriviamo anche il secondo

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