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17/09/2010 #1


Demasiado tiempo.
Hola buenas.

Aprovecho para saludar a todos y solicitar los conocimientos de veteranos que pudieran encontrarse con un caso similar. Agradezco de antemano la atención y esfuerzo.

Tengo que realizar un diseño y me surge la preocupación de que dados los valores que quiero alcanzar, el circuito no funcione adecuadamente.

Les planteo el caso.
Una compañera tiene que realizar un experimento y para ello debe usar un motor alimentado por un variador, como debe simular con diferentes velocidades, debe ir modificando la frecuencia del motor incrementando paulatinamente cada 10-15 minutos, tratando de buscar una linealidad, durante 6 horas y decrementando otras tantas.
Eso serían al menos 24 horas sentada al lado de la maquina (con ayuda esperemos de algún compañero). En cualquier caso me pareció un tanto... basto. Así que le comente que vería si podía hacer algo.

Por supuesto lo primero fue asegurarme de que el variador no podía realizar ciclos de subida y bajada en tiempos tan largos. Obviamente se escapa por completo.
Y la opción que tengo de una entrada que marque la frecuencia de trabajo (no dispongo de equipos externos, PLC's, etc...) es con una tensión de entrada, 5 voltios en la posición de frecuencia por defecto y se incrementa a la frecuencia puesta como máxima con 10 voltios y a la mínima con 0V. Hasta aquí todo parece bastante bien poniendo un circuito simple que varie la tensión me debería valer.

Así que lo siguiente que pensé es, cojo un 555 o un 4541 y lo pongo a oscilar a 1/12 horas = 23.1mHZ (La primera vez en mi vida que veo una frecuencia en mHZ ), luego le acoplo un integrador y tendré una subida y bajada lineal entre las frecuencias planificadas.

Bueno, a priori no veo grandes problemas quitando que el circuito irá todo alimentado a 10V con lo cual habrá unas saturaciones que joderán la linealidad en ambos extremos, pero no me parece demasiado preocupantes y que estimo en menos de un 10% del proceso.

Lo que realmente me preocupa es que son todo unas especificaciones muy alejadas de todo lo que he visto en mi vida, y aunque he visto un hilo hablando de un proceso con ciclos de 30min
y tengo una tabla con unas pruebas realizadas hasta 4h30m pero se que me tocara hacer pruebas para conseguir que el circuito llegue a las 6 horas, casi estoy más preocupado por el circuito integrador, por la autodescarga del condensador y por los altos valores necesarios para que integre a un ritmo tan lento.

Alguien me puede decir si ha tenido una experiencia similar o su opinión por favor.

Gracias de antemano.
17/09/2010 #2

Avatar de Eduardo

Respuesta: Demasiado tiempo.
Sir Dunkel dijo: Ver Mensaje
...Una compañera tiene que realizar un experimento y para ello debe usar un motor alimentado por un variador, como debe simular con diferentes velocidades, debe ir modificando la frecuencia del motor incrementando paulatinamente cada 10-15 minutos, tratando de buscar una linealidad, durante 6 horas y decrementando otras tantas.
Eso serían al menos 24 horas sentada al lado de la maquina (con ayuda esperemos de algún compañero). En cualquier caso me pareció un tanto... basto. Así que le comente que vería si podía hacer algo.
Que tal está la compañera? Tal vez sea mejor no modificar nada.

Por supuesto lo primero fue asegurarme de que el variador no podía realizar ciclos de subida y bajada en tiempos tan largos. Obviamente se escapa por completo.
Y la opción que tengo de una entrada que marque la frecuencia de trabajo (no dispongo de equipos externos, PLC's, etc...) es con una tensión de entrada, 5 voltios en la posición de frecuencia por defecto y se incrementa a la frecuencia puesta como máxima con 10 voltios y a la mínima con 0V. Hasta aquí todo parece bastante bien poniendo un circuito simple que varie la tensión me debería valer.
- Fijate si el variador acepta ser controlado por RS232/RS485 y las opciones. Tal vez puedas usar una PC/notebook para ir cambiando las velocidades.

- O si tiene Multispeed de 16 o mas escalones se te simplificaria la parte electrónica.

Así que lo siguiente que pensé es, cojo un 555 o un 4541 y lo pongo a oscilar a 1/12 horas = 23.1mHZ (La primera vez en mi vida que veo una frecuencia en mHZ ), luego le acoplo un integrador y tendré una subida y bajada lineal entre las frecuencias planificadas.
Error , a tan baja frecuencia lo peor que podés hacer es una integración analógica.
Usá un contador Up/Down y su salida a un conversor D/A o a una red R2R.
O si no importa que de máxima velocidad pase a mínima de golpe , un contador comun tipo CD4040 (contador) o CD4060 (oscilador + contador)
18/09/2010 #3


Respuesta: Demasiado tiempo.
Eduardo dijo: Ver Mensaje
Que tal está la compañera? Tal vez sea mejor no modificar nada.
En esta ocasión le montaré el circuito, para la próxima veremos como lo negociamos.
XD

- Fijate si el variador acepta ser controlado por RS232/RS485 y las opciones. Tal vez puedas usar una PC/notebook para ir cambiando las velocidades.

- O si tiene Multispeed de 16 o mas escalones se te simplificaria la parte electrónica.
No tengo opción de controlarlo a través de ningún puerto con ordenador o plc. Solamente un escaso juego de señales para inicio, parada y la señal susodicha.

Tampoco dispone de multispeed. Es, digamos... Económico.

Error , a tan baja frecuencia lo peor que podés hacer es una integración analógica.
Usá un contador Up/Down y su salida a un conversor D/A o a una red R2R.
O si no importa que de máxima velocidad pase a mínima de golpe , un contador comun tipo CD4040 (contador) o CD4060 (oscilador + contador)
Esto es lo que me temía, aunque ahora tengo la curiosidad si me puedes decir el porque en especial.
Porque lo que estaba buscando realmente eran unas subidas y bajadas lo más lineales posibles. Con lo que con el paso por un sistema digital eso ya lo he perdido. Aunque quizá con unos 16 bits de resolución, sea suficiente, tendré que planteárselo.
Aunque la limitación de la tensión también jugará en mi contra, pues el circuito tiene que alimentarse de una salida de 10 voltios y es el rango donde trabajará de extremo a extremo.
En cuanto la red R2R la veo poco adecuada en este caso para el paso D/A, pues necesitando unos 16 bits, al menos, jugar con los valores de las resistencias aun montando una cascada, o cuatro incluso, convierte el circuito en un rompecabezas y un mejunje de componentes que ya no se ni como meterlo en la placa de entrenamiento que quería usar. Con lo que me parece más viable usar otro integrado D/A.
Algún consejo al respecto de los componentes a emplear???.
Aunque si el problema con el integrador no fuera demasiado problemático me gustaría no descartar todavía definitivamente esa idea.

Muchísimas gracias por la rapidez de la contestación.
19/09/2010 #4

Avatar de Eduardo

Respuesta: Demasiado tiempo.
Sir Dunkel dijo: Ver Mensaje
Esto es lo que me temía, aunque ahora tengo la curiosidad si me puedes decir el porque en especial.
Simple, calculá los valores de resistencia y condensador que necesitarías.
Tené en cuenta que con resistencias del orden del megohm o mayores ya molesta la corriente de bias de las entradas bipolares.
Y que los condensadores electrolíticos cargados con muy bajas corrientes (~microamperes) se alejan del comportamiento ideal --> la primer carga después de un reposo demora mas que las siguientes y algunos ni llegan a cargarse.

Porque lo que estaba buscando realmente eran unas subidas y bajadas lo más lineales posibles. Con lo que con el paso por un sistema digital eso ya lo he perdido. Aunque quizá con unos 16 bits de resolución, sea suficiente, tendré que planteárselo.
Vienen cambiando la velocidad cada 10-15 minutos durante 6 hs (24-36 escalones) y decís que necesitás 16 bits por lo menos! No me jodas!
Nada mas hace números de cuantas rpm representaria el ultimo bit,

Si Vmax=3000rpm y la velocidad fuera lineal con la consigna, serían escalones de 0.046rpm --> ni tenes como notarlo, ni medirlo y la inestabilidad en velocidad propia del conjunto está kilómetros por encima de eso.

Para lo que querés hacer 8bits sobran.

Aunque la limitación de la tensión también jugará en mi contra, pues el circuito tiene que alimentarse de una salida de 10 voltios y es el rango donde trabajará de extremo a extremo.
Oh my God! Pensabas alimentar de ahí...
Los 10V de salida que tienen los variadores son para colgarle un potenciómetro, y están hechos para sacarles 2mA como máximo (para potes de 5k o mayor).

Por otro lado, todo proceso (lo llamo así porque en ningún momento dijiste de que se trata) tiene un "rango de interés" y fuera de el bastan pocas mediciones --> Tiene sentido ir barriendo con buena resolución solo en esos márgenes, fuera es una pérdida de tiempo.
Y para eso simplemente se usa un sumador ponderado con presets y un OPAMP para barrer de 3 a 7V (por ejemplo) en 16...256...loquesea escalones.

En cuanto la red R2R la veo poco adecuada en este caso para el paso D/A, pues necesitando unos 16 bits, al menos, jugar con los valores de las resistencias aun montando una cascada, o cuatro incluso, convierte el circuito en un rompecabezas y un mejunje de componentes que ya no se ni como meterlo en la placa de entrenamiento que quería usar. Con lo que me parece más viable usar otro integrado D/A.
La R2R sirve para pocos escalones (hasta 4-5bits, mas no es recomendable) porque presenta problemas de monotonía, despues ya conviene un conversor D/A.
Es decir, la R2R reemplazaría el variar a mano (la misma cantidad de escalones), con el D/A obviamente es superior y te simplifica el circuito.

Aunque si el problema con el integrador no fuera demasiado problemático me gustaría no descartar todavía definitivamente esa idea.
Sacate las dudas armándolo. Solamente que la integración no lo hagas a lazo abierto (busca circuitos de generacion de onda triangular)
19/09/2010 #5


Respuesta: Demasiado tiempo.
Eduardo dijo: Ver Mensaje
Simple, calculá los valores de resistencia y condensador que necesitarías.
Tené en cuenta que con resistencias del orden del megohm o mayores ya molesta la corriente de bias de las entradas bipolares.
Y que los condensadores electrolíticos cargados con muy bajas corrientes (~microamperes) se alejan del comportamiento ideal --> la primer carga después de un reposo demora mas que las siguientes y algunos ni llegan a cargarse.
Era lo que suponía pero era por asegurarme porque no me había encontrado con el caso.

Vienen cambiando la velocidad cada 10-15 minutos durante 6 hs (24-36 escalones) y decís que necesitás 16 bits por lo menos! No me jodas!
Nada mas hace números de cuantas rpm representaria el ultimo bit,

Si Vmax=3000rpm y la velocidad fuera lineal con la consigna, serían escalones de 0.046rpm --> ni tenes como notarlo, ni medirlo y la inestabilidad en velocidad propia del conjunto está kilómetros por encima de eso.

Para lo que querés hacer 8bits sobran.
Me acabo de dar cuenta de la chorrada que escribí. Se me fue la olla. No hay excusa, es de esas cosas que no piensas y escribes pa' alante y luego no te fijas.
Si, obviamente la cuestión es si valdrá con 4 bits, a partir de ahí no hay problema. En principio usaré 8 bits y ya tengo una recta muy aceptable.

Oh my God! Pensabas alimentar de ahí...
Los 10V de salida que tienen los variadores son para colgarle un potenciómetro, y están hechos para sacarles 2mA como máximo (para potes de 5k o mayor).
Mi gozo en un pozo... Pensaba poder disponer de una corriente de unos 10 o 20 mA sin problemas. Tener que meter otra alimentación ya es otra vuelta de tuerca. Aunque no es grave, es otro contratiempo más.

Por otro lado, todo proceso (lo llamo así porque en ningún momento dijiste de que se trata) tiene un "rango de interés" y fuera de el bastan pocas mediciones --> Tiene sentido ir barriendo con buena resolución solo en esos márgenes, fuera es una pérdida de tiempo.
Y para eso simplemente se usa un sumador ponderado con presets y un OPAMP para barrer de 3 a 7V (por ejemplo) en 16...256...loquesea escalones.

La R2R sirve para pocos escalones (hasta 4-5bits, mas no es recomendable) porque presenta problemas de monotonía, despues ya conviene un conversor D/A.
Es decir, la R2R reemplazaría el variar a mano (la misma cantidad de escalones), con el D/A obviamente es superior y te simplifica el circuito.

Sacate las dudas armándolo. Solamente que la integración no lo hagas a lazo abierto (busca circuitos de generacion de onda triangular)
Se que lo ideal es hacer que el circuito barriera en un margen medio, de 2 a 8, de 3 a 7. Y emplear un sumador para el offset necesario. Pero hasta descartar la idea del microcircuito que me había planteado de inicio no quería abandonar la idea de algo tan simple, que idealmente (mucho) podría funcionar.
Ya dejando eso de lado, prepararé el circuito con el 555, un contador up/down de 8 bits, un D/A y un sumador.
Y mañana verificaré que no pueda obtener tanta corriente de la salida, pero ya me hago a la idea de poner una alimentación aparte.

Muchas gracias por la colaboración y las correcciones.
Alguna sugerencia sobre el contador y el D/A??.
23/09/2010 #6


Respuesta: Demasiado tiempo.
Hola de nuevo.

Pido ayuda de nuevo por una importante vuelta de tuerca.
Tras preparar el circuito anterior me encontré con que lo que en un principio era una recta, formando un diente de sierra, ahora no les gusta y necesitan una sinusoidal. Imaginaos mi cara de asombro.
Le he dado algunas vueltas y no se me ocurre como montar un circuito que cumpla con las características. Pues incluso dividiendo el sistema en cuartos y secuenciarlos y sumarlos para cojer la señal con la carga de condensador (donde tendría que hacer pruebas de carga en tiempo real) no se me ocurre la forma de obtener el cuarto decreciente.

Por ello me estoy planteando usar un micro, que almacene los valores de la salida y los entregue consecutivamente, formando la señal "a mano".

Solo he trabajado con el 8051 y el 80537, pero no encuentro donde comprar una placa de desarrollo y prueba. Incluso de otros modelos, no he encontrado ninguna con salida analógica. Además de que tendría que ponerme al día con otro entorno.

Por favor, agradecería que si conoceis un proveedor, me lo indicaseis. O si se os ocurre una solución en base a circuito sencilla.

Si no, en última instancia. Que placa o micro me aconsejais para luego añadirle yo un conversor D/A.

Muchas gracias por anticipado.
23/09/2010 #7

Avatar de Eduardo

Respuesta: Demasiado tiempo.
Sir Dunkel dijo: Ver Mensaje
Tras preparar el circuito anterior me encontré con que lo que en un principio era una recta, formando un diente de sierra, ahora no les gusta y necesitan una sinusoidal.
Lo de exigir una señal senoidal es muestra que no tienen NPI de lo que dicen, porque de notarse diferencia respecto de la triangular, sería en las velocidades extremas. Y normalmente los límites de los ensayos caen inmediatamente fuera de la zona de interes.
Tal vez la exigencia sea porque se necesite una aceleración suave todo el proceso ==> pero eso se consigue con cualquier señal de derivada continua, no es necesario que sea senoidal.

Le he dado algunas vueltas y no se me ocurre como montar un circuito que cumpla con las características. Pues incluso dividiendo el sistema en cuartos y secuenciarlos y sumarlos para cojer la señal con la carga de condensador (donde tendría que hacer pruebas de carga en tiempo real) no se me ocurre la forma de obtener el cuarto decreciente.
Para pasar de una triangular a una "pseudosenoide" se usan un AO con diodos en la realimentacion (ver Google sine wave shaper )

Por ello me estoy planteando usar un micro, que almacene los valores de la salida y los entregue consecutivamente, formando la señal "a mano".

Solo he trabajado con el 8051 y el 80537, pero no encuentro donde comprar una placa de desarrollo y prueba. Incluso de otros modelos, no he encontrado ninguna con salida analógica. Además de que tendría que ponerme al día con otro entorno.
Pibe, si tu cliente no tiene claro lo que quiere siempre surgirán cosas por modificar. Vos lo que tenés que hacer es comprar hecho todo lo que se pueda y hacer el mínimo desarrollo posible.
La diferencia está en que el cliente aprecia y paga conforme solo lo ve y toca. Haciendo desarrollos vas a demorar mucho mas y no vas a cobrar ni la décima parte de lo que "deberías".
Además para el cliente, si terminás rápido (aunque hayas comprado todo hecho) es porque sabés. Y si demorás, es que se te complicó porque no sabés.

Consejo: Comprá un módulo de salida analógica de este tipo y lo conectás a una PC con un programita en Visual Basic (u otro) que vaya tirando valores a intervalos regulares.
Cualquier modificación de la curva la podrán hacer ellos mismo a gusto y placer.
23/09/2010 #8


Respuesta: Demasiado tiempo.
Eduardo dijo: Ver Mensaje
Lo de exigir una señal senoidal es muestra que no tienen NPI de lo que dicen, porque de notarse diferencia respecto de la triangular, sería en las velocidades extremas. Y normalmente los límites de los ensayos caen inmediatamente fuera de la zona de interes.
Tal vez la exigencia sea porque se necesite una aceleración suave todo el proceso ==> pero eso se consigue con cualquier señal de derivada continua, no es necesario que sea senoidal.
Cierto. Para ellos es lo mismo decirme que la quieren senoidal o que forme figuritas de Mickey Mouse. Pero si dicen que la senoidal es la que mejor "se ajusta a sus necesidades", ahora tengo que presentar propuestas y estimaciones, para ver si se bajan de la burra o no.

Para pasar de una triangular a una "pseudosenoide" se usan un AO con diodos en la realimentacion (ver Google sine wave shaper )
A lo mejor estoy equivocado, pero la señal senoidal tiene que ser de la frecuencia antes descrita. O sea 23 microHz, un ciclo cada 12 horas. Eso no hay Sine Wave shaper que lo trague.

Pibe, si tu cliente no tiene claro lo que quiere siempre surgirán cosas por modificar. Vos lo que tenés que hacer es comprar hecho todo lo que se pueda y hacer el mínimo desarrollo posible.
La diferencia está en que el cliente aprecia y paga conforme solo lo ve y toca. Haciendo desarrollos vas a demorar mucho mas y no vas a cobrar ni la décima parte de lo que "deberías".
Además para el cliente, si terminás rápido (aunque hayas comprado todo hecho) es porque sabés. Y si demorás, es que se te complicó porque no sabés.
Lo se. Solo pensar en montar una placa de micro de cero, o pelearme con un micro que no conozco, solo por esto, y me dan escalofríos. Espero poder convencerlos de la señal triangular.

Consejo: Comprá un módulo de salida analógica de este tipo y lo conectás a una PC con un programita en Visual Basic (u otro) que vaya tirando valores a intervalos regulares.
Cualquier modificación de la curva la podrán hacer ellos mismo a gusto y placer.
MARAVILLA. Estuve varias horas buscando salidas analógicas para un PC (aunque no se use al final, al menos mirar la opción) y lo único que me salía eran tarjetas como la de National Instruments, 1600$ de nada, solo tarjeta, software y cables aparte.
Lo tendré en cuenta como una opción también.

Muchas gracias por la ayuda.
Os contaré como remata la cosa.
23/09/2010 #9

Avatar de Eduardo

Respuesta: Demasiado tiempo.
Sir Dunkel dijo: Ver Mensaje
A lo mejor estoy equivocado, pero la señal senoidal tiene que ser de la frecuencia antes descrita. O sea 23 microHz, un ciclo cada 12 horas. Eso no hay Sine Wave shaper que lo trague.
No se que habrás mirado.
www.national.com/an/AN/AN-263.pdf

Pero como ellos deben llamar señal senoidal a cualquier cosa que varíe suavemente, se pueden hacer circuitos mas simples.
28/10/2010 #10


Respuesta: Demasiado tiempo.
Hola de nuevo.
Quería comentar como quedó la cosa al final.

Lamento la tardanza, se mezclaron problemas profesionales y personales.

Con gran sopresa por mi parte quisieron un programa para controlar con un ordenador el variador. Con lo que he pedido un modulo DAQ RedLab de la marca Meilhaus Electronic y he preparado un programa sencillito con el Visual Basic para ir variando una señal que le acoplaré en la entrada del variador.

Ahora queda esperar que nos lo entreguen estos días y probar que funcione todo bien.

De todas formas mil gracias por la ayuda Eduardo.
Respuesta
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