Generatore di segnale trifase

[Jonio]

Salve, seguo saltuariamente il forum da esterno ed ho deciso di iscrivermi per chiedervi alcune indicazioni considerando che traspare dai vostri commenti molta competenza ed esperienza. Ho bisogno di generare segnali trifase ad altissime frequenze, sicuramente non sotto i 10kHz cercando su internet non ho trovato generatori di frequenze trifase che arrivino a tanto, al massimo ai 2kHz. Ho un generatore di frequenze mono fase, non so se ha più canali o qualche opzione anche per la trifase e per questo dovrò leggere attentamente il libretto di istruzioni. Cosa mi consigliate di fare? Sappiate che devo collegare al generatore un carico: una serie di elettromagneti. Pensavo di creare dei circuiti col NE555 che generino la frequenza che mi serva, farne 3 e poi sfasarli, il problema è che non so come potrei sfasarli, non so quanta potenza potrebbe erogare ed eventualmente non so come si potrebbe collegare ad un amplificatore operazionale. Ho anche pensato all'eventualità di sincronizzare 3 generatori di frequenze di quelli semplici che si trovano in commercio a basso prezzo considerando che io ho solo un generatore di frequenze analogico un po' datato e non credo che abbia più canali. Spero che possiate delucidarmi sulla strada da seguire, grazie

[Livio Orsini]

Lo sfasamento delle 3 fasi è di 120°.

Se vuoi generare 3 segnali aventi la stessa freqeunza ma sfasati di 120°, devi partire da un segnale di freqeunza tripla e poi dividere per 3 usando uno shift register con3 passi. prelevando un segnale da ogni passo otterrai la terna sfasata.

Si può realizzare in Hw, oppure con un piccolo micro.

 

Se ti serve un segnale sinusoidale, puoi ricavare le 3 sinusoidi con r filtri bassa basso o passa banda.

 

Questa è l'idea di massima per una soluzione.

[Jonio]

1 ora fa, Livio Orsini ha scritto:

Lo sfasamento delle 3 fasi è di 120°.

Se vuoi generare 3 segnali aventi la stessa freqeunza ma sfasati di 120°, devi partire da un segnale di freqeunza tripla e poi dividere per 3 usando uno shift register con3 passi. prelevando un segnale da ogni passo otterrai la terna sfasata.

Si può realizzare in Hw, oppure con un piccolo micro.

 

Se ti serve un segnale sinusoidale, puoi ricavare le 3 sinusoidi con r filtri bassa basso o passa banda.

 

Questa è l'idea di massima per una soluzione.

Curioso come concetto, non ne avevo mai sentito parlare. Io per esempio ho un raspberry pi zero, potrei collegare uno di questi shift register a 3 passi mettendo in ingresso una frequenza di mettiamo 30kHz ed ottenere in ognuno di questi 3 passi una frequenza di 10kHz sfata di 120° rispetto alla precedente, giusto? Dopodichè per ottenere una sinusoide abbastanza precisa mi creo artigianalmente un filtro passa basso tarato a 10kHz? Mi sono un po' informato su questi shift register, devo per forza trovarne uno da 3 passi o anche uno con 8 passi però con solo 3 uscite aperte può funzionare? Mi pare di aver capito che le uscite vengono aperte o chiuse con un circuito apposito

[Livio Orsini]

Questo è uno shift a 4 bits,

 

Il generatore a 30 kHz da il clock; con il primo impulso di clock, e solo sul primo impulso, si mette alto l'ingreso di input. L'uscita Q2 è collegata all'ingresso D0.

Al m1° impulso di clock Q0 va alto, al secondo impulso di clock Q0 =0, Q1=1, Q2 =0; al terzo impulso di clock Q0 =0, Q1=0, Q2 =1; al quarto impulso di clock Q0 =1, Q1=, Q2 =0. E così via sino a quando il circuito è alimentato.

 

Oppure molto più semplicemente puoi usare arduino o, se preferisci,  raspberry, per geenrare su 3 uscite 3 segnali sfasati di 120°.

Descrizione di principio per arduino.

Uso le porte D3, D4, e D5 come uscite di segnale. Programmo timer2 per generare un interrupt ogni 33,333µsec.; nella routine di servizio dell'interrupt ingremento una variabile che parte da 0 e se >2 si riazzera. Poi faccio una scelta in base al valroe della variabile per mettere alta  D3, e basse D4, D5; oppure alzo D4 o D5.

Anche qui avrò 3 segnali a 10Kz sfasati tra loro di 120° che ruotano continuamente.

Se ci colleghi tre LEDs vedi proprio la rotazione.

 

Poi se alle tre uscite accoppi r filtri passa baso, con frequenza di taglio a 10Kz i segnali diventano sinusoidali. meglio amplificarli un po' prima perchè, tagliando tutto il contenuto armonico, l'ampiezza diminuisce di molto.

[Jonio]

5 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

Questo è uno shift a 4 bits,

 

Il generatore a 30 kHz da il clock; con il primo impulso di clock, e solo sul primo impulso, si mette alto l'ingreso di input. L'uscita Q2 è collegata all'ingresso D0.

Al m1° impulso di clock Q0 va alto, al secondo impulso di clock Q0 =0, Q1=1, Q2 =0; al terzo impulso di clock Q0 =0, Q1=0, Q2 =1; al quarto impulso di clock Q0 =1, Q1=, Q2 =0. E così via sino a quando il circuito è alimentato.

 

Oppure molto più semplicemente puoi usare arduino o, se preferisci,  raspberry, per geenrare su 3 uscite 3 segnali sfasati di 120°.

Descrizione di principio per arduino.

Uso le porte D3, D4, e D5 come uscite di segnale. Programmo timer2 per generare un interrupt ogni 33,333µsec.; nella routine di servizio dell'interrupt ingremento una variabile che parte da 0 e se >2 si riazzera. Poi faccio una scelta in base al valroe della variabile per mettere alta  D3, e basse D4, D5; oppure alzo D4 o D5.

Anche qui avrò 3 segnali a 10Kz sfasati tra loro di 120° che ruotano continuamente.

Se ci colleghi tre LEDs vedi proprio la rotazione.

 

Poi se alle tre uscite accoppi r filtri passa baso, con frequenza di taglio a 10Kz i segnali diventano sinusoidali. meglio amplificarli un po' prima perchè, tagliando tutto il contenuto armonico, l'ampiezza diminuisce di molto.

Sto cercando, non senza una buona dose di mal di testa, di capire se il mio progetto è fattibile. La potenza erogata da un arduino o un raspberry mi sembra troppo poca per collegarci un carico. Nel caso dell'utilizzo di un register shift mi pare di capire di dover collegare in parallelo i vari clock col segnale del generatore di funzioni al triplo della frequenza che voglio poi ottenere non mi è però esattamente chiaro cosa dovrei collegare all'input

[Livio Orsini]

Per prima cosa: quanta corrente, ed a quale tensione, deve erogare il tuo generatore?

Sarebbe anche auspicabile che tu descrivessi completamente l'applicazione che hai in mente. Conoscere tutto facilta la puntualità delle risposte. Quando ci si rivolge per aiuto ad un forum , non è proprio il caso di essere riservati come se si stesse discustendo di apparati militari di ultima generazione.😀

 

Qualsiasi soluzione tu adottassi, componenti discretim, arduino o raspberry, la potenza del segnale generato sarebbe comunque irrisoria; quindi il segnale così ottenuto andrà comunque amplificato.

 

10 ore fa, Jonio ha scritto:

Nel caso dell'utilizzo di un register shift mi pare di capire di dover collegare in parallelo i vari clock col segnale

 

Nello schema sopra riportato ilclock è unico. In pratica si tratta di due doppi FlipFlop di tipo "D" come il 74HC74 o il CD4013, collegati in cascata dove i pins di clock sono collegati tutti assieme.

[Jonio]

Il 22/1/2024 alle 08:18 , Livio Orsini ha scritto:

Per prima cosa: quanta corrente, ed a quale tensione, deve erogare il tuo generatore?

Sarebbe anche auspicabile che tu descrivessi completamente l'applicazione che hai in mente. Conoscere tutto facilta la puntualità delle risposte. Quando ci si rivolge per aiuto ad un forum , non è proprio il caso di essere riservati come se si stesse discustendo di apparati militari di ultima generazione.😀

 

Qualsiasi soluzione tu adottassi, componenti discretim, arduino o raspberry, la potenza del segnale generato sarebbe comunque irrisoria; quindi il segnale così ottenuto andrà comunque amplificato.

 

 

Nello schema sopra riportato ilclock è unico. In pratica si tratta di due doppi FlipFlop di tipo "D" come il 74HC74 o il CD4013, collegati in cascata dove i pins di clock sono collegati tutti assieme.

L'obiettivo è azionare in sequenza una serie di elettromagneti con un generatore trifase ad alta frequenza un po' come l'esempio del led fatto da lei prima per creare un flusso di particelle ferromagnetiche tipo polvere di ferro all'interno di una soluzione chimica. è sostanzialmente un esperimento universitario per la separazione di sostanze metalliche che potrebbe tornare utile per esempio nell'evitare che finiscano metalli pesanti nei corsi d'acqua, ho pensato di chiedere aiuto in questo forum anche perchè i professori di elettronica ed elettrotecnica sono poco disponibili a dare dettagli e a discutere soluzioni pratiche. L'idea sarebbe questo, l'obiettivo è quindi quello di avere un generatore di segnale trifase, se a frequenza variabile sarebbe ancora meglio, io ho disponibile un generatore di segnale da 20hz a 20khz della vecchia marconi instruments volendo avrei anche un raspberry pi ed un nucleo-64 dell'ST. Gli elettromagneti sono di grandi dimensioni considerando che si tratta di un prototipo ed in futuro si penserà anche eventualmente ad una miniaturizzazione e sono alimentati da 12 volt. Credo che mi serva una buona potenza, non so quanta perchè maggiore è il campo magnetico generato sicuramente più evidente sarà l'effetto e per questo dovrò acquistarli e misurarne la resistenza per capire che potenza massima possono gestire senza bruciarsi. Oltre a trovare una soluzione per alternare il segnale in trifase devo anche trovare una soluzione per amplificarlo non solo come voltaggio ma anche come potenza richiedibile alla sorgente e per questo trovai in passato un circuito che sfruttando la corrente di una batteria esterna permetteva di poter richiedere più potenza alla sorgente. Non sono sicuro di essere stato abbastanza chiaro perchè mi manca un po' il vocabolario tecnico adatto, ma spero di essermi fatto capire

[Livio Orsini]

1 ora fa, Jonio ha scritto:

perchè i professori di elettronica ed elettrotecnica sono poco disponibili a dare dettagli e a discutere soluzioni pratiche.

 

Mi stupirei del contrario😀

Quasi mai gli insegnabti universitari, specialmente in Italia, si occupano di problemi pratici.

 

1 ora fa, Jonio ha scritto:

io ho disponibile un generatore di segnale da 20hz a 20khz della vecchia marconi instruments

 

In genere sono ottimi apparati, stabili e robusti; andrebbe benissimo come generatore di clock.

 

1 ora fa, Jonio ha scritto:

Credo che mi serva una buona potenza, non so quanta perchè maggiore è il campo magnetico generato sicuramente più evidente sarà l'effetto

 

Non va bene. Cerca di procurarti il folgio tecnico di questi magneti così da stabile qunato è la massima corrente con cui puoi pilotarli.

1 ora fa, Jonio ha scritto:

Non sono sicuro di essere stato abbastanza chiaro perchè mi manca un po' il vocabolario tecnico adatto, ma spero di essermi fatto capire

 

Si, tutto sommato si riesce ad intuire quello di cui necessiti.

 

Visto che, correttamente, hai aperto un'altra discussione per la parte di potenza, qui affrontiamo solo la soluzione per la generazione del segnale trifase.

 

Io ti suggerirei di usare il generatore marconi come generatore di clock, anche se è limitato a 20kHz, per fare le prove potrebbe andar bene.

Poi, eventialmente, con pochi euro puoi acquistare un "cinesino" che può benissimo essere adatto allo scopo.

 

Con le informazioni che tio ho dato saresti in grado di implemetare il circuito per ricavare i 3 segnali a 120°?

Se vuoi, possono darti lo schema completo, però devi avere un poco di pazienza perchè ho parecchie cose da fare contemporaneamente.

 

Anche per il filtraggio potrei darti una mano per arrivare al dettaglio del circuito, sempre con calma, però

[Jonio]

1 ora fa, Livio Orsini ha scritto:

 

Mi stupirei del contrario😀

Quasi mai gli insegnabti universitari, specialmente in Italia, si occupano di problemi pratici.

 

 

In genere sono ottimi apparati, stabili e robusti; andrebbe benissimo come generatore di clock.

 

 

Non va bene. Cerca di procurarti il folgio tecnico di questi magneti così da stabile qunato è la massima corrente con cui puoi pilotarli.

 

Si, tutto sommato si riesce ad intuire quello di cui necessiti.

 

Visto che, correttamente, hai aperto un'altra discussione per la parte di potenza, qui affrontiamo solo la soluzione per la generazione del segnale trifase.

 

Io ti suggerirei di usare il generatore marconi come generatore di clock, anche se è limitato a 20kHz, per fare le prove potrebbe andar bene.

Poi, eventialmente, con pochi euro puoi acquistare un "cinesino" che può benissimo essere adatto allo scopo.

 

Con le informazioni che tio ho dato saresti in grado di implemetare il circuito per ricavare i 3 segnali a 120°?

Se vuoi, possono darti lo schema completo, però devi avere un poco di pazienza perchè ho parecchie cose da fare contemporaneamente.

 

Anche per il filtraggio potrei darti una mano per arrivare al dettaglio del circuito, sempre con calma, però

Ti ringrazio tantissimo per la disponibilità, in tanto mi preoccuperò di acquistare gli elettromagneti e di misurarne la resistenza da lì mi calcolo la corrente massima e considerando che devo usarne 9 in totale li collego in parallelo a 3 a 3 e poi in serie mi calcolo la potenza che mi serve per pilotarli. Di filtri ne ho creati altri in vita mia tendenzialmente passa basso a 50hz filtri RC quindi con una resistenza, un condensatore collegati alla messa a terra e mi sembravano abbastanza stabili sicuramente sono serviti per ciò per cui mi servivano. Ci sono particolari accortezze quando si lavora con range di frequenze più alte?

[Livio Orsini]

27 minuti fa, Jonio ha scritto:

di misurarne la resistenza da lì mi calcolo la corrente massima

 

Non basta! Bisogna conoscere anche il valore di induttanza e la massima corrente che possono sopportare.

Non ti puoi procurare il foglio tecnico? Chi li produce?

 

29 minuti fa, Jonio ha scritto:

onsiderando che devo usarne 9 in totale li collego in parallelo a 3 a 3 e poi in serie

 

Forse non ho capito io, ma non mi sembra una buona scelta.

Hai 3 fasi quindi avrai 3 magneti per fase. Se li colleghi in serie ognuno si prende circa 1/3 della tensione dipsonibile, mentre se li colleghi in parallelo triplichi la corrente che dovrà fornire il drive, ma questa mi sembra la configurazione migliore.

 

32 minuti fa, Jonio ha scritto:

Ci sono particolari accortezze quando si lavora con range di frequenze più alte?

 

Prima di tutto c'è la scelta del layout che comincia ad avere una certa rilevanza, poi c'è la scelta dei materiali.

Io ipotizzerei più che un R-C un L-C a 2 celle.

Però come ti ho scritto nell'altra discussione, forse non è necessario filtrare per ottenere la sinusoide.

Da come vedo il problema io si tratta solo di dare un impulso ad ogni bobina. Forse si potrebbe anche ipotizzare di suddividere la durata dell'impulso in tanti mcrostep di duty cycle varabile per dosare la corrente assorbita dal magnete.

 

Forse se mi spiegassi di più su come dovrebbe funzionare il marchingegno potrei essere più preciso.

[Jonio]

4 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

 

Non basta! Bisogna conoscere anche il valore di induttanza e la massima corrente che possono sopportare.

Non ti puoi procurare il foglio tecnico? Chi li produce?

Li produce la Heschen sul sito non c'è un tasto per scaricare il datasheet e mi preoccuperò allora di contattarli tramite email per averlo così nel frattempo lo condivido qua per chi ne avesse bisogno in futuro

 

4 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

Forse non ho capito io, ma non mi sembra una buona scelta.

Hai 3 fasi quindi avrai 3 magneti per fase. Se li colleghi in serie ognuno si prende circa 1/3 della tensione dipsonibile, mentre se li colleghi in parallelo triplichi la corrente che dovrà fornire il drive, ma questa mi sembra la configurazione migliore.

Sì credo di essermi spiegato male io, ne collego 3 in parallelo per ogni fase

 

4 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

Prima di tutto c'è la scelta del layout che comincia ad avere una certa rilevanza, poi c'è la scelta dei materiali.

Io ipotizzerei più che un R-C un L-C a 2 celle.

Però come ti ho scritto nell'altra discussione, forse non è necessario filtrare per ottenere la sinusoide.

Da come vedo il problema io si tratta solo di dare un impulso ad ogni bobina. Forse si potrebbe anche ipotizzare di suddividere la durata dell'impulso in tanti mcrostep di duty cycle varabile per dosare la corrente assorbita dal magnete.

 

Forse se mi spiegassi di più su come dovrebbe funzionare il marchingegno potrei essere più preciso.

Funziona esattamente come l'esempio fatto da lei dei LED, 3 led collegati ad ogni fase che mostrano una rotazione solo che al posto dei 3 led ci sono 3 gruppi da 3 elettromagneti

[Jonio]

Ho ordinato i magneti, tutti hanno un induttanza di 12.5mH ed una corrente massima di 0.22A alimentati a 5V.
Il mio generatore di segnali Marconi arriva ad un massimo di 20kHz stavo pensando quindi di acquistare questo generatore: https://www.amazon.it/DollaTek-Generator-Frequenza-regolabile-rettangolare/dp/B08P36752V/ref=asc_df_B08P36752V/?tag=googshopit-21&linkCode=df0&hvadid=518584468067&hvpos=&hvnetw=g&hvrand=13935463637558300326&hvpone=&hvptwo=&hvqmt=&hvdev=c&hvdvcmdl=&hvlocint=&hvlocphy=9050635&hvtargid=pla-1219131577635&psc=1&mcid=a2b336e0ddea348694ddb9d21f14946e
per generare 90kHz da dividere poi in 30kHz a fase usando due SN74HC74N della Texas Instruments. Il generatore che ho linkato sembra adatto? Inoltre ci sono particolari accorgimenti da seguire? c'è qualche pcb già pronto dove posso montare i due chip e collegare il generatore? Grazie

[Simone222]

Il 23/1/2024 alle 15:18 , Livio Orsini ha scritto:

Mi stupirei del contrario😀

Quasi mai gli insegnabti universitari, specialmente in Italia, si occupano di problemi pratici.

A me sembra che la teoria sia stata inventata anche per quelle persone che diversamente morirebbero di fame

[giacomo56]

Con la scheda nucleo64, se la sai programmare, generi quello che vuoi facilmente senza comprare altro.

Ti rimane solo la parte di potenza da saldare su una millefori per le prove.

Ciao.

[Livio Orsini]

19 ore fa, Jonio ha scritto:

Ho ordinato i magneti, tutti hanno un induttanza di 12.5mH ed una corrente massima di 0.22A alimentati a 5V.

 

Fatti bene i conti sulle costanti di tempo di questi magneti. Non è detto che tu riesca a pilotarli a 30kHz.