Monitorare Gli Rpm - un semplice(?) contagiri

[RodN]

Buongiorno a tutti. Mi chiamo Rodolfo e sono assolutamente novizio di elettronica e dei plc.

Ho approcciato questo mondo per necessità, e mi sono ritrovato coinvolto con una passione che, essendo proveniente dalla meccanica, non avrei mai sospettato.

Sto realizzando insieme con un amico una piccola turbina eolica. Ci stiamo mettendo il nostro tempo (6 mesi e siamo ancora in fase di progettazione) perchè è un hobby e perchè vogliamo fare le cose per benino.

La differenza con quanto si vede nei siti "fai da te" è che, nonostante la piccola taglia (parliamo di 3-5 KW), noi vogliamo implementare il passo pale variabile.

In rete si trovano già pronti sistemi di variazione del passo pale meccanici, regolati dal momento sviluppato dalle pale sul loro mozzo. Un esempio qui:

http://www.martinslade.freeserve.co.uk/Pro...d%20turbine.pdf

A differenza dell'esempio sopra, che usa un plc per il controllo del freno e il datalogging dei dati, noi vogliamo utilizzarlo anche per attivare un attuatore lineare che sostituisca la molla nel regolare il passo delle pale.

Da inesperto totale, il primo problema è la lettura dei dati. Il plc di fascia bassa che usiamo è il CUBLOC CB 280 www.cubloc.com. Ha 48 I/O. Ho un sensore ottico telemecanique NPN di quelli con il catarifrangente opposto. Mi chiedevo quale potesse essere il metodo migliore per monitorare accuratamente gli rpm:

Non posso misurare il tempo intercorrente fra due segnali. Sarebbe stata la soluzione più facile, ma il plc non me lo permette (ho cercato a lungo nel loro forum di supporto). Viste le basse velocità (100-200 rpm) non posso nemmeno contare i passaggi ogni 2-3 secondi, avrei dei risultati falsati.

Quindi le alternative che ho in mente sono le seguenti:

- Aggiungere altri catarifrangenti alla parte rotante, in modo da alzare la frequenza dei rilevamenti a 12 o anche 16 per ogni giro. Questo mi darebbe risultati affidabili anche leggendo ogni 2 secondi. Con 16 punti avrei il 6,25% di errore. Non certo ottimale, ma forse sufficiente.

- Misurare in qualche modo la frequenza di uscita. Stiamo ancora valutando l'uso di un sincrono o di un asincrono. Nel caso di uso di un alternatore sincrono misurare la frequenza potrebbe darci dei risultati più affidabili. Nel caso dell'asincrono ovviamente questa scelta non è praticabile.

Ci sono altri metodi? Qual'è la soluzione ottimale?

Grazie in anticipo,

Rodolfo.

[Livio Orsini]

C'è una soluzione semplice, affidabile, la cui precisione è più sufficiente per i tuoi scopi: la dinamo tachimetrica. Tattasi di una dinamo ad eccitsazione separata, con campo costituito da magneti permanenti, la cui caratteristica meccani è quella di necissatare di una coppia motrice trascurabile. La tensione che fornisce è una funzione lineare della velocità di rotazione ed è costante nel tempo. Solitamente le tachimetriche hanno un'uscita pari a 60mV/1 rpm, con 200-300 rpm avresti una tensione di 1,2v-1,8v che potrebbero essere sufficienti per pilotare un anello annalogico, o numerico, di controllo del passa. La misura è istantanea, questo permette di costruire un buon reoglatore.

Un consiglio. Cubobloc forse non è il massimo dell'affidabilità, specie per un ambiente un poco gravoso come il tuo generatore.

[rimonta]

viste le possibili temperature e umidità potresti valutare un Siemens Siplus tipo S7 200. Costa di più ma ti dà garanzie di durata

[RodN]

Grazie per la velocissima risposta.

Per l'ambiente pensavo di mettere il plc non sulla turbina ma alla base della torre in un armadio rack per proteggerlo dalle intemperie. 15 metri non dovrebbero essere un problema viste le correnti implicate. Ovviamente dovendo passare vicino ai cavi di alternata con dentro 300-400 volts, prevederò una schermatura per i cavi di segnale.

Per la dinamo tachimetrica, ho provato a cecarla su rs ma non c'è. E' un componente comune o devo cercare dai grandi fornitori?

Cercando in rete ho visto che viene definito "componente a basso costo per la lettura della velocità".

Ne ho trovate qui:

http://www.mcetechnik.it/shop/categoria.ph...20ED%20ENCODERS

ma probabilmente ho un concetto diverso di "basso costo"

[Livio Orsini]

Le dinamo presentate nel link sono tra le più comuni, però i prezzi sono molto più elevati del dovuto (>100% ).

Essendo la dinamo, o il motore cc, una macchina reversibile, potresti usare un comune motorino in cc, di quelli da giacattoli p.e., con alimentazione sui 5V. La costanza della tensione in uscita è, probabilmente, inferiore a quella di una tachimetrica, ma sarebbe comunque sufficiente ai tuoi scopi.

Attenzione. Anche mettendo il tutto in un armadietto avresti comunque il problema delle escursioni di temperatura che potrebbero, in qualche modo, inficiare l'affidabilità del tuo dispsoitivo. Poi, da non dimenticare, l'immunità ai distrubi emessi e condotti.

[RodN]

Grazie Livio (posso dare del tu, vero?)

Usare un brushless sarebbe fattibile? Ho sempre avuto un brutto rapporto con le spazzole, e questo dovrebbe girare praticamente 7/24.

[Livio Orsini]

Sul forum ci si da tutti del tu, come si usa tra colleghi.

Non credo sia fattibile l'uso di un brushless come tachimetrica. Esistono gli alternatori tachimetrici, se non ti piacciono le spazzole, ma i prezzi poi sono più lelvati di quelli delle tachimetriche.

Il problema di fondo è il dispositivo che stai usando per il controllo. 200 rpm corrisponde a circa 3,33 Hz. Se applichi un disco con un 30 fori ed una forcella ottica, ottieni una frequenza di circa 100 Hz e 150 Hz se vai a 300rpm. Con queste frequnze è possibile misurare con sufficiente approssimazione la velocità e regolare il passo con periodo di 1", che ritengo sia decente per l'applicazione. Certo che se usassi un'elettronica dedicata sarebbe molto meglio

Per curiosità mia sarebbe possibile vedere i progetti del generatore 8parte meccanica)?

[RodN]

Appena completi sarà mia cura mandarteli in pvt. Spero (sarebbe un ottimo segno per noi) di coaiduvarli con qualche foto

Per ora stiamo ancora sperimentando qual'è la soluzione migliore come alternatore (sincrono acquistato, motore asincrono convertito, sincrono a magneti permanenti autocostruito)

Modificato: 18 luglio 2007 da RodN

[UC2000]

Il mio consiglio è quello di usase un "encoder incrementale".

In pratica è un dispositivo collegato meccanicamente all'asse di rotazione che genera un treno di impulsi proporzionale alla velocità.

Per la tua applicazione andrebbe bene un modello con 100 impulsi/giro. Esistono molti produttori, tra cui TEKEL, LIKA e molti altri.

Ad esso può essere abbinato il modulo di conversione frequenza/tensione, che converte gli impulsi in un segnale analogico 0-10V o 4-20mA per poterlo acquisire dal PLC o dall'eventuale regolatore analogico. La ditta Seneca ad esempio produce il modello Z111, ma potresti trovarne di simili anche da Phoenix Contact, Weidmuller o altri. La alimentazione di tali dispositivi è solitamente 24Vcc.