Onda sinusoidale sfasata di 90°: come si ottiene?

[EmilioDale]

Salve a tutti,
scrivo nel forum da parecchio nel settore eolico,
in questa sezione non conosco nessuno, quindi mi presento:
Sono Emilio D'Alessandro, sto lavorando ad un sistema elettronico di gestione della potenza di alternatori sincroni per eolico... e per farla breve avrei bisogno di un circuito (o trasformatore o altro) che mi faccia questa semplice operazione:

data una tensione alternata sinusoidale in ingresso voglio ottenere in uscita un altra onda sinusoidale (uguale alla prima) sfasata rispetto alla prima di 90 gradi.

sto privando con un circuito con PIC che elabora l'onda in ingresso e ne emette un altra in uscita mediante ponte H sfasata di 90 gradi.

solo che la cosa è complessa e speravo ci fossero dispositivi già pronti per fare sta cosa (non so sfasatori elettromeccanici o che altro... boh).

[triac60]

Ciao Emilio
Credo che la sezione non sia del tutto adatta, ma a questo ci penseranno i moderatori a spostarla eventualmente.
La tua richiesta è abbastanza insolita, non mi è mai capitata una esigenza del genere, comunque provo a darti qualche indicazione da elaborare se la ritieni interessante.
Si potrebbe inviare la sinusoide ad un ponte raddrizzatore e con questa alimentare un amplificatore di potenza in classe D (ha un ottimo rendimento, se non ricordo male intorno al 90%, sul Web trovi svariati schemi).
Con un PIC (visto che li conosci bene) puoi leggere in modo analogico la sinusoide originaria e sfasarla a tuo piacimento, a questo punto il segnale generato lo puoi inviare all'ingresso dell'amplificatore in classe D.
Per il momento non mi viene altro in mente.
Buon lavoro, ciao.

[AlessioF76]

Ciao ci siamo sentiti sull'eolico e su youtube
questo potrebbe fare per te :
CONVERTITORE CON INGRESSO MONOFASE USCITA TRIFASE FCX1325 DA 6KVA Maxwell FCX1325

Ciao
Alessio

[triac60]

Ci avevo pensato anche io Alessio, e credo anche Emilio, purtroppo non saprei come tenerlo in fase quel convertitore, o meglio, sfasato perfettamente di 90° con la sinusoide originale.
Ciao

[EmilioDale]

grazie

Ciao Triac, Alessio,
grazie per le info,

in effetti quello che sto cercando di fare è leggere la sinusoide col PIC e generare un PWM sinusoidale col PIC sfasato di 90 ° (uso una matrice IN->OUT) e poi amplifico il PWM con un semplice ponte H (L298).
In pratica è lo stesso metodo che dici tu triac usando un classe D, che altro non è che un ampli switching .

speravo ci fosse qualcosa di + semplice...
vabbè.

P.S.
Alessio il convertitore mono/trifase che hai postato non mi permetterebbe il controllo della fase, cmq, grazie.

Ciao.

[triac60]

Ciao Emilio
Più che PWM col PIC pensavo ad'una riconversione Digitale Analogica (D/A) a 8-10 bit per ricostruire quasi perfettamente la sinusoide da dare in pasto all'ampli in classe D, il software x il PIC dovrebbe risultare molto semplice in questo caso, gli ampli D li trovi su E-Bay a prezzi stracciati e anche molto potenti.

[EmilioDale]

Ciao Emilio
Più che PWM col PIC pensavo ad'una riconversione Digitale Analogica (D/A) a 8-10 bit per ricostruire quasi perfettamente la sinusoide da dare in pasto all'ampli in classe D, il software x il PIC dovrebbe risultare molto semplice in questo caso, gli ampli D li trovi su E-Bay a prezzi stracciati e anche molto potenti.

Grazie 1000,
esaminerò......

[andy48]

La matematica dice che la derivata di una sinusoide è un'altra sinusoide sfasata di 90 gradi. Per disporre di una tensione sinusoidale sfasata, la soluzione sta nel cercare su un libro di elettronica classica un circuito derivatore: in pratica una amplificatore operazionale con un condensatore in ingresso ed una resistenza di reazione.
Possibile che un vecchio lupo come EmilioDale non lo sappia?

[EmilioDale]

La matematica dice che la derivata di una sinusoide è un'altra sinusoide sfasata di 90 gradi. Per disporre di una tensione sinusoidale sfasata, la soluzione sta nel cercare su un libro di elettronica classica un circuito derivatore: in pratica una amplificatore operazionale con un condensatore in ingresso ed una resistenza di reazione.
Possibile che un vecchio lupo come EmilioDale non lo sappia?

Esatto!...
Ciao Antonio, in effetti ci sto lavorando proprio adesso, ma devo dire che fino a ieri non ci avevo proprio pensato...
a volte le cose appaiono più complesse di qiello che sono...
Grazie comunque per la dritta!
Ciao.

P.S.
Tra l'altro fare lo stesso con un PIC è DAVVERO complesso! bisogna risolvere la derivata e calcolare il PWM in meno di un ventesimo di lunghezza d'onda (20 micro-passi), a 50 Hz significa 1 ms ... assembler super ottimizzato....

P.P.S
Ecco la mia ultima creazione
http://www.youtube.com/watch?v=FHKXMRPeOuU

[AlessioF76]

Se ricordo bene (spero di non dire una cavolata) il derivatore ti sfasa la sinusoide di 90° ad una determinata frequenza correlata al valore di R e C, se la sinusoide ha frequenza costante dovrebbe andare, se invece la frequenza è variabile varia anche lo sfasamento in uscita.. stà mattina avevo pensato a un circuto tipo registratore vocale configurato FIFO in cui la riproduzione inizia quando il segnale della sinusoide in ingresso arriva al picco positivo ma è una idea buttata li.

Complimenti per la fresa!!

[andy48]

La dirivata della funzione seno è sempre la funzione coseno ed è quindi sempre sfasata di 90 gradi.Quello che cambia con la frequenza è invece l'ampiezza.

[Nabla]

Infatti,
d( A*sen(w*t + phi) )/dt = A*w*cos(w*t + phi)

[Wilmorel]

Ciao Emilio
bellissima la fresa a controllo numerico. Congratulazioni!

Ti allego uno schema circuitale di una vecchia rivista, tratto da Texas Instrument Application Notes.
Utilizza un integrato tipo LF356 o 1/2 TL084
Diodi D1 ecc. = 1N4148

La frequenza è data da:
f=16/C in kHz
C=C1=C2=C3 in nF

PS
Come puoi vedere dal titolo del file allegato, si tratta di un oscillatore seno-coseno.
Penso che qualsiasi doppio amplificatore operazionale più moderno, con ingresso jfet o mosfet possa andare bene...

[EmilioDale]

Ciao Emilio
bellissima la fresa a controllo numerico. Congratulazioni!

Ti allego uno schema circuitale di una vecchia rivista, tratto da Texas Instrument Application Notes.
Utilizza un integrato tipo LF356 o 1/2 TL084
Diodi D1 ecc. = 1N4148

La frequenza è data da:
f=16/C in kHz
C=C1=C2=C3 in nF

PS
Come puoi vedere dal titolo del file allegato, si tratta di un oscillatore seno-coseno.
Penso che qualsiasi doppio amplificatore operazionale più moderno, con ingresso jfet o mosfet possa andare bene...

Grazie a tutti,
alla fine ho risolto, con un banale ma davvero utile uA741 ho fatto finalmente il mio sfasatore di 90 °.

Ciao e di nuovo grazie.

[EmilioDale]

Ciao Antonio sono Emilio,
ti scrivo per chiederti un aiuto per un piccolo circuito che sto costruendo.

Si tratta di un controller di potenza per riscaldare un forno elettrico a muffola.
utilizzo un triac pilotato in modalità dimmer mediante un fotoaccoppiatore da un PIC micro che riceve i comandi di parzializzazione via seriale da un PC, su cui gira un mio software che esegue dei cicli PID.

Il problema è il seguente:
il controllo dimmer prevede l'individuazione dello "zero crossing" della sinusoide 230 VAC necessario per la sincronizzazione dei comandi di innesco del triac, ho sperimentato varie soluzioni per individuare il punto di zero crossing, e sono giunto a quella che ti allego in immagine, che usa un operazionale per squadrare una sinusoide a 12 volt in uscita da un trasfo, poi il software nel PIC fa il resto. L'operazionale è servito per eliminare le zone morte dovute al trigger di smidth del PIC che legge 0 da 1,5 volt in giu e 1 da 1.5 volt in su.

Il problema è che con il circuito proposto (ho omesso i vari condensatori di filtraggio ecc..) ottengo una quadra a 50 Hz, ma il duty cycle non è affatto del 50% ed inoltre la parte bassa della quadra non è a zero volt ma a 2.5 volt... ovvero ho una quadra tra 2.5 e 5 volt...

quindi il PIC legge sempre 1 fisso....

insomma come posso fare per avvere semplicemente un segnale di zero cross preciso ???

Grazie tantissimo anticipatamente,
Emilio

[Wilmorel]

Ciao Emilio
ti allego un circuitino preso da una vecchia rivista e che potrebbe fare al tuo caso.

[andy48]

Gentile Emilio,
mi serve di sapere se ti occorre uno "zero crossing" con un breve impulso di uscita ogni volta che la sinusoide passa per lo zero, oppure un'onda quadra con duty cicle del 50% ricavata come quadratura di un'onda alternata.
Il circuito da te proposto contiene alcune "ingenuità": ad esempio non è prudente alimentare un circuito a 5 Volt e mettere sugli ingressi una tensione alternata di 12 Volt. Se mi dici esattamente cosa ti serve posso studiare un circuitino da linkare sul mio sito,
a disposizione di tutti.

[EmilioDale]

Ciao Antonio,
si in effetti in elettronica sono come dire .. "un praticone..." he he,
comunque quello che mi serve è una quadra al 50% duty cycle, nel frattempo ieri sera ho modificato il circuito nel seguente modo (allego img) e adesso ottengo una buona quadra al 50 % ma persiste la parte bassa della quadra a 1.2 volt ... anzichè 0 V .. non capisco, forse i miei uA741 sono rovinati.. boh...

Fosse dovuto al discorso del "rail to rail" ??? ma per quello che ne so gli OP. NON R to R (come il 741) non possono raggiungere la Vcc ma non credo che abbiano problemi con la Vss , no??

in ogni caso adesso il Dimmer adesso funziona perfettamente perchè comunque il PIC legge 1.2 volt come zero...

solo che mi piacerebbe capire bene il funzionamento... per futuri circuiti..
Grazie.

[EmilioDale]

Credo di aver capito l'arcano...
L'uA741 non essendo un Rail to rail non può raggiungere gli estremi della tensione duale di alimentazione, essendo nel mio caso la tensione negativa pari a 0 volt, non può raggiungere appunto i 0 volt.
in effetti la quadra che ottengo spazia da 1.2 a 10.8 volt circa.

[andy48]

Se l'unico problema è quello di avere un'onda quadra con zero volt sul livello basso, basta invertire l'onda imperfetta di partenza con un transistor NPN tipo BC237, BC107, ecc.
Un circuito possibile sarebbe questo: uscita del UA741 -> resistenza di 47 KOhm ->diodo 1N4148 in serie -> base del transistor -> resistenza da 10 KOhm tra base ed emettitore.
Emettitore collegato al polo negativo dell'alimentazione.
Resistenza da 6,8 KOhm collegata tra collettore e polo positivo.
Uscita prelevata dal collettore. Buon lavoro.

[EmilioDale]

Se l'unico problema è quello di avere un'onda quadra con zero volt sul livello basso, basta invertire l'onda imperfetta di partenza con un transistor NPN tipo BC237, BC107, ecc.
Un circuito possibile sarebbe questo: uscita del UA741 -> resistenza di 47 KOhm ->diodo 1N4148 in serie -> base del transistor -> resistenza da 10 KOhm tra base ed emettitore.
Emettitore collegato al polo negativo dell'alimentazione.
Resistenza da 6,8 KOhm collegata tra collettore e polo positivo.
Uscita prelevata dal collettore. Buon lavoro.

Grazie mille Andy,
ieri sera ho completato il circuito,
l'ho provato su un aspirapolvere con motore a spazzole da 1400 watt.
lo acceleravo muovendo con il mouse il cursore Vscroll sul mio software VB.
Forte!