inverter disturbi oscilloscopio

[birillo mx]

Buonasera a tutti.

Vi leggo da tempo, ma è il mio primo intervento.

Ho un banco prova , al quale è collegata  una cella di carico, per la misurazione di forza in compressione ed estensione.

La cella è alimentata a 10 v in corrente continua.

Il segnale emesso  è amplificato da millivolt a volt ,ed è inviato ad un oscilloscopio.

Il banco prova è provvisto di un motore asincrono (4 kw) e di un inverter dedicato , per la variazione del numero di giri.

Ogni qual volta aziono l' inverter, il segnale che prelevo dalla cella per analizzarlo all' oscilloscopio, si presenta con degli evidenti disturbi (esempio in foto).

So che l' argomento è gia' stato trattato in altre occasioni.

Seguendo i vecchi post, ho cercato di schermare il cavo che dall' inverter va al motore ,ed isolato per quando possibile, l' oscilloscopio e le altre schede, dalle eventuali influenze dell' inverter.

L' inverter è un Fuji da 4 kw.

Ne capisco poco di disturbi e mi è difficile tradurre il "rumore",  che si vede in foto.

Qualcuno può gentilmente suggerirmi, le  ipotetiche  cause  ?

Grazie fin d'ora.

 

 

[Sandro Calligaro]

A me pare che tu veda l'aliasing del vero disturbo, che probabilmente è costituito da impulsi ad una frequenza ben precisa (la frequenza di switching, o di PWM, che è impostata nell'inverter), solitamente nel range 2-16 kHz. Per vederli puoi aumentare la frequenza di campionamento (che ora è 500 S/s), portandola almeno a 100 kS/s.

Ricordati che, se vuoi vedere delle forme d'onda con andamento periodico, puoi usare la funzione average (cioè media tra più acquisizioni).

 

I disturbi sono dovuti alle transizioni della tensione all'uscita dell'inverter, che sono molto veloci (nell'ordine di 500 V/us), e di ampiezza notevole.

La propagazione può avvenire per via radiata, ma, penso, più per via condotta (quindi attraverso i collegamenti), spesso a causa di correnti di modo comune per accoppiamento capacitivo verso terra.

Detto così sembra complicato, ma in linea di principio non lo è tanto, bisognerebbe disegnare qualche schema.

 

Provo a fare qualche domanda, non sarebbe male rispondere aiutandosi con una o più foto...

- come e a cosa è collegato il cavo schermato? In particolare, la terra è interna allo schermo?

- come è fatto il supporto per la cella di carico, e come è collegata al resto (alimentatore, oscilloscopio)? Quanto sono distanti ed ortogonali i collegamenti cella-amplificatore-oscilloscopio ed inverter- motore? L'alimentazione della cella ha un condensatore vicino all'ingresso? L'alimentazione della cella è isolata? Che amplificatore usi sull'uscita della cella? Quanto distante è dalla cella stessa?

- L'inverter è adeguatamente filtrato in ingresso?

 

Una possibile miglioria è quella di aggiungere una bobina di modo comune sia sulle uscite dell'inverter (vicino all'inverter stesso), sia sui segnali della cella.

Una bobina di modo comune non è altro che un nucleo di ferro su cui si avvolgono tutti i cavi in questione (le 3 uscite inverter su uno, i due cavi della cella nell'altro).

 

 

[birillo mx]

Innanzitutto, grazie.

Sto provando ad eliminare il disturbo, partendo dalle cose piu' semplici (le schermature son "grezze", ma fatte per capire se è quella la possibile causa).

-Il cavo per così dire, schermato, è collegato ad una terra supplementare dell'edificio (cavo terra, esterno schermo)

-per evitare qualsiasi altra interferenza, la cella è temporaneamente collegata ad una batteria a 10 ved il tutto , è abbastanza vicino all' inveter stesso.

- l' inverter, che avevo chiesto specifico per questo tipo d'uso, ho scoperto non avere fitri di rete (ahimè) 

- l' inverter ha un suo "armadio di chiusura

- il motore (e la sua presa a terra) è completamente isolato della struttura del banco prova 

 

[Sandro Calligaro]

Quote

- il motore (e la sua presa a terra) è completamente isolato della struttura del banco prova 

Vuoi dire che sono collegati tramite qualche elemento meccanico in materiale isolante?

 

Sarebbe stato bello vedere anche una foto d'insieme, per capire più o meno come stanno le cose.

 

Rimangono alcune domande, in particolare sul collegamento cella-oscilloscopio.

Chi amplifica il segnale della cella? E' un amplificatore con ingresso differenziale? Pilota l'uscita in differenziale? Da chi è alimentato (immagino dalla stessa batteria)? Quanto sono lunghi i collegamenti di segnale? Tutti i cavi di segnale sono intrecciati e/o schermati?

 

Probabilmente sarebbe bene applicare un carico all'uscita dell'amplificatore, vicino all'ingresso dell'oscilloscopio (una resistenza relativamente bassa, secondo la massima corrente di uscita dell'amplificatore).

 

PS: non mi hanno mai convinto molto gli schermi fatti con la stagnola, ma magari è solo una mia fissazione.

PPS. hai provato a vedere cosa succede se colleghi la terra del motore alla carcassa dell'inverter, rimanendo fuori dallo schermo, ma seguendo lo stesso percorso degli altri cavi di uscita dell'inverter?

[birillo mx]

Si, il motore è isolato dalla struttura (è montato su di una soletta isolante)

-Prima foto dell' insieme 

-Seconda foto:

scheda amplificatore segnale cella. Sull' ingresso tensione è stato montato un condensatore. In uscita non vi è alcun carico.

Come alimentazione, sto usando la batteria, anzichè la scheda trasformatore (solo x comprendere la sorgente del disturbo)

E' tutto addivenire; la stagnola è provvisoria, sto andando ad esclusione (ho schermato solo il cavo che dall' inverter, va al motore)

Il fatto di non avere un filtro sull' inverter, potrebbe essere un problema ?

All' ultima domanda, la risposta è no; non ho fatto la prova e grazie del suggerimento.

(grazie ancora x le risposte)

PS: in foto non è presente, ma l' inverter è chiuso su di un piccolo "armadio" in ferro

 

 

[Sandro Calligaro]

Non si capisce se l'uscita e l'ingresso dell'amplificatore siano o meno differenziali...

 

In ogni caso ribadisco che secondo me la terra è meglio che sia chiusa direttamente sull'inverter, e che una resistenza di carico (metterei quasi il minimo, cioè 2 kOhm) posta all'ingresso dell'oscilloscopio sarebbe molto utile. Si può anche pensare di aggiungere un condensatore di valore piccolo o una serie R-C in parallelo alla resistenza.

 

PS: leggo che la tensione di alimentazione delle celle dovrebbe essere 5 V, ma nel primo post hai scritto 10 V...

[Livio Orsini]

Magari usando un vero cavo schermato ed eseguendo i collegamenti a regola d'arte i disturbi diminuirebbero.

1. Mettere una barretta di rame sotto l'inverter e collegarla ad un'ottima terra.
2. Bloccare lo schermo sulla barra equipotenziale (Terra) tramite un apposito collarino
3. Mettere una barretta di rame in prossimità del motore e collegarla alla medesima terra della precedente.
4. Serrare loschermo sulla barrtetta tramite apposito collarino.

Bisogna usare cavi schermati appositi per inverter, sono disponibili presso tutti i migliori produttori di cavo.

 

Alimentare le celle con cavo schermato e, possibilimente, filtrare l'alimentazione in prossimità della cella.

Portare i segnali delle celle con cavo schermato.

[Sandro Calligaro]

Mi permetto solo di aggiungere un piccolo particolare a quanto dice Livio.

 

Per il segnale, l'uso di cavi costituiti da coppie intrecciate e schermate (a basso costo si trovano i cavi per ethernet, ad esempio, ma c'è anche molto di meglio), potrebbe completare l'azione, specie se il carico visto dalla linea di trasmissione è basso.

Avendo infatti un amplificatore, è importante sfruttarne la potenza: a parità di potenza del disturbo captato, si aumenta in pratica il rapporto segnale su rumore.

Inoltre, un'impedenza bassa "sfavorisce" l'accoppiamento capacitivo. Per evitare di aumentare quello induttivo si usano coppie intrecciate.

 

Batto su questo punto per una buona ragione...

L'impedenza di ingresso all'oscilloscopio è, a bassa frequenza, 1 MOhm.

Questo significa che captando una potenza piccola come 10 nW si ha una tensione RMS di 100 mV!

 

Non è un caso che, ad esempio, la trasmissione dei segnali encoder (che vengono tipicamente usati in prossimità di inverter) e quella di dati secondo RS-485 avvengano su linee differenziali (fili intrecciati) con resistenze di carico attorno ad un centinaio di Ohm...

[Livio Orsini]

6 minuti fa, Sandro Calligaro scrisse:

Inoltre, un'impedenza bassa "sfavorisce" l'accoppiamento capacitivo. Per evitare di aumentare quello induttivo si usano coppie intrecciate.

 

[birillo mx]

7 ore fa, Sandro Calligaro scrisse:

 

 

PS: leggo che la tensione di alimentazione delle celle dovrebbe essere 5 V, ma nel primo post hai scritto 10 V...

Hai perfettamente ragione.

L' alimentazione è a 5v , ho sbagliato il valore, dopodiché , faccio miei i suggerimenti e vedrò' di applicarli alla lettera .

X il momento, un doveroso GRAZIE (a tutti) per il contributo

Appena finite le modifiche, vi faccio sapere.

 

Una domanda da neofita :

in tutto questo, ha un senso un filtro di rete emc (emi) o no ?

[Livio Orsini]

9 ore fa, birillo mx scrisse:

n tutto questo, ha un senso un filtro di rete emc (emi) o no ?

 

messo dove?

[birillo mx]

Al di là dei suggerimenti che gentilmente mi avete dato, e che applicherò alla lettera, la mancanza di un filtro nel modello dell' inverter che ho, potrebbe peggiorare la "situazione disturbi "?.

È una mia curiosità, perché prima di aprire la discussione, avevo letto vecchi topic sull' argomento, notando la citazione di filtri "emc" ed "emi",come utili per la possibile riduzione di fenomeni simili.

Grazie ancora

 

 

[Livio Orsini]

Solitamente gli inverters quand vengono omologati sono competi dei filtri EMI di ingresso e di uscita.

Tieni presente che questi filtri costano come tutto l'invrter ed occupano un volume pari a quello dll'inverter.

Solitamente, specie nelle applicazioni multimotore, non vengono applicati i fitri in uscita ed in ingresso ci si limita ad un induttore di linea bifase o trifase, secondo alimentazione.

 

Nel tuo caso, ssendo un banco prova, la spesa per i filtri potrebbe essere un buon investimnto.

Bisogna però usare i filtri consigliati dal costruttore dell'inverter e montati come da manuale.

[birillo mx]

Grazie del chiarimento.

Mi metto all' opera seguendo le vostre indicazioni.

Gentilissimi x il contributo.

 

 

[birillo mx]

Eccomi.

Premesso che senza il vs. utilissimo contributo non avrei saputo che strada pigliare, ho applicato alla lettera le indicazioni datemi ore fa.

Il disturbo a video è aumentato a livello di intensità e di parecchio.

Togliendo la massa allo schermo del cavo ( specifico x  inverter ), ho notato subito una diminuzione del fenomeno, come se non fosse un problema per  "via condotta".

Ho utilizzato anche una seconda presa a terra, collegata direttamente alla struttura in acciaio che regge l' edificio, ma nulla .

A quel punto ,ho  eliminato la massa allo schermo ed ho  tolto  il segnale che dalla cella andava alla scheda di amplificazione , mantenendo la sua alimentazione attraverso la batteria

A video oscilloscopio, linea orizzontale senza alcun disturbo,ma come accendo l' inverter, sulla stessa si creano i medesimi disturbi che prima erano presenti sulla sinusoide .

 

Chiedo (non ci capisco una mazza....sono un tecnico appassionato di meccanica), che possa essere un problema causato x "via radiata" ?

 

Se così fosse, la soluzione starebbe sui filtri sopra citati ?

 

(senza alcuna pretesa, perché so' perfettamente che dar consigli da lontano , è cosa difficile )

 

PS. Portate pazienza, per la scarsa competenza che ho sulla questione

 

 

[Sandro Calligaro]

8 ore fa, birillo mx scrisse:

ho applicato alla lettera le indicazioni datemi ore fa.

Tutte o quasi tutte? Che modifiche hai fatto, di preciso?

 

8 ore fa, birillo mx scrisse:

Togliendo la massa allo schermo del cavo

Lo hai scollegato da entrambi i lati?

 

8 ore fa, birillo mx scrisse:

Ho utilizzato anche una seconda presa a terra, collegata direttamente alla struttura in acciaio che regge l' edificio, ma nulla .

Questo mi pare proprio contrario allo spirito delle modifiche che ti proponevamo.

[Livio Orsini]

11 ore fa, birillo mx scrisse:

Togliendo la massa allo schermo del cavo ( specifico x  inverter ), ho notato subito una diminuzione del fenomeno, come se non fosse un problema per  "via condotta".

 

Questo indica che:

• cavo di qualità non buona
• cavo montato in modo incorretto
• im pianto di terra scadente.

Lo schermo, se il cavo è di buona qualità, se non c'è un conduttore di PE cablato all'interno dello schermo (a meno di cavo apposito con PE centrale e 3 conduttori avvolti ad elica attorno ad esso), se i colelgamenti a terra sono stati eseguiti su di un buon impianto di terra e, soprattutto, se la messa a terra dal lato inverter è equipotenziale con quella dal lato motore, lo schermo non può condurre disturbi.

Se lo schermo conduce disturbi significa che c'è circolazione di corrente nello stesso, ergo le due estremità dello schermo non sono equipotenziali.

11 ore fa, birillo mx scrisse:

A video oscilloscopio, linea orizzontale senza alcun disturbo,ma come accendo l' inverter, sulla stessa si creano i medesimi disturbi che prima erano presenti sulla sinusoide .

 

Mi stupirei del contrario.

Ad inverter spento non c'è generazione di disturbi.

Accendi l'inveter ed accendi il generatore di disturbo.

Avendo tolto la schematura al cavo di collegamento motore-inverter oltre a condurli direttamente hai anche un bella antenna per irradiarli.

[birillo mx]

Il cavo, mi è stato dato in prestito, da un amico,dicendomi che era x uso inverter.

Non ho applicato proprio tutti i consigli, perché il problema attraverso le prime modifiche dei collegamenti, era aumentato (a quel punto, mi son detto "metti una pausa").

Si, ho tolto entrambi i lati .

L' utilizzo di una seconda presa a terra, fuori da quella dell' impianto elettrico, è stata solo una mia curiosità.

Sulla qualità del cavo, non posso esserne certo. In settimana, ne acquisterò qualche metro di nuovo (potrebbe esser lì la questione, visto che la tratta utilizzata a titolo di prova ,era usata ).

Impianto terra :

mi era sorto il dubbio (ecco perché ho voluto fare una seconda verifica come alternativa.

Ora mi procuro il materiale nuovo e vi saprò dire.

(mi ripeto....grazie ancora)

[Sandro Calligaro]

Siccome stiamo sparando un po' alla cieca, non conoscendo varie cose, è bene che tu indichi quali modifiche hai applicato e quali no.

Uno schemino (anche molto rudimentale, ma commentato) può essere molto utile.

[birillo mx]

Si  lo faro' certamente, anche perchè ripeto, ho scarsa esperienza, ed è per questo motivo che vi ho chiesto gentilmente un contributo.

So che mi posso fidare  ; siete persone competenti , ed ho visto nello storico, sempre molto disponibili .

 

[mini00]

Scusa ma mi è successa la stessa cosa su un segnale disturbato da uno stepper , ho solo dovuto mettere la clip a molla che prende il negativo sulla punta della sonda ( di solito queste clips la Tektronis le da a corredo delle sonde )

Ciao

[Livio Orsini]

17 minuti fa, mini00 scrisse:

ho solo dovuto mettere la clip a molla che prende il negativo sulla punta della sonda

 

Quindi era un disturbo captato dal collegamento di massa della sonda, lungo.

In effetti la "forchetta" come probe, un tempo la si usava su circuiti ad alta frequenza, ma gli inverter attuali sono anche peggio con fronti di 600Vpp e fronti di qualche ns.

[birillo mx]

ho prelevato il cavo messa a terra, dalla scatola di derivazione piu' vicina (le foto non sono il massimo, a causa della scarsa luce ambiente)

Ho usato un collare, per collegare una estremità dello schermo cavo (da inverter) , all' armadio.

 

L' altra estremita' , l' ho collegata allo stesso cavo di terra, attraverso il collare di chiusura scatola motore

 

 

 

 

 

 

 

Chiedo:

Ho sbagliato in qualcosa (attraverso le foto) ?

Il classico filo terra (non quello dello schermo), ha seguito il suo naturale percorso di linea (i due cavi terra, schermo e linea, arrivano sulla stessa tratta , con lunghezze sostanzialmente uguali )

 

Al momento, alcun miglioramento, sempre che il lavoro svolto e descritto dalle foto, sia esatto ed in linea con quello che mi avevate detto.

 (abbiate pazienza....molta   )

 

 

[birillo mx]

il 1/3/2018 at 16:00 , mini00 scrisse:

Scusa ma mi è successa la stessa cosa su un segnale disturbato da uno stepper , ho solo dovuto mettere la clip a molla che prende il negativo sulla punta della sonda ( di solito queste clips la Tektronis le da a corredo delle sonde )

Ciao

 

Se quello che ho fatto fino ad ora andasse bene, proverò anche questo  .

Ti chiedo gentilmente, dovrei prendere la clip (coccodrillo)  e collegarlo direttamente alla punta della sonda ?

[Livio Orsini]

Per prima cosa tira via il verde-giallo dal cavo schermato.

Poi lo schermo non si mette a terra tramite "codino", ma si spella dalla guaina isolante e si stringe su di una barretta di rame o di alluminio, che sarà messa a terra.

Dal lato quadro si può eseguire la stessa operazione bloccando los chermo sulla piastra di fondo, messa a terra.

 

La carcassa del motore va messa a terra sulla stessa terra del cavo.