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.4.2) tromografo accelerometro

A differenza dei tromografi velocimetrici che utilizzano geofoni i tromografi accelerometrici sono particolarmente complessi sia per problematiche hardware che software pertanto si consiglia di attendere la pubblicazione degli schemi elettronici del sistema attualmente in fase di realizzazione.

Le problematiche per l'utilizzo dell'accelerometro sono:

1) minore sensibilità del segnale rispetto ad un normale geofono da 4,5 hz;

2) Il segnale acquisito con l'accelerometro è la derivata di un normale segnale acquisito con un velocimetro pertanto più vibrato e meno bello da vedersi rispetto al segnale velocimetrico;

3) La cosa più complessa da ottenere è impedire la derivazione del segnale nel caso di integrazione del medesimo;

4) Occorre anche fare molta attenzione sulla taratura dei dati acquisiti tenendo presente che l'asse Z è soggetto alla gravità;

5) Per poter fare delle misure affidabili è necessario implementare sistemi automatici di autotaratura del sistema senza intervento umano per rendere tale procedura meno soggettiva.

6) evitare fenomeni di deriva del segnale acquisito nelle basse frequenze che determinano fenomeni che possono evidenziare picchi di HVSR che in realtà non esistono.

I vantaggi rispetto al sistema velocimetrico una maggiore affidabilità per le frequenze basse se i 6 punti precedenti sono stati tutti rispettati.

Appena il sistema accelerometrico sarà testato verranno inseriti gli schemi elettrici per poterlo realizzare.

figura1
esempio di acquisizione con tromografo accelerometrico, il segnale è molto più vibrato in qunato viene visualizzato il segnale derivato del velocimetro

Le misure hvsr si possono eseguire eseguite utilizzando al posto dei normali geofoni accelerometri 3D a tre assi, il gain da utilizzare sarà elevato ma sufficiente, aplificare troppo il segnale comporta solamente la perdita d'informazioni ed aumento del disturbo hardware.


Lo schema elettrico dell’amplificatore 3 canali con accelerometro è leggermente diverso da quello utilizzato per la versione del tromografo velocimetrico, dovrà essere alimentato con tensioni da 3 volt invece dei tradizionali 5 volt utilizzando gli accelerometri capacitativi sotto riportati.

Per modificare la sensibilità si può operare in 5 modi:


1) A guadagno fisso con gain fisso pari a 2200 x ( 1000 - 3000 max) ( dati da verificare ) - modalità consigliata


2) inserendo tre potenziometri , in questo modo di avrà un guadagno a step continui da 1 a 100 - 1000x ( con R1 = 1K, e R2 = 100k - 1M ) per prudenza non superare il mega ohm= a gain 1000.


3)  con 3 commutatori a 1 via 4 / 10 posizioni per eseguire l’amplificazione a step fissi, ad esempio con 4 posizioni  si potranno montare sul commutatore resistenze da 1k,10k,100 k, 1000k per avere gain = 1,10,100,1000 circa, oppure da 8 posizioni 0,5k, 1k, 22k, 47k, 100k, 220k, 470k, 1000k per avere gain di circa 0,5, 1,20,50,100,200.500,1000 x


4) con n° 1 commutatore per tre canali  a 3 vie da 4/10 posizioni per avere come nel caso 2) più valori di gain, in questo caso il gain viene trasferito contemporaneamente a rutti gli amplificatori facendo ruotare un unico commutatore


5) amplificatore con gain selezionabile da software, soluzione tecnica ottimale in fase di studio e possibile realizzazione, in tal caso il gain potrebbe essere applicato da software inserendo da apposito menu o in maniera automatica da software qualora si dovesse decidere di applicarlo in maniera automatica.



Per le prove hvsr il guadagno dell'amplificatore si può lasciare fisso e sufficiente a rilevare i microtremori con valori pari al 50% della dinamica dell'ADC dell'Arduino, mentre i rumori prodotti da azioni momentanee antropiche possono superare il 50 % della dinamica dello strumento e/o essere tagliati dall'ardware in quanto non necessari e/o non utilizzabili durante le fasi di elaborazione.

1) collegamento accelerometro 3D

Primi approcci con l'uso degli accelerometri, si consiglia di utilizzare l'accelerometro MMA7361 in quanto più sensibile

nel caso non fosse disponibile l'accelerometro MMA7361 si potrà utilizzare il modello ADXL 335 anche se meno sensibile del precedente.

INIZIALMENTE COLLEGARE L’ACCELEROMETRO ALL’ARDUINO SENZA UTILIZZARE NESSUNAMPLIFICATORE, POI CONTATTATEMI  TEL 0183 296636
attenzione tale schema non è stato ancora testato, in tutti i casi per i test partire da gain 10 x e fermarsi ad un gain che abbia un buon compromesso tra segnale / rumore


schema di massima di come collegare l’accelerometro ADXL 335  all’arduino


 

figura 2


schema consigliato
di massima di come collegare l’accelerometro MMA7361  all’arduino  , questo accelerometro è più sensibile di quello precedente

il segnale dovrà essere ancora amplificato


componenti necessari: arduino 2009- uno - due

accelerometro MMA7361

resitenza R! da 4,7 k

otto cavetti colorati

bread Board


occorre inoltre raalizzare un piccolo amplificatore , richiedere schema elettrico a dolfrang@libero.it , di consiglia prima fi realizzarlo come nel sottotante schema per prendere dimestichezza anche se il segnale acquisito è debole e pertanto poco affidabile.


figura 3

1) = slp
ATTENZIONE : il pin 1 corrisponde all'uscita SLP posizionato su piedinature diverse a seconda del modello accelerometrico utilizzato

ATTENZIONE : il circuito cosi montato funziona bene come accelerometro ma la us sensibilità non è sufficiente per essere utilizzato per prove HVSR in quanto è necessario un triplo amplificatore con gain 1000 in fase di progettazione e filtrato per frequenze superiori ad 1/2 della frequenza massima di campionamento.



schema elettrico

figura 4

Per poter essere utilizzato l'Arduino 1 come tromografo utilizzando l' accelerometrico si ha la necessità di una ulteriore amplificazione pari da 250 a 1000 x ( si stanno facendo i test per determinare il valore ottimale, e il dato acquisito deve essere trattato in modo particolare attivando anche procedure software per ottimizzare l'acquisizione.

Appena possibile si chiariranno meglio questi aspetti tecnici inserendo schemi e software di acquisizione.

Se qualcuno ha intenzione di affrontare queste problematiche mi contatti al seguente email dolfrang@libero.it in modo da poter dare le linee guida da seguire sia sugli schemi hardware da utilizzare che sul software da adattare per eseguire l'acquisizione.



forum sugli accelerometri



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Angelo Dolmetta,
20 gen 2012, 15:43
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