Initiation aux amplis Op difficile

[minosi]

Bonjour et merci par avance pour vos aides

J'aimerais traiter la lecture très bruitée d'un capteur analogique lu sur un Arduino, l'amplifier lui ferait également du bien mais là je dois partir de zéro. Peut-être même en dessous de zéro tellement je patine.

Je commence pourtant modeste par un montage suiveur mais ça ne se passe pas du tout comme dans les livres !
Première tentative pour comprendre : une simulation Falstad, voici ce que ça donne, premier dessin, ça marche pas, le deuxième ça marche mais en collant une masse... je sais pas faire ça dans la vraie vie
pourFS.JPG

Sur breadbord, voici le montage de test, on peut pas se tromper (en précisant que l'A-OP est un MC1450, ce qui ne devrait rien changer, c'est également un general-purpose ?)
breadboard.JPG
et les résultats pas vraiment suiveurs que j'obtiens :
avec la sortie de l'A-OP en l'air (montage A-hhhop )
out1.JPG
avec la sortie comme sur le fitzing, résistance 330ohm + led.
out1_2.JPG

quelqu'un pour m'expliquer où je suis wrong ?
-----

[antek]

A mon avis c'est pas un problème d'aop, mais de simulateur.
Tu as 71 ans ?

[minosi]

le problème de simu c'est possible, Falstad c'est parfois étrange mais c'est vu de noob.
(je mets le txt du circuit si quelqu'un veut s'amuser sans avoir à le redessiner)

reste que le montage physique ne se comporte pas non plus comme attendu !

(Oui 71 ans... trop tard ?)

$ 1 0.000005 2.008553692318767 62 5 50 5e-11
w 816 240 816 208 0
w 912 208 912 256 0
v 656 320 656 208 0 0 40 5 0 0 0.5
w 656 320 704 320 0
w 656 208 704 208 0
174 704 240 704 304 1 10000 0.2921 potar_suiveur
w 704 240 704 208 0
w 704 304 704 320 0
w 768 272 816 272 0
w 704 320 768 320 0
a 816 256 912 256 8 15 -15 1000000 3.539464605353946 3.5394999999999994 100000
w 720 272 768 272 0
p 768 272 768 320 3 0 0
w 912 256 976 256 0
w 912 320 976 320 0
p 976 256 976 320 3 0 0
w 816 208 912 208 0
x 624 278 638 281 4 12 5V
w 768 320 912 320 0
181 912 256 912 320 0 1802.0995275673984 0.1 5 0.002 0.002
g 912 320 912 384 0 0

[jiherve]

bonsoir
MC1450 je ne connais pas?
tous les simulateurs demandent que l'un des noeuds soit à la masse sinon il ne savent pas calculer!
ensuite tous les AOP même d'usage général ne sont pas équivalents par exemple le 358 n'est pas équivalent à un 741.
JR

[A voir en vidéo sur Futura]

[gts2]

Bonjour,

La simulation est correcte, sans retour à la masse permettant au courant de sortie de circuler, le courant est nul partout dans la partie droite, donc la tension est nulle.

Dans la réalité, "je sais pas faire ça dans la vraie vie", vous l'avez pourtant fait dans votre montage.

Remarque : les tensions de sortie de l'AO sont limitées (Voltage output swing from rail dans la datasheet) et les maxi/mini sont donc différentes des tensions d'alimentation.
D'autre part, l'AO est prévu pour être alimenté en symétrique, la masse étant le "milieu" des deux alim. Il existe des AO mono alimentation (single supply)

[minosi]

@jiherve : exact, ça n'est pas un MC1450 mais MC1458

@gts2 : la réalité ? dans la simu tout est idéal, y compris l'AOP. Dans la réalité, la datasheet... s'impose... m'enfin disons plutôt que je suis heureux de votre indication "voltage output swing rail" pour retourner la lire.

Par contre le "milieu des 2 alims" ... renseignement pris (merci pour le début de la piste) je lis : "En alimentation asymétrique le point milieu est donc Vcc/2. Il faut créer une masse virtuelle à Vcc/2 par translation de niveau pour obtenir une excursion de sortie maximale" http://bravo.univ-tln.fr/er/Cours%20...onotension.pdf
Je vais m'y employer (heureusement qu'il y a un schéma !)

[Antoane]

Bonjour,

A mon avis, le probleme dans la simultaion est ici que l'alim de l'AOP est référencée à la masse (qui est donc effectivement présente dans le circuit), mais que la source 5V ne l'est pas. La charge (la lampe) en sortie de l'AOP ayant une résistance négligeable, on applique donc ~3.54 V entre l'entrée + et la sortie, i.e. l'entrée -. L'AOP a donc ~3.54V entre ses entrées et sature donc au Vcc.

La FAQ donne quelques bases sur les limitations pratiques de l'AOP réel : https://forums.futura-sciences.com/e...ctronique.html

Par contre le "milieu des 2 alims" ... renseignement pris (merci pour le début de la piste) je lis : "En alimentation asymétrique le point milieu est donc Vcc/2. Il faut créer une masse virtuelle à Vcc/2 par translation de niveau pour obtenir une excursion de sortie maximale"

Ca peut être utile... ou non, suivant l'application, les tensions d'intéret, et les alimentations. Iöl faudrait en savoir plus pour juger.

[gts2]

@gts2 : la réalité ? dans la simu tout est idéal, y compris l'AOP.

La réalité était un raccourci pour votre "dans la vraie vie", et vous parliez de masse que vous ne saviez pas "coller", pas vraiment lié au problème d'idéalité.

[Brinicle]

Bonjour,

Un tutoriel qui m'avait bien aidé : https://forum.arduino.cc/t/using-ope...oject/692648/2

Spoiler : le MC1458 ne semble pas directement uitlisable avec seulement un arduino...

C'est quoi comme capteur ?

[gts2]

Dans le lien indiqué, il est écrit :
"I used an MCP6022 but any CMOS Op Amp capable of "rail to rail" single supply operation at 5V"
Cela semble le plus simple pour régler le problème.

[minosi]

@gts2 :
"rail to rail"... je note de me procurer des MCP6062 (et un gros/grand merci à Brinicle pour le lien - c'est trapu, l'absorber va prendre du temps !) si ça "règle le problème"... entre guillemets car j'aimerais bien l'avoir d'abord cerné !

Car, déjà, "rail to rail" je ne sais pas ce que ça veut dire ; mais j'ai cherché, par exemple https://forums.futura-sciences.com/e...l-to-rail.html et
- si j'ai bien compris la définition donnée : j'utilise pourtant le MC1458 dans les conditions indiquées ?
- ... la conclusion de Murayama me plaît bien, il parle pour moi !

Le MC1458 : j'ai cherché mais pas trouvé "Voltage output swing from rail" dans la datasheet. Que je ne sais pas lire faute de savoir ce que représente les paramètre mais dans lequel(s) se cacherait "le problème" ? (je mets à la fin l'extrait de la datasheet si vous avez le temps d'y regarder)

Et pour être bien sûr et du problème et de sa juste solution, je précise en réponse à Antoane :
il ne s'agit pas exactement d'un capteur mais d'une mesure de force contre électromotrice pour réguler/asservir la vitesse d'un moteur CC 12V. A ce jour, la mesure entre sur l'Arduino dans une plage de tension 0<->2.5V environ et ça se passe très bien sauf aux vitesses très basses.
Voici un exemple à environ 1/4 de la V rotation max (il y a un filtrage logiciel des mesures - la bosse orange répond à une augmentation de la charge moteur)
FCEM.JPG

et l'extrait de datasheet, j'espère qu'elle sera lisible :
datasheet.JPG

d'avance, merci !

[gts2]

ça "règle le problème"... entre guillemets car j'aimerais bien l'avoir d'abord cerné !

Le problème c'est que si Vcc+ de l'AO est à 5V, la tension de sortie ne peut dépasser 4V (l'AO sature).

Car, déjà, "rail to rail" je ne sais pas ce que ça veut dire

Cela veut dire que si on alimente entre Vcc- et Vcc+, la tension de sortie pourra varier de Vcc- à Vcc+

j'utilise pourtant le MC1458 dans les conditions indiquées ?

Oui mais le MC1458 n'est pas rail to rail

Le MC1458 : j'ai cherché mais pas trouvé "Voltage output swing from rail" dans la datasheet. Que je ne sais pas lire faute de savoir ce que représente les paramètre mais dans lequel(s) se cacherait "le problème" ?

"Voltage output swing from rail" se trouve dans le datasheet du LM358 qui se trouve sur votre photo. Pour le MC1458 c'est "Maximum peak output voltage swing" qui indique que alimenté en +-15V la sortie évolue entre +-14V.

[Brinicle]

Pour résumer, pour q'un AOP fonctionne seulement avec un arduino, il faut soit qu'il soit capable d'avoir une alimentation +-2.5V symétrique ou 5V single supply. Le MC1458, c'est mort (+-5V min).

Honnêtement, je pense qu'amplifier ne résoudras pas le problème. En plus ce ne seras une amplification max x2 (pour rester entre 0 et 5V)... Il faut plutôt utiliser un encodeur :

https://assunmotor.com/blog/types-of-encoders/

C'est un arduino UNO, je suppose ?

[minosi]

@gts2 & Brinicle

Merci, c'est vu pour cette condition de symétrie. J'attends les MCP6062 (montage surface seulement... sales bêtes)

je pense qu'amplifier ne résoudras pas le problème. En plus ce ne seras une amplification max x2 (pour rester entre 0 et 5V)

Je crains aussi. Le bruit y sera toujours. Mais la limite 5V n'est pas un problème car au dessus de 15 à 20% de vitesse moteur, le signal n'a plus besoin de traitement.
(l"Arduino" ? les essais avec un nano mais un (des) Teensy 3.2 en réel)

Il faut plutôt utiliser un encodeur

LA solution c'est sûr ! mais pas possible là-dedans !

[jiherve]

bonsoir
par curiosité :est ce un moteur de loco?
JR

[minosi]

c'est bien ça, à échelle N (1/160) le tout fait +/-10cm... mais vous semblez connaître

[gts2]

Le bruit y sera toujours. Mais la limite 5V n'est pas un problème car au dessus de 15 à 20% de vitesse moteur, le signal n'a plus besoin de traitement.

Vous dites "il y a un filtrage" qui devrait donc régler le problème de bruit : cela donne quoi (avant et après filtrage, à petite et grande vitesse) ?

[Brinicle]

Effectivement...

(l"Arduino" ? les essais avec un nano mais un (des) Teensy 3.2 en réel)

Attention, les teensy, c'est de la logique 3.3V...

Sinon, essayer d'identifier la source du bruit ?

[jiherve]

bonjour,
moi pour voir j'essaierais de coller un capteur Hall le long du moteur car cela serait bien le diable que l'on ne capte pas le champ tournant!
JR

[minosi]

@gts2
filtrage : le problème est que le moteur crée son propre bruit contre-électromoteur ; ces moteurs sont mécaniquement très sommaires, aucun roulement bien sûr, ils ont un régime vibratoire tellement important que voici ce qu'on capte, toute régulation off (là à vitesse moyenne, pas le cas le plus défavorable)

le "filtrage logiciel" s'efforce d'extraire une tendance dans cette soupe, avec plus ou moins de succès. Il y a un exemple plus haut

@jiherve
expérience intéressante, je tenterai avec un ACS712 de mon stock, ça serait trop fort que ça marche !
mais c'est inapplicable en réel car si ça peut s'envisager sur une installation fixe, là ça n'est pas le cas et il serait absolument impossible de collecter le signal.

@Brinicle
le teensy 3.2 est 5V tolérant. Mais peu importe, il suffirait d'adapter le pont diviseur en entrée des pin analogiques.

[gts2]

Pour le filtrage, il m'est arrivé de faire du filtrage de dynamo tachymétrique bruitée de manière analogique sans problème ... SAUF que c'est la constante de temps du filtrage qui dominait.

Pour le filtrage, peut-être poser la question dans le forum informatique.

[minosi]

Bonsoir,
en effet, le filtrage va probablement être suffisant : nouvel algorithme + bricolage du coef de l'intégrale, maintenant fonction de la consigne, et au moins sur la paillasse ça va beaucoup mieux.
Mais dire aussi qu'avoir mis noir sur blanc l'effet des vibrations m'a amené à me poser la question d'une possible résonance avec la fréquence de PWM... eh ben pas qu'un peu ! En doublant cette fréquence le moteur tourne beaucoup plus rond !

L'un dans l'autre, c'est devenu bien plus sympa, même à faible vitesse. Ici à 150tr/mn... je ne pense pas pouvoir aller plus bas