PROGETTO A)
SISMOGRAFO 12 CANALI

 24 bit - gain 128
con 2 o più cavi

( superato )

PROGETTO B)
SISMOGRAFO 12 CANALI

 24 bit - gain 128
wi fi
con 2 o più cavi

PROGETTO C)
SISMOGRAFO 12 24, 36 48 CANALI
 24 bit - gain 128

wi fi 100 %
senza cavo  

A) Dopo una pausa di molti mesi è stata ripresa la progettazione e la realizzazione del software di acquisizione sel sismogrado 12 canali espandibile in futiro a 24 e più canali.

B) Nel frattempo è stato modificato anche l'hardware che può lavorare

in maniera ibrida – cavoWIFI con aumento della frequenza di campionamento da 500 del prototipo A) fino a 1500 3000 fino a 6000 a seconda della configurazione scelta.

C) solamente WI FI senza cavo con prestazioni superiori, più performate privo di cavi

D) altri possibili sviluppi futuri

L'evoluzione del progetto

il progetto iniziale con cavo da 6- 12 canali 

PROGETTO A)

SISMOGRAFO 12 CANALI (espandibile)ANCHE FINO A 200 canali

24 bit

gain 1 - 2 - 4 - 8 – 16 – 32 – 64 - 128 x , pilotabile da software

per prove Masw, Remi, sismica a rifrazione, riflessione, prove in foro - low - low cost autocostruibile

foto dell’amico Sette prototipo 16 bit preamplificato

Il progetto ha subito delle modifiche in quanto si è abbandonato l'uso dell'adc 16 bit ( master Theremino come acquisitore) con amplificatori con gain variabile per passare al l'adc 24 bit, ).

Una delle prime acquisizioni del sismtema 12 canali 24 bit gain 1 x, stesa sismica 70 metri, battuta con mazza da 6 kg su affioramento granitico alterato 

esempio di acquisizione REMI

Questa è solo una fase intermedia in quanto l'hardware in futuro subirà ancora dei miglioramenti e potenzialmenti. 

esempio di elaborazionr MASW

esempio elaborazione MASW

La possibilità di sfruttare l'Adc 24 bit permette di ottenere uno strumento con maggiore dinamica rispetto alla precedente versione a 16 bit, il gain aggiuntivo permetterà di aumentare ulteriormente la sensibilità di 128 unità se ci riferiamo ad un normale adc con gain 1 x massio 2 4 8 x utilizzato dalla maggior parte degli strumenti in commercio, a parte qualcuno di recente realizzazione che ha seguito le orme di Theremino con gain leggermente inferiore a 64 x invexe dei 128 x usato dal nostro prototipo.

Si è pensato inizialmente di mettere a punto hardware e software per eseguire indagini MASW e/o similari in quanto tutte le opzioni hardware sono già implementate nel progetto, tra queste il trigger che per il momento sfrutta il primo o l'utimo geofono come generatore di start ( oppure un geofono aggiuntivo).

Si sta sperimentando in questi gg (03 04 2019 ) il nuovo trigger piezzoelettrico molto più preciso e rapido nella risposta, in fututo una nuova versione di trigger ancora più performante..

Per il MASW il trigger ha solo la funzione di avviare l'acquisizione, non ha finalità di determinare il tempo di percorrenza tra il punto di battuta e i rispettivi geofoni come invece avviene nella sismica r arifrazione.

I geofoni utilizzati sono a 24 bit 28,8 vol/m/sec , anche se si potrebbero usare geofoni più sensibili , non consigliati in quanto grazie al gain utilizzato il segnale potrebbe adare in saturazione con geofoni ad elevata sensibilità. 

In tal caso sarebbe necessario diminuire di 8 volte la sensibilita strumentale da 128 a soli 8 - 16 x, per compnsare la maggior sensibilità srumentale, soluzione inutile e costosa in quanto acquistare geofoni più sensibili, costosi, difficili da gestire fragili comporterebbe una riduzione della sensibilità strumentale.

Rispetto al precedente progetto sono anche cambiati i settaggi di hal e la modalità di acquisizione passando da un sistema "single" + 12 amplificato autocostruiti ad un sistema "pseudo differenziale", in futuro sarà preso in considerazione in alternativa anche il sistema "differenziale" con prestazioni leggermente migliori, per sistemi a 12 - 16 - 24 canali. o più...

Il cavo per il differenziale che pseudo differenziale è costituito da un numero di poli doppio dei canali attivabili + una calza interna, se avanzano dei cavi, questi si possono usare come cavi di prolunga.

Nel caso di sistema a 12 - 16 canali consiglio realizzare due cavi da 6 - 8 canali in modo che la strumentazione sia posizionata al centro dei due cavi per dimezzare la distamza tra i geofoni più esterni all'adconverte, minore è tale distanza minore sono i rumori elettromagnetici che possono entrare del sistema, anche se si sono prese tutte le cautele del caso per schermare il sistema di acquisizione.

Man mano andranno avanti i lavori questa pagina web verrà aggiornata, per chi desidera partecipare al progetto è possibile dare la propria disponibilità che sarà riservata, al massimo, ad un massimo di 5 persone.

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seguono pagine da aggiornare  seconso le nuove specigiche  e del nuovo progetto wi fi

in fase di completamento

Minime sono le differenze hardwarw tra la versione masw, remi, sismica a rifrazione, sismica a rifelssione prove in foro., ( le principali differenze sono prevalentemente software di aceuisizione e gestione file , ppre la rifrazione e rigelssione sarà utile sostituire il master con un nuovo hardware + veloce in fase di realizzazione.

PER REALIZZARE IL SISMOGRAFO PROVE MASW:

frequenza di campionamento 500 hz

durata acauisizione 0,5 , 1 2 4 secondi

gain condigliato 1-32 a seconda lella lunghezza dello stendimento e della tipologia del suolo che si vuole indagare.

Numero di canali 12 espandinili in futuro a 16-24 canali da 4,5 volt 28,8 v/m/s di sensibilità - meglio con cavi a 6 geofoni.

Trigger piezoelettrico o meccanico

Pretrigger 1 -100 msec modificabile

Geofoni 12 24 36 48 +

I geofoni devono essere completi di guscio protettivo con punzone per essere infisso nel terreno, devono essere da 4,5 Hz con sensibilità 28,8 v/m/sec, non servono geofoni più sensibili in quanto possiamo dis gi gani 1 2 4 8 16 32 64 128 x mentre i benefici di un geofono più sensibile potrebbe raggiungere solo un miglioramento in termini di ampiezza al massimo di 8x ( geodoni da 2 hz molto delicati difficili da equalizzare e costosi ).

Per chi ha una stampante 3d è possibile realizzare ci guscio per contenere la gapsula geofonica,
agiungendo uno spikes acquistabile assieme alle capsule geofoniche

E' anche possibile autoscostruire ccon pochi euro la capsula con gli accessori Gewis

Cavo/i interasse 3 - 6 metri in funzione della lunghezza della stesa massima che si desidera ottenere a 6 12 canali

progetto A)

servono 2 cavi pseudo pseudo differenziali da 12 canali con connettori da saldare sul cavo dove saranno collegati i connettori del feofono acquistabili a pochi dollari da ch vende i geofoni

progetto B)
servono almeno 2 cavi da 2-3-4-6 canali a seconda della tipologia di scheda che si desidera realizzare, ad ogni vavo sarà collegesto modulo Wi Fi

progetto C)
I cavi si eliminano in quanto tutti i geofoni saranno collegati al Pc in modalità Wi Wi



Cavo di battuta

Progetto A)
collegato al trigger via cavo

Progetto B)
collegato ai cavi via WiFi senza cavo

Progetto C)
Collegato al WI Fi trigger senza cavo

Avvolgitori medio piccoli,

Mazza da 6 - 8 -12 15 kg
a seconda delle esigenze

Piastra in ferro e il lega da alluminio  di diametro pari a 25 cm , spessore 3 cm circa.

in alternativa una flangia piatta  cieca del diametro di 25 cm , spessore 2-3 cm

Baule per il trasporto

NO batterie

come configurare Hal

dal manualr adc 24 bir THEREMINO - PDF

In questa prima fase del progetto di consigòia di collegare il cavo /cavi a 12 - 6 canali x2 in modalità " pseudo differenziale , si possono connettere fino a 15 geofoni ( consigliati 12) secondo lo schema sopra allegato, si consiglia di leggere il manuale online di theremino 24 bit., attenzione occorre anche posizionare il ponticloo secondo lo schema.

Il cavo si consiglia di realizzarlo in due spezzoni da 6 canali , nel centro verrà posizionato lo strumento.

I due cavi dovranno essere costituiti da 2 matasse a 12 pin più calza , di buoma qualità ( costo meno di 2 euro/metro, servono anche 12 connettori a valve per collegare le pinzette dei geofoni.

L'operazione di montaggio ache se subito potrà apparire conplessa una persona con una minima esperienza nel saldare potrà realizzarla velocemente.

Per ogni connettore occorre seconso un ordine crescente saldare il polo 1 e 2 alle due valve , i n° pari alla valva più larga del connettor, i numeri dispari a quella più stretta per il canale 1 A e 1B, ripetere le meesime operazioni per pi canale 2A 2B, 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 5B, 6A, 6B.

Ripetere le stesse operazioni per il cavo 2 , i que cavi dovranno essere uguali.

Alle estremità interne del cavo i singoli pin dei cavi dovranno essere salfati ad un connettore fipo LPT1 facili da trovare in commercio e facili da saldare.

Su un lato della scatola che conterrà l'Hardware dovranno essere fissate altri 2 connettori da pannello LPT1 , da collegare con cavetti tuistati dupoin al modulo 24 bit Teremino, la calza proveniente dai 2 cavi dovra essere collegata al pin 1 del filare adc 24 bit più esterno.

I dupoint secondo l'ordine prestabilito saranno collegati ai pin del filare centrale ed interno dell'adc come in fihura precedentemente allegata . stessa cosa per i dupoint ptovenienti sal secondo cavo proveniente dal cavo N° 2.

Da una tesi progetto sismografo theremino, in questo caso esiste solo un connettore in quanto si è utilizzato il cavo di uno strmento professionale a 12 canali- notare  la semplicità dell'assemblaggio e la limitatezza di circuiti stampati, meno componenti elettronici si usano e migliori saranno i risultati in termini di segnale e di costi.

La scatola che contiene l'ardware deve essere sufficientemente grande per contenere i cavi, nella foto si vede che xhe 24 bit è collegato il master che ha la funzione di trasmettere i dati acquisiti al PC o tablet windows.

Notare la semplicità e facilità di assemblaggio del sistema e il cavo usb che collega il master con il pc.

Il sistema viene alimentato dal PC - consumo estremamente basso, per cui basta pesanti batterie da 12 /25 vol da auto per alimentare la strumentazione !!!!!.

12-10-2015

CONSIGLI SULL'USO DEI TRIGGER STARTER

dalle prove fatte scarterei i geofoni perché hanno una elevata inerzia per superare il valore di soglia impostato, è possibile a livello di software è possibile ricostruire il tempo To della mazzata ma in condizioni di rumore ambientale o per segnali con ampiezza simile ai rumori ambientali è possibile ottenere risultati errati.

STARTER GEOFONICO

SI SCONDIGLIA DI NON UTILIZZARE  I GEOFONI COME STARTER ANCHE CON STRUMENTAZIONI PROFESSIONALI, provate con un geofono e poi con uno starter meccanico e controntate i tempi di arrivo con un geofono medio- lontano......

STARTER MECCANICO

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Un eventuale starter meccanico va collegato tra SIGNAL e GND e SENZA collegare il +5V

Poi si deve impostare il PIN come DigIn-PU (il PU vuol dire PULL-UP e ci pensa il Theremino a dare la tensione che serve all’interruttore)

  

STARTER PIEZOELETTRICO

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Consiglio questa versione perché costa poco e da un segnale forte e pulito.

In questo caso il segnale partirebbe da numeri bassi (da 5 a 20) e sicuramente sotto al 500.

E salirebbe a 800 o 900 in tempo brevissimo ad ogni mazzata.

Adattatori per i sensori piezoelettrici

da theremino.com

Gli adattatori che proponiamo sono semplici da costruire e funzionano meglio dei molti schemi che si trovano su internet.

Attenzione: Il principio di funzionamento dei nostri sensori non è lo stesso di quelli delle batterie commerciali. I segnali non sono intercambiabili. 

Per ottenere le massime prestazioni, i nostri sensori non trasmettono un segnale audio, ma un valore proporzionale alla pressione esercitata. 

Questo ci ha permessi di ottenere un controllo del suono e una dinamica, superiori a quelli delle batterie elettroniche commerciali, con i classici Pad non alimentati.

continua nel sito

per ulteriori informazioni si rimanda alla seguente interessantissima pagina

http://www.theremino.com/hardware/inputs/piezoelectric-sensors#adapters

Attenzione a girare il dischetto piezo fisicamente nel senso giusto in modo che dia il segnale al fronte di salita del colpo e non al fronte di discesa, che arriverebbe qualche millisecondo dopo.

Testato lo stater piezzoelettrico, primi risultati ottimi e ripetitivi, da introdurre degli automatismi nel software per rendere i settaggi automatici

UNA  DELLE PRIME ACQUISIZIONI FATTE IN CASA AL SECONDO  PIANO 

scaricare il manuale utile a tutti coloro che usano l'adc 24 bit THEREMINO

E' raro trovare online programmi per TEST di apparecchiature di acquisizione dati come questo che voglio presentare , fatto dal team THEREMINO per verificare l'acquisitore dati assemblato.

Il programma permette di conoscere oltre le specifiche hardware di verificare:

1) la qualità del dato acquisito senza alcun collegamento ai cavi per il collegamento ai trasduttori per verificare la qualità dell'adc rumore hardware dell'acquisitore

2) il rumore hardware prodotto dal cavo senza calza, con calza ma non messo a massa , con cavo con calza massa a mazza.

A seguito di queste misure è possibile valutare se il cablaggio dei cavi e si tutto l'hardware è stato fatto bene.

3) valutare la qualità di ogni singolo canale per verificare se ogni canale lavora bene , se è guasto o se è assembato male e poter intervenire per eliminare il problemi

4 ) possibilità di verificare per ogni settaggio quale è quello che produce il minor rumore in base al tipo di filtro utilizzato, frequenza di campionamento o altri settaggi delle tante combinazioni che si possono scegliere con Hal.

5) fare periodicamente un controllo in maniera facile e veloce del sistema che usiamo personalmente ogni qual volta si voglia verificare la funzionalità strumentale

Si auspica che anche strumentazioni professionali si dotino di software analoghi per permettere al cliente di verificare controllare e ottimizzare l'acquisizione ogni qual volta si presenta la necessità, non ultimo la qualità del proprio hardware che fino ad oggi viene spesso lasciata all'immaginazione di chi usa lo strumento con scarse specifiche nella scheda del prodotto.

segnalare eventuali dati anomali riscontrabili nell'uso, il programma nonostante sia stato accuratamente verificato potrebbe avere ancora qualche problema.

NON TRALASCEREI ANCHE L'UTILITA' dal punto di vista sperimentale e conoscitiva di quali sono i parametri che occorre conoscere in fase di acquisto di un buon ACQUISITORE DATI strumentazione che poi a seconda dei trasduttori dati come accelero, geofoni, sensori di temperatura si trasformeranno in sismografi, tromografi termometri ecc.

Nel sito di THEREMINO si legge:

La nuova applicazione Theremino_AdcTester ha permesso di migliorare il progetto dei tromografi.

La documentazione dell’AdcTester contiene pagine interessanti per i geologi:

http://www.theremino.com/hardware/adapters#adctester

Con l’AdcTester si possono controllare il guadagno, il rumore di fondo e la intermodulazione tra i canali, sia degli Adc a 8 e 16 bit, che di quelli a 24 bit.

L’AdcTester è stato scritto per controllare le prestazioni degli Ac24. I successivi test hanno dato valori conformi alle caratteristiche dei data-sheet e in alcuni casi anche migliori. Inoltre tutti gli esemplari di Adc24 e tutti i canali, hanno dato valori molto simili tra loro.

Il rumore degli Adc24 è risultato di 0.17 uV efficaci, solo leggermente superiore a quello dei GeoPreamp che era di 0.10 uV efficaci. Il guadagno identico entro lo 0.01 % (tra i canali) e entro l’1% (tra diversi dispositivi). La intermodulazione tra i canali è risultata così bassa da essere difficilmente misurabile.

Le prove con questa applicazione ci hanno permesso di individuare i punti critici dei primi prototipi di tromografo. I difetti maggiori stavano nei cavi di collegamento non schermati, nella mancanza del condensatore di filtro antialiasing e nella imprecisa regolazione dei parametri.

Per consigli su come costruire perfetti tromografi leggere la documentazione di questa applicazione (che si scarica nelle prossime righe) e la documentazione dell’Adc24 (che è nel capitolo precedente).

PER IL DOWNLOAD  DEL PROGRAMMA E NOTIZIE CLICCARE   QUI

scaricare anche il manuale.PDF, una miniera di informazioni utili scritta anche per persone che affrontano per la prima volta questi argomenti

MENU IMPORTANTI

Nei casi in cui avviato Hal non risponde cliccare su RECOGNIZE e/o VALIDATE

SETTAGGI ANCORA DA RIVEDERE ( si consiglia di accedere a questa pagina per vedere le eventuali modifiche che con il proseguo delle sperimentazioni possono essere fatte.

CONFIGURAZIONE di HAL

( vedere manuale Pdf Sistema theremino - Theremino_ADC24 - 28 giugno 2016 - Pagina 28 )

1) SETTAGGIO PIN 7  

Va configurato come DIFFERENZIALE 

filtro MAX SPEED

RESPONSE SPEED   =100

PER LA SISMOLOGIA SI CONSIGLIA FREQUENZA DI CAMPIONAMENTO DI 600 1600 Hz, acquisendo a bassa frequenza otteniamo segnali più puliti in quanto non vengono introdotte frequenze elevate, ( CON MAX SPEED)               

NON USARE FILTRI MEDIUM O INFERIORI nel caso di fenomeni di  fenomeni di battimento aumentare ulteriormente  la frequenza di settaggio pin7 fino a raggiungere al massimo quella doppia sopra indicata

se il problema compare contattare dolfrang@libero.it - probabile inquinamento  elettromagnetico nelle vicinanze sella stazione -  oppure  settaggio non ottimale del pin 7 - Hz - altro.

2) SETTAGGIO PIN 8   - nulla da modificare

3) SETTAGGIO PIN 9  - nulla da modificare

Il menu di Theremino Hal dopo aver apportato le modifiche dovrà apparire cosi:

Type     Id  subtype               Dir    Sloot Value  

Master   1  Nome                                                 

Slave      1  Master Type                                     

Pin          1  Unused                                            

Pin          2  Unused                                            

Pin          3  Unused                                            

Pin          4  Unused                                             

Pin          5  Unused                                             

Pin          6  Unused                                             

Pin   7  Adc_24                 per attivare il 24 bit

Pin   8  Adc_24_in                           

Pin   9  Adc_24_out   get         9            

 parametri

Pin        10  Unused                                             

Pin        11  Unused                                             

Pin        12  Unused                                             

ADC24   1  Adc_24_ch a       get         1                    asse z 

ADC24   2   Adc 24_ch b       get         2                 

ADC24   3  Adc_24_ch a       get         3                    asse nord/sud

ADC24   4   Adc 24_ch b       get         4                 

ADC24   5  Adc_24_ch a       get         5                   asse est / ovest

ADC24  6   Adc 24_ch b       get         6                 

ADC24   7  Unused

ADC24   8  Unused

ADC24   9  Unused

ADC24 10  Unused

ADC24 11  Unused

ADC24 12  Unused

ADC24 13  Unused

ADC24 14  Unused

ADC24 15  Unused

ADC24 16  Unused

PROPRIETA' DEL MASTER

1) COM SPEED   usare 12 per l'HVSR 

2) I PIN TYPE devono essere settati come ADC24 

3) SLOT devono essere numeri progressivi da

CH 1 A PIN 1

CH 1 B PIN 2

CH 2 A PIN 3

CH 2 B PIN 4

CH 3 A PIN 5

CH 3 B PIN 6

4) MAX VALUE per convenzione usare 3.3  in questo modo i valori verranno registrati in volt

5) MIN VALUE per convenzione usare il valore = - 3.3

6) SPEED COM = 100

6) GAIN  -  usare sempre gain  = 1 non più 128    ( in dolquake  modificare nel menu configurazione da 128 a 1

Il valore di gain utilizzato va impostato  sul menu di acquisizione  del programma Theremino Dolfrang dell' HVSR  - i valori del programma di acquisizione e  di hal non iteragiscono per cui è necessario intervenire manualmente gli stessi valori nei due programmi.

Inviare le prime acquisizioni a dolfrang @ libero . it  per verificare la bontà dei settaggi, allegare un jpg  con i principali settaggi impostati e una prova saf  di 30 minuti. indicando condizioni antropiche e ambientali  e stratigrafia di massima.

Nel programma dolquake attivare 1 cifra decimale

MANUALE DATATOGGER  24 BIT THEREMINO

Caratteristiche del Theremino Adc24

per utilizzo in differenziae

misure microtremori e Sidmologia

Alimentazione: 5 Vdc

Consumo di energia: < 5 millesimi di Watt (900 uA a 5 Volt)

Numero di canali: Da 1 a 16 canali a 24 bit (Σ-Δ) (8 differenziali, 15 pseudo o 16 single ended)

Range dinamico: 127 dB @ 100 SPS (con tre canali contemporanei e guadagno 1)

Campionamento: Configurabile da 1 a 16 canali “Differenziali”, “Pseudo” o “Single Ended” 

Sampling rate: Da 10 a 19200 campionamenti al secondo

Fondo scala: +/- 3.3 Vpp (Differenziale) oppure da 0 a 3.3 Volt (Pseudo e Single)

Adc step (x 1): 0.4 uV (Differenziale) - 0.2 uV (Pseudo e Single)

Adc step (x 128): 3.2 nV (Differenziale) - 1.6 nV (Pseudo e Single)

Impedenza di input: Praticamente infinita (> 100 mega ohm)

Corrente di input: Inferiore a +/- 4 nA

Corrente di input: Variazione con la temperatura +/-25 pA/°C

Tensione Massima: Da -0.3 Volt a +3.6 Volt (tensione massima applicabile agli ingressi)

Corrente Massima: +/-10 mA (corrente massima applicabile agli ingressi)

ESD Rating HBM: Human Body Model = 4 kV

ESD Rating FICDM: Field-Induced Charged Device Model = 1250 V

ESD Rating MM: Machine Model = 400 V

Uscita 3.3 Volt: Fino a 300 mA, accuratezza (1%), stabilità (48 ppm/°C).

Uscita 2.5 Volt: Fino a 10 mA, accuratezza (0.2%), stabilità (2 ppm/°C tipica).

Uscita 1.6 Volt: Solo per polarizzare i sensori (accuratezza e stabilità pari al 3.3 Volt / 2).

Interfaccia dati: SPI a tre fili, QSPI™, MICROWIRE™ e DSP

Formato dati: Protocollo di Analog Devices (vedere data-sheet dello AD7124-8)

Velocità linea seriale: Da 30 baud a 5 mega baud

Precisione di tempo: Circa 500 uS o inferiore 

Temperatura: Da −40°C a +105°C (funzionale)

Temperatura: Da −65°C a +150°C (in magazzino) Dimensioni: 60 x 34 x 12 mm

Conformità: Nessuna certificazione, è un componente quindi non certificabile