tromografo - sismografo per sismologia

ultimi prototipi realizzati

tromografo sperimentale 

sismografo per sismologia

di Roberto Genovese

( stazione sismica di Barcellona Pozzo di Gotto ME)

Ottimo lavoro rispecchia i risultati della sperimentazione fatta fino ad Oggi dal nostro progetto:

1) baricentro basso frazie alla piastra basale pesante ( per aimentare la stabilità

2) spike's distanti tra loro per aumentare la stabilità del sistema

3) relativamente piccolo e basso per avere il minimo impatto con il vento

4) rapporto larGhezza / altezza elevato per faranrire la massima stabilita

5) messa in bolla semplice e veloce con lle tre manopole

6) assenza di cavi di comunicazione che escono verticalmente del coperchio per tornare in sul terreno causa di vivrazioni random che alterano i dati acquisiti

7) bello e semplice da vedere

8) Aspetto dolido e rigido costituito da materiale pressofuso di spessore

9) anche se non è visibile internamente , il cablaggio è sicuramente curato ( conoscendo la precisione certosina di chi lo ha realizzato

10) la scatola offre una ottima protezione all'inquinamento elettro magnetico

le caratteristiche sono tali da poter essere utilizzato come tromografo - sismografo per sismologia.

Necessita come per tutti i progetti nuovi di una serie di test per verificare la risposta strumentale anche in sito come strumento trompgrafo sperimentale, in quanto deve superare standar superiori rispetto a quelli

richiesti da un normale sismografo per sismologia in quanto il calpo di acquisizione per i microtremori è 1000 1000.000 di volte ipiù sensibile a quello usato da una stazione sismica tradizionale per misurare l'ampiezza dei terremoti.

Per ridurre il rumore ambientale è stato aumentato il valore de condensatori da 4uF a 10 uF

in quanto i 4 uF vanno bene se si acquisisce a 500 hz, per il tromografo, visto che le frequenze del tronografo che interessano vanno da 0 a 100 hz il condensatore può arrivare a 10 Uf

Nel caso della sismologia le frequenze che interessano sono di 50 hz ( anzi banda passante 0,1 10 hz si possono aumentare i condensatori anche a 20, 30 40 50 uF e + ( servono condensatori ceramici non polarizzati da 10 uf

VISUALIZZARE IL VIDEO DEMO DEL TROMOGRAFO - sondaggi HVR metodo Nakamura _ frequenza di risonanza del terreno, frequenza di risonanza del fabbricato , zonazione sismica.

https://www.youtube.com/embed/9sWdkwG8kn8

Caratteristiche del Theremino Adc24

per utilizzo in differenziae

misure microtremori e Sismologia

Per chi vuoe realizzare l'hardware è possibile scaricare gratuitamente i progetti hardware il firware per programmare il Pic, i listati dei software di acquisizione comprese le sorgenti

Il progett0 è open source e open hardware scaricabile gratuitamente dal sito di Theremino,com

dal sito di www,theremino.com  si legge:

Il Theremino Adc24 è basato sul convertitore AD7124-8 di Analog Devices. 

( si rimanda a questa pagina per avere le specifiche hardware complete)

Si tratta di un convertitore Sigma Delta ad altissime prestazioni, progettato nel 2015, al culmine di decenni di esperienza di Analog Devices in questo campo. Oltre al basso rumore e alla grande flessibilità questo Adc consuma pochissimo, circa 900 micro Ampere. 

La velocità di campionamento è selezionabile in un campo molto vasto (da 10 fino a 19200

campioni al secondo) e sono disponibili 8 livelli di filtraggio, per scegliere il migliore compromesso tra velocità di risposta e riduzione del rumore. Le varie configurazioni di ingresso (Differenziale, Pseudo o Single Ended), permettono di collegare sensori di ogni tipo

Connettività e modularità - L'Adc24 è un modulo compatibile con il sistema Theremino, che è

intrinsecamente modulare e componibile. 

Questo permette di rivalutare le apparecchiature nel tempo e modificarle a piacere, aggiungendo nuovi moduli e nuove funzioni. Software, firmware, schemi e progetti sono completamente gratuiti e Open Source.

Applicazioni - Il Theremino Adc24 è finalizzato alla rilevazione e registrazione di segnali a bassa e media frequenza. La sua flessibilità e il suo rapporto segnale/rumore sono superiori a ogni altro strumento simile. 

Per cui è lo strumento ideale per la registrazione di microtremori (HVSR) e terremoti, ma anche di segnali provenienti da altri trasduttori come: potenziometri lineari per la rilevazione di spostamenti e fratture, celle di carico, bilance analitiche, misuratori di pressione, sensori di flessione, fotodiodi per illuminazioni debolissime, magnetometri, microbarometri, analizzatori di spettro a fenditura, termocoppie, misuratori di pH, datalogger, ecc...

Sincronizzazione - Se richiesta, la sincronizzazione con l'orario UTC si effettua con ricevitore GPS, collegato via USB. Il software che legge l'Adc, legge anche il GPS e unisce i due dati.

specifiche tecniche

Il parametro per poter valutare lo strumento non è il prezzo ma le specifiche che solo pochissime ditte pubblicano sui loro cataloghi

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 kVESD 

Rating FICDM: Field-Induced Charged Device Model = 1250 

VESD 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

test fornito dal progettista


TROMOGRAFO DISK UFO

Manuale theremino adc 24 bit

Test theremino adc 24 bit

Tutto il processo di amplificazione, filtraggio e digitalizzazione avvine nell'adconverter dell'ANALOG DEVICE
per cui le specifiche del sistema  di acquisizione sono indicate nei datascit

dell'adc AD71128-8 della Analog Devices.

Il theremino ha solo lo scopo d'inviare i dati digitali al PC e non influisce in alcun modo sulla qualità del segnale acquisito

( si rimanda a questa pagina per avere le specifiche hardware complete) 

ALTRI PROGETTI AUTOCOSTRUIBILI 
DI TROMOGRAFI

PARTE 3° SETTAGGIO TROMOGRAFO 24 BIT

PARTE 3°

MANUALE  HAL PER THEREMINO MASTER ADC24 BIT

PER  PER PROVE   HVSR

MANUALE ADC24 BIT

MENU IMPORTANTI

SETTAGGIO DI HAL PER HVSR

per accedere alle modifiche alla prima installazione occorre cliccare sul pin 7 . si aprirà una finestra che permetterà di avvedere al settaggio dell'ASC 24 BIT

versione autocostruito

sattaggio programma Hal

• per convenzione  

1. il canale 1 correisponde al geofono verticale
2. il canale 2 corrispnde  al geofono nord/sud
3. il canale 3 corrispnde al geofono est/ovest

settare velocità =12 

per pc lenti  limitare la frequenza massima di acquisizione  120 200 250 330 400 500 in base  al valore di ripetizione che nel caso specifico è di 775 per cui si può usare frequenza  di campionamento ( software di acquisizione ) sempre inferiore, in questo caso il massimo sarà  500 hz < 775,

con ripetizione ( esempio di 459 ) la frequenza di campionamento dovrà scendere a  400 hz 

menu di di settaggio del programma di acquisizione  Theremino Dolfrang

Tutti i settaggi in fase si acquisizione  non possono essere variati, è possibile modificare solamente suelli  di visualizzazione.

come frequenza di visualizzazione  si consiglia di usare 10 hz per non consumare troppa cpu se il pc è lento

ATTENZIONE , nella finestra GUADAGNO IN TENSIONE occorre inserire manualmente il valore settato come gain mel menu di Hal, i due programmi non dialogano tra loro per cui il settaggio deve essere fatto manualmente .

• per convenzione  

1. il canale 1 correisponde al geofono nord/sud
2. il canale 2 corrispnde  al geofono est/ovest
3. il canale 3 corrispnde al geofono  verticale

in tal caso agendo  sui menu a tendina modificare l'ordine della sequenza  dei geofoni.
Tale modifica anche se non influisce sul risultato del calcolo, serve solo per memorizzare uul report del file saf la posizione dei geofoni nel giusto ordine

I sottostanti  valori di settaggio   in caso di diversità da quelli sopra indicati  non vanno considerati.

 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   
con frequenza acquisizione = 500 HZ     SPEED  =   1500 per Pc veloci
con frequenza acquisizione   = 333 HZ     SPEED   =   1200 per Pc medi
con frequenza acquisizione   = 250 HZ     SPEED   =   1200 per Pc medio lenti
con frequenza acquisizione   = 200 HZ     SPEED  =    1000 per Pc lenti
se possibile non usare frequenze al di sotto si 250 hz in quanto si otterrebbero meno dati validi e in tutti i casi non si avrebbero dati utili  tra 0 - 2/5 metri di profondità

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_din                                     

Pin          9  Adc_24_dout   get         9                       per gestire il filtraggio e altri parametri
Pin        10  Unused                                             
Pin        11  Unused                                             
Pin        12  Unused                                             

ADC24   1 Adc_24_ch       get         1                    asse z verticale differenziale

ADC24   2 Adc_24_ch_b                 2                    asse z verticale differenziale

ADC24   3 Adc_24_ch       get         3                    asse nord - sud differenziale

ADC24   4 Adc_24_ch_b                 4                    asse nord - sud differenziale

ADC24   5 Adc_24_ch       get         5                    asse est - ovest differenziale
ADC24   6 Adc_24_ch_b                 6                    asse est - ovest differenziale

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) GAIN  -  usare sempre gain  = 128

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.

MANUALE DATATOGGER  24 BIT THEREMINO

Caratteristiche del Theremino Adc24

per utilizzo in differenziale

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