GX-TXT-v3: dinamica del nodo HOLD e tempo di accensione del LED

La GX-TXT-v3 è un circuito pensato per rilevare l’attività di un telecomando IR: il segnale prodotto dal fotodiodo viene amplificato, regolato tramite i controlli di guadagno e sensibilità e infine utilizzato per caricare il nodo HOLD, che mantiene attivo per un certo tempo il LED arancio di segnalazione.

Nella sessione di ieri ho caratterizzato sperimentalmente la catena di amplificazione e sensibilità, osservando in particolare l’effetto combinato di POT_GAIN e POT_SENS sulla risposta di QIN e sulla tensione raggiunta dal nodo HOLD, utilizzando il fotodiodo virtuale come sorgente controllata.

Oggi mi concentro invece sulla parte finale e dinamica del circuito: voglio studiare la carica e soprattutto la scarica di HOLD, mettere in relazione la sua tensione con l’accensione e lo spegnimento del LED arancio, misurarne il tempo di accensione dopo un burst definito e confrontare il comportamento reale con la simulazione LTspice.

Sono partito da qui:

GX-TXT-v3: ProvaTelecomando IR – schema elettrico e montaggio

Prima prova dinamica: massimo guadagno

Come prima prova mi sono posto in una condizione volutamente favorevole all’attivazione della catena, impostando il guadagno praticamente al massimo e la sensibilità su un valore elevato. L’obiettivo era ottenere una carica netta del nodo HOLD e osservare con facilità tutta la successiva fase di scarica e di spegnimento del LED arancio.

Condizioni di misura

Parametro	Valore
RGAIN	5 Ω
RSENS	9,432 kΩ
Frequenza	38 kHz
Burst	100 impulsi
Durata del burst	circa 2,63 ms
Ampiezza impostata sul generatore	3,05 V
Offset impostato sul generatore	+890 mV
Base dei tempi dell’oscilloscopio	500 ms/div

In modalità burst il generatore imposta un offset continuo pari a metà dell’ampiezza. Poiché il circuito utilizzato come fotodiodo virtuale scarta la parte negativa del segnale, per questa prima prova ho impostato un’ampiezza di 3,05 V, anziché il valore di circa 1,5 V utilizzato nelle precedenti prove con treno continuo.

Successivamente mi sono accorto che sul generatore era rimasto impostato anche un ulteriore offset continuo di +890 mV. Nella prima interpretazione avevo attribuito quindi il livello continuo osservato esclusivamente al comportamento della modalità burst, senza tenere conto di questo offset aggiuntivo.

La prova rimane valida come caratterizzazione dinamica del nodo HOLD e dello stadio LED; per le misure successive ho misurato direttamente la tensione sulla resistenza R_SENSE da 51 kΩ, ricavando sperimentalmente la corrente I_SENSE associata ai diversi livelli di stimolo.

Carica e scarica di HOLD

Con una base dei tempi di 500 ms/div il burst di 100 impulsi occupa solamente circa 2,63 ms e la fase di carica di HOLD appare quindi praticamente istantanea rispetto alla scala temporale utilizzata. Questa acquisizione è invece particolarmente adatta per osservare la successiva scarica del condensatore e la risposta del circuito che pilota il LED arancio.

Dalla traccia si osserva che HOLD raggiunge inizialmente una tensione di circa 4,46 V (La lettura del massimo con i cursori è resa incerta da una piccola cresta presente sul picco) e successivamente decade lentamente. Quando V_HOLD scende intorno a 1,32 V il LED entra nella zona di rapido spegnimento; quando HOLD raggiunge circa 1,08 V il LED può essere considerato spento.

Utilizzando i cursori temporali ho inoltre marcato i due punti della transizione: l’inizio dello spegnimento rapido si trova intorno a 2,13 s dal burst, mentre il LED risulta completamente spento intorno a 2,51 s. La transizione occupa quindi circa 380 ms.

Ho salvato anche i dati CSV delle due tracce. Questo permetterà di analizzare numericamente con GNU Octave sia la scarica di HOLD sia l’andamento della corrente del LED nel tempo, ricavata dalla tensione misurata sul nodo N_LED_ARANCIO.

Elaborazione numerica delle tracce con GNU Octave

Oltre agli oscillogrammi ho salvato in formato CSV le tracce acquisite dal Rigol. In questo modo è possibile utilizzare tutti i campioni dell’acquisizione per analizzare numericamente la dinamica del nodo HOLD e del circuito di pilotaggio del LED, evitando di basare le conclusioni solamente sulla posizione dei cursori scelta visivamente sull’oscilloscopio.

Per questa elaborazione ho scritto uno script GNU Octave che legge direttamente il formato CSV generato dal Rigol, ricostruisce l’asse temporale utilizzando i valori Start e Increment presenti nell’intestazione e associa CH2 alla tensione V_HOLD e CH3 alla tensione del nodo N_LED_ARANCIO.

Questa prima acquisizione è stata utilizzata anche come banco di verifica dello script. Avendo a disposizione una risposta ben leggibile, con una carica netta di HOLD e una successiva transizione completa del LED, ho potuto confrontare i risultati automatici con quanto osservato direttamente sull’oscilloscopio e con le stime ottenute inizialmente mediante i cursori.

In questo modo ho verificato progressivamente il riconoscimento del massimo di HOLD, il fit della sua scarica, il calcolo della corrente del LED e soprattutto il criterio automatico utilizzato per individuare l’inizio, il punto di massima variazione e la fine della transizione di spegnimento. Una volta validato su questa prova, lo stesso metodo è stato mantenuto invariato nelle acquisizioni successive, così da rendere confrontabili i risultati dell’intera serie.

Lo script ricava automaticamente dal tratto precedente al trigger sia il livello di base di HOLD sia la tensione di alimentazione presente sul nodo N_LED_ARANCIO quando il LED è spento. Da quest’ultima viene poi calcolata, campione per campione, la corrente del LED attraverso la resistenza da 680 Ω:

I_LED(t) = [V_CC – V_{N_LED_ARANCIO}(t)] / 680 Ω

Analisi della scarica di HOLD

Durante la fase di scarica lo script individua automaticamente gli attraversamenti di V_HOLD a intervalli regolari di tensione, impostati in questa elaborazione a 100 mV. I punti così ricavati vengono utilizzati per confrontare la curva sperimentale con un decadimento esponenziale del tipo:

V_HOLD(t) = V_base + A · e^-(t-t₀)/τ

Il valore V_base non viene imposto nello script, ma ricavato automaticamente dal tratto precedente al burst. Il fit permette quindi di ottenere una costante di tempo equivalente della scarica e di valutare quanto il comportamento reale si avvicini a quello di una semplice rete RC.

Individuazione automatica dello spegnimento del LED

L’accensione e soprattutto lo spegnimento del LED non presentano un confine fisico netto. Per rendere confrontabili le acquisizioni successive ho quindi preferito definire un criterio numerico riproducibile invece di scegliere ogni volta i punti mediante i cursori dell’oscilloscopio.

La tensione N_LED_ARANCIO viene prima mediata su intervalli di 1 ms; successivamente lo script ne calcola la derivata locale mediante una regressione lineare mobile su una finestra di 50 ms. Durante lo spegnimento N_LED_ARANCIO passa dal livello basso, corrispondente al LED acceso, al livello prossimo a VCC, corrispondente al LED spento. La sua derivata forma così un lobo positivo ben riconoscibile.

Il massimo del lobo identifica il punto in cui la variazione è più rapida. Per delimitare in maniera convenzionale la transizione ho utilizzato una soglia pari al 10% della massima derivata. Lo script ricerca automaticamente l’attraversamento della soglia a sinistra e a destra del lobo principale, richiedendo inoltre un intervallo stabile per evitare che piccole oscillazioni secondarie vengano interpretate come una nuova transizione.

Il criterio del 10% è stato verificato su questa prima acquisizione confrontandolo con i punti che avevo precedentemente individuato a occhio mediante i cursori dell’oscilloscopio. I due metodi individuano la stessa regione temporale; il metodo numerico ha però il vantaggio di poter essere applicato senza modifiche a tutte le misure successive.

Lo script genera infine automaticamente una serie di grafici e li salva in formato PNG, permettendo di conservare insieme ai dati grezzi anche una rappresentazione uniforme delle diverse acquisizioni.

Risultati della prima elaborazione

La prova analizzata è quella eseguita con RGAIN = 5 Ω, RSENS = 9,432 kΩ e un burst di 100 impulsi alla frequenza di 38 kHz. Il massimo di HOLD viene raggiunto circa alla conclusione del burst.

Grandezza	Risultato
Baseline HOLD	0,160 V
VCC ricavata dalla traccia	8,960 V
VHOLD,max	4,760 V
Tempo di VHOLD,max	2,620 ms
ILED,max	10,471 mA
τ equivalente della scarica di HOLD	1,922 s
R² del fit esponenziale	0,9929
Capacità apparente assumendo R = 100 kΩ	19,22 µF

Transizione di spegnimento del LED

L’analisi della derivata individua automaticamente una transizione della durata di circa 401 ms. I tre punti caratteristici ricavati dallo script sono riportati nella tabella seguente.

Punto	Tempo	VHOLD	N_LED_ARANCIO	ILED
Inizio convenzionale della transizione	2,1075 s	1,560 V	2,080 V	10,118 mA
Massima velocità di variazione	2,1625 s	1,520 V	3,040 V	8,706 mA
Fine convenzionale della transizione	2,5085 s	1,320 V	8,760 V	0,294 mA

Nel punto di massima variazione la derivata di N_LED_ARANCIO raggiunge circa 27,80 V/s. Il risultato più importante non è però l’esistenza di una soglia fisica esatta, che il circuito non presenta, ma la disponibilità di un criterio riproducibile con il quale confrontare le prossime acquisizioni.

Considerazioni sulla dinamica di HOLD e del LED

Questa prima elaborazione permette di separare chiaramente due scale temporali molto diverse. La carica del nodo HOLD avviene nell’ordine dei millisecondi: il massimo misurato, pari a 4,760 V, viene raggiunto dopo circa 2,62 ms dal trigger, un intervallo praticamente coincidente con la durata del burst di 100 impulsi a 38 kHz. Rispetto alla successiva evoluzione del circuito, che avviene nell’ordine dei secondi, la carica può quindi essere considerata molto rapida.

La scarica è invece molto più lenta e viene descritta abbastanza bene da un decadimento esponenziale. Il fit restituisce una costante di tempo equivalente τ ≈ 1,922 s e un coefficiente R² ≈ 0,993. Il buon accordo mostra che un modello esponenziale costituisce una descrizione utile del comportamento, ma non significa che il nodo HOLD costituisca una rete RC ideale.

Il condensatore da 22 µF non si scarica infatti esclusivamente attraverso la resistenza da 100 kΩ: sul nodo è presente anche il carico costituito dallo stadio successivo, oltre al sistema di misura. La capacità di circa 19,22 µF ottenuta applicando semplicemente C = τ/R con R = 100 kΩ va quindi interpretata esclusivamente come una capacità apparente equivalente e non come una misura diretta della capacità reale del condensatore al tantalio.

Anche la derivata della scarica conferma questa interpretazione. La tendenza generale è quella prevista da un decadimento esponenziale: la velocità di diminuzione della tensione è maggiore all’inizio e si riduce progressivamente. La derivata sperimentale risulta però molto più irregolare della tensione originale, soprattutto a causa della risoluzione verticale e della struttura a gradini dei dati acquisiti dall’oscilloscopio. Per la determinazione di τ il fit diretto di VHold rimane quindi molto più significativo.

Relazione tra HOLD e corrente del LED

La rappresentazione di ILED in funzione di VHold mostra con particolare chiarezza il funzionamento dello stadio finale. Per una larga parte della scarica il LED rimane praticamente alla corrente di regime, circa 10,2–10,4 mA. La corrente cambia molto poco finché HOLD rimane sufficientemente elevato; successivamente il circuito entra in una zona relativamente stretta nella quale la corrente diminuisce rapidamente fino a valori prossimi a zero.

Utilizzando il criterio numerico scelto per la derivata, la transizione convenzionale inizia a VHold ≈ 1,56 V e termina a VHold ≈ 1,32 V. Il punto di massima velocità di variazione si trova intorno a VHold ≈ 1,52 V. Questi valori non devono essere interpretati come soglie fisiche nette: descrivono una transizione continua mediante un criterio riproducibile, utile soprattutto per confrontare le prossime misure.

Con questo criterio la durata della transizione risulta di circa 401 ms. La precedente valutazione mediante cursori, effettuata direttamente sull’oscilloscopio, aveva individuato visivamente una regione compresa approssimativamente tra 2,13 s e 2,54 s. Il buon accordo tra le due valutazioni conferma che l’algoritmo sta identificando la stessa regione del segnale, con il vantaggio di utilizzare una procedura identica per ogni acquisizione.

Questa prova fornisce quindi un primo riferimento quantitativo della dinamica dello stadio finale della GX-TXT-v3: il burst carica rapidamente HOLD, la tensione accumulata decade successivamente su una scala temporale di alcuni secondi e il circuito di uscita mantiene il LED praticamente alla corrente nominale fino a quando HOLD entra nella regione in cui avviene lo spegnimento progressivo.

Verifica dello stimolo e della corrente del fotodiodo virtuale

Prima di procedere con la nuova serie di misure ho verificato direttamente anche il segnale applicato al fotodiodo virtuale. Nelle prove precedenti avevo considerato il comportamento della modalità burst del generatore senza accorgermi che era rimasto impostato anche un offset continuo di +890 mV.

Per evitare di basare l’analisi sulle sole impostazioni nominali del generatore, per ciascun livello utilizzato nella serie ho quindi acquisito contemporaneamente la tensione del segnale di pilotaggio e quella presente sulla resistenza RSENSE da 51 kΩ del fotodiodo virtuale. Le misure Vpp riportate automaticamente dall’oscilloscopio permettono così di ricavare direttamente la corrente effettivamente ottenuta nel circuito.

I_E ≈ V_RSENSE / 51 kΩ

Poiché nel circuito utilizzato come fotodiodo virtuale la corrente di collettore può essere approssimata con quella di emettitore, utilizzerò questi valori come stima della corrente I_PD applicata alla GX-TXT-v3.

VGEN misurata	VRSENSE misurata	IPD stimata
1,10 Vpp	0,780 Vpp	15,29 µA
2,10 Vpp	1,34 Vpp	26,27 µA
3,16 Vpp	1,84 Vpp	36,08 µA
4,40 Vpp	2,32 Vpp	45,49 µA

La frequenza rimane fissata a 38 kHz. Le piccole differenze mostrate dalla misura automatica del periodo dell’oscilloscopio, nell’ordine di 26,0–26,4 µs, sono compatibili con il periodo nominale di circa 26,32 µs.

Serie di misure al variare della corrente e della sensibilità

Dopo aver definito il metodo di elaborazione delle tracce ho eseguito una serie sistematica di acquisizioni mantenendo P_GAIN circa a metà corsa e variando sia la corrente prodotta dal fotodiodo virtuale sia la regolazione P_SENS.

Per ciascuna posizione del controllo di sensibilità sono stati applicati quattro livelli dello stesso burst di 100 impulsi alla frequenza di 38 kHz. La precedente verifica della tensione sulla resistenza RSENSE da 51 kΩ ha permesso di associare ai quattro livelli del generatore correnti equivalenti del fotodiodo pari a circa:

15,29 µA    26,27 µA    36,08 µA    45,49 µA

Le regolazioni di P_SENS utilizzate nella serie principale sono state 9,459 kΩ, 7,527 kΩ, 5,048 kΩ e 2,548 kΩ. Ne risulta quindi una matrice di venti condizioni sperimentali nella quale il guadagno rimane sostanzialmente costante mentre cambiano indipendentemente il livello del segnale di ingresso e la sensibilità impostata.

Per ogni acquisizione sono state registrate le tracce temporali di HOLD e del nodo N_LED_ARANCIO. Lo script GNU Octave descritto precedentemente ha quindi ricavato automaticamente il massimo valore raggiunto da HOLD, la corrente del LED, il tempo di permanenza dell’accensione, la regione di spegnimento e, quando possibile, i parametri del decadimento di HOLD.

Lo scopo di questa serie non è soltanto individuare la corrente minima necessaria per ottenere una segnalazione. Le misure permettono soprattutto di osservare come P_SENS modifichi la quantità di carica accumulata sul nodo HOLD e, di conseguenza, il tempo durante il quale il LED rimane acceso dopo lo stesso burst.

Risultati della serie di 20 condizioni sperimentali

Tutte le misure riportate nella tabella seguente sono state eseguite mantenendo P_GAIN = 500 Ω, con burst di 100 impulsi alla frequenza di 38 kHz. La corrente I_SENSE rappresenta la corrente stimata del fotodiodo virtuale, ricavata dalla tensione misurata sulla resistenza RSENSE da 51 kΩ.

P_SENS	I_SENSE	V_HOLD,max	T_LED
9,459 kΩ	15,29 µA	2,78 V	1,592 s
9,459 kΩ	26,27 µA	4,26 V	2,402 s
9,459 kΩ	36,08 µA	4,62 V	2,542 s
9,459 kΩ	45,49 µA	4,58 V	2,559 s
7,527 kΩ	15,29 µA	2,06 V	1,014 s
7,527 kΩ	26,27 µA	3,74 V	2,163 s
7,527 kΩ	36,08 µA	4,46 V	2,474 s
7,527 kΩ	45,49 µA	4,50 V	2,499 s
5,048 kΩ	15,29 µA	0,46 V	LED spento
5,048 kΩ	26,27 µA	2,38 V	1,321 s
5,048 kΩ	36,08 µA	3,62 V	2,094 s
5,048 kΩ	45,49 µA	3,90 V	2,256 s
2,548 kΩ	15,29 µA	≈0 V	LED spento
2,548 kΩ	26,27 µA	0,18 V	LED spento
2,548 kΩ	36,08 µA	0,78 V	LED spento
2,548 kΩ	45,49 µA	0,98 V	LED spento
0 Ω	15,29 µA	0 V	LED spento
0 Ω	26,27 µA	0 V	LED spento
0 Ω	36,08 µA	0 V	LED spento
0 Ω	45,49 µA	0 V	LED spento

La tabella mostra già due effetti distinti. A parità di P_SENS, aumentando la corrente del fotodiodo virtuale aumenta generalmente il massimo valore raggiunto da HOLD e, quando il LED viene attivato, aumenta il tempo di permanenza della segnalazione. A parità di corrente di ingresso, invece, riducendo P_SENS diminuiscono sia la carica raggiunta da HOLD sia il tempo di accensione del LED, fino ad arrivare a condizioni nelle quali il burst non produce più una vera segnalazione luminosa.

Effetto della regolazione di sensibilità a corrente costante

Per mostrare in modo più immediato l’effetto del trimmer di sensibilità ho scelto di confrontare alcune acquisizioni eseguite alla stessa corrente del fotodiodo virtuale, pari a circa 26,27 µA, mantenendo invariati il burst e la posizione di P_GAIN.

Questa condizione è particolarmente utile perché si colloca in una zona intermedia di funzionamento: il circuito è sufficientemente eccitato da produrre una segnalazione per i valori più alti di P_SENS, ma riducendo la sensibilità il tempo di accensione del LED diminuisce in modo evidente fino ad annullarsi del tutto.

Negli oscillogrammi seguenti si vede quindi con immediatezza il ruolo del trimmer: a parità di corrente di ingresso, ruotando P_SENS si modifica la carica raggiunta da HOLD e, di conseguenza, la durata della segnalazione luminosa.

La sequenza precedente mostra già in modo qualitativo ciò che la tabella e i grafici globali confermano quantitativamente: a parità di corrente del fotodiodo virtuale, la regolazione P_SENS controlla la quantità di carica trasferita al nodo HOLD e quindi il tempo di permanenza dell’accensione del LED. Riducendo la sensibilità, il tempo di segnalazione diminuisce progressivamente fino a scomparire.

Analisi globale dei dati

Le singole acquisizioni permettono di osservare direttamente il comportamento della GX-TXT-v3, ma la quantità di dati prodotta durante questa serie di prove è molto più ampia di quanto sia utile riportare integralmente nell’articolo.

Per ciascuna condizione sperimentale sono infatti disponibili le tracce complete dell’oscilloscopio e, attraverso lo script GNU Octave, vengono ricavati il massimo valore raggiunto da HOLD, la corrente del LED, i tempi caratteristici della sua accensione e del suo spegnimento, i punti della scarica di HOLD, il fit esponenziale e diversi grafici intermedi utilizzati per verificare l’elaborazione.

Questi dati rimangono parte della documentazione di laboratorio, ma presentarli uno per uno produrrebbe molte figure quasi equivalenti e renderebbe più difficile distinguere le informazioni realmente significative. Dopo aver mostrato negli oscillogrammi precedenti un esempio diretto dell’effetto della regolazione P_SENS, ho quindi riunito i risultati delle diverse acquisizioni cercando alcune relazioni globali.

In particolare considero tre aspetti. Il primo riguarda direttamente lo stadio finale e mette in relazione la corrente del LED con la tensione presente sul nodo HOLD. Il secondo collega il massimo valore raggiunto da HOLD dopo il burst con il tempo durante il quale permane la segnalazione. Il terzo torna invece all’ingresso del circuito e mostra come il tempo di accensione dipenda dalla corrente del fotodiodo virtuale per differenti regolazioni di P_SENS, mantenendo P_GAIN circa a metà corsa.

In questo modo i numerosi risultati delle singole misure vengono utilizzati insieme, senza perdere la possibilità di risalire alle acquisizioni originali, ma evitando di trasformare l’articolo in una semplice successione di oscillogrammi e grafici intermedi.

Corrente del LED in funzione della tensione HOLD

Una prima elaborazione consiste nel riunire i dati delle diverse acquisizioni e rappresentare I_LED direttamente in funzione di V_HOLD. In questo confronto non è più importante quale corrente del fotodiodo o quale posizione di P_SENS abbia prodotto una determinata tensione: viene osservata direttamente la risposta dello stadio HOLD–LED.

Per evitare di sovrapporre inutilmente un grande numero di punti quasi coincidenti, i dati vengono raggruppati per intervalli di V_HOLD e per ogni livello viene calcolato il valore mediano della corrente del LED. I singoli punti sperimentali rimangono comunque visibili sul grafico, permettendo di valutare anche la dispersione tra acquisizioni differenti.

Tempo di accensione in funzione del massimo valore di HOLD

Il secondo confronto utilizza per ogni prova il massimo valore raggiunto da HOLD immediatamente dopo il burst e il corrispondente tempo di accensione del LED.

Questa rappresentazione elimina quasi completamente ciò che avviene nella catena precedente: indipendentemente da come è stata raggiunta una determinata V_HOLD,max, interessa verificare quanto tempo impiega successivamente il circuito a raggiungere la regione nella quale il LED si spegne.

Poiché la scarica di HOLD è risultata approssimativamente esponenziale, è ragionevole aspettarsi una relazione crescente ma non lineare tra V_HOLD,max e T_LED. Oltre ai punti sperimentali lo script calcola quindi anche un semplice fit logaritmico, utilizzato come confronto con l’andamento osservato e non come modello esatto del circuito.

Effetto della sensibilità sul tempo di segnalazione

Il confronto più direttamente collegato all’uso della GX-TXT-v3 è infine quello tra la corrente I_SENSE prodotta dal fotodiodo virtuale e il tempo T_LED.

Tutte le serie sono state ottenute mantenendo P_GAIN circa a metà corsa. Sullo stesso grafico vengono rappresentate le diverse regolazioni di P_SENS, così da poter confrontare direttamente il comportamento del circuito alla stessa corrente di ingresso.

Le condizioni nelle quali il LED non si accende vengono rappresentate con T_LED = 0. In questo caso lo zero non rappresenta un dato mancante, ma un risultato sperimentale: il burst applicato non è stato sufficiente a produrre una vera segnalazione luminosa.

Questo grafico permette quindi di leggere direttamente l’effetto pratico del trimmer di sensibilità: a parità di corrente del fotodiodo virtuale, modificando P_SENS cambia il livello raggiunto da HOLD e di conseguenza cambia la durata della segnalazione, fino ad arrivare alle regolazioni per le quali il LED rimane completamente spento.

Conclusioni

Le misure mostrano che i due controlli della GX-TXT-v3 svolgono funzioni complementari. Una volta scelto il guadagno dello stadio di ingresso tramite P_GAIN, il trimmer P_SENS può essere utilizzato per regolare in modo pratico la risposta della segnalazione luminosa.

L’effetto principale di questa regolazione non è tanto una variazione dell’intensità del LED, che una volta acceso raggiunge rapidamente una corrente prossima al proprio valore di regime, quanto una variazione della durata della segnalazione e, nei casi meno sensibili, il passaggio tra accensione e mancata accensione.

In pratica P_SENS permette quindi di decidere quanto facilmente un determinato segnale IR debba produrre una segnalazione visibile e per quanto tempo questa debba permanere. Questo può essere utile, per esempio, utilizzando un telecomando di riferimento a una distanza e a un angolo definiti e regolando il circuito in modo da ottenere un flash breve. Nelle stesse condizioni è poi possibile confrontare qualitativamente la risposta prodotta da un secondo telecomando.

La stessa regolazione può essere utilizzata anche in modo meno comparativo e più operativo: si può impostare una sensibilità tale da ottenere flash brevi e facilmente distinguibili durante la verifica dei singoli tasti, oppure aumentarla quando interessa rilevare segnali più deboli o ottenere una segnalazione più persistente.

È importante però ricordare che il tempo di accensione del LED non dipende solamente dalla potenza ottica istantanea ricevuta. Il nodo HOLD integra nel tempo la risposta della catena di ingresso, quindi il risultato dipende anche dal numero effettivo di impulsi contenuti nella trasmissione del telecomando, dalla loro struttura temporale e dalle caratteristiche del fotodiodo utilizzato come rivelatore.

Di conseguenza la GX-TXT-v3 non va interpretata come uno strumento per una misura assoluta della potenza ottica di un telecomando, ma come un rilevatore regolabile e ripetibile, particolarmente adatto a confronti relativi eseguiti mantenendo costanti geometria di prova, fotodiodo e impostazioni del circuito.

Script GNU Octave utilizzati per l’elaborazione

Per automatizzare l’elaborazione delle acquisizioni ho utilizzato tre script GNU Octave. Il codice è ampiamente commentato e può quindi essere modificato facilmente per adattarlo ad acquisizioni differenti o per aggiungere ulteriori elaborazioni.

Analisi di una singola acquisizione

Il primo script, sviluppato inizialmente per validare il metodo di elaborazione, analizza un singolo file CSV esportato dall’oscilloscopio. Ricostruisce l’asse temporale, calcola la corrente del LED, analizza la carica e la scarica di HOLD, determina automaticamente la regione di spegnimento del LED e genera i relativi grafici e file di risultati.

Per utilizzarlo è sufficiente indicare nella parte iniziale del file il nome del CSV e i metadati della prova, come P_GAIN, P_SENS, frequenza, numero di impulsi e ampiezza del generatore. I risultati vengono salvati automaticamente nella cartella di output.

Elaborazione automatica di una serie di misure

Il secondo script estende la stessa elaborazione a un’intera campagna di misure. Le condizioni sperimentali vengono descritte in un semplice file indice contenente P_GAIN, P_SENS, VGEN e il nome del relativo file CSV.

Lo script assegna automaticamente un identificativo a ogni prova, crea una cartella dedicata, esegue l’analisi, salva grafici, metadati e risultati e costruisce un unico file CSV riassuntivo contenente tutte le acquisizioni. Durante l’esecuzione produce inoltre un file di log dettagliato, utile per controllare il processo e individuare eventuali acquisizioni nelle quali HOLD o il LED non presentano una risposta significativa.

Analisi globale della campagna

Il terzo script utilizza i risultati prodotti dall’elaborazione batch e le tabelle delle singole acquisizioni per riunire i dati dell’intera campagna. È quello utilizzato per generare le caratteristiche globali I_LED = f(V_HOLD), T_LED = f(V_HOLD,max) e le famiglie di curve T_LED = f(I_SENSE) al variare di P_SENS.

Anche in questo caso vengono salvati automaticamente i grafici, i dati numerici utilizzati per costruirli e un file di log dell’elaborazione.

Download

I tre script, insieme ai file di esempio necessari per utilizzarli, sono raccolti in un unico archivio ZIP. Il codice contiene numerosi commenti che descrivono i parametri configurabili e le diverse fasi dell’elaborazione.