Sensore a sospensione semplice
Questo sensore è di semplice costruzione ma ha dei limiti che vengono poi descritti.

Sensore a sospensione Lacoste
Questo sensore è un sensore più efficace e dedicato ai movimenti verticali, la sua realizzazione è più delicata e difficile ma è sicuramente più interessante.

Sensore con sospensione a balestra
Questo sensore è stato realizzato da Roger Sparks ed è molto interessante
 

Sensore a sospensione semplice con molla elicoidale

Il sensore che viene descritto in questa pagina è di semplicissima realizzazione.
E' adatto alla rilevazione di sismi locali quindi al monitoraggio della cosiddetta microsismicità.
In figura viene riportato lo spaccato.

Come si potrà notare la realizzazione è estremamente semplice e sono necessari pochissimi componenti meccanici che sono riassunti in questa lista.

COMPONENTI NECESSARI
- Un cilindro in alluminio del diametro di 100 millimetri e spessore delle pareti di 10 millimetri, il diametro interno risulterà 80 millimetri, e di una altezza di 280-300 millimetri.
- Due dischi di alluminio del diametro di 100 millimetri e lo spessore di 2 o 3 millimetri per il coperchio e il fondo del cilindro.
- Una molla morbida a spire larghe almeno 12 millimetri in grado di sostenere il peso di 1 Kg con almeno 12 spire stirandosi non oltre 7 volte la sua lunghezza a riposo.
- Un magnete di altoparlante del diametro di 70 millimetri circa, privato del traferro. Deve risultare un magnete toroidale (col buco in mezzo).
- Una massa cilindrica di ottone del diametro di 70 millimetri e l'altezza di 25 millimetri
- Una bobina di filo di rame smaltato per avvolgimenti dello diametro di 0.008 millimetri ma non superiore a 0.016 millimetri.
- Due gancetti per la molla
- 6 Viti in acciaio inox per chiudere il coperchio e il fondo del cilindro
- Una vite in acciaio inox lunga quanto basti per serrare il magnete alla massa di ottone
- Un piastrino in alluminio per serrare la massa di ottone al magnete (in quanto toroidale a bisogno di una piastra che faccia presa
sul magnete stesso)
- Nastro adesivo

La sua semplicità dovrebbe far intuire le limitazioni di questo sensore, ma potrà dare molte soddisfazioni agli appassionati.

Le sue caratteristiche sommarie si possono definire pressappoco così:

Sensore                              : Verticale
Periodo                              : da 1 Hz a 4 Hz a seconda della lunghezza della molla
Smorzamento (damping)                : elettromagnetico
Massa                                : 1 Kg circa
Sensibilità verticale                : ottima
Reiezione alle componenti trasversali: pessima
Manutenzione                         : zero
Costo                                : minore di 100.000
Tempo medio di realizzazione         : 8 ore

Questo tipo di costruzione potrà far rabbrividire gli esperti di sismologia, ma vi assicuro, gli eventi si possono registrare, previa amplificazione e filtraggio, in modo eccellente. Di seguito riporto un paio di grafici uno di un Kinemetrics S-3 e l'altro del sensore proposto. Tracciati presi praticamente nello stesso luogo. Vedere per credere.

Neo evidente la sensibilità trasversale. C'è una coda di onde lunga che sul Kinemetrics non c'è; chiaramente evidenzia il pendolamento trasversale della massa che continua ad eccitare la bobina. Il damping elettromagnetico agisce solo sulla componente verticale.

Per la costruzione procedere così:

1) Tornire (o far tornire) il cilindro di alluminio in modo da spianarne le estremità in maniera che siano perfettamente a 90 gradi rispetto alla superficie del cilindro. Il taglio del cilindro non è mai preciso, con un tornio, un bravo tornitore spianerà perfettamente a 90 gradi le estremità del cilindro.

2) A circa un terzo della sua altezza, (vedi figura per la proporzione) ricavare una gola di almeno 6 millimetri di profondità nella parete del cilindro in alluminio e di circa 15 millimetri di ampiezza. In questa gola verrà poi avvolta la bobina in rame smaltato.

3) Praticare 3 fori da 3.25 mm nei dischi di alluminio alla distanza di 5 millimetri dal bordo a intervalli regolari questi serviranno a fissare il coperchio al cilindro di alluminio.

4) In modo esattamente corrispondente, praticare i medesimi fori ma di diametro da 2.5mm sulla estremità del cilindro di alluminio.
I fori saranno poi filettati con un filetto a passo identico a quello delle viti inox acquistate.

5) La stessa cosa va fatta al coperchio inferiore e alla estremità inferiore del cilindro.

6) Praticare nel coperchio superiore un foro del diametro di 3 o 4 mm in modo da potervi applicare il gancio in maniera che sia perfettamente centrato sul coperchio. A questo punto ci si può già applicare il primo gancio e la molla.

7) Sempre usando il tornio occorrerà avvolgere il rame smaltato dentro la gola fino a riempirla in modo perfettamente uniforme. Prima di fare questo però occorrerà rivestire nel modo più informe possibile la trincea praticata nell'alluminio. Poi per avvolgere il sottilissimo filo di rame occorre prima saldarlo, alla prima estremità, ad un filo sottile di rame isolato questo filo verrà fissato con un nastro adesivo alla superficie esterna del cilindro di alluminio e dopo con un altro pezzetto di nastro isolante ad un qualsiasi punto della cavità praticata. A quel punto pian piano si può cominciare ad avvolgere l'alluminio facendo ruotare il pezzo con il tornio prima a bassa velocità, per prendere la mano, e poi si può aumentare la velocità senza esagerare altrimenti il sottile filo di rame si strapperà.
Riempire la gola di filo senza farlo sbordare fuori e in modo uniforme. Quando la trincea sarà quasi piena si dovrà smettere di avvolgere e si dovrà rivestire di nastro isolante tutta la bobina lasciando fuori uno spezzone di rame smaltato. A questo si salderà un altro spezzone di rame isolato e i due capi di rame isolato sono a questo punto i capi della bobina di captazione.

8) Rivestire e proteggere la bobina come si vuole, si può usare anche della carta stagnola da mettere in contatto con il cilindro di alluminio, questo aiuterà a schermare i disturbi elettromagnetici.

9) Volendo si può praticare un foro attraverso il cilindro, farci passare dentro i fili che poi saranno applicati ad un connettore tipo microfonico a 3 poli da pannello posto sul coperchio superiore.

10) Eseguire, sempre al tornio, la squadratura del cilindro di ottone.

11) Praticare un foro passante, perfettamente centrato sul cilindro di ottone.

12) Fissare il magnete alla massa di ottone usando la vite inox lunga e il piastrino in alluminio. All'estremità della vite o con un raccordo adatto fissare il gancio inferiore al quale verrà agganciata la molla.

13) Collegata a molla introdurre massa, magnete e molla nel cilindro e verificare che la lunghezza della molla non sia eccessivamente lunga o eccessivamente corta. L'ideale si ha quando il magnere lambisce il lato inferiore della bobina. (vedi figura)

14) Adeguare la lunghezza della molla tagliando le spire in più, o creando un'altra molla con un maggior numero di spire. Non adeguare la lunghezza stirando la molla per farla diventare più lunga, perderebbe la sua efficacia.

15) Chiudere i coperchi e fissarli con le viti in acciaio inox.

NOTA:  Non usare parti in materiale ferroso, alterano il flusso magnetico e il movimento del pendolo verticale.
 

Sensore a sospensione Lacoste
Il sensore, visibile in figura è realizzato con scarti di materiale metallico, le prestazioni, grazie ad un' elettronica abbastanza raffinata non sono invece da scartare...

Questo tipo di sospensione è chiamata Lacoste dal nome del suo inventore.
La struttura portare è stata realizzata con dei vecchi angolari in ferro recuperati da uno scaffale demolito.
Sono stati tagliati a misura e fissati con le bulloni e dadi con cui era stato assemblato lo stesso scaffale.
Nella figura si possono vedere le bobine del sensore LVDT (Linear Variable Differential Transformer) che altro non è che il kit LX922 di Nuova Elettronica modificato. Iil trasformatore (guasto) piazzato sul braccio è usato come massa.
Un cuscinetto a sfere ormai inutilizzabile è stato inserito nello spezzone di tubo in PVC. Questo cuscinetto fa da massa aggiuntiva ma è regolabile, si può far scorrere lungo il tubo per ottenere il giusto bilanciamento della massa e portare in centro il sensore LVDT.

Il sensore LVDT è composto dal circuito che si vede in alto a sinistra della struttura e dalle bobine in basso che sono attraversate da un nucleo di ferroxcube che serve a far leggere la posizione della massa.
 
 

In questa figura si vede la cerniera del sensore.
E' stata realizzata con una lametta da barba tenuta ferma dai due listelli di PVC come si vede nella figura.
Il braccio (il tubo in PVC) è stato spaccato all'estremità, nello spacco è stata inserita la lametta sporgente dal supporto fisso.
Il tubo è stato forato ed al foro è stata applicata una vite con bullone che permette allo spacco di stringersi sulla lametta.
Questo consente anche una agevolissima rimozione del braccio dalla cerniera o la sua regolazione.

Da quest'altro lato si vedono le bobine attraversate dal nucleo in ferroxcube inserito in modo perpendicolare al braccio in PVC.
E' visibile il peso di regolazione (il cuscinetto a destra) la massa oscillante (il trasformatore) e la vaschetta con l'olio per lo smorzamento e il suo stantuffo.

Questo è il sensore visto dall'alto dove si può vedere la scheda elettronica del kit LX922 (ormai fuori produzione, ma il kit LX1358 lo può sostituire). La scheda LX922 è stata modificata per limitare il rumore residuo del comparatore di fase (cuore dell'LVDT), per ottenere il segnale simmetrico intorno ai 6V e per ovviare alla variazione di risposta in frequenza presente nel progetto di Nuova Elettronica al variare del guadagno del preamplificatore.

Qui l'elettronica è più visibile, si vede il circuito, lo strumentino per la centratura della massa, il morsetto di alimentazione e il connettore del segnale d'uscita.
Il sensore è ancora in fase di sperimentazione, quando saranno disponibili dei tracciati verranno pubblicati.

Questo tipo di sospensione consente di avere una frequenza di risonanza intorno ad 1 Hz inoltre la reiezione alle componenti orizzontali è ottima.

Una sospensione con molla a balestra
Roger Sparks ha realizzato questo sensore sensibile ai movimenti verticali che ha una sopensione di tipo ancora diverso.
E' una sospensione già conosciuta ma si è scelto di pubblicare le sue fotografie che ne illustrano in effetti la semplicità costruttiva.

Il sensore poggia su un pavimento al piano terra. Roger non ha eliminato la moquette perchè vicino al sensore ci sono molti disurbi antropici (rumore civile). La moquette filtra in parte questi disturbi di frequenza relativamente alta ma lascia quasi inalterati i segnali a frequenze bassissime utili per la registrazione dei terremoti lontani.
 

La molla a balestra (bianca) sostiene l'asta orizzontale incernierata all'asse verticale con il solito sistema della lama sottile.
All'estremità dell'asta, dove l'escursione dovuta ai movimenti verticali è maggiore è stato posto il trasduttore magnete/bobina
per la captazione del movimento.
Sempre sul braccio orizzontale, quasi in corrispondenza dell'estremità della molla a balestra, c'è il dispositivo di smorzamento realizzato con un recipiente contenete olio minerale in cui è immerso uno "stantuffo" solidale al braccio.

Nella figura che segue si vede meglio la cerniera.

E in questa l'insieme cerniera, smorzatore, molla.

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