Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Regulowane źródło pradowe dla obc. indukcyjnego

Marcin_Sk 01 Dec 2015 21:19 4569 68
NDN
  • #1
    Marcin_Sk
    Level 10  
    Witam wszystkich serdecznie,

    Właśnie montuję pulser magnetyczny do terapii polem magnetycznym. Elementem wykonawczym jest cewka 25mH, wytwarzająca indukcję o wartości około 1,5mT przy częstotliwości 50Hz. Elementem podającym impulsy na cewkę jest tranzystor MOSFET taktowany generatorem z wyjściem TTL zasilany z zasilacza 21VDC.

    Problem polega na tym, że zgodnie z fizyką, gdy zwiększamy częstotliwość rośnie nam reaktancja cewki, a co za tym idzie spada jej prąd i zarazem wartość indukcji wytwarzanego pola magnetycznego przy oczywiście stałym napięciu zasilania.

    Poszukuję sugestii z Waszej strony lub jakiegoś schematu źródła prądowego, które poprzez regulację napięcia (powiedzmy od 10-50V) utrzymywało by stały prąd cewki (stały strumień) przy zmieniającej się częstotliwości. Tak zwane U/F=const.

    Częstotliwość podawana na cewkę waha się w granicach od 100 do 1500Hz. Oczywiście ciężko było by utrzymać stały prąd przy tak dużym zakresie częstotliwości mając zasilacz, który podaje napięcie nie większe niż 50V, jednakże stabilność prądu w pewnym tylko zakresie będzie już dużym atutem.

    Dziękuję wszystkim z góry za odpowiedzi i pozdrawiam
  • NDN
  • #2
    Setel
    Level 25  
    Przy podanych częstotliwościach impulsowania mamy do czynienia z polem elektromagnetycznym, a nie magnetycznym. Cewka jest nadajnikiem prądu zmiennego o szerokim spektrum częstotliwości.
  • NDN
  • #3
    Rzuuf
    Level 43  
    Źródłem o charakterystyce "prądowej" jest np. tranzystor w układzie OE widziany od strony kolektora.
    Taką charakterystykę możesz też uzyskać ze wzmacniacza ze zmodyfikowanym sprzężeniem zwrotnym: Regulowane źródło pradowe dla obc. indukcyjnego
    Twój zakres częstotliwości to "audio", więc można użyć typowego wzmacniacza, np. TDA2040.
  • #4
    Marcin_Sk
    Level 10  
    Dziękuję za odpowiedzi,

    widzę, że chyba istnieje pewne niezrozumienie. Poszukuję konstrukcji układu elektronicznego podnoszącego liniowo napięcie wraz ze wzrostem reaktancji cewki, aby utrzymać jej stały prąd, a co za tym idzie strumień.

    Układ realizujący U/F=const.

    Dziękuję

    Dodano po 2 [minuty]:

    Zapomniałem dodać, iż chciałbym utrzymywać około 1,5A w jak najszerszym spectrum częstotliwości.
  • #5
    Anonymous
    Level 1  
  • #6
    jarek_lnx
    Level 43  
    Quote:
    widzę, że chyba istnieje pewne niezrozumienie. Poszukuję konstrukcji układu elektronicznego podnoszącego liniowo napięcie wraz ze wzrostem reaktancji cewki, aby utrzymać jej stały prąd, a co za tym idzie strumień.

    Można to zrealizować w we wzmaciaczu mocy zamieniając go w źródło prądowe, jak pokazał kolega Rzuuf, można to zrobić stopień wcześniej we wzmacniaczu napięciowym zamieniając go we wzmacniacz różniczkujący a za nim napięciowy wzmacniacz mocy, pierwsze rozwiązanie ma tę zaletę że eliminuje błędy spowodowane nagrzewaniem cewki

    W obu rozwiązaniach występuje niekorzystna sytuacja, że przesunięcie fazy w układzie sprzężenia zwrotnego dodaje sie do przesunięcia fazy wzmacniacza co prowadzi do niestabilności, czemu trzeba przeciwdziałać.
  • #7
    Marcin_Sk
    Level 10  
    Witajcie,

    dziękuję wszystkim z góry za odpowiedzi i propozycje.

    Wydaje mi się, że na samym początku wyraziłem się dość nieprecyzyjnie. Chciałbym to uściślić, otóż jako obrazek schemat mojego bardzo prostego pulsera zbudowanego w oparcie o mosfeta oraz sygnał taktujący TTL. Układ ten taktuje sygnałem prostokątnym cewkę, wytwarzającą pulsujące pole magnetyczne. Właśnie dokonałem pewnych obliczeń i zgodnie z parametrami cewki podanymi powyżej mając źródło zasilania 0-110V jestem w stanie utrzymywać stały prąd o wartości 1A do częstotliwości około 650Hz. Powyżej wartość prądu spada a z nią wartość indukcji magnetycznej.

    W związku z powyższym potrzebowałbym źródła zapewniającego mi zasilanie załączonego układu napięciem od 0-110V zmieniającego się w funkcji częstotliwości, tak aby zapewnić przepływ stałego prądu przez cewkę.

    Dziękuję z góry za wypowiedzi

    Dodano po 51 [sekundy]:

    Regulowane źródło pradowe dla obc. indukcyjnego

    Dodano po 1 [minuty]:

    Oczywiście proszę się nie sugerować wartościami elementów użytych na schemacie. Chodziło mi jedynie o pokazanie idei.
  • #8
    jarek_lnx
    Level 43  
    Źrodło prądowe na MOSFET'cie:
    Link
    Sterowanie z transoptora sobie dodasz, dodatkowy tranzystor nie jest potrzebny.

    EDIT zapomniałem że miało być regulowane, w jakim zakresie?
  • #9
    Anonymous
    Level 1  
  • #10
    jarek_lnx
    Level 43  
    Quote:
    Właśnie dokonałem pewnych obliczeń i zgodnie z parametrami cewki podanymi powyżej mając źródło zasilania 0-110V jestem w stanie utrzymywać stały prąd o wartości 1A do częstotliwości około 650Hz. Powyżej wartość prądu spada a z nią wartość indukcji magnetycznej.
    Przypuszczam że liczyłeś nie to co trzeba.
    Ja liczę że przy przebiegu prostokątnym 100V i cewce 25mH uzyskasz szybkość narastania 4kA/s a więc prąd narośnie do 1A po 250us moje obliczenia nie uwzględniają rezystancji cewki. Czyli jeśli zadowoli cie przebieg trójkątny to max 2kHz. A jeśli chcesz mieć coś bliżej prostokąta, np trapez o czasie narastania równym 10% okresu to max 400Hz.


    Jak widać z symulacji kolegi atom1477 trzeba dopuścić do przepięcia na cewce żeby uzyskać w miare szybkie opadanie prądu, ja jednak nie zastosował bym rezystora w obwodzie diody tylko diodę Zenera na 110V wzmocnioną tranzystorem, opadanie będzie liniowe, a nie wykładnicze jak przy rezystancji, 110V dlatego żeby uzyskać taki sam czas opadania jak narastania, oczywiście można dopuścić wyższe przepięcie np 440V wtedy opadanie będzie trwało 62us, tylko nie widzę w tym znaczącego zysku, a MOSFET na 600V ma gorsze Rds(on) niż taki na 250V.

    Jeszcze trzeba uwzględnić straty mocy, przy zasilaniu 100V i 1A prądu cewki i wypełnieniu 50% 50W pójdzie na straty.
  • #11
    Marcin_Sk
    Level 10  
    Witajcie,

    na początku wielkie dzięki za Wasze odpowiedzi. jarek_lnx - dzięki za schematy źródeł, atom - dzięki za wykresy.

    jarek_Inx - oczywiście dobrze by było utrzymywać kształt prądu cewki jak najbardziej podobny do prostokąta i w jak największym zakresie częstotliwości - indukcyjność nie jest tutaj zbyt fajna do obróbki Nawet jeżeli będzie trochę odkształcony i w miarę będzie utrzymywał się do jakichś 2kHz, to pole magnetyczne wytworzone w ten sposób będzie moim zdaniem wystarczające.

    atom1477 - kształt przebiegów jest wystarczający moim zdaniem, choć jak pisze kolega jarek nie próbowałem nigdy z diodą zenera równolegle do diody gaszącej.
    atom1477 - ja nie chcę zmiennego źródła zasilania, tylko odpowiednio wysokie, aby klucz w postaci mosfeta lub tranzystora bipolarnego otwierał się bardziej lub mnie w funkcji częstotliwości zapewniając w I=const. w pewnym zakresie f (tyle ile wystarczy napięcia) Widocznie wyszło jakieś niedogadanie.

    Tak a'propos - rezystancja cewki to 6.7Ohm.
    Dziękuję
  • #12
    Anonymous
    Level 1  
  • #13
    Marcin_Sk
    Level 10  
    atom - źle napisałem, chciałem powiedzieć, że dioda zenera zamiast rezystora.
  • #14
    Anonymous
    Level 1  
  • #15
    Marcin_Sk
    Level 10  
    Sama dioda zenera robi przebieg bardziej wykładniczym niż rezystor - to tak dla ciekawości.

    Sprawdzę ten układ z tranzystorem zaraz...
  • #16
    Anonymous
    Level 1  
  • #18
    Anonymous
    Level 1  
  • #19
    Marcin_Sk
    Level 10  
    Dioda Zenera ma być na pewno przeciwsobnie podłączona do diody gaszącej. Tego jestem pewien.
  • #20
    Anonymous
    Level 1  
  • #21
    Marcin_Sk
    Level 10  
    No i tak ma być. Jednakże nie wydaje mi się, żeby układ z diodą zenera był lepszy od tego z rezystorem.
  • #22
    DJ ANNUS
    Level 31  
    A czy nie prostszym rozwiązaniem jest podwójny potencjometr jedna sekcja zwiększa częstotliwość a druga napięcie?
  • #23
    Anonymous
    Level 1  
  • #24
    DJ ANNUS
    Level 31  
    Marcin_Sk wrote:
    Elementem wykonawczym jest cewka 25mH, wytwarzająca indukcję o wartości około 1,5mT przy częstotliwości 50Hz
    Marcin_Sk wrote:
    Częstotliwość podawana na cewkę waha się w granicach od 100 do 1500Hz


    Krotność jest 15x więc może jakieś 120V DC zasilacz by był potrzebny bo pobór prądu byłby w miarę taki sam.
  • #25
    Anonymous
    Level 1  
  • #26
    Marcin_Sk
    Level 10  
    Jarek_Lnx - zrobiłem teraz wiele prób/symulacji z układami źródeł prądowych, które podesłałeś. Jeszcze raz dzięki. Wydaje się chyba to najprostsze jako najlepsze. Całkiem nieźle chodzi do 2kHz - możesz zerknąć na obrazki załączone.

    Dzięki Panowie za podpowiedzi. Macie jeszcze jakieś sugestie ?

    Dodano po 30 [sekundy]:

    Regulowane źródło pradowe dla obc. indukcyjnego Regulowane źródło pradowe dla obc. indukcyjnego Regulowane źródło pradowe dla obc. indukcyjnego

    Dodano po 1 [minuty]:

    Zapomniałem dodać, że powyższe obrazki to: 2kHz, 500Hz i 250Hz

    Dodano po 18 [minuty]:

    2kHz

    Regulowane źródło pradowe dla obc. indukcyjnego

    500Hz

    Regulowane źródło pradowe dla obc. indukcyjnego

    250Hz

    Regulowane źródło pradowe dla obc. indukcyjnego
  • #27
    Anonymous
    Level 1  
  • #28
    Marcin_Sk
    Level 10  
    atom - no masz rację z tym przepięciem, ale przy zenerze, układ się już nasyca przy niższej częstotliwości. Kombinuje nad jakimś kompromisem.
  • #29
    Marcin_Sk
    Level 10  
    Cześć Wam,

    atom - tak jak pisałeś dioda zenera będzie lepsza niże rezystor, ze względu na bardzo wysokie napięcie na tranzystorze. Jednakże 5W dioda zenera będzie za mała. Trzeba by użyć tego układu z tranzystorem, tylko jak się zachowa układ z tranzystorem przy zastosowaniu 51V diody zenera ? Występuję bardzo duże napięcie BC...

    Zastanawiam się nad zastosowaniem warystora, ale nie ma go LTspice'ie. Masz może takowy działający ?
    Dzięki z góry Regulowane źródło pradowe dla obc. indukcyjnego
  • #30
    Anonymous
    Level 1