Przetwornik sygnału sterującego hydraulicznym elektrozaworem proporcjonalnym

Witam,
Jestem tutaj nowy, więc jeśli zrobię coś nie tak uprzejmie proszę o pouczenie.
Przedstawiam układ przetwornika sygnału sterującego hydraulicznym elektrozaworem proporcjonalnym.
Opiszę go po krótce. Układ z 555 daje tzw. dither, czyli prostokątną zmianę sygnału wprowadzoną w celu wprawienia rdzenia zaworu w drgania - zmniejszenie oporu przesuwu rdzenia. Następny ważny element to dwukanałowy wzmacniacz operacyjny LM2903P. Jeden opamp jest w konf. odwracającej (pełni rolę sumatora), natomiast drugi w nieodwracającej (do niego wpływa sygnał sterujący z karty pomiarowej, z komputera - od 1 do 10V). Wzmacniacze mocy dają na wyjściu do 1,3A na cewce zaworu o R=23ohm. Wmacniacze mocy są zasilane napięciem różnicowym +/-24V, a układ LM2903P napięciem +24V (względem sztucznego zera). Do zasilania użyto zasilacza laboratoryjnego 2-kanałowego.
Bardzo proszę o krytykę układu, gdyż mam zamiar go zbudować. Proszę o wytknięcie błędów i propozycje ich eliminacji.
Poniżej załączam zrzut ekranu z symulacji, schemat układowy i projekt płytki drukowanej (jeszcze do optymalizacji).
Serdecznie dziękuję za poświęcony mi czas i pozdrawiam!

Rozumiem, że nikt tutaj nie zamierza się wypowiedzieć?

atom1477 wrote:

NE555 nie może być zasilany napięciem 24V.

Autor zastosował dzielnik napięcia.

Dziękuję za Wasze spostrzeżenia.
Nóżka 4 IC3 ma połączenie z rezystorem R17. Nie wiem czemu Eagle nie zrobił w tym miejscu kropki.
Tranzystor faktycznie nieco psuje przebieg dodając jakiś szum powtarzalny o częstotliwości rzędu kilka kHz. Miał on być swoistym odcięciem wyjścia 555 od IC4, ale raczej nie jest to tutaj potrzebne.
Dioda na czarnym schemacie była włączona na czarnym schemacie symulacyjnym by stwierdzić, że prąd się nie będzie "cofał" i tak już została. Układ działa bez niej.
Kolejnym błędem jest POT3 dołączony do plusa IC4 zamiast do minusa - to już zwykłe przeoczenie.
Czy reszta układu nie budzi Waszych zastrzeżeń? Mi logika wydaje się być w porządku, aczkolwiek nie mam z kim tego przedyskutować więc liczę na Was koledzy

Wzmacniacz LM675 będzie stabilny przy wzmocnieniu >10.

Quote:

Rozumiem, że nikt tutaj nie zamierza się wypowiedzieć?

Jakbyś rysował czytelne i przejrzyste schematy było by więcej odpowiedzi, rozumiem że dla początkującego to bez różnicy, ale dla czytających jest różnica, nad brzydko narysowanym schematem spędza się więcej czasu analizując połączenia, w takim przejrzyście narysowanym analizuje się tylko zasadę działania, bo jak co jest połączone widać od razu.

Witam ponownie.
Zamieszczam schemat ideowy i projekt płytki przetwornika mocy. Przetwornik ten jest używany do prądowego sterowania proporcjonalnymi elektrozaworami hydraulicznymi sygnałem prądowym.
W wolnej chwili lub gdy ktoś z Was będzie potrzebował opiszę dokładnie działanie układu.
Dodaję, że schemat ideowy przedstawia jeden kanał, a karta przetwornika zawiera cztery kanały.

jarek_lnx wrote:

Wzmacniacz LM675 będzie stabilny przy wzmocnieniu >10.

Quote:

Rozumiem, że nikt tutaj nie zamierza się wypowiedzieć?

Jakbyś rysował czytelne i przejrzyste schematy było by więcej odpowiedzi, rozumiem że dla początkującego to bez różnicy, ale dla czytających jest różnica, nad brzydko narysowanym schematem spędza się więcej czasu analizując połączenia, w takim przejrzyście narysowanym analizuje się tylko zasadę działania, bo jak co jest połączone widać od razu.

Oczywiście masz rację kolego schematy powinny być rysowane tak czytelne jak tylko się da.
Co do LM675 możliwa jest jego konfiguracja dla wzmocnienia równego 1. Działa stabilnie. Gdybyś potrzebował kiedyś tego wiedz, że jest taka możliwość.
Pozdrawiam.

Zamieszczam w końcu opis działania układu. Układ został skonstruowany i działa stabilnie i poprawinie. Stanowi on w moim mniemaniu dobry przykład pracy wzmacniaczy operacyjnych.

Układ został skonstruowany na bazie układów scalonych: NE555, LM224 i LM675.
Timer NE555N na wyjściu daje prostokątny sygnał napięciowy o pewnej amplitudzie. Zostaje on dodany do napięciowego sygnału pochodzącego ze wzmacniacza IC3 przez wzmacniacz operacyjny IC4 w konfiguracji sumatora odwracającego. Dalej sygnał ten trafia do wzmacniacza mocy IC1 w konfiguracji odwracającej. Na wyjściu tego wzmacniacza pojawia się dodatni sygnał odpowiednio wzmocniony.
Sygnał sterujący trafia również ze wzmacniacza IC3 na wejście wzmacniacza mocy IC2, gdzie jego polaryzacja zostaje odwrócona. Na wyjściu otrzymuje się sygnał ujemny odpowiednio wzmocniony.
Pomiędzy wyjściami dodatnim i ujemnym wpina się cewkę zaworu elektrohydraulicznego, przez którą dzięki odpowiednim wzmocnieniom i wzmacniaczom mocy może przepływać duży prąd o zadanej wartości.
Należy pamiętać o tym, że na wzmacniaczach mocy konieczne jest zainstalowanie radiatorów. Poza tym dobrze jest odizolować te radiatory od wzmacniaczy, gdyż na wyprowadzeniach (PAD) istnieje taki sam potencjał jak na PIN3 wzmacniaczy.

Sterownik jest przystosowany do sterowania prądowego w zakresie do 3A na wyjście. Posiada on cztery kanały sterowania zaworami elektrohydraulicznymi wraz z dodaniem oscylacji (dither) o częstotliwości ~100Hz w celu zniwelowania oporów tarcia przy poruszaniu rdzeniem cewki zaworu. Poprzez „dither” rdzeń stale oscyluje wokół położenia równowagi.
Sterowanie zaworami polega na zadaniu na wejście napięcia od 0 do 10V. W zależności od rezystancji obciążenia na wyjściu pojawią się odpowiednie prądy. Napięcie sterowania zależy od rezystancji cewki zaworu i jest tym mniejsze dla uzyskania danego prądu im mniejszy jest opór elektryczny cewki. Dla cewki o R=23ohm po zadaniu 10V na wejściu, na wyjściu powinno pojawić się 1,25~1,5A, gdzie przedział 0,25A to oscylacje (dither).
Zasilanie sterownika to symetryczne +/-24V dla równomiernego obciążenia wzmacniaczy mocy będących wyjściem sterownika. Zasilacz powinien mieć wydajność mocy tak dużą jaka jest potrzeba np. dla czterech wyjść po 1,2A, zasilacz powinien dawać ok. 5,2A prądu. Nadwyżka w moim urządzeniu pobierana jest przez wentylator (ok.0,26A) i in..

Układ może być sterowany z dowolnych źródeł napięciowych. Najlepiej do tego celu nadawałaby się karta pomiarowa o wyjściach analogowych od 0 do 10V realizująca odpowiedni program komputerowy.
Należy bezwzględnie monitorować wyjścia pod kątem pobieranych prądów, tak aby nie przekroczyć 3A na wyjście. W innym razie układ może ulec uszkodzeniu. Mogą spalić się układy LM675 – widoczny na obudowie ślad rozsadzenia urządzenia, lub układy LM224. Teoretycznie układ może pracować nawet przy 5-6A na wyjściu, ale nie było to sprawdzane i może skutkować uszkodzeniem układu.
Należy mieć na względzie również maksymalne prądy sterowania cewkami zaworów proporcjonalnych.