Pytanie o rezonans, prace przetwornika piezo - wątpliwości

Witam,

Próbuje zrozumieć rezonans. Chodzi mi konkretnie o rezonans szeregowy. Mamy obwód w którym jest generator, przetwornik piezo i jakiś rezystor reprezentujący oporność kabli itd. Powiedzmy ze przy pracy na jakiejś częstotliwości nasz przetwornik stanowi obciążenie o impedancji (właściwe reaktancji) 500 om. I to sobie pracuje normalnie. Po dołączeniu sparowanej szeregowo indukcyjności (teraz mamy LCR) te reaktancje się znoszą i nagle nasz generator który pracował normalnie zaczyna pracować na zwarciu? Bo zostaje tylko niewielkie R od kabli itd. To po co dokładać tą indukcyjność. Czy ja tu czegoś nie rozumiem.


Drugie pytanie. Wyobraźmy sobie sytuację że nasz piezo w częstotliwości dla niego rezonansowej ma impedancję 100 ohm i to jest np 40 kHz, a przy częstotliwości 39 kHz ma już impedancję 1000 ohm. To czy jeśli przyłożymy do niego odpowiednio większe napięcie, jak pracuje na tej częstotliwości 39 kHz, to jego efekt pracy nie będzie taki sam co przy częstotliwości rezonansowej przy niższym napięciu? Przykładowo: (200V/1000)*200=40W oraz (40/100)*40=40W
Tylko ze w pierwszym układzie mamy znacznie niższe prądy.

Trzecie pytanie. Jeśli taki przetwornik pracuje bez indukcyjności to co z mocą bierną? I w sumie możemy wrócić do pierwszego pytania. Odnoście kasacji reaktancji i przeciążenia generatora.

Przetwornik piezo nie stanowi czystej pojemności - jeśli emituje dźwięk, to zużywa na to jakąś moc, i ma jakiś opór. A jego schemat zastępczy, to chyba szeregowe połączenie cewki, kondensatora i opornika, i do tego wszystkiego równolegle kondensator. Albo kondensator szeregowo z opornikiem, do tego równolegle cewka, i szeregowo z tym wszystkim kondensator. Ale to tylko uproszczony schemat zastępczy, bo przetwornik zwykle ma całą serię rezonansów. I żeby było ciekawiej, częstotliwości rezonansów (i wartości elementów układu zastępczego) zależą od obudowy, w jakiej się go umieści - przetwornik robi sprzężenie drgań mechanicznych z elektrycznymi, i na jednej częstotliwości drga wszystko razem.

Ma w każdym razie przy zbliżonych częstotliwościach dwa podstawowe rezonanse, szeregowy i równoległy. Przy szeregowym pobierze największy (dla określonego napięcia) prąd i wyemituje największą moc.

Dołożenie szeregowej indukcyjności może pozwolić na uzyskanie większej mocy przy takim samym napięciu generatora.

Przy rezonansie (niezależnie od tego, którym, i czy z dodatkową indukcyjnością, czy nie) generator nie musi dostarczać mocy biernej.

Jeśli nie jest jakiś wyjątkowo duży, to impedancja nawet przy rezonansie szeregowym jest spora, daleko jest do zwarcia.

Dziękuje za odpowiedź.
Czy mógłbyś zerknąć w ten link, to odnośnie mojego tematu naprawy myjki ulradzwiękowej.

https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3916221.html

Założyłem temat odnośnie naprawy i próbuje to wszystko zrozumieć.
Przeglądając chińskie portale znajduję informację że takie przetworniki mają imedancję <20, (oglądałem na yt film w którym przy pomiarze impedancji takiego przetwornika wyszło że ma 86 ohm - no wiadomo, jak sam pisałeś to się może zmieniać od wszystkiego). Przeglądając dalej na ali te ich chińskie generatory pisze ze napięcie wyjścia (output) 230V, niektórzy ze 400V. I zastanawiam się jak to możliwe, bo wychodzą ogromne wartości odnośnie prądów i mocy przy tej impedancji. Chyba ze to jakiś rezonans równoległy z tym generatorem i po prostu takie wartości się indukują?

I teraz mam tą moją myjkę ze schematem jak w linku i też zastanawiam się jak to mogło pracować przy takim napięciu 230? w kontekście tej impedancji jaką podają chińczycy. No bo u mnie to pracuje szeregowo. Dlatego pytałem czy np może to pracować przy nieco niższej częstotliwości kiedy impedancja wzrasta, bo inaczej nie potrafię sobie tego wytłumaczyć.

Podaj namiar na konkretną notę katalogową - tam powinny być podane warunki pomiaru. Impedancja zmieni się np. przy zanurzeniu przetwornika myjki w wodzie...

W tym układzie ten Tr? wygląda na transformator do sterowania bramek MOSFETów - uzwojenia wtórne są włączone między bramkę, a źródło. A może to generator z transformatorem na wyjściu - nie wiem, co jest na tych dwu wolnych końcówkach, podaje się tam napięcie zmienne o odpowiedniej częstotliwości, czy tylko zasilanie? Ten układ może generować ze 160V~ (320Vpp).

Nie posiadam żądnych not katalogowych. To są chińskie przetworniki, więc chyba pozostaje wierzyć na słowo. Czyli pojemność 3800 pF, impedancja <20. Choć tak jak mówię widziałem na yt faceta co to mierzył. Sygnał sinus z generatora podał na wzmacniacz audio (około +-8 czy +-12V) i taki zestaw sprawdzał, z wolnym przetwornikiem, przyklejonym do pseudowanienki i także z wodą. Wychodziło coś około 86 cz 89 ohm, i oczywiście jak było z wodą to było coś więcej.
A jak to liczył.. sprawdzał napięcie na szeregowo wpiętym rezystorze, potem oszacowany prąd dzielił przez napięcie całości.

A jeśłi chodzi o oryginalne przetworniki to też nie mam, nie były nawet opisane.

Ta czarna kostka to cały generator z wyjściem trafo. Posiada trymer do strojenia - ukryty w tym otworze, nie wiem jak mogłem tego nie zauważyć.

Panowie, sprawa wygląda tak że trochę dałem ciała z tym. Przykleiłem przetworniki na najlepszy klej jaki mi się wydawało, metal epoxy - wydawało się ze jest okey pod względem parametrów wytrzymałościowych w funkcji temperatury. Ale pomimo że zastosowałem przekładkę z włókna szklanego żeby zachować jakąś minimalną grubość kleju pojawia się napięcie na wanience. W przypadku generatorów samowzbudnych przetworniki są odizolowane galwaniczne. W moim przypadku nie ma czegoś takiego i de facto mam połowę wartości napięcia na wanience. I co teraz zrobić? przerobić ten układ na separacje galwaniczną. tzn dołożyć do niego jakiś trafo z uzwojeniem wtórnym i pierwotnym. Czy próbować to przykleić na czymś innym - tylko znowu pojawia się problem z doborem kleju i rozwalenia tego na nowo.

I jeśli przerobić to na separacje galwaniczną to jak to jest z indukcyjnością układu kiedy mam uzwojenie pierwotne i wtórne?

Albo są może jakieś przekładni z ceramiki które można by zastosować?

A czy tam jest połączenie galwaniczne, czy tylko sprzężenie poprzez pojemność? Bo jak wanienka nie jest uziemiona, to i sprzężenie poprzez pojemność przekazuje na nią napięcie. Natomiast jest taka kwestia, że po uziemieniu wanienki to sprzężenie obciąży generator dodatkową pojemnością, zmieni się częstotliwość rezonansu...

Transformator ma jakąś pojemność między uzwojeniami i jakieś indukcyjności uzwojeń. Jeśli tam jest zwarcie do wanienki i ona będzie uziemiona, to przez tę pojemność będzie płynąć dodatkowy prąd. A indukcyjność uzwojenia pierwotnego też obciąży generator - jakkolwiek prąd od jednego będzie w jedną stronę, od drugiego w drugą, one się odejmą - jakby tak jeszcze były równe co do wielkości, to w sumie dałyby prawie zero. Jest jeszcze indukcyjność rozproszenia - da wkład, jakby była włączona szeregowo z obciążeniem.

Jak sprawdzam omomierzem pomiędzy przetwornikiem a wanienką to pokazuje coś około 40 ohm. Ogólnie to są dwa przetworniki i na jednym omomierz pokazuje te 40 ohm, na drugim (po rozlutowaniu ich) 8 mega ohm. Ale sprawdziłem to też induktorem na 500V i od razu przebija zarówno na jednym jak i na drugim przetworniku. No więc no... dlatego kleju tak to wygląda. Więc chyba to trzeba uznać za jakieś połączenie galwaniczne po prostu. I jak wepnę uziemienie na wanienkę to od razu wybija różnicowo prądowy.


Za bardzo nie wiem co zrobić. Czy próbować swoich sił w nawinięciu czegoś, czy po prostu tak to zostawić bez uziemienia. Czy jakoś to odkleić, tylko to też nie jest proste. Bo też trzeba mieć klej który nie "mięknie" w 60 stopniach jak zwykła żywica. I też tak łatwo nie puści ten klej którym to jest teraz przyklejone- żeby nie narobić sobie bałaganu, bez porządnego podgrzania to pewnie nie ruszy.

Znalazłem kalkulator, do liczenia transformatorów w układzie Half-Bridge Push-Pull Converter. U mnie też to pracuje w układzie half bridge, więc chyba by się nadało jak coś?

http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps_e/hgw_smps_e.html

I też się boje tego nawijania bo nie robiłem tego w praktyce i nie wiem czego się spodziewać po efekcie końcowym - tzn jak to wyjdzie z tą indukcyjnością - zeby to mniej więcej było dapasowane do siebie.

Okey coś tu pokręciłem z tym kalkulatorem co znalazłem. Myślałem że sobie tak to dopasuje do siebie. Ale z tego co widzę to tam można wybrać indukcyjność cewki za mostkiem. A transformator to on oblicza do częstotliwości i przekładni (dla danego rdzenia oczywiście). A ja to musiałbym jak zrobić? Bo ja musiałbym jakoś zgrać indukcyjność tego transformatora z przetwornikami? Czy nie? Czy po prostu trafo i dalej wpięta oryginalna cewka w szereg? Ale to znowu nie edzie jakąś wypadkowa indukcyjność.

Jeśli na przetworniki podajesz sygnał z układu mostkowego (kiedy na jedną stronę push, to na drugą pull), żeby mieć 2x większe napięcie, to to duże (bo chyba jest duże) napięcie zmienne będzie na wanience (i chyba trzeba mieć zgodną fazę na obu przetwornikach, żeby nie mieć przebicia między nimi), Można by podawać sygnał z single-ended, uziemiając tę stronę przetworników, która styka się z wanienką, ale wtedy dla uzyskania takiego samego napięcia na przetwornikach potrzebne jest 2x większe napięcie sygnału (np. jeden sygnał o amplitudzie 500V zamiast dwóch 250V w przeciwfazie), i zrobienie generatora będzie trudniejsze.

Jeśli masz generator z wyjściem mostkowym o napięciu dopasowanym do przetwornika, to transformator 1:1 na to 500V, tylko dobrze byłoby móc policzyć indukcyjności transformatora i sprawdzić, jak to wpłynie na rezonans przetworników.

Nie bardzo wiem, jak użyć tego kalkulatora, ale on chyba jest do obliczania transformatora do przetwornicy DC-DC, i do twojego układu się nie nadaje.

A może tu by użyć autotransformatora? 3 jednakowe uzwojenia połączone szeregowo, powiedzmy wyprowadzone piny A, B, C, D i między nimi: A-L1-B-L2-C-L3-D, do mostkowego wyjścia generatora A i C, do przetworników B i D, B uziemiony. A jeśli przetworniki mają być zasilane w przeciwnych fazach, to 4 uzwojenia: A-L1-B-L2-C-L3-D-L4-E, do mostkowego wyjścia generatora B i D, do jednego przetwornika A i C, do drugiego C i E, C uziemiony; uziemiona końcówka transformatora do tej strony przetworników, która styka się z wanienką.

Myślę że obraz wart więcej niż 1000 słów. Ja to planuje tak zrobić jak na schemacie. Na czarno oryginalny schemat, na czerwono korekty. Czyli zastąpienie cewki L1 transformatorem. Ten kondensator który skreslilem po co on był? Żeby zamknąć obieg dla cewki L1 i przetworników kiedy wyłączy się mosfet? I rozumiem że teraz nie będzie potrzebny tzn kiedy zadtapilbym cewkę transformatorem 1:1.

Oraz jak z indukcyjnością uzwojeń. Rozumiem że powinienem nawinąć je tak żeby każde czyli wtórne i pierwotne miało po okolo 2mH - tyle mi wychodzi dla rezonansu 40kHz przy deklarowanej 3800 pF przetwornikow - czyli razem 7600pF
U mnie ten generator jest przestrajany od około 32 do 45 kHz.




Dodano po 1 [godziny] 15 [minuty]:

Rozebrałem jeden transformator impulsowy z zasialcza do halogenów. Tam jest rdzeń 11x11 mm. I tak patrze i widże że indukcyjność zależy od szczeliny, więc trzeba by to nawinąć i ewentualnie dobrać szczelinę? czy już głupoty gadam. I dlatego rdzenia na uzwojeniu pierwotnym 36 zwoje i dla tego mój chiński tester pokazuje 3,8 mH

Czyli generator ma wyjście single-ended push-pull, a nie mostkowe. Jedyną niedogodnością jest przetwornik włączony między kondensatory, a nie do masy. Ale można albo dać kondensator między wyjściem generatora, a przetwornikiem (i wtedy przetwornik do masy, to będzie wymagało lepszych kondensatorów na zasilaniu generatora), albo zasilanie generatora +/-, a nie +/masa (i np. - mostka nie byłby wtedy połączony z masą) - to właściwie jest zmiana definicji masy, z "- zasilania" na "środek" - to, co masz oznaczone jako "masa", stanie się "- zasilania", a masa (uziemiona) będzie połączona między te kondensatory, które na twoim rysunku są na dole (a po obróceniu do normalnego położenia z prawej).

Przepraszam ale jak ,zmienić zasilanie na +/- na generatorze? Nie potrafię sobie tego wyobrazic

To się sprowadza do tego, że inny punkt jest uziemiony.

Dalej nie rozumiem. Układ pracuje w trybie +115V-sztuczna masa- -115V. Jeśli przeniosę masę (tą prawdziwą) na punkt pomiędzy dzielnik z tych kondensatorów to uzyskam pracę w trybie +230V - 0V. nie potrafię sobie tego wyobrazić jak możliwe jest pracowanie w trybie +115V - prawdziwa masa - -115V

Zmieniając punkt układu, który uziemiasz, nie zmieniasz parametrów pracy, tylko uzyskujesz 0 względem uziemienia w tym punkcie.

Ale jeśli przeniosę masę pomiędzy kondensatory, to coz gałęzią pod którą aktualnie jest podłączona masa? ma zostać luźna - tego nie za bardzo czaje - i tak to będzie chodzić?

Wykonałem ten transformator do separacji i przetestowałem go. Ale chyba trochę przegiąłem bo nie zrobiłem uzwojeń 1:1 tylko podbiłem trochę stronę wtórną. Przedtem miałem może bez tego trafo (na takim mierniku mocy na zasilaniu, co mierzy prąd, moc i cos) 90 do 100W mocy maksymalnie, przy cos 0,95. Teraz mam od 120W do 160W i cos od 0,98 do 1. Łazi to pierońsko tylko nie uszkodzą się te przetworniki?
to te chińskie metalowe w kształcie tuby po 60W (sztuk 2 czyli razem 120W), a tu mi pobiera po 80W na sztukę. Jak jest zimna myjka to chodzi w okolicy 130W jak się rozgrzeje to podskakuje do 160W poboru.. Oczywiście zależy to też od tego co się włoży do środku. Tylko z wodą pracuje po rozgrzaniu właśnie w granicach 160W.
Transformatorek grzeje się umiarkowanie, po 15 minutach pracy osiąga 40 stopni - myślę ze jest okey? Tranzystory na stopniu generatora są praktycznie zimne.

reneeww napisał:

co z gałęzią pod którą aktualnie jest podłączona masa? ma zostać luźna

Ma być do niej podłączony np. minus mostka, który obecnie jest połączony z masą.