Amplificatore per piezo

Salve a tutti,

per ragioni varie mi sono imbattuto in aziende che producono amplificatori per attuatori piezoelettrici, i quali possono dare in uscita tensioni di 1000 V con correnti di 3-4 A su bande di 1-2 kHz. Naturalmente questi oggetti sono molto cari. Così spulciando su alcuni libri di elettronica mi sono fatto una mezza idea di come si possa costruire un amplificatore con quelle specifiche. Tuttavia non sono riuscito a trovare indicazioni soddisfacente su come si può realizzare la sezione di alimentazione di un tale amplificatore. Così per curiosità, avete qualche schema, link o libro da suggerirmi? Vi ringrazio,

***Marco***
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***Marco***
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Che caratteristiche deve possedere tale alimentatore ? Facci sapere.... Ciao.

"***Marco***" ha scritto nel messaggio news:4adf572f$0$19175$ snipped-for-privacy@anchorman-read.tele.net...

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Pino
***Marco*** ha scritto:

Io, invece, no.

3-4KW di potenza sul carico non sono pochi: che tipo di amplificatori sono? Che caratteristiche possiedono e come sono disegnati?
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Englishman
***Marco*** ha scritto:

un carico piezo viene visto come una capacità, quindi devi sapere i pF del tuo carico. inoltre penso che i 3-4 A che deve erogare l'alimentatore siano di picco, ovvero quelli che servono per caricare il + veloce possibile la cap-piezo. inoltre se lavori a freq. di qualche Kh, il carico, avrà una sua propria impedenza (reattanza capacitiva) che ti assorbirà una corrente che sarà I=V/Xc. Quindi ,secondo me, l'alimentatore dovrà fornire una V maggiore di quella che vuoi in OUT, ed una corrente nominale pari a quella che assorbe la Xc, ma in grado di fornire dei picchi molto + consistenti. emi

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emilio

emilio:

Non credo che la corrente venga assorbita. La sola cosa che so in questo settore è che, per i finali di un telefonino, uno dei problemi è che la capsula piezoelettrica non assorbe nulla, ed è l'amplificatore stesso a dover dissipare tutta la potenza.

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F. Bertolazzi

F. Bertolazzi ha scritto:

quindi esegue un "lavoro" senza assorbire nessuna potenza? (I=0->P=0) sarebbe una scoperta sensazionale......da premio Nobel. Direi che essendo vista come una C la sua Xc=1/(2pi*F*C) e se ad una impedenza capacitiva ,applico una V alternata, essa assorbe una corrente in anticipo sulla V, pari a I=V/Xc. emi

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emilio

E' una leggenda metropolitana che spesso ritorna: acquistando un tweeter piezo da destinare a trasduttore per ultrasuoni, il negoziante affermò che quei dispositivi "non hanno impedenza" (volendo forse dire che non vanno considerati con i parametri dei normali altoparlanti) ma io mi congratulai con lui per avermi venduto a 5 euro un dispositivo capace di eseguire un lavoro senza la necessità di fargli scorrere una corrente. Poi però gli ho chiesto come avrei dovuto fare per far capire al trasduttore cosa volessi da lui. Telepaticamente ?!? Saluti.

"emilio" ha scritto nel messaggio news:hbpk0g$t4j$ snipped-for-privacy@tdi.cu.mi.it...

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Pino

Il giorno Thu, 22 Oct 2009 14:37:45 +0200, emilio ha scritto:

Una spiegazione alla leggenda citata da Bertolazzi può esserci.

I dispositivi piezoelettrici possono trasformare energia elettrica in meccanica ma anche fare il contrario.

Se il cicalino smette improvvisamente di essere alimentato mentre sta suonando, la sua inerzia meccanica, per quanto piccola tende a riconvertirsi in energia elettrica, e questo può provocare uno stress ai driver che debbono dissipare questa energia .

Su un telefonino è tutto abbastanza al limite quindi la cosa può aver dato dei problemi.

E' una mia congettura, non è che so che le cose stanno così.

-- ciao Stefano

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SB

SB ha scritto:

questo se fosse messo in aria libera senza nessun vincolo, puo darsi che succeda, ma visto che qualsiasi elemento piezo è posto su un sistema meccanico "smorzato", finito di essere alimentato si blocca. inoltre esso genera della V,ma in quanto a corrente ,essa è ridicola; puoi prendere come esempio un trasduttore accelerometrico piezo: la sua impedenza di uscita è talmente alta che gli amplificatori che leggono il valore di "accelerazione" si chiamano "ampl. di carica" per indicare che leggono ,non una V ma una carica elettrica (Q-couloumb)

non ne ho mai sentito parlare....puo darsi che sia vero, ma ci credo poco.

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emilio

emilio ha scritto:

Grazie a tutti per l'interessamento. Forse ho posto una domanda talmente vaga che non aveva una risposta. Dopotutto è solo una curiosità. Provo comunque a inventarmi uno scenario, spero plausibile. Ipotizzo che i

1000 V richiesti siano picco-picco. L'amplificatore potrei realizzarlo con una configurazione a ponte (un amplificatore e in cascata a questo uno invertente con il carico flottante collegato tra le due uscite degli amplificatori). In questo modo dovrei realizzare due amplificatori che mi generano una tensione picco-picco di 500 V. Allora posso considerare gli amplificatori alimentati a +/-250 V ( sto considerando amplificatori rail-to-rail). Se il mio carico mi chiede una corrente di picco di 3 A, l'alimentatore del mio amplificatore dovrà essere in grado di fornirmi questa corrente e quella necessaria per il funzionamento del circuito. Qui non saprei dare un numero, suppongo 5 A. Dato questo ipotetico scenario,la mia curiosità è su come si costruisce un alimentatore a +/- 250 V e 5 A. Si usa una configurazione switching?Lineare?(propendo per la prima).Avete indicazioni su siti/libri? Sperando di non avere detto troppe fesserie. Un saluto ***Marco***
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***Marco***
***Marco*** ha scritto:

Si costruisce come tutti gli alimentatori di questo mondo...

Cio' che manca, per prendere decisioni, sono le specifiche caratteristiche: regolazione, ripple max. ammissibile, impedenza, tempo di risposta, e poi, costi, eventuali problemi di dimensione e dissipazione.

Renditi conti che, senza specificare nulla, potrebbe bastare un normalissimo alimentatore non regolato (trafo+ponte+condensatori).

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Englishman
***Marco*** ha scritto:

ciao

Se non fornisci informazioni ti avvii su un vicolo ceco, per esempio comandi per attuatori piezoelettrici io ne ho usati, ma con corse di 15 micron di millimetri scusa se lo ho scritto così ma è per essere chiari un amplificatore che fornisca 3A a 1000V a 1 Khz consumerà minimo 5KW di energia.

ciao primula

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primula

Englishman ha scritto:

IO lo farei lineare, usando i trasformatori 1:1 per la 220V. Il problema sara' trovare elettrolitici per quel tipo di alto consumo, in quanto dovranno sopportare picchi di corrente piuttosto alti. Cmq nel mercato c'e' di tutto...

ciao giorgio

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Giorgio Padoan

Giorgio Padoan:

Sì, ma non sei Franco.

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F. Bertolazzi

Giorgio Padoan ha scritto:

Io aspetterei le specifiche, amenoche' lo sforzo in te non scorra potente, mio piccolo padawan.

quanto

Non mi sembrano valori ancora inaffrontabili con componenti esistenti sul mercato.

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Englishman

"Englishman" ha scritto nel messaggio news:OpyEm.15206$ snipped-for-privacy@tornado.fastwebnet.it...

Come sai per un ampli di potenza ai finali non serve gran stabilizzazione, motivo sufficiente per non discostarsi da un classico trasfo, ponte, elettrol. Da decidere poi la tensione d'uscita se vuoi, a seconda del tipo di dispositivo finale che si usera'. Per l'elevata tensione dei piezo forse la soluzione consiste nell'usare un trasfo d'uscita, questo permetterebbe di lasciar scegliere il dispositivo d'uscita. Mi sembra che queste minime considerazioni si possano gia' trarre... grande Englishman

Cmq attendiamo i dettagli... , ciao giorgio

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Giorgio Padoan

Giorgio Padoan ha scritto:

Fai i conti senza la potenza dello Sforzo (

formatting link
)...

Senza tirare in ballo amplificatore audio senza controreazione (e di conseguenza con PSRR poverissimi), ti ricordo che, per esempio, in un ampli in classe A, la corrente erogata dall' alimentatore e' costante, ed e' (circa) pari alla massima erogata sul carico, quindi nel caso in esame, circa 3A.

Escludendo alcuna regolazione, e' necessario dimensionare i condensatori per il ripple desiderato (che ti ricordo e' *come minimo* in serie al carico, cosi' come l' impedenza di uscita dell' alimentatore, lineare o meno che sia).

Motivo sufficiente per (insistere nel) sapere quale sia lo schema dell' ampli in esame.

Potrebbe essere un amplificatore reazionato o no, a cui importa poco o tanto del ripple dell' alimentatore, non lo sappiamo.

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Englishman

Englishman ha scritto:

Mi sembra ovvio che il tipo di amplificatore che si usera' dovra' avere la configurazione dei finali tale da renderlo insensibile al ripple. Come puoi pensare che si usi un classe A col suo scarso rendimento e tali potenze in gioco? Solo un troglodita potrebbe eseguire una tale scelta. Secondo te un push-pull in classe B a trasformatore con presa centrale al quale arrivi un segnale pulito soffrirebbe di ripple? come vedi le scelte piu' ovvie vanno beneissimo, le piu' contorte no!

ciao giorgio

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Giorgio Padoan

Englishman ha scritto: > Giorgio Padoan ha scritto: >

Grazie a tutti per l'interessamento.Come avrete capito non me ne intendo molto di alimentatori e quindi non conosco bene tutte le specifiche necessarie. Mi è abbastanza chiaro che il tipo di alimentatore dipenda dal tipo di amplificatore e dalle prestazioni che si vogliono ottenere. Io avevo pensato a una soluzione come quella riportata nello schema seguente. Ipotizzo che A1 e A2 siano anch'essi alimentati a +/270 V. Naturalmente si tratta di uno schema di principio, mancando eventuali circuiti di polarizzazione e limitazione della corrente per i MOS ed ventuali reti di compensazione per la stabilità del circuito. Le specifiche dell'alimentazione io non so darle nei termini che mi avete chiesto. Potrei definire i contorni del problema dando le specifiche dell'ampli (che sono quelle di un ampli commericiale adatto gli scopi che ho in mente):

Output voltage: 0 - 1kV Peak current (< 5ms): 4 A Average current: 1.5 A Noise, switching ripple (0-100 kHz): 2 Vpp(max)@100 nF (depends on actuator capacitance)

[FIDOCAD] MC 60 70 2 1 580 MC 40 60 0 0 080 LI 50 60 60 60 MC 95 55 0 0 410 MC 95 75 2 1 420 LI 120 65 110 65 LI 95 55 95 75 LI 85 65 95 65 MC 220 70 2 0 580 MC 185 55 0 1 410 MC 185 75 2 0 420 LI 185 55 190 55 LI 190 55 190 75 LI 190 75 185 75 LI 195 65 190 65 MC 70 25 0 0 080 LI 60 25 70 25 LI 80 25 120 25 MC 135 25 0 0 080 LI 120 25 135 25 LI 120 25 120 65 LI 60 60 60 25 MC 195 35 0 0 080 LI 170 65 160 65 LI 160 65 160 35 LI 160 35 195 35 LI 205 35 230 35 LI 230 60 220 60 LI 230 25 230 60 LI 145 25 230 25 MC 220 85 0 0 045 MC 60 85 0 0 045 LI 60 85 60 70 LI 220 85 220 70 MC 170 45 0 0 010 MC 110 45 0 0 010 MC 170 85 0 0 020 MC 110 85 0 0 020 MC 30 60 0 0 480 LI 60 85 30 85 LI 30 85 30 80 LI 30 60 40 60 SA 60 60 SA 110 65 SA 95 65 SA 60 85 SA 170 65 SA 190 65 SA 120 25 SA 230 35 MC 145 65 1 0 140 LI 120 65 130 65 LI 145 65 160 65 SA 120 65 SA 160 65 TY 90 35 5 3 0 0 0 * + 270 V TY 180 40 5 3 0 0 0 * + 270 V TY 165 90 5 3 0 0 0 * -270 V TY 95 90 5 3 0 0 0 * -2700 V TY 40 50 5 3 0 0 0 * R1 TY 75 15 5 3 0 0 0 * R2 TY 140 15 5 3 0 0 0 * R3 TY 205 30 5 3 0 0 0 * R3 TY 110 105 5 3 0 0 0 * Attuatore Piezoelettrico TY 75 55 5 3 0 0 0 * A1 TY 200 55 5 3 0 0 0 * A2 TY 15 70 5 3 0 0 0 * Vs TY 120 115 5 3 0 0 0 * Cp=650 nF

Con quanto riportato sopra, che ignoro se sia sufficiente per determinare il problema, potrei riformulare *la mia curiosità* nel seguente modo:

Date le specifiche sopra, il circuito proposto, con l'opportuna scelta dei componenti, può soddisfarle?In caso positivo, quali caratteristiche deve avere l'alimentatore(lineare, switching...)? Particolari specifiche di ingombri non ce ne sono. Lo si può considerare uno strumento da banco. Per quanto riguarda i costi ( è da qui che parte la mia curiosità), non so che dire...un ampli commerciale con quelle caratteristiche costa dai 7000 ¤ ai 10000¤ o più. Sono giustificati questi costi? O in altri termini è un oggetto che richiede una progettazione molto attenta oppure i venditori ci stanno guadagnando di brutto?

Grazie di nuovo

***Marco***
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***Marco***
***Marco*** ha scritto:

Dalle note che hai copiato, sembrerebbe che l' alimentatore di quel "coso" commerciale sia switching.

IMO, mancano diverse altre cose, per esempio se il segnale in ingresso e' sinusoidale o simil-tale, quale frequenza abbia, quale sia il tipo di trasduttore, e chissa' quanto altro ancora.

C' ariocamo, come dicono a Roma... IMO e' meglio che ti fai uscire il fiato tutto in una volta e ci dici quale apparecchio vuoi clonare.

Ci sono anche di mezzo delle considerazioni non evidenti, come il tipo e la qualita' della sorgente elettrica disponibile, la tecnologia *gia'* acquisita (se hai in casa la tecnologia giusta a costo zero, e' piu' facile, performante, ed e' sicuramente un plus di mercato sui concorrenti utilizzare un alimentatore switching ad alto rendimento).

Per la mia esperienza, e per apparecchi che non includano tecnologie o conoscenze monopolistiche (non e' detto che siano relative all' amplificatore o al trasduttore o all' alimentatore in se', puo' darsi che siano conoscenze sull' utilizzo o monopoli, piu' o meno di fatto, sulle forniture) di solito si'.

IMO, e solo per giocare, e solo per quello che vedo, avrei delle notevoli perplessita' per gli isolamenti, la sicurezza complessiva, la scelta degli elementi attivi, l' alimentatore.

Per quello che non vedo, la frequenza di funzionamento e il tipo di segnale in ingresso, la presenza di un cavo che colleghi il trasduttore e le caratteristiche del trasduttore stesso, possono avere la loro fottuta importanza.

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Englishman

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