Progetto Elevatore HT con trafo EAT [lungo]

Salve,

devo realizzare un elevatore di tensione per un utilizzo terapeutico (ma non chiedete i dettagli su questo perchè non li conosco).

DESCRIZIONE

------------------ Si tratta di applicare 5 - 8 kilovolt ad un paziente flottante, facendo pulsare a pochi hertz tale tensione. Questo esclude i moltiplicatori a diodi. Il carico, stimo, è puramente capacitivo + correnti di perdita.

Non avendo le capacità di progettare uno switching adeguato, ho pensato di pilotare in PWM un trasformatore EAT. Ho fatto qualche ricerca in rete, ho trovato un trafo EAT di recupero e relativo schema TV, ho individuato gli avvolgimenti. Poi ho fatto un dimensionamento generico, realizzato un prototipo e sto facendo i primi test. Sotto allego lo schema in fidocad (sezione di sinistra).

Il sistema di controllo sta su una scheda micro, a cui ho portato due segnali di tensione proporzionali:

-uno alla corrente sul primario

-un'altro alla tensione continua sul secondario

sui quali pensavo di basare la retroazione di un eventuale controllo per stabilizzare la tensione di uscita indipendentemente dal carico.

------------------ FINE DESCRIZIONE

PROBLEMI

------------------ Primo problema, non ho idea di quale sia la frequenza ottimale di funzionamento. Sono partito con i 15625 Hz corrispondenti alla frequenza di riga, ma ottengo poche centinaia di volt sul secondario. Ho aumentato la frequenza fino a oltre 100KHz. Dalle prime misure mi sembra che l'ottimo sia appunto sui 107KHz, arivando a 1500V circa. Perchè ?

Secondo problema. Ho pilotato il primario con un semplice mos sul lato basso. Non che la ritenessi la migliore soluzione, ma era semplice da implementare. Non sono riuscito ad ottenere più di 1500 volt in uscita, con

12V e un paio di ampere di assorbimento, duty cycle intorno al 50%. Dallo schema TV vedo che il primario è alimentato dalla 220 raddrizzata. Quindi la mia tensione è troppo bassa ?

Terzo problema. Come diavolo vengono progettati i trafo EAT ? Hanno una struttura più o meno simile tra loro ? In quello che possiedo, ho individuato due avvolgimenti a bassa resistenza, che ritengo essere 'primari'. A questo punto vorrei utilizzarli entrambi passando alla configurazione nella parte destra dello schema.

Qualcuno è in grado di darmi un consiglio o correggere la rotta ? Dove trovo della documentazione adeguata ?

Grazie dell'attenzione

-- simone.bern Mr. Heisemberg is not the only one who can affect a measurement by looking at it (Robert A. Pease)

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[FIDOCAD ] MC 305 135 2 0 510 MC 245 155 0 0 410 MC 270 160 3 0 200 MC 260 130 3 0 200 LI 270 105 260 105 LI 260 105 260 115 LI 260 130 260 135 LI 260 135 270 135 LI 260 135 260 145 LI 260 145 265 145 LI 265 145 270 145 LI 270 160 270 165 LI 270 165 260 165 LI 260 165 260 175 SA 260 105 SA 260 135 SA 260 145 SA 260 165 MC 260 175 0 0 040 LI 305 85 305 90 LI 305 90 310 90 LI 305 90 300 90 LI 305 90 300 100 LI 300 100 310 100 LI 310 100 305 90 LI 305 100 305 110 MC 305 65 0 0 045 LI 305 135 340 135 LI 340 135 335 130 LI 340 135 335 140 TY 345 135 5 3 0 0 0 * -V_OUT MC 195 155 0 0 410 MC 220 160 3 0 200 LI 210 135 210 145 LI 210 145 215 145 LI 215 145 220 145 LI 220 160 220 165 LI 220 165 210 165 LI 210 165 210 175 SA 210 145 SA 210 165 MC 210 175 0 0 040 LI 235 100 235 40 MC 235 40 3 0 010 TY 220 35 5 3 0 0 0 * 12V MC 260 75 1 0 200 LI 260 90 260 95 LI 260 75 260 65 LI 260 95 270 95 LI 260 65 270 65 SA 260 65 SA 260 95 LI 260 95 260 105 LI 235 100 260 100 SA 260 100 LI 260 65 260 60 LI 210 60 210 135 LI 260 60 210 60 TY 185 155 5 3 0 0 0 * P1 TY 235 155 5 3 0 0 0 * P2 LI 365 30 365 20 LI 365 20 375 20 LI 375 20 375 30 LI 375 30 395 30 LI 350 45 350 35 LI 350 35 360 35 LI 360 35 360 45 LI 335 30 335 20 LI 335 20 345 20 LI 345 20 345 30 LI 345 30 365 30 LI 320 45 320 35 LI 320 35 330 35 LI 330 35 330 45 LI 330 45 350 45 LI 315 30 335 30 LI 315 45 320 45 LI 360 45 380 45 LI 380 45 380 35 LI 380 35 390 35 LI 390 35 390 45 LI 390 45 395 45 TY 305 20 5 3 0 0 0 * P1 TY 305 35 5 3 0 0 0 * P2 MC 100 130 2 0 510 MC 40 150 0 0 410 MC 65 155 3 0 200 MC 55 125 3 0 200 LI 65 100 55 100 LI 55 100 55 110 LI 55 125 55 130 LI 55 130 65 130 LI 55 130 55 140 LI 55 140 60 140 LI 60 140 65 140 LI 65 155 65 160 LI 65 160 55 160 LI 55 160 55 170 LI 55 100 55 40 MC 55 40 3 0 010 SA 55 100 SA 55 130 SA 55 140 SA 55 160 MC 55 170 0 0 040 LI 100 80 100 85 LI 100 85 105 85 LI 100 85 95 85 LI 100 85 95 95 LI 95 95 105 95 LI 105 95 100 85 LI 100 95 100 105 MC 100 60 0 0 045 LI 100 130 135 130 LI 135 130 130 125 LI 135 130 130 135 TY 140 130 5 3 0 0 0 * -V_OUT TY 40 35 5 3 0 0 0 * 12V TY 25 150 5 3 0 0 0 * P1 LI 15 10 15 200 2 LI 15 200 175 200 2 LI 175 200 175 5 2 LI 175 5 15 5 2 LI 15 5 15 10 2 LI 180 5 180 200 2 LI 180 200 400 200 2 LI 400 200 400 5 2 LI 400 5 180 5 2 LI 140 30 140 20 LI 140 20 150 20 LI 150 20 150 30 LI 150 30 170 30 LI 110 30 110 20 LI 110 20 120 20 LI 120 20 120 30 LI 120 30 140 30 LI 90 30 110 30 TY 80 20 5 3 0 0 0 * P1
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simone.bern
Loading thread data ...

Ma scusa, senza offesa, ma non sai progettare un alimentatore switching e vorresti fare un circuito per collegare 8KV ad una persona?

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Giulio

"Giulio" ha scritto nel messaggio news:em65u4$g6q$ snipped-for-privacy@newsreader2.mclink.it...

no, che fornisca 8 KV non so farlo.

Si. Non vedo dove stia il nesso.

--
simone.bern
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simone.bern

simone.bern ha scritto:

Giusto per sapere, hai idea di cosa vuole dire applicare una tensione ad una persona? hai idea delle normative che si applicano? della circuiteria che testa che se il corpo e' isolato? etc. etc.

Secondo me la cosa piu' semplice e' generare la tensione la parte complicata e' il rimanente (sicurezza)

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Giulio

"Giulio" ha scritto nel messaggio news:em68d6$h6a$ snipped-for-privacy@newsreader2.mclink.it...

C'è un committente che fornisce le specifiche e si assume la responsabilità degli apparecchi che mette in commercio. Lo fa già con altre apparecchiature elettromedicali sulle quali lavoro, ha le competenze e l'esperienza necessaria. Quindi questo non è un problema mio, e comunque non è un problema che mi interessa affrontare in questo momento.

Quello che mi interessa è capire perchè il mio prototipo si comporta in un certo modo, e valutare se con un componente commerciale come un EAT posso risolvere il problema. Visto che per te questa è la parte semplice, ti sarei grato se potessi fornire un contributo tecnico.

--
simone.bern
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simone.bern

I trasformatori EAT non hanno un gran rapporto di trasformazione. La tensione =E8 gi=E0 molto alta al primario, dell'ordine di qualche kilovolt. Ed =E8 dovuta all'extratensione di apertura del circuito induttivo formato dal giogo di deflessione e dal finale di riga durante il ritorno di riga.

Per ottenere la pulsazione che chiedi occorre un generatore controllato, con rettificatore, condensatori di livellamento e carico resistivo fittizio per ottenere il fronte di discesa della tensione. Ho costruito generatori controllati di alta tensione per il campo strumentazione, e anche se di piccola potenza non mi sembra roba da realizzare hobbisticamente.

Ciao.

lucky

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lucky

Spero che ti possano esserti utili

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Ciao

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Giulio

"lucky" ha scritto nel messaggio news: snipped-for-privacy@l12g2000cwl.googlegroups.com...

Grazie della risposta

mmm... qui io raggiungo i 1500V di uscita a 100khz, dunque avrei un rapporto di conversione maggiore di 1000/1. E' ragionevole ? O devo mettere nel conto delle extratensioni di commutazione del MOS sul primario ? Tenderei ad escluderle, ho messo un paio di diodi veloci proprio per eliminarle...

Effettivamente, stimando il carico capacitivo, ho previsto una rete resistiva per garantirmi in tal senso

non potresti fornire qualche riferimento documentale ? o qualche link ? non ho sufficienti competenze nella conversione dell'energia ma sono in grado di studiare l'argomento...

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simone.bern
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simone.bern

"Giulio" ha scritto nel messaggio news:em6bb7$i8q$ snipped-for-privacy@newsreader2.mclink.it...

grazie, me li guardo per bene, anche se, al volo, vedo citare 20KHz... bah, non riesco a cogliere se esiste (e quale è) una frequenza ottimale per quel tipo di trasformatori.

--
simone.bern
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simone.bern

"simone.bern" ha scritto nel messaggio news:em6c78$ks5$ snipped-for-privacy@aioe.org...

rapporto

ops... 100/1

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simone.bern

rto

nto

Se le extratensioni sono tosate, restano le risonanze del secondario. Che per=F2 hanno un effetto che scompare rapidamente caricando il secondario.

Purtroppo non ne ho. Quei progetti erano stati fatti in era preinternet. Si trattava comunque di convertitore flyback con primario smorzato, trasformatore realizzato ad hoc su nucleo a lamierini (la realizzazione non aveva dato problemi), frequenza dell'ordine dei 10kHz, rettificazione a semplice diodo (quelli appunto per eat), condensatori per alte tensioni e resistenze realizzate mettendone tante in serie. Ovviamente il controllo della tensione era ad anello chiuso, il carico sul secondario faceva anche da partitore per la retroazione.

Ciao.

lucky

Reply to
lucky

Quando poi hai realizzato l'apparecchio, dimmi dove lo usano, perchè mi terrò A CENTO KILOMETRI DI DISTANZA !!!!!!

Ciao Marco

PS: Pensa che sono appassionato di elettronica da 40 anni e sono pure medico!

Reply to
MG

simone.bern ha scritto:

Non mi e' chiaro il tipo di tensione. Quando dici pulsare, intendi applicare una tensione impulsiva ma con polarita' sempre uguale ? Oppure devi realizzare l'inversione ? Immagino che gli impulsi siano brevissimi. Io per un impiego simile, in campo diciamo semi medicale, ho usato un trasformatore fatto avvolgere, molto piccolo, su nucleo di ferrite . Il pilotaggio e' stato fatto con un transistor.

Ciao.Alberto.

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Alberto Rubinelli

Scusa perche' se tu magari invece di fare delle critiche dessi invece qualche dritta poterbbe anche farlo non credi?

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enzo

La mia non era una crita ma una constatazione, non volevo fare polimica ed infatti, se guardi, i link dove trovare informazioni li ho postati.

Ribadisco, secondo me, e' molto piu complicato fare tutte le protezioni per rendere l'apparecchiatura sicura, che fare un alimentatore a 8KV. Se un progettista non sa progettare un alimentatore HV mi lascia pensare che non sappia neanche progettare la parte di sicurezze e siccome la tensione la si applica ad una persona questo mi spaventa! molto! e sottoscrivo quello che ha scritto MG

Ciao

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Giulio

Ciao!

Comunque si presuppone che voelndo realizzare qualcosa di commerciale questo progetto deve superare delle certificazioni, quindi..................... se si progetta una schifezza non potra' mai essere applicato su una persona.

Reply to
enzo

----- Original Message ----- From: "Alberto Rubinelli" Newsgroups: it.hobby.elettronica Sent: Monday, December 18, 2006 10:53 PM Subject: Re: Progetto Elevatore HT con trafo EAT [lungo]

Si, così mi chiedono. Per far tornare a zero la tensione ho previsto una rete resistiva di scarica della capacità costituita dal carico.

No, si tratta di pochi hz, con duty cycle al 50%. Non è un parametro critico, nelle specifiche, ma deve essere programmabile. Anche la tensione dovrebbe essere stabile (nella fase di ON) e programmabile, per cui ho previsto un controllo in anello chiuso, su due variabili (il prototipo è ridondante) corrente sul primario e tensione sul secondario scalata.

Grazie delle info. Effettivamente sono sicuro che la potenza da trasferire al carico, ovvero il paziente, sia piuttosto bassa. Nei prossimi giorni raccolgo le idee e faccio un'altra sessione di test. Se non risolvo con un trafo commerciale, proverò a indagare nella direzione che dici.

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simone.bern

Hai considerato l'uso di una bobina d'ignezione per automobile? Fornisce una ventina di KV partendo da

12V, ed è abbastanza facilmente controllabile. Ovviamente devi mettere un diodo ed un condensatore ad alta tensione in uscita per livellare... L'unico limite che ci vedo è che gli impulsi di eccitazione possono avere una frequenza massima dell'ordine del KHz...

A.D.

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A.D.

"A.D." ha scritto nel messaggio news:LgMhh.85108$ snipped-for-privacy@twister2.libero.it...

Quest'ultimo non sarebbe un problema. Avevo evitato le bobine auto per un paio di motivi:

1) non ho approfondito ma mi pareva che non avessero il secondario isolato 2) per quelle tensioni avrei qualche difficoltà a scegliere e un diodo adeguato e fare i test, non ho nessuna esperienza in merito. Avendone già uno dentro, i trafo EAT mi sembravano più papabili e affidabili.

Potrei aggiungere qualche dubbio di carattere produttivo, come rapporto con fornitori e, infine, ancora qualche dubbio sulla eventuale certificazione. Probabilmente si tratta di problemi superabili, ma mi avevano fatto accantonare l'idea.

Comunque grazie del suggerimento.

--
simone.bern
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simone.bern

"Giulio" ha scritto nel messaggio news:em75gc$9em$ snipped-for-privacy@newsreader1.mclink.it...

Si, ma non ti spaventare troppo. Sei carico e/o ricevi scariche a diverse migliaia di volt tutte le volte che scendi dall'auto in una giornata secca, e ti scarichi più pericolosamente tu sulla portiera che l'eventuale paziente su una resistenza da 40Mohm. Il fatto che io non abbia esperienza nel progetto di switching non vuol dire che non sappia come muovermi per realizzare le protezioni, tanto più che si tratta (nella mia stima) di un generatore da pochi watt. L'isolamento è garantito dai due trasformatori commerciali, quello in BT e quello in AT, con le loro certificazioni, e non è detto che, alla fine, come in altri apparati su chi ho lavorato, non risulti indispensabile l'alimentazione a batteria. Il limite di corrente è stabilito da una resistenza dimensionata sui valori fisiologici della corrente sul corpo umano, e di tipo adatto a funzionare in AT, ovvero a valore nominale invariato con cadute elevate. Si potrebbero aggiungere funzioni di sicurezza intrinseche o ridondanti, ma tutto sta in criteri di progettazione non critici. Poi con IMQ e tutto quanto se la vede il cliente e eventualmente me la vedo io ma in una fase successiva o di revisione.

--
simone.bern
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simone.bern

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