Gasnące oscylacje w cewce po silnym impulsie prądowym

Oct 11, 2004 39 Replies

Chciałbym Was zainteresować następującym problemem:



Jest sobie układzik sprzężony magnetycznie... Przez uzwojenie cewki (2000 zwojów) przechodzi długi prosty drucik stalowy, przez który puszczamy mocny impuls prądu, impuls wędruje po drucie, dociera do magnesu po drugiej stronie drutu, drut ulega skręceniu w polu magnesu i impuls jako fala dźwiękowa wraca po drucie spowrotem... Ten akustyczny impuls powrotny ma generować impuls wtórny w cewce, a odstęp czasowy między impulsami ma nam dać odległość cewki od magnesu, czyli długość drutu... Tyle teoria.



W praktyce jest pewien problem... Mianowicie w czasie gdy wtórny impuls jest odbierany w cewce ta wciąż ma energię pozostałą po pierwotnym impulsie prądu który wyindukował się w niej w czasie "nadawania". Cewka jest "stałoprądowo" w obwodzie wejściowym wzmacniacza operacyjnego, czyli na poziomie napięcia generowanym przez stałoprądowe źródło napięcia (przesuwające zero dla wzm.op).



Potrzebuję jakiś pomysł na "wyczerpanie" tej pierwotnej energii w cewce... Mam już na stałe włączony kondensator 100pF aby odciąć zakłócenia w.cz. Niestety ten kondensator jakby dodawał mi się do problemu oscylacji... Dysponuję też sygnałem cyfrowym który włącza wzmacniacz operacyjny (enable) w momencie w którym procesor "spodziewa" się już impulsu powrotnego i w tym czasie właśnie wzmacniacz wciąż "widzi" pozostałości oscylacji w cewce z impulsu pierwotnego.



Przychodzi mi do głowy jakiś klucz na tranzystorze MOSFET który pracowałby w przeciwfazie do sygnału "enable" wzmacniacza, czyli gdy wzmacniacz jest włączony to tranzystor jest otwarty i nie przewodzi prądu, nie zwiera cewki, a gdy wzmacniacz op. jest wyłączony to tranzystor jest włączony i zwiera cewkę...



Nie bardzo jednak jest jak podłączyć taki tranzystor bo cewka pływa sobie w połowie napięcia pomiędzy Vcc i GND. Niby możnaby odciąć składową stałą kondensatorem za pomocą klucza tranzystorowego wpiętego między piny cewki i spolaryzowanego rezystorem od 5V do drenu - ale wtedy znów miałbym problem z ładującym się kondensatorem w momencie gdy rozwierałbym klucz... Prąd musiałbym płynąć z 5V przez opornik, kondensator i wejście op.ampa lub to źródło napięcia odniesienia 2,5V No i ten kondensator dodawałby się do problemu oscylacji w cewce... Cholewcia... Ma ktoś jakiś lepszy pomysł?


Użytkownik Pszemol napisał:

Hmmm... czy chodzi tu o pomiar długosci drutu lub coś w tym stylu ? Trochę dziwna kombinacja akustyczno/magnetyczna ;-) Dodanie równoległego kondensatora pogorszy sprawę bo dostaniesz obwód rezonansowy. Może by zwierać cewkę w momencie generowania impulsu nadawczego.

Coś w tym stylu. A dokładniej odległości tego magnesu na drucie od cewki...

No właśnie o tym zwieraniu myślę, jednak chcę to zrobić "z gracją" aby nie upalić źródła napięcia odniesienia (2,5V) a jednocześnie uniknąć stosowania kondensatorów do separowania składowej stałej, co jak się ze mną zgodziłeś - pogarsza tylko sprawę...

Użytkownik Pszemol napisał:

Ale czy to musi być odległość MAGNESU od CEWKI czy ogólnie czegoś od czegoś ? Chodzi mi o to czy "podmiotem" problemu jest cewka i magnes czy odległość ?

Zaraz, zaraz, to gdzie jest przypięte to napięcie odniesienia ? Równolegle do cewki ? Nic nie kumam :)

Eee .. jesli prad puszczamy przed drut, to zasadniczo nie ma "wedruje po drucie.

Skreceniu ? raczej wypchnieciu z pola - cos na ksztalt uderzenia palcem gitarzysty..

Przy symetrycznie ulozonym drucioe nie bedzie tego pradu.

No, do dyssypacji energii sluzy rezystor :-)

cewka+kondensator ma obowiazek drgac :-) I to imho rzedu 100kHz bedzie .. Trzeba odpowiedni rezystor zeby nie drgala.

To niekoniecznie bedzie dobre rozwiazanie - zwarta cewka prad generuje. Rozewrzesz - pojdzie w kondensator.

A musi plywac ? I co - podajesz wejscia na wzmacniacz roznicowy ?

Bo mimo ze plywa to mosfeta mozna sterowac. Problemem moze byc co najwyzej zakres napiec i pojemnosci od bramki ..

J.

Podmiotem problemu jest tłumienie energii w cewce - reszta działa i nie mam zamiaru zmieniać metody pomiaru - za późno na to :-)) Skoncentrujmy się na tej cewce, proszę... nie na metodzie pomiaru. Cewka i magnes są częścią urządzenia pomiarowego i tego nie zmienimy.

Hm... wydawało mi się, że to dosyć oczywiste... Wzmacniacz operacyjny zasilany pojedynczym napięciem zasilania powinien mieć swoje wejścia + i - na poziomie DC w okolicach połowy tego zasilania. Tworzę więc w dziedzinie DC sztuczną masę, punkt odniesienia sygnału za pomocą stabilnego źródła napięcia

+2,5V podłączonego do jednego z biegunów cewki przez opornik. Oczywiście cewka jest równolegle wpięta pomiędzy + i - wzmacniacza. Jak coś jeszcze niejasne to pytaj.

No dobra... wędruje wokół drutu z prędkością bliską prędkości światła. Ale wraca do cewki jako już fala "akustyczna"... Nie wnikajmy w aż takie szczegóły :-)

Dobra, niech Ci będzie :-) Nie zmienia to nic w kwestii energii w cewce.

Nie bardzo rozumiem... Przecież mamy do czynienia z transformatorem. Uzwojeniem pierwotnym będzie drut (1 zwój) uzwojeniem wtórnym będzie rzeczona cewka (2000 zwojów). W cewce pojawi się energia wyindukowana tam przez pole elektromagnetyczne wytworzone przez zmiany prądu w drucie.

No... np. rezystor 0,030 ohm w postaci przewodzącego MOSFETa :-) Właśnie o to mi chodzi...

Rezystory już tam są, w szereg z cewką, jakieś 3k ohm każdy. Niestety problem wciąż tam jest.

No mówię właśnie, że szukam rozwiazania i podane przykłady mi się nie podobają. Stąd mam nadzieję, że uda się nam wspólnie wymyślić coś innego.

No... raczej musi. Jest właśnie wpięta na wejście wzmacniacza róznicowego.

Jeśli widzisz jakiś dobry sposób aby tym mosfetem podziałać to zaproponuj coś - chętnie to sobie przetestuję...

Witam

Piszesz, że cewka sobie pływa pomiędzy Vcc o GND. Tzn. pływa czy jest tam wpięta. Pływa, przynajmniej ja tak to rozumiem, że jeden koniec jest podpięty do np. Vcc/2 - napięcie odniesienia(i zablokowany kondensatorem) co daje w sumie masę dla prądu zmiennego a drugi wisi na wejściu jakiegoś układu pomiarowego np. OpAmpa(i ma napięcie-cewka to zgrubsza zwarcie dla prądu stałego-też Vcc/2). Nie znając Twojego układu trudno cóśik wymyśleć, ale jak ktoś wcześniej proponował, ja też proponuję włączyć MOSFET'a(D-S) do końcówek cewki. Polaryzacja zależy od tego co chcesz zewrzeć, a moment zwarcia wybierasz impulsem podanym na bramkę. Zwróć też uwagę na to, że część MOSFET'ów zawiera diodę między D-S. Powodzenia w eksperymentach. Powodzenia Zbych

Z grubsza wyobraziłeś sobie układ bardzo dobrze... Rzeczywiście cewka wpięta jest pomiędzy wejścia + i - wzmacniacza: jeden koniec do źródła odniesienia +2,5V przez opornik.

Dioda mi nie przeszkadza, bo pomiędzy końcówkami cewki napięcie jest rzędu miliwoltów: dioda pozostanie niewłączona (poniżej Uf). Problemem jest moim zdaniem prawidłowa polaryzacja mosfeta. Polaryzacja w taki sposób, aby nie ingerować w składową DC na wejsciach wzmacniacza (połączonych cewką).

Ale już sobie kombinuję układ z dwoma mosfetami w szeregu ze zwartymi bramkami: jeden włączający rezystor polaryzujący od góry (+5V) do cewki (źródło mosfeta na potencjale DC = 2,5V od źródła napięcia odniesienia) a drugi między końcówkami cewki - ale ciekawe jak się zachowa taki mosfet właściwie zwarty cewką pomiędzy drenem i źródłem. Chyba będzie ok. Muszę poeksperymentować...

Użytkownik Pszemol napisał:

Czy to wygląda mniejwięcej tak ?

formatting link
Nie bardzo rozumiem po co w tym przypadku napięcie odniesienia. Chodzi Ci o wykrycie zaistnienia impulsu, a nie o pomiar jego kształtu. A dać rezystora między (-) a wyjście i operacyjniak sam se zrobi Vcc/2 Wtedy możesz zwierać cewkę do masy jak Ci się podoba nie robiąc najmniejszej szkody WO. Ewentualnie zastosować symetryczne zasilanie. Wtedy wejście (+) razem z jednym końcem cewki dajesz na masę, a drugi koniec do (-) i przez rezystor ujemnego sprzężenia zwrotnego do wyjścia WO. Przy takim układzie masz jeden koniec cewki na masie i drugi koniec możesz zwierać sobie MOSFET-em do woli (tzn do masy :)).

a moze by poszukac kluczy analogowych o melej rezystancji w stanei rpzewodzenia? albo wzaisc 2 duze kondensatory, po kilka u, za pomoca rezystorow sprowadzic ich napiecia na minusach do masy, i miedzy nie wlaczyc mosfet? odpadnie problem z przelaczaniem skl stalych...

(...)

szybka dioda nie wystarczy ?

pozdrawiam entrop3r

Na ile ja sobie wyobrazam jak to wyglada - mamy cewke, a gdzies obok niej drut. Jesli drut bedzie przechodzil dokladnie przez os cewki - nic sie nie wyindukuje, strumien przechodzacy przez cewke jest zerowy. Jakiekolwiek drgniecie w bok od osi spowoduje niezerowy strumien.

Oczywiscie w praktyce lepiej chybanie liczyc na ideal, tylko stlumic.

A jak to wyglada - cewka, rezystory, 100pF, czy cewka, 100p, rezystory? Bo tak intuicyjnie to mi sie wydaje ze 3k to jest za duzo - przetlumi na RC, albo nie stlumi oscylacji wlasnych.

I tu wracamy do problemu - czy cewka musi byc plywajaca ? Bo mosfet bedzie dzialal, tylko trzeba do jednego konca cewki solidny kondensator podlaczyc.

Ja bym zaczal od podlaczenia oscyloskopu i zobaczenia co sie dzieje. Wydaje mi sie ze zwykly rezystor wystarczy. W kazdym badz razie

0.03 ohm kiepsko dyssypuje energie :-) Ale mozesz polegac na rezystancji cewki :-)

J.

Chyba, że cewka jest toroidalna :) i drucik przechodzi przez jej wnętrze.

Owszem. Tylko taki toroid nie wykryje drgan drucika, a przeciez o to chodzi :-(

J.

Chyba, że drucik jest z ferromagnetyka, a w pobliżu bedzie magnesik lub przez cewkę przepuścimy składową stałą :) Wogóle cała ta "metoda pomiarowa" jest nieźle pokręcona :) O ile to zadziała, to dokładność nie będzie rewelacyjna.

Mniej więcej. Z tym, że szeregowo z każdą końcówką cewki jest opornik

3k, między tymi opornikami, przed wejściem wzmacniacza jest wpięty kondzior 100pF tłumiący w.cz. dostające się z nadajników radiowych do cewki... Dodatkowo źródełko Vcc/2 dołączone jest do dodatniego wejścia wzm.op. przez opornik 22k a ujemne wejście jest spięte pętlą sprzężenia zwrotnego z dwu oporników szeregowych 47k z kondziołkiem w środku i szeregowym opornikiem zmiennym do masy (filterek).

Hm... Tak nie będzie działać... Źródełko stabilnego Vcc/2 jest uzywane przez ten wzmacniacz wejściowy ale też przez komparator który jest drugim stopniem układu... Ten komparator dostaje to samo napięcie na swojego plusa a na minusa idzie sygnał z 1-szego stopnia wzmacniacza.

Nie bardzo rozumiem co miałoby mi dać "zwieranie cewki do masy"... Masa z punktu widzenia wejścia wzmacniacza to potencjał minus 2,5V. Zwieranie cewki do tego potencjału będzie ją "ładowało" i przy rozwieraniu jej będę miał impuls samoindukcji i oscylacje...

Zasilanie symetryczne niestety odpada.

Drut przechodzi dokładnie WEWNĄTRZ cewki, nie jest obok...

Nie mogę liczyć na żadne ideały - w praktyce idealnych przypadków brak :)

Cewka z lewej, potem do obu wyprowadzeń szeregowo po rezystorku

3k i one lecą do + i - wzmacniacza - po drodze zwarte są tym 100pF.

Opisz gdzie byś ten "rezystor" podłączył i weź pod uwagę, że ta rezystancja nie może tam być na stałe, bo chwilkę po impulsie pierwotnym mam bardzo słabiutkie impulsy od odbić które chcę mierzyć z jak największą czułością...

Cewka nie jest toroidalna. Cewka to po prostu szpulka z drutem, jak u mojej babci szpulki na nici :-)) Przez środek plastikowego karkasu takiej cewki powietrznej (szpulki) przechodzi sobie drut.

Drucik jest stalowy. Pisałem o tym na samym początku.

Napisz proszę co tu widzisz "pokręconego" (poza drutem) i dlaczego uważasz że nie będzie to dokładne ??

Napięcie jest za małe aby włączyć złącze diody w stan przewodzenia. Mówimy tu o kilkunastu miliwoltach - diody, nawet Schotkiego, to kilkaset mV.

Join the Discussion

Have something to add? Share your thoughts — no account required.

Didn't find your answer?

Ask the community — no account required