[Stanislav 0]

В зависимости в каком резонансе "последовательном" или "параллельном" находится резонатор, он представляет из себя либо индуктивную либо емкостную нагрузку, где ну ни как фазы тока и напряжения не совпадают.

Простите, но это не так.

На частоте параллельного резонанса излучатель будет представлять собой активное сопротивление, хотя и большое по величине. По этой причине, мне кажется, вблизи этой частоты его возбуждать не следует - потребуется очень большое напряжение возбуждения.

На частоте последовательного резонанса излучатель будет представлять собой также активное сопротивление, только значительно меньшей величины. Для возбуждения колебаний вблизи этой частоты, вследствие этого, потребуется гораздо меньшее напряжение.

Всё это следует из предполагаемой экв. схемы излучателя (чёрным цветом):

Если она не точна - поправьте, пожалуйста.

Далее, максимум тока в Rэ при заданном напряжении на излучателе будет достигнут при наступлении резонанса в цепи LэCэRэ. Для компенсации ёмкостной составляющей тока через ёмкость C0 предлагается включить последовательно с излучателем индуктивность L0, причём L0 ~= Lэ*Cэ/C0. При наступлении резонанса в цепи L0-излучатель она (цепь) также будет иметь активное сопротивление для основной гармоники сигнала возбуждения.

Таким образом, выбрав должным образом L0 и, измеряя сдвиг фаз между напряжением и током для основной гармоники, можно определить величину и знак расстройки генератора относительно частоты резонанса цепи, и скорректировать его частоту надлежащим образом.

 

Простите, но я не совсем понимаю, каким образом ПИД-регулятор может "искать" максимум тока?

пид реализованый на микроконтроллере - решает все.

Сам по себе МК не решает ничего. Регулирование же по максимуму тока может оказаться вовсе не такой простой задачей, как кажется на первый взгляд.

 

А если вытащить из воды излучатель, с ним ничего не произойдёт? Ведь мощность ему будет "сбрасывать" некуда?

Как куда на нагрев шайб и в воздух :) тут же две составляющие - излучение ультразвука и механические перемещения.

А от нагрева и от этих перемещений он не "здохнет"? Я именно это и имел в виду. Воздух ведь почти в 1000 раз менее плотный, чем вода...

[roadfox 0]

to Автар: вот передо мной лежит сертифицированная плата 2кВт размерами 300*160*80мм www.weber-ultrasonics.de - со всеми прибамбасами от сетевого фильтра, микроконтроллера и т.п. Это произведение не нашей фирмы :)

Просто мы у них брали для "тестов" их генераторы для наших вибраторов.

 

А можно посмотреть? Очень интересно...

 

Stanislavу: поделитесь интересно, у меня тоже кое какие мысли есть.

Во первых, все головы идут с паспортом, в котором точно указана частота.

Во вторых, голова может только нагреваться, отсюда уход будет всегда в заведомо известную сторону.

В третьих: уход не мгновенный, не скачкообразный, а плавный, посему, впринципе ПИД регулятор вполне применим.

 

Кстати, вот какая наблюдается закономерность, когда генератор точно настроен на частоту головки, транзисторы, которые раскачивают транс перестают грется, ну не совсем конечно, но рассеивание заметно уменьшается

 

А от нагрева и от этих перемещений он не "здохнет"? Я именно это и имел в виду. Воздух ведь почти в 1000 раз менее плотный, чем вода...

Не сдохнет, проверено на практике, по крайней мере на 160 ваттной голове, все ок, она даже почти не греется на воздухе.

 

И еще, предлагаю разделить вопрос на два:

1. Раскачка выходного каскада и вопросы связанные с ней(то с чего собственно начинали)

2. Вопрос управления, т.е. поиска резонансной частоты и ее подстройка(то чем собственно закончили)

[DS 0]

Работать надо в режиме последовательного резонанса со стабилизацией фазы в 0 и стабилизацией тока. При этом автоматически при вынимании головы на воздух ее активное сопротивление падает и мощность рассеяния тоже. Ток однозначно связан с амплитудой колебаний, поэтому если не разрушается в воде то не разрушится и в воздухе. Для режима последовательного резонанса параллельной емкостью можно принебречь, ее сопротивление намного больше сопротивления потерь.

 

Фазу можно хоть по детектору на D триггере подстраивать, можно перемножитель поставить и умножать на сдвинутый на 90 град сигнал напряжения.

[phase 0]

А можно посмотреть? Очень интересно...

 

Дык по ссылке ткните и увидите или вам схему?

[roadfox 0]

 

А можно посмотреть? Очень интересно...

 

Дык по ссылке ткните и увидите или вам схему?

 

Хе, конечно в идеале схему, но я так понимаю она под большим секретом.

А раз так , то хотя бы нормальную фотку обеих сторон платы.

[Stanislav 0]

Stanislavу: поделитесь интересно, у меня тоже кое какие мысли есть.

Во первых, все головы идут с паспортом, в котором точно указана частота.

Во вторых, голова может только нагреваться, отсюда уход будет всегда в заведомо известную сторону.

В третьих: уход не мгновенный, не скачкообразный, а плавный, посему, впринципе ПИД регулятор вполне применим.

Основную мысль - фазо-разностный способ регулирования частоты генератора - я уже высказал. Детали ещё нужно обдумать.

Измеритель разности фаз наиболее просто можно представить себе в виде:

- датчика напряжения на цепи L0-излучатель;

- датчика тока через эту цепь (токовый транс или резистор);

- фазовый детектор (можно перемножитель, но сойдёт и логический элемент "исключающее ИЛИ");

- простейший ФНЧ на его выходе.

 

По поводу точных значений - не обольщайтесь: учесть все изменения в зависимости от условий невозможно. Радикально изменить ситуацию может только ОС.

По поводу ПИД-регулятора: да бог с ним. Главное - определить, что именно нужно регулировать.

 

...Кстати, вот какая наблюдается закономерность, когда генератор точно настроен на частоту головки, транзисторы, которые раскачивают транс перестают грется, ну не совсем конечно, но рассеивание заметно уменьшается.

Ну, правильная закономерность. Отражает факт наступления резонанса в цепи. :)

 

 

Работать надо в режиме последовательного резонанса со стабилизацией фазы в 0 и стабилизацией тока. При этом автоматически при вынимании головы на воздух ее активное сопротивление падает и мощность рассеяния тоже. Ток однозначно связан с амплитудой колебаний, поэтому если не разрушается в воде то не разрушится и в воздухе.

Простите, но, по-моему, здесь ошибка. Мне кажется, что с амплитудой колебаний однозначно связано напряжение на излучателе. Вот его и нужно стабилизировать.

Для режима последовательного резонанса параллельной емкостью можно принебречь, ее сопротивление намного больше сопротивления потерь.

Нельзя пренебрегать. Не забывайте, что генератор выдаёт напряжение прямоугольной формы.

 

Фазу можно хоть по детектору на D триггере подстраивать, можно перемножитель поставить и умножать на сдвинутый на 90 град сигнал напряжения.

Да, верно, а я про фазовращатель-то и забыл. :)

[DS 0]

Нет, Stanislav, напряжение связано с силой, с которой смещается керамика. В зависимости от внешних условий (нагрузки, добротности, отстройки), амплитуда смещений будет разной.

Ток задает скорость перемещения керамики, поэтому при заданной частоте амплитуда вибраций также оказывается заданной (а нпряжение получается таким, какое чтобы создать нужную силу смещения). Опять же при стабильном напряжении и уменьшении внутреннего сопротивление (вынутие из воды) мощность вместо того, чтобы снизиться, многократно вырастет.

Просто обычно рассматривают параметры пьезоэффекта, когда все фиксировано, тогда можно оперировать напряжением, током, зарядом - все пропорционально смещению. Но при приложении к керамике внешних сил такое рассмотрение не правильно.

Для регулировки достаточно интегратора, т.к. скорость перестройки фазы определяется добротностью и не очень велика. Главное предусмотреть защиту от попадания в параллельный резонанс, иначе перенапряжение вынесет всю схему.

Лучше качать в квазирезонансном режиме, чтобы снизить потери. Прмоугольник на керамике будет вызывать броски тока, что не есть хорошо.

[roadfox 0]

Ну вот, вытряс с китайцев полную теорию о головах на 269 страницах, далось не легко.

закачал на фтп upload\ultrasonic.

[phase 0]

Ну вот, вытряс с китайцев полную теорию о головах на 269 страницах, далось не легко.

закачал на фтп upload\ultrasonic.

 

 

А как насчет для других посмотреть - измените права на папку.....

[Stanislav 0]

Ну вот, вытряс с китайцев полную теорию о головах на 269 страницах, далось не легко.

закачал на фтп upload\ultrasonic.

А как насчет для других посмотреть - измените права на папку.....

Присоединяюсь к просьбе - скачать невозможно.

[roadfox 0]

Народ, сорри, с работы не могу на ФТП попасть, вечером буду дома- решу вопрос с открытием доступа, просто честно говоря, не предполагал, что другие не смогут посмотреть.

[Stanislav 0]

Нет, Stanislav, напряжение связано с силой, с которой смещается керамика. В зависимости от внешних условий (нагрузки, добротности, отстройки), амплитуда смещений будет разной.

При достаточно большой добротности (внешние воздействия гораздо меньше внутренних напряжений) амплитуда смещения будет как раз величиной практически постоянной, если напряжение на "голове" не меняется.

 

...Ток задает скорость перемещения керамики, поэтому при заданной частоте амплитуда вибраций также оказывается заданной (а нпряжение получается таким, какое чтобы создать нужную силу смещения). Опять же при стабильном напряжении и уменьшении внутреннего сопротивление (вынутие из воды) мощность вместо того, чтобы снизиться, многократно вырастет.

Эквивалентная схема, приведённая мной, говорит совершенно об обратном. При вытаскивании из воды на воздух выделяемая головкой мощность резко упадёт при фиксированном напряжении (что и требуется), и резко возрастёт при фиксированном токе (что крайне нежелательно).

Всё это верно, естественно, при соблюдении условий резонанса.

Если эта схема не верна, поправьте, пожалуйста.

 

...Лучше качать в квазирезонансном режиме, чтобы снизить потери. Прмоугольник на керамике будет вызывать броски тока, что не есть хорошо.

Простите, а что подразумевается под квазирезонансным режимом?

Прямоугольник прямо на керамику нельзя подавать ни в коем случае: если транс имеет малую индукцию рассеяния, это может привести к выходу из строя силовых транзисторов. Для "отделения" токов неосновных гармоник и служит дроссель L0 (на экв. схеме).

Теоретически, эту индуктивность можно создать путём специфической намотки транса (большая индуктивность рассеяния). Однако, при этом мы лишаемся возможности одновременно измерять фазы напряжений и токов непосредственно на системе дроссель-излучатель. Правда, вместо измерения фазы напряжения на вторичке, можно измерять её на первичке, но это может быть конструктивно неудобно.

Изменено 14 сентября, 2006 пользователем Stanislav

[DS 0]

Я не прочел внимательно предыдущие посты, конечно внешний дроссель нужен. Тут мы имеем в виду одно и то же.

 

Теперь по поводу напряжения - представьте себе систему с очень маленькими потерями. Напряжение на ней в резонансе будет нулевой, а амплитуда отнюдь не нулевой. Легко заметить, что ток при этом соответствует амплитуде колебаний.

Теперь замыкаем электроды и прикладываем внешнюю силу - напряжения опять нет, а пьезоэффект никуда не делся.

Если хотимте, вот точная формула амплитуды колебаний в резонансе с потерями:

X=U/(2*Pi*f*r*sqrt(2*k*c)), где f - частота, r - сопротивление потерь, k - приведенная жесткость, с - эквивалентная емкость в контуре. U/r - это и есть ток.

 

Ошибку при рассуждениях не только Вы делаете, эта ошибка 10 лет назад не позволила неким немцам правильно применить придуманное имени усовершенствование прибора.

 

Если голову вынимать при фиксированном напряжении, ток через нее сильно вырастет, соответственно вырастет и мощность.

[Stanislav 0]

...Теперь по поводу напряжения - представьте себе систему с очень маленькими потерями. Напряжение на ней в резонансе будет нулевой, а амплитуда отнюдь не нулевой. Легко заметить, что ток при этом соответствует амплитуде колебаний.

Теперь замыкаем электроды и прикладываем внешнюю силу - напряжения опять нет, а пьезоэффект никуда не делся.

Если хотимте, вот точная формула амплитуды колебаний в резонансе с потерями:

X=U/(2*Pi*f*r*sqrt(2*k*c)), где f - частота, r - сопротивление потерь, k - приведенная жесткость, с - эквивалентная емкость в контуре. U/r - это и есть ток.

Всё верно, не обращайте внимание на предыдущие мои посты. Я почему-то подумал о параллельном резонансе...

Действительно, при работе вблизи частоты последовательного резонанса стабилизировать надо ток.

 

Итак, критерии регулирования определились:

- нулевой сдвиг фаз между напряжением и током в цепи L0-головка. Регулируется частотой ЗГ;

- стабилизация тока в головке на заданном уровне с помощью ШИМ.

Думаю, реализовать датчики и регулятор будет несложно.

[roadfox 0]

- стабилизация тока в головке на заданном уровне с помощью ШИМ.

Недопонял про ШИМ:

Т.е. выход ЗГ ШИМом формировать? Так частота до 40 Кгц, ШИМ тогда надо делать примерно 200 Кгц, мосфиты на такой частоте качать сложновато будет, да и дороговаты они получаться.

Или я опять чего то недопонял...