Список разделов Flyback.org.ru » не HV » Ультразвуковые излучатели и генераторы, применение УЗ
Тему сейчас просматривают - зарегистрированных: 0, скрытых: 0 и гостей: 0
Зарегестрированные - Нет
Ответить с цитатой

ksv
 


Почему только ZVS? А за что боролись-то? Не... Моменты включения ключей происходят именно по ZVCS. Ну скажем построже - почти по ZVCS. смех

Грубовато качество экрана осциллографа (вся область сопряжение траектории зарядки с полочкой - всего-то пара пикселов), да и частота слегка плавает (все-таки генератор на TL494 - далеко не самый стабильный). Поэтому режим фактически как бы "гуляет" около ZVCS. Но когда настраиваешь режим (шевелишь ручки) - хорошо видно, как кривая зарядки/разрядки емкости перед самой полочкой ложится на горизонталь.

После выходных сниму с растяжкой и увеличением эту область.

Добавлено: Fri May 25, 2012 1:31 pm
17 Осциллограммы с комментариями.png (305.31 Кб)

Ответить с цитатой

TAN
 


И заметь, никакой привязки к нулевому току не потребовалось. Тупо внешний ген, о чем я и писал ранее. Теперь подстройку частоты и деда можно запилить. Благо тля позволяет и то и другое вертеть по внешнему напряжению.

Добавлено: Fri May 25, 2012 2:20 pm
Ответить с цитатой

ksv
 


TAN писал(а):
И заметь, никакой привязки к нулевому току не потребовалось. Да. Не потребовалось. Фаза тока действительно сама подстраивается к моментам включения ключей.
----------------------------------
В принципе, сейчас причина уже понятна. В последних экспериментах отклонение частоты возбуждения от резонансной очень мало. На практике точно трудно оценить, а вот в spice-модели для данного пьезика получается всего несколько Гц (это при резонансе около 28 кГц(!)). Поэтому фаза тока и встает правильно. Как и положено для резонанса. А раньше (когда еще руки не помыты были) я работал с сильно большими расстройками (под сотню Гц и выше). Поэтому фаза и убегала.
-----------------------------------
Можно потихоньку возвращаться к автоподстройке режима DE. Сейчас поведение spice-модели вполне адекватно поведению реальной машинки. Поэтому можно "обкатать" различные механизмы сначала на модели. Главное - найти удобные для реализации (!) критерии DE и их "правильную" связь в частотой и дедом. Такую, чтобы система быстро (и с быстрым затуханием) "устаканивалась" в нужном режиме. На модели, ИМХО, это сделать будет попроще.

Все-таки пространство управляющих параметров двумерно (частота и дед). Хотелось бы для начала хоть "карту" какую-нибудь построить. Чтобы понять что ждет систему на пути к нужному аттрактору. Да и посмотреть - будет ли вообще такой аттрактор фокусом. смех

Добавлено: Fri May 25, 2012 3:41 pm
Ответить с цитатой

Vcoder
Магистр


ksv писал(а):
Похоже, тема начинает вырождаться в некий блог.
Не вижу в этом ничего плохого. Напротив, с интересом читаю. Полагаю, не один я.

Добавлено: Sat May 26, 2012 1:28 pm
Ответить с цитатой

Stkr
 


Vcoder писал(а):
Не вижу в этом ничего плохого. Напротив, с интересом читаю. Полагаю, не один я.

+1 отлично

Добавлено: Sat May 26, 2012 3:58 pm
Ответить с цитатой

Шурик
Злодей


Мне тоже нравится. Что ещё хорошо, так это то, что сюда не лезут распиздяи с советами "намотать бельевую верёвку на гвоздь" или "осцилла нет и тестор сгорел".

Добавлено: Sun May 27, 2012 2:40 am
Ответить с цитатой

реношник
 


Постоянно слежу за обновлениями в теме... отлично

Добавлено: Sun May 27, 2012 1:28 pm
Ответить с цитатой

Aleksandr Worf
 


Тоже, внимательно слежу за изысканиями.
Нашёл ящик всяких ферритов. Доделаю новый генератор, буду пробовать идею стяжки.

Добавлено: Sun May 27, 2012 3:10 pm
Ответить с цитатой

ksv
 


Offtopic:
Хорошо. Продолжим осваивать УЗ-технологию вместе. Буду тогда ориентироваться на те моменты, которые мне кажутся интересными. Ну если без ОС.

----------------------------------------------------
Хотелось бы обратить внимание уважаемого сообщества еще на одну особенность пьезиков как нагрузки УЗ-генераторов. Это - нелинейность. Мы все привыкли к упрощенному, линейному представлению о мире. И интуитивно нам кажется что нелинейность - это где-то далеко. В "плохих" режимах, в насыщениях, искажениях и т.п. В случае пьезиков это не так. Если поглощение мало (например, при работе на воздухе или в условиях развитой кавитации), то очень высокая добротность приводит к тому, что сильные колебания раскачиваются очень быстро и при неожиданно низких амплитудах напряжения на пьезике. Для ланжевена, с которым я возился на той неделе (AW11CT4535-28S) - это всего-то 15-20 Вольт (!!!)

Как только напряжение генератора становится выше, пьезик превращается в настоящий нелинейный осциллятор, со всеми вытекающими последствиями: необычные резонансные кривые, гистерезис, возбуждение высокочастотных гармоник "на пустом месте" и даже, в принципе, возможна стохатизация колебаний. Последнее для пьезика я еще не наблюдал, но надеюсь увидеть. смех Нелинейные колебания - сложный и очень увлекательный раздел современной физики. В случае пьезика мы получаем технически простой, удобный и, главное (!) - практически важный объект для изучения нелинейных колебаний.
---------------------------------------
В данном посте я привожу пример нелинейного поведения пьезика (ланжевена AW11CT4535-28S), которое проявляется в "опрокидывании" резонансной кривой. Гистерезис, который возникает при этом, пока снять не могу (ГКЧ у моего осциллографа работает, к сожалению, только в сторону увеличения частоты). Во вложении - схема измерений АЧХ, примеры докритической АЧХ и сверхкритической. Далее - серия АЧХ для этого же пьезика при различных напряжениях возбуждения, которая позволяет проследить процесс развития нелинейности.

Про то, как возникает такая необычная (треугольная) резонансная кривая у нелинейного осциллятора, можно почитать в замечательной (и достаточно популярной) книге "Нелинейные колебания". См. там лекцию 14 "Вынужденные колебания нелинейного осциллятора".

Ну а если совсем "на пальцах", то механизм возникновения "зубастой" АЧХ легко понять из последнего рисунка во вложении. Я там изобразил прямой проход по частоте (снизу вверх). В случае, если мы будем идти по частоте обратно (сверху вниз), то мы пройдем до самой синей маковки и только потом произойдет срыв вниз. Так образуется тот самый гистерезис, который сильно усложняет организацию АПЧ для нелинейных режимов работы пьезика.


Добавлено: Mon May 28, 2012 5:31 am
18 Нелинейный резонанс Схема измерения АЧХ.gif (6.45 Кб)

19 Нелинейный резонанс АЧХ - 15В.png (11.66 Кб)

20 Нелинейный резонанс АЧХ - 40В.png (11.65 Кб)

21 Нелинейный резонанс АЧХ при разных напряжениях возбуждения.png (70.94 Кб)

22 Почему получается зубастая АЧХ нелинейного осциллятора.png (67 Кб)

Ответить с цитатой

ksv
 


Итак, на прошлой неделе "теорема существования" DE для пьезика была однозначно доказана. смех Теперь можно вернуться к задаче автоподстройки этого режима.

Сегодня положил первые снимки на "карту" режимов DE для пьезика AW11CT4535-28S (зав. N = 10070047) в плоскости "частота - dead time" (первый рисунок во вложении). Кадры упорядочены по возрастанию dead time при оптимальной частоте возбуждения. На втором снимке - эта серия осциллограмм. Последовательность кадров - слева направо и сверху вниз. Желтое - передний фронт сигнала напряжения на нижнем ключе (оно же и на пьезике), голубое - ток через механическую ветвь пьезика.

По этой серии хорошо видно как меняется траектория зарядки суммарной емкости пьезика и ключей от времени в зависимости от dead time. В результате сразу же становится очевидным какой должна быть функция невязки для пропорционального управления режимом DE (по dead time). Т.е. помимо самого значения напряжения на ключе, нужно обязательно учитывать знак производной этого напряжения по времени. Иначе точка равновесия будет неустойчивой. Формула невязки и поясняющий график - на третьем снимке во вложении. Естественно, оба значения (напряжение и знак производной) берутся в момент времени, предшествующий включению ключа. Очень хорошо, что достаточно только знака производной! Это сильно облегчит задачу. восторг
Ну а теперь - самое время подумать о том, как это все реализовать "в железе"...

Добавлено: Tue May 29, 2012 4:32 am
23 Карта режима DE .png (116.36 Кб)

24 зависимость траектории зарядки емкости от dead time.png (699.42 Кб)

25 Невязка для пропорционального управления по dead time.png (129.89 Кб)

Ответить с цитатой

TAN
 


Чтоб использовать знак производной, нужны выборки напруги на входе и на выходе дифференциатора в один и тот же момент времени. Те схема получится: делитель-первый стробосмеситель-дифцепочка-второй стробосмеситель. С первого стробосмесителя имеем напругу на ключе, со второго - знак производной. Со второго стробосмесителя заводим сигнал на усилитель-ограничитель, на выход которого лепим двухквадрантный перемножитель. На второй вход перемножителя - выход первого стробосмесителя. Получаем напряжение ОС. Это первыцй способ.
Второй способ, о котором я писал - работать немного не в DE. Те выключать при напруге на ключе немного больше нуля. Тогда точка равновесия станет устойчивой. А дед ограничить, дабы ОС не заходила в облатсть неустойчивости.

Добавлено: Tue May 29, 2012 2:09 pm
Ответить с цитатой

ksv
 


В целом понятно, но, похоже, такая детализация пока преждевременна. Все выглядит просто и понятно только потому что оптимальная частота уже была задана. Т.е. управление фактически ведется по одному параметру (dead time). В этом случае действительно получается единственная точка равновесия и никаких принципиальных проблем с управлением вроде бы не просматривается.

Но, боюсь, что, если "отпустить" частоту, то все будет уже не так "розово". Моделирование на симуляторе показывает, что точек, в которых реализуется ZVCS, может оказаться достаточно много. Возможно это будет даже какая-то кривая в плоскости "частота - dead time".
-----------------------------
Чтобы не быть голословным, приведу один пример, полученный в симуляторе. При сравнительно больших расстройках частоты и больших значениях dead time могут возникать режимы, вполне подходящие под критерии режима DE. Во вложение - как раз такой пример. Как видно из диаграмм, там реализуется ZVCS по включению ключей. Но (!) бОльшая часть тока нагрузки замыкается не через паразитную емкость (C1), как в классическом DE, а через блок питания и возвратные диоды тех ключей, которым как раз предстоит открыться. Т.е. - фактически мы имеем ZVS, но можем подобрать такой dead time, что получится и ZVCS. На первом графике сверху показан ток конденсатора C1. Он довольно быстро заряжается/разряжается через контур C2L2R2. А на втором графике как раз показаны токи через возвратные диоды, которые пропускают бОльшую часть тока нагрузки во время dead time. В то же время - по включению ZVCS. Это видно из третьей группы графиков (ток через R2 и напряжения на "затворах" ключей).
-----------------------------
Так что, возможно, потребуется наложение дополнительных условий. Например, типа таких: "минимальность dead time и минимальность расстройки частоты относительно резонансной". Либо минимизировать обратные токи через закрытые ключи (т.е. - через возвратные диоды). Или еще чего-нибудь... crazy
-----------------------------
Но в любом случае сначала нужно досконально изучить всю "карту". Я сейчас как раз озадачен тем, как оптимизировать этот "географический" процесс... смех Попробую в аналитике получить какие-то более-менее законченные соотношения. А то "по точкам" в симуляторе получается довольно утомительно.

Добавлено: Tue May 29, 2012 6:03 pm
26 Вариант ZVCS по включению но работают возвратные диоды.png (38.81 Кб)

Ответить с цитатой

ksv
 


Иногда возникает необходимость срочно обработать ультразвуком сравнительно большие объемы растворов. Можно, конечно, съездить купить небольшую китайскую УЗ-мойку и заменить генератор. Но в дешевых мойках - совсем "дохлые" пьезики. Мощности, достаточной для развитой кавитации, на них не получить. Разваливаются.

Тем не менее простую установку для ультразвуковой обработки жидкостей легко сделать и самому. Готовый покупной ланжевен, кружка или кастрюлька из нержавейки с плоским дном подходящего объема и "холодная сварка" типа "Поксипол". Совсем бюджетный вариант установки, не так ли? Но выглядит, ИМХО, вполне прилично. смех

Ресурс склейки еще не знаю. Поксипол советовали профессионалы в УЗ-делах. Поработаю с этой "кастрюлькой" - расскажу.
------------------------------------------
Возможно, что для любителей такой вариант начать работу с мощным ультразвуком, может оказаться вполне "подъемным". Никаких токарных работ здесь уже не требуется. Нужно только изготовить или найти подходящую оправку чтобы упереть дно кружки изнутри и все сжать струбциной на время склейки.

Да и еще. Дно кружки в месте склейки нужно обработать мелкой шкуркой для шероховатости. Если есть возможность - лучше пескоструйкой.

Добавлено: Wed May 30, 2012 5:36 am
27 Исходные элементы и материалы.jpg (686.67 Кб)

28 Склейка произведена.jpg (559.58 Кб)

29 Ультразвуковая ванна на 0.8 л в сборе.jpg (456.85 Кб)

Ответить с цитатой

реношник
 


Вопрос дилетанта.

Есть отличие в креплении ланжевена к кружке - приклеять или прикрутить.

Добавлено: Wed May 30, 2012 10:37 pm
Ответить с цитатой

neon
ПИЗДАБОЛ


[реношник] необходимо обеспечить жёсткий контакт. Если соединение его обеспечивает, то значит всё хорошо.

Добавлено: Thu May 31, 2012 12:26 am
Ответить с цитатой

Шурик
Злодей


Лучше прикрутить, клей может работать как амортизатор и эффективность снизить.

Добавлено: Thu May 31, 2012 12:50 am
Ответить с цитатой

neon
ПИЗДАБОЛ


[Шурик] смотря какой клей.

Добавлено: Thu May 31, 2012 1:24 am
Ответить с цитатой

Шурик
Злодей


Ды ясен хер, что ты ща предложишь хуню по 300 баксов за грамм, а после моего поста напишешь, что есть недорогие, и у твоих работоделителей он есть и т.п. А еси просто внимателно прочитать мой пост, то там есть слово"может", объяснять его смысл, надеюсь, нужно только тебе.

Добавлено: Thu May 31, 2012 1:32 am
Ответить с цитатой

ksv
 


Главное - обеспечить хороший акустический контакт всей излучающей поверхности ланжевена с дном кружки. Поскольку дно кружки очень тонкое (какие-то доли мм), то склейка клеем типа "холодная сварка" - фактически единственный способ это сделать в обычных условиях. Естественно, слой клея должен быть предельно тонким. Сильное сжатие при склейке, упор на оправку всей склеиваемой поверхности - почти весь клей, кроме тончайшего слоя, выдавливается наружу. Ну а сам клей (после полимеризации) должен иметь, как говорят, "металлическую твердость". В данном случае используется Поксипол по цене около сотни руб. за 16 гр. комплект. Хватит не на один десяток УЗ-ванн. смех
----------------
Идеальным вариантом, конечно, была бы диффузионная сварка. Но для готового ланжевена это вряд ли возможно. У пьезокерамики невысокая точка Кюри (две-три сотни градусов). После перегрева она теряет свои свойства. А точечная сварка здесь вряд ли пойдет, т.к. нужен жесткий контакт по всей поверхности.
----------------
Тем не менее, если ланжевен "работает" на что-нибудь толстое (например, на концентратор), к чему можно прикрутить шпильку и стянуть всей плоскостью, то разборное соединение (т.е.прикрутить) - конечно более технологичный вариант.
===================================
===================================
PS
Кстати, испытания "УЗ-кружки" прошли вполне успешно. Вот на фотографии во вложении результаты оценки уровня кавитации в воде, которая налита в эту кружку. Слева - исходный образец пищевой алюминиевой фольги. Справа - этот же образец после погружения на 10-15 секунд в воду. Вполне приличная кавитация! смех

"Гонял" УЗ-кружку около двух часов непрерывно. "Органолептически" (смех) - вроде ничего не меняется. Частота и уровень тоже в целом стоят. Так что поксипол, похоже, действительно неплохо держит.

Да, еще. Питание пьезика УЗ-кружки производилось как раз тем макетом, при помощи которого я балуюсь с классом DE. Так что это еще и пример "класса DE в действии". отлично

Добавлено: Thu May 31, 2012 2:08 am
30 Оценка кавитации в УЗ-кружке.jpg (331.72 Кб)

Ответить с цитатой

Limanov
 


ksv, а покажи элемент с разных сторон? Который приклеиваешь к кружке.

Добавлено: Thu May 31, 2012 2:28 pm
Ответить с цитатой

ksv
 


Здесь есть фотография, а здесь datasheet с электрическими параметрами и размерами.

Добавлено: Thu May 31, 2012 3:46 pm
Ответить с цитатой

реношник
 


Заказал себе 4535-28n/b отсюда http://www.filur.net/Products/payalka/uz-vanny/html/uz_izluch.htm жду когда прийдёт посылка...

Добавлено: Thu May 31, 2012 5:19 pm
Ответить с цитатой

neon
ПИЗДАБОЛ


[Шурик] фантазёр ты (насчёт меня). Любой клей обладает деформацией и под слово "может" можно подвести любой клей. Разговаривал с одним специалистом и он порекомендовал клей марки ВК-9 (чистый или с алюминиевым порошком). Сегодня посмотрел, цена его составляет в среднем до 1000 р. за 1 кг + много мест, где его можно приобрести.

Добавлено: Thu May 31, 2012 5:46 pm
Ответить с цитатой

Limanov
 


ksv, а, что помешало его прикрутить просто болтом? Я, что то не пойму? Объясни. Зачем его надо было именно клеить на эпоксидку?

Добавлено: Sat Jun 02, 2012 7:46 am
Ответить с цитатой

AlexDark
CyberGoth


А еще головка болта будет представлять собой неоднородность, со всеми вытекающими.

Добавлено: Sat Jun 02, 2012 5:06 pm
Список разделов Flyback.org.ru » не HV » Ультразвуковые излучатели и генераторы, применение УЗ
На страницу Пред.  1, 2, 3 ... 30, 31, 32 ... 52, 53, 54  След.     Просмотр темы целиком



Лицензионное соглашение

(c)Flyback.org.ru
Российское общество любителей высоких напряжений.
Использование материалов с данного сайта и форума возможно только с разрешения администрации.