Jump to content
Pavel Kostrov

Управление расходом насоса посредством постоянного тока

Recommended Posts

Добрый день, коллеги!

Стоит передо мной задача непростая (для меня, по крайней мере), ибо я больше по механике, а электротехника - только в общих чертах.

Есть у меня маломощный насос (24 VDC, 3.6 л/мин), специальный (может кипяток прокачивать) для моих нужд.

Так вот его расход зависит от величины тока (см. рис). Мне необходимо управлять его расходом. Точнее даже, не управлять, а иметь возможность его работы в трех режимах: номинал (3.6 л/мин, ток 170 мА), средний расход (0,6 л/мин, ток 130 мА) и минимум (0,4 л/мин, ток 110 мА). 

Управление будет посредством контроллера (есть стандартные все выходы управления: реле, 0-10В, 4-20 мА).

Вопрос: возможно ли сконструировать что-нибудь, для решения моей задачи. Нужно тупо подавать в трех случаях три разных тока на насос. Ну и иметь возможность подстроить величину тока в каждом случае для корректировки.

ps Можно, наверное, тупо сделать три блока питания с ограничением тока (хотя я и в этом не силен). Но это как то варварски, как мне кажется.

pps Эту задачу я могу решить с помощью механики (поставить регулирующий кран с приводом, который будет ограничивать расход воды). Но приводы слишком медленные.

 

Спасибо

насос.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

Можно собрать один источник тока с разными токозадающими резисторами и переключателем или установить переменный резистор и им вручную регулировать ток.

lm317-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B1%D0%B8%D0%

Share this post


Link to post
Share on other sites

Если с доступом к LM317 проблема, то можно соорудить аналог из TL431 и транзистора:

post-164632-0-12399600-1445312947.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Технология Maxim Integrated nanoPower: когда малый IQ имеет преимущества

При разработке устройств с батарейным питанием важно выбирать компоненты не просто с малым потреблением, но и с предельно малым током покоя. При этом следует обратить внимание на линейку nanoPower производства компании Maxim Integrated. В статье рассмотрено их применение на примере системы датчиков беспроводной оконной сигнализации.

Подробнее

1 час назад, Pavel Kostrov сказал:

Управление будет посредством контроллера (есть стандартные все выходы управления: реле, 0-10В, 4-20 мА).

Вопрос: возможно ли сконструировать что-нибудь, для решения моей задачи. Нужно тупо подавать в трех случаях три разных тока на насос. Ну и иметь возможность подстроить величину тока в каждом случае для корректировки.

Если ты имеешь возможность взять три разных напряжения с какого то там своего контроллера,ну и соответственно я так предполагаю что и подкорректировать ты их там сможешь в контроллере программно кнопками.

Тогда эти управляющие напряжения можно подавать в ШИМ регулятор.

Лет 5 назад я баламутил с управлением вентилятором радиатора авто,там конечно вентилятор с током в 10 ампер,но не важно.

На плату управления я подавал напряжение с датчика температуры охлаждающей жидкости, от 3 до 4,5 вольт,чем больше напряжение на вход подаёшь тем меньше скорость.

выглядело это так.

post-128116-0-38177300-1369139770.gif.a65be6715a5ee7c029403fdaaa02d65f.gif

Биполярный транзистор внизу не помню какой был,в принципе можно "любой" типа кт315, полевик вверху был такой,который тебе точно не нужно,ибо было мощно и дорого, поставь какой нибудь  N-канальный  подобный IRF540    и т.п

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
                     

Платы Nucleo на базе STM32G0: чего можно добиться с помощью связки Nucleo и Arduino

Платы Nucleo и платы расширения X-NUCLEO от STMicroelectronics можно интегрировать в платформу Arduino с помощью библиотеки STM32duino. Связка плат Nucleo и платформы Arduino, и наличие готовых библиотек – представляет удобный инструмент для создания прототипов и конечных приложений в условиях ограниченного времени. Статья содержит пошаговые инструкции по установке библиотек и запуску примеров для Nucleo.

Подробнее...

Коллеги, спасибо за быстрые и по делу ответы.

К сожалению, немного далек от конкретики (то, что вы мне прислали), поэтому буду разбираться.

Самое главное, что реализовать это, как я понял, можно.

1 hour ago, Borodach said:

Можно собрать один источник тока с разными токозадающими резисторами и переключателем или установить переменный резистор и им вручную регулировать ток.

lm317-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B1%D0%B8%D0%

Если я правильно понял, то делаем ограничитель тока, к которому на выходе через управляющие реле подбираем 3 сопротивления нужного номинала, чтобы был заданный ток. Мой контроллер включает нужное реле, через которое течет нужный мне ток. Я правильно понял? 

 

2 hours ago, Vascom said:

Если с доступом к LM317 проблема, то можно соорудить аналог из TL431 и транзистора:

post-164632-0-12399600-1445312947.jpg

Спасибо. Думаю, найти не проблема LM317.

 

28 minutes ago, alend said:

Если ты имеешь возможность взять три разных напряжения с какого то там своего контроллера,ну и соответственно я так предполагаю что и подкорректировать ты их там сможешь в контроллере программно кнопками.

Тогда эти управляющие напряжения можно подавать в ШИМ регулятор.

Лет 5 назад я баламутил с управлением вентилятором радиатора авто,там конечно вентилятор с током в 10 ампер,но не важно.

На плату управления я подавал напряжение с датчика температуры охлаждающей жидкости, от 3 до 4,5 вольт,чем больше напряжение на вход подаёшь тем меньше скорость.

выглядело это так.

post-128116-0-38177300-1369139770.gif.a65be6715a5ee7c029403fdaaa02d65f.gif

Биполярный транзистор внизу не помню какой был,в принципе можно "любой" типа кт315, полевик вверху был такой,который тебе точно не нужно,ибо было мощно и дорого, поставь какой нибудь  N-канальный  подобный IRF540    и т.п

 

Спасибо. Не уверен, что смогу взять управляющие напряжения с контроллера. Датчиков как таковых у меня не будет. Режимы работы (разный ток) будет выбираться на основе некой программы (кнопочку нажал-режим 1, другая кнопка-режим 2...)

Про ШИМ много слышал, но не осилил еще что это такое. Понимаю, что это азы, но просто не было времени еще.

Share this post


Link to post
Share on other sites
16 minutes ago, Borodach said:

Вот так проще ..

index.php?app=core&module=attach&section

 

у меня 24 VDC. А что в данном случае U управления? У меня не могут быть использованы ручные регулировки (потенциометры, регуляторы). 

Сейчас больше склоняюсь к релейному выбору 3 режимов (3 токов). Ведь есть же блоки питания, где устанавливается макс ток потребления - настроить их и выбирать. Или один блок с тремя выходами.

Сорри, если чего не так - я пока на уровне логических рассуждений только могу.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Если питание 24 вольта, то таймер  и резистор регулировки надо запитать через стабилизатор.

А управление происходит через пятый вывод микросхемы. При разном напряжении на этом выводе, меняется скважность и частота выходного сигнала.

Можно установить три релюшки, которые будут переключать три подстроечных резистора, которыми, в свою очередь, будут выставлены определённые режимы работы насоса ...

Да, параллельно моторчику надо обязательно установить диод.

post-45625-069934700%201328981938.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, Borodach сказал:

\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\

 

Спасибо. Пойду читать, поэтому пропаду на какое то время. Потом вернусь)

Edited by Borodach
не цитируйте предыдущие посты.

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 часов назад, Pavel Kostrov сказал:

есть стандартные все выходы управления: реле, 0-10В, 4-20 мА

Если запользовать токовый 4-20мА выход, то можно сделать простой усилитель тока и управлять насосом с этого выхода.

Вот, на схеме примерные значения: 

при управляющем токе 4мА мотор выключен,

при 12мА ток насоса 110мА,

при 15мА - ток насоса 170мА.

cxem_4_20mA_motor2.png

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 часов назад, Pavel Kostrov сказал:

Эту задачу я могу решить с помощью механики

Ага, как же. Держи карман шире.:lol2: Задача стабилизации потока лопастного насоса намного сложнее, чем кажется на первый взгляд. Слишком уж резкая и нелинейная зависимость потока жидкости от частоты вращения турбины.:big_boss: И это прекрасно видно из предоставленных Вами графиков.:rtfm: Чуть позднее, Вы и на практике убедитесь, что параметрическая стабилизация не получится. Тут нужен замкнутый контур регулирования, который непрерывно будет корректировать частоту вращения турбины.

По-нормальному понадобятся ПИ-регулятор и расходомер, скорее всего, электромагнитный.
Контур регулирования настраивается примерно так. Смотреть с 5 минут 45 секунд.

 

Edited by avv_rem

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 часов назад, Pavel Kostrov сказал:

Управление будет посредством контроллера (есть стандартные все выходы управления: реле, 0-10В, 4-20 мА).

так стандартные цифровые или реле? Если реле то можно вообще резисторами ограничится - как в тролейбусах совецких

Share this post


Link to post
Share on other sites
43 minutes ago, Yurkin2015 said:

Если запользовать токовый 4-20мА выход, то можно сделать простой усилитель тока и управлять насосом с этого выхода.

Да, я думал об этом. Но в итоге, здесь как такового управления нет: просто выбор 3 величин (трех токов). 

9 minutes ago, avv_rem said:

Ага, как же. Держи карман шире.:lol2:

Основная задача будет получение конечного заданного количества воды (30 мл, 90 мл). Этого буду добиваться регулированием времени работы насоса. Вопрос регулирования расхода стоит для того, чтобы избавить себя от излишней скорости воды из крана. Каким образом там будет распределяться поток - вторично. Но вы правы - для точного регулирования ПИД регулятор и расходомер нужны. Просто для такой прецизионной задачи, да еще и с температурой 95С, ОЧЕНЬ ДОРОГО.

11 minutes ago, Grig96 said:

так стандартные цифровые или реле? Если реле то можно вообще резисторами ограничится - как в тролейбусах совецких

Это теперь основная моя схема на сегодняшнюю минуту) Мне теперь осталось до конца уяснить, будет ли это работать. Скоро насос придет и блок из Китая заказал, который может выставить напряжение и ток с высокой точностью. Посмотрю на практике - верна ли идея. Если да, то можно к схемотехнике перейти. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
45 минут назад, Pavel Kostrov сказал:

Основная задача будет получение конечного заданного количества воды (30 мл, 90 мл).

если это дозатор для разливки по флаконам то насос там на не нать , нужен трехходовой кран и гидроцилиндр с пневмо или электроприводом

Share this post


Link to post
Share on other sites
25 minutes ago, IMXO said:

если это дозатор для разливки по флаконам то насос там на не нать , нужен трехходовой кран и гидроцилиндр с пневмо или электроприводом

Нет, это кофемашина)

Share this post


Link to post
Share on other sites

ну тогда у меня к вам вопрос , как получены эти данные:

8 часов назад, Pavel Kostrov сказал:

Точнее даже, не управлять, а иметь возможность его работы в трех режимах: номинал (3.6 л/мин, ток 170 мА), средний расход (0,6 л/мин, ток 130 мА) и минимум (0,4 л/мин, ток 110 мА). 

в их тупо взяли из приведенной вами диаграммы?

Share this post


Link to post
Share on other sites

"канешно дарагой" :)  вы путаете причину и следствие ,  вас в школе не учили, что по горизонтали откладывается аргумент функции , а по вертикали ее значение? нет ? ну тогда применительно к вашему случаю объясняю: на графике приведена зависимость потребления тока двигателем от расхода жидкости при разных напряжениях питания   , а не наоборот. я понятно излагаю?

Share this post


Link to post
Share on other sites
22 minutes ago, IMXO said:

"канешно дарагой"

То есть при 24 VDC при расходе 3.6 л/мин насос будет потреблять 170 мА.

Но если при том же напряжении подать на него 170 мА, то он не будет выдавать 3,6 л/мин?

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, IMXO said:

а не наоборот

Впрочем, вы правы. Вы, наверное, хотели сказать, что это неправильный график. По оси абсцисс должна располагаться сила тока, поскольку она является первопричиной работы насоса и, как следствие, расхода воды.

Share this post


Link to post
Share on other sites

нет , график правильный,  первопричиной как раз является расход. тк он является активной нагрузкой двигателя , нет потока двигатель работает на токе холостого хода  , есть расход соответственно растет ток.

если вы застабилизируете ток двигателя падение напряжения на нем будет соответствовать расходу.

Share this post


Link to post
Share on other sites
On ‎18‎.‎12‎.‎2018 at 11:26 AM, Borodach said:

 

lm317-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B1%D0%B8%D0%

Коллеги, привет. Начал разбираться с этой схемой и сразу понял, что есть проблема. Для того, чтобы получить ток 110 мА-170 мА, резистор должен быть номиналом 141-218 Ом (при 24 VDC).  Все говорят, что желателен проволочный, но хочется переменный. Вообще, бывают такие? И какая мощность у него должна быть.

 

зы Нашел вот 3540S-1-101L прецизионный. Подойдет?

Edited by Pavel Kostrov

Share this post


Link to post
Share on other sites
54 минуты назад, Pavel Kostrov сказал:

Для того, чтобы получить ток 110 мА-170 мА, резистор должен быть номиналом 141-218 Ом (при 24 VDC). 

1. кто вам сказал такую глупость? резистор считается как Rш=1.25/In   = 7.35..11,36ом мощность 0,5Вт для постоянного резистора и 3..5Вт для переменного

2. для нормальной работы стабилизатора на LM317 напряжение питания должно быть на 4..4,5в выше максимального  расчетного напряжения на нагрузке , у вас блок питания обеспечит нужное питание?

в вашем случае стабилизатор нужен на транзисторе и ОУ , типа такого http://forum.cxem.net/index.php?/topic/205951-велотрек/&do=findComment&comment=3078286

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

1.Да, сглупил. Не туда посмотрел. А переменные резисторы бывают такого номинала?

2.Об этом не подумал. Спасибо. Блок 24 VDC, видимо, придется доработать.

3.Где можно почитать про это? Вы говорили, что ее минус в том, что тяжело настроить.

Share this post


Link to post
Share on other sites

1. да, бывают ряд Е6

3. вы не внимательно читали , речь шла о настройке непосредственно к рассматриваемой задаче. читать в гугле:"стабилизатор тока на ОУ"

ток.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You are posting as a guest. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...

  • Similar Content

    • By sendel
      Здравствуйте, 
      Дано: электродвигатель постоянного тока щеточный где-то 5-12 В, например от игрушки
      Задача:
      Сделать так что бы при превышении нагрузки на роторе двигатель переходил в "спящий" режим.
      Механически это выглядит как трещетка на шуруповерте на усилие, т.е. если усилие больше, трещётка будет просто проворачиваться, и двигатель будет крутится вхолостую.
      Как реализовать это же электронно?
      На сайте наткнулся на схему защиты по току, и изменил её на простой контроллер по току:
      Принцип который должен получится, при перегрузке на моторе, заряжается конденсатор, включается оптопара, ток идёт через R1, пока разряжается конденсатор оптопары, как только разрядился, ток идёт через VT1 и пытаемся запустить мотор.
      При перегрузке в оригинальной схеме срабатывал оптотиристор
      В схеме предлагаю заменить оптотиристор U2 на оптопару, что бы как только выключится диод U2 ток снова пошёл через транзистор VT1. Для того что бы внести задержку от выключения диода U2, нужно добавить конденсатор, только вот сходу не придумал как его правильно воткнуть, что бы он заряжался мгновенно, а разряжался постепенно, и пока не зарядится, светодиод U2 не начал бы светится. наверное нужно закомутировать его через транзистор?
      Ссылка на оригинал статьи http://www.kondratev-v.ru/stabilizatory/stabilizator-toka-s-zashhitoj-ot-kz.html
       
      Помогите пожалуйста с данным вопросом. Правильно ли я мыслю?  Может есть более красивые решения? И как правильно подключить конденсатор в данную схему?
       

    • By Dkin
      Здравствуйте! Знающие люди подскажите пожалуйста схему управления насосом, желательно на таймере NE555 или на микросхеме типа К176. Суть в том, чтобы при первом касании воды двух электродов насос останавливался и мог повторно включиться только при переподаче питания на микросхему. Похожая схема у меня есть на К176ЛА7, там RS триггер по верхнему и нижним уровням управляют насосом через реле. Как сделать похожее устройство, только чтобы при любом попадании воды на датчики (2 контакта) насос останавливался и больше не включался до повторного перезапуска, даже если уровень воды понизится, спасибо.
    • By Dmitriy Khamuev
      В модулях для сабвуферов Newton-Lab старших моделей в качестве усилителя я взял за основу симметричный MOSFET AV400 Entony E. Holtona, компактный, недорогой, термостабильный, музыкальный и с хорошим выходным током. Ток покоя устанавливали 15..20 миллиампер на пару,  для снижения температуры покоя модуля ( ~7 ватт на холостом ходу, 3 пары немного тёплые). С задачами он справлялся на 4 (из 5). Мощные выходные транзисторы применял IRFP240/IRFP9240 и IRF640/IRF9640, сотни пар прошли проверку работой и не подводили. Причиной нескольких отказов были BC546 во входном каскодном дифкаскаде. В результате их отказа на выходе появлялось постоянное напряжение питания. Предохранители в цепях силового питания защищали от КЗ на выходе и практически всегда от постоянного напряжения на выходе "4 омные динамики". Но один раз предохранители не справились, что отправило в перемотку  "8 омный" Peerless XLS 830500, 3 центовый транзистор победил 300$ вуфер! Peerless, конечно, перемотали, в Омске есть отличные спецы, но осадочек остался .

         Вывод: дополнительную защиту от постоянного напряжения на выходе усилителя следует предусмотреть.

         Вариант с реле в цепи нагрузки не нравится по причинам:
      - через контакты идёт полный ток нагрузки
      - для реле нормируется минимальный ток контактов, на малых сигналах возможны искажения
      - сопротивление замкнутых контактов вне контура ОС снижает демпинг фактор

         Разработана триггерная защита динамика от постоянного напряжения на выходе усилителя, работает в составе схемы питания усилителя. Схему постарался сделать универсальной и с минимальным количеством элементов. Сигнал с выхода усилителя через интегрирующую цепь R41-C5 поступает на U1 оптрон 814 серии (два инверсно-параллельных инфракрасных светодиода).  При постоянном напряжении на выходе усилителя выше ~+-4 вольта транзистор оптопары отрывается  и переключает триггер Q19-Q19. Транзисторный ключ Q20 открывается и включает оптопару U2 817 серии, обмотка управления реле RL1 (RT424048 48V 5520oHm 8A/15A Df=10% 4s) подключённая в цепь +57V,R43, Q17ke, -57V  обесточивается. Элементы схемы R42-C17 формируют задержку включения ~200мс (на время выключения при срабатывании защиты практически не влияют), диод D7 компенсирует ток самоиндукции обмотки реле при выключении.  Схема питания имеет дополнительный вход STBYE для внешнего отключения, замыкание на "землю" (~2ma, 5V, открытый (сток) коллектор). Для защиты от перегрузок применены самовосстанавливающиеся предохранители FU1 FU2 RXE375 3,75A/7A, практичнее плавких, но заявленный ресурс срабатываний 100 раз, злоупотреблять не стоит.

         Преимущества предложенного мною решения:

      - выход усилителя непосредственно подключен к нагрузке
      - действующий ток через контакты реле вдвое меньше нагрузочного
      - силовое питание снимается при пропадании (падении) одного из плеч
      - имеем возможность внешнего управления силовым питанием
      - схема защиты работает при питании от Up=+-24V. Меняются только резисторы (R43=0, R1=1900oHm для Up=24V), для других напряжений значения рассчитывается по формуле R43=(2*Up-48V)/48V*5520oHm, R1=(Up-5.1V)/10ma. И не забываем выбрать мощность этих резисторов.
      Ссылка на полное описание экспериментального модуля.

      Имеется с десяток ПП оставшихся после экспериментов.
      Best regards,
      Dmitriy Khamuev.
      Russia, Omsk.
    • By Ремирович
      Данные, изложенные ниже, появились в результате многолетней работы над усилителем мощности с использованием высоковольтных MOSFET полевых транзисторов в нетипичном для них линейном режиме. Двухканальный усилитель должен был обеспечивать мощность 1000 Вт, при эффективном выходном напряжении 250 Вольт. Соответственно, при совместной работе двух каналов мощность должна была быть 2000 Вт, а напряжение 500 Вольт.
      Приведённые параметры, в наше время, особо никого не удивили бы, но усилитель должен был работать в полосе частот 10…200000 Гц. Это значить, что на выходе усилителя нельзя было ставить повышающий трансформатор, так как он никогда не сможет работать в такой полосе частот, да и нелинейные искажения с ним значительно больше. То есть необходимо было заставить работать высоковольтные полевые транзисторы, практически на пределе своих возможностей.
      Вот здесь и началось самое интересное. После поиска по всевозможным сайтам, были найдены наиболее подходящие по мощности, напряжению и току транзисторы, и был изготовлен опытный образец. Перед этим, маломощный прототип усилителя, подтвердил работоспособность схемных решений и возможность получения необходимого выходного напряжения.
      Первое включение показало, что усилитель находится в режиме самовозбуждения. Типичная ситуация, но только устранить её никак не получалось, а опыта в такой работе мне хватало. Даже после отключения всех предварительных каскадов, генерация не прекращалась.
      Ситуация была абсурдной, прототип нормально работал, а на более мощных транзисторах ничего не получалось. Пришлось включить один мощный транзистор в режиме тестирования. Для этого была собрана типовая схема с нагрузкой в виде мощного резистора около 2 кОм, установленном в стоке транзистора и напряжением 600 Вольт, между истоком и нагрузочным резистором.
      Используя дополнительный низковольтный регулируемый источник питания, подавалось напряжение на затвор транзистора, относительно его истока. Напряжение на стоке транзистора должно было плавно уменьшаться, при увеличении напряжения на затворе. Правда, разработчиками такой режим работы транзисторов никак не регламентирован, что очень удобно для них, чувствуется присутствие “наших людей” в силиконовой долине. Им гораздо удобнее назвать транзисторы импульсными, и не обращать внимания на то, что будет происходить с транзисторами между открытым и закрытым состоянием.
      Вот тут то и выяснилось, что в промежуточном состоянии, транзистор переходит в режим генерации, что наглядно продемонстрировала собранная схема тестирования. Проверив, находившейся под рукой, транзистор другой марки, получил тот же результат. Надо было устранять генерацию. Вспомнилось, что для устранения взаимного влияния полевых транзисторов, при параллельном включении в импульсных устройствах, предлагалось последовательно с затвором транзистора устанавливать резистор от 10 Ом и выше.
      Попробовал, и при 20 Ом генерация пропала. Получается, что автор рекомендации сам не понимал сути происходящего, не транзисторы влияют друг на друга, а они сами являются источником генерации, и чем больше их включено параллельно, тем больше склонность к генерации. Стало понятно, почему на маломощных транзисторах такого эффекта не наблюдалось.
      В дальнейшем, вместо резистора я использовал небольшой дроссель, порядка 10 мкГн, что было удобней в моей схеме управления транзисторами, и это также обеспечивало отсутствие генерации.
      Но на этом “интересное” не заканчивалось. После того как после доработок опытный образец заработал, выяснилось, что выше частоты 20 кГц, напряжение на выходе резко уменьшается, совсем не в линейной зависимости. А у маломощного прототипа легко получалось достичь 200 кГц. Казалось бы понятно, что у более мощных транзисторов гораздо больше ёмкость между истоком и затвором, и скорее всего она и даёт такой эффект, но измерение напряжения на затворе этого не подтвердили. На затворе напряжение с частотой выше 20 кГц очень плавно уменьшалось вплоть до 200 кГц.
      Пришлось опять возвращаться к режиму тестирования, только теперь на затвор вместе с постоянным напряжением подавался и синусоидальный сигнал от генератора. Результат был примерно тем же самым, выше 20 кГц происходил резкий завал уровня переменного напряжения на стоке.
      Казалось, что вывод очевиден, транзисторы не “тянут”. Надо искать более высокочастотные экземпляры, что и было сделано, только результата это не дало. Обидно считать себя идиотом, глядя в техническую документацию, где чётко написано, что транзистор должен работать вплоть до 500 кГц.
      После многочисленных попыток изменить ситуацию с помощью отрицательной обратной связи и других ухищрений, было решено сменить источник сигнала на генератор повышенной мощности и напряжения. Не сразу, но всё же удалось раскачать транзистор на частоте 200 кГц, выше генератор не давал. При этом переменное напряжение на затвор приходилось подавать чуть ли не максимально допустимого уровня в 30 Вольт.
      В голове сквозила мысль, что же это за современные “супер-пупер” транзисторы, которые имеют дикую нелинейность в частотной области. Опять стало понятно, зачем их называют импульсными, за нелинейность в частотной области отвечать не надо. Но от этого жить легче не стало, так как было не понятно, что же происходит, и как с этим бороться.
      Быстро текст набирается, да только дела это не касается. На деле всё происходит гораздо медленнее и с постоянными “затыками”, что совсем не нравится руководству, особенно если оно в этом вообще ничего не понимает. После того как стало казаться, что с такой нелинейностью сделать ничего не удастся, в голову приходит мысль посмотреть, что происходит на затворе работающего транзистора с поданным на него высоким напряжением, что совсем не просто без специального изолированного от земли осциллографа. Но если очень хочется, то можно просто обойтись высокочастотным трансформатором, обеспечивающим гальваническую развязку.
      Вот тут то “карта и пошла”. Всё встало на свои места и чувство ущербности улетучилось. При подаче высокого напряжения, уровень сигнала на затворе очень сильно падал и восстанавливался при отсутствии такового. На частоте 200 кГц от сигнала вообще ничего не оставалось. То есть транзистор каким-то образом гасил “сигнал”.
      Можно сказать, что мгновенно пришло понимание того, что происходит, если учесть всё время, потраченное до этого момента.
      В техническом описании на транзистор есть такой параметр, как ёмкость между стоком и затвором, она совсем маленькая и, казалось бы, не должна существенно влиять на работу транзистора. Но именно она и обеспечивает эти самые “интересные” эффекты. Это не что иное, как частотнозависимая отрицательная обратная связь в теле самого транзистора. Чем выше частота и напряжение на стоке транзистора, тем большее влияние оказывает эта паразитная ёмкость.
      Теперь, если учесть, что транзистор имеет довольно большой коэффициент усиления, несложно сообразить, что при определённых условиях, на высоких частотах, отрицательная обратная связь легко может превратиться в положительную. Для этого необходим небольшой сдвиг фазы до нужной величины и у нас появляется устойчиво работающий генератор высокой частоты, что и подтверждало тестирование отдельных транзисторов.
      Но это ещё не всё, ведь если удаётся заставить работать транзистор без генерации, обратная связь не исчезнет, она будет проявлять себя в работе транзистора на высоких частотах, очень сильно снижая усиление транзистора. В итоге имеем прибор с отвратительными, хорошо замаскированными разработчиками транзисторов, свойствами, которые проявляют себя в самый неподходящий момент. А претензий предъявлять некому, просто надо назвать транзисторы импульсными и можно жить богато и счастливо.
      Но что есть, то есть. Понятно, что разработчики старались сделать всё как можно лучше, а получилось …, очень знакомая для наших людей ситуация. Хотя сейчас существует огромный выбор транзисторов, но ведут они себя практически одинаково, так как имеют одинаковую технологию производства. Ясно, что улучшений в ближайшее время ждать не приходится, поэтому надо использовать имеющиеся транзисторы.
      Каким то образом необходимо снизить влияние этой паразитной отрицательной обратной связи, при этом, не меняя конструкцию транзистора. Это очень напоминает желание овладеть телекинезом, чтобы силой мысли двигать предметы.
      Придётся научиться делать это, не прибегая к телекинезу. Для этого устанавливаем низкоомный резистор между истоком и затвором, и управляющее напряжение подаём через дроссель с небольшой индуктивностью, мне хватало 10 мкГн. Получаем на затворе транзистора довольно приличный шунт, который быстро разряжает большую ёмкость затвора и тем сильнее уменьшает влияние паразитной ёмкости между стоком и затвором, чем меньше значение сопротивления этого шунта. Для достижения хороших результатов, транзистору с ёмкостью затвора порядка 10000 пФ, потребуется резистор не более 10 Ом.
      Тем самым полевой транзистор перестаёт быть полевым, так как для его управления потребуется не только напряжение, но и вполне приличный ток. Если включается несколько транзисторов параллельно, то к каждому подключается свой шунт и свой дроссель.
      Для управления таким прибором потребуется специальный подход, чтобы оптимизировать затраты на управление. Отсюда, чем меньше напряжение включения транзистора, тем лучше. Максимальное напряжение на затворе должно обеспечивать уверенное открывание транзистора, но не более того.
      Для ключевых схем оптимальным будет использование импульсных трансформаторов, которые и сейчас используют довольно часто, только мощность у них должна быть заметно больше. А вот для линейных схем, где требуется плавное включение и высокая линейность, пришлось изобретать нечто новое, на основе хорошо забытого старого.
      Не знаю как сейчас, а 50 лет назад очень популярными были приёмники прямого усиления, а в школе демонстрировали работу детекторного приёмника. В основе работы того и другого, лежат одни и те же принципы. Мне очень запомнилось высокое качество их звучания, благодаря минимальному количеству преобразований и, в результате, минимальным нелинейным искажениям.
      Если совместить удобство использования импульсного трансформатора и качество работы детекторного приёмника, то получим компактное и достаточно простое устройство управления полевыми, да и любыми другими, транзисторами.
      Для этого преобразуем управляющее напряжение в радио сигнал с амплитудной модуляцией. Несущая такого сигнала должна быть достаточно высокой частоты, например 3 мГц для моего случая. Она определяется максимально необходимой верхней частотой сигнала управления. По сути, получаем мини радиостанцию, выход которой подключаем к первичной обмотке высокочастотного трансформатора. Сигнал гальванически развязанной вторичной обмотки детектируется и используется для управления транзистором. Получаем почти детекторный приёмник, только с достаточно мощными импульсными диодами, позволяющими получить необходимую мощность сигнала управления.
      Разброс мощностей такого устройства может быть довольно большим, от 10 мВт до единиц и даже сотен Ватт. Мне хватило 3 Вт. Привожу схему, которая позволила это сделать, она довольно простая, так как собрана всего на двух транзисторах и четырёх диодах, не считая трансформатора и обвязки.

      Трансформатор намотан на двух ферритовых кольцах диаметром 10 мм, с магнитной проницаемостью 200. Каждая обмотка содержит 7 витков медного изолированного провода диаметром 0,18 мм.
      В заключение отмечу, что усилитель, в конце концов, заработал так, как от него требовалось, но полной программы испытаний провести не удалось, кончился запас выходных транзисторов. Их доставали 6 месяцев, за это время кончилось терпение у руководства, и автор попал под сокращение из-за возраста, а главное, отсутствия какого либо интереса к этой теме.
      В общем-то, на предложенный здесь способ управления транзисторами, вполне можно получить патент, знаю по собственному опыту. Но только сейчас это имеет смысл только в том случае, если точно знаешь, что это кому-то понадобится, и удастся как-то на этом заработать. В противном случае зарабатывать будет патентное ведомство, а изобретатель будет его кормить. Поэтому делать изобретения сейчас могут себе позволить только богатые люди.
      Такое устройство вполне можно было бы сделать 50 лет тому назад, и если бы это случилось, то схемотехника усилителей мощности была бы гораздо проще и не надо было бы придумывать комплементарные пары мощных транзисторов. Но может быть и сейчас кому-то это понравится, а в некоторых случаях выведет из тупика, или сделает решение проблемы гораздо эффективнее. Лично мне уже удалось получить удовлетворение от решения этой, довольно сложной, технической задачи, надеюсь, что я не останусь в одиночестве.
    • By Haomi
      Добрый день! помогите разобраться! Есть схема управления нагрузкой через симистр. Случилось так, что начал бесконтрольно  греться прибор, нашел причину - пробитый симистор, заменил его на новый. Подключил - вроде заработало, но без подачи на управляющий электрод сигнала. Когда я в первый раз подал сигнал на управляющий электрод - сгорел ризистор (красная стрелочка на рисунки), и симистор тоже. Резистор просто превратился в черную массу. Потом я решил второй раз поменять и резистор и симистр. Но прежде чем включать я откинул нагрузку. В результате даже без подключенной нагрузки сгорел тот же резистор, но симистор остался целым. Вот у меня теперь и вопрос, что случилось? почему горит резистор? Подскажите кто знает, или сталкивался с подобным.

×
×
  • Create New...