strøm til motor på en ældre Celestron 8

[jens.jacobsenDeltager Neutron star]

Hejsa.

Jeg benyttede en “slappe-af-dag” i går til nogle praktiske forsøg.

Når man ønsker at bygge en “ægte sinus” inverter til sit teleskop, så er det faktisk ikke så svært at lave selve sinus-kurven. Endda med ganske stor gangstabilitet. Det kan laves med en XR2206 kreds, som tidligere nævnt.

En spændende feature med denne kreds er iøvrigt at man kan lave en simpel AM sender med ganske få komponenter med den….

Men en ting er en Sinus, noget andet er at få det konverteret til 220 VAC. Alle de drev-regulatorer jeg har set, er baseret på en anvendelse af Darlignton-transistorer og firkant-kurver. Det virker, men transformere knurrer, synkronmotoren varmer og knurrer, og der er ganske store tab i elektronikken. Det er ikke elegant.

Jeg kiggede derfor på om man mon ikke kunne anvende en simpel klasse B forstærker ( i virkeligheden er det jo blot en 50 Hz audioforstærker vi skal bruge).

Jeg lavede så en prøveopstilling med et BD135/136 transistorsæt i klasse B kobling, og satte en sinusgenerator på, til at trække dem med. Jeg havde besluttet at jeg ikke ville bøvle med Bias’ing af transistorene, da jeg ikke vurderede at det lille knæk op til 0,7V hvor transistorene leder, ville betyde alverden, når blot 95% af sinuskurven var intakt. Frekvensindholdet i “knækket” er så højt, at det kan afkobles med en spole, hvis påkrævet.

Her er prøveopstillingen:

Og det virker. Her ses kurverne på oscilloskopet:

Bemærk at transistorene kun er strømforstærkere, dvs de følger indgangsspændingen 1:1, på nær i knækket.

En udfordring jeg fandt, som gør at koblingen ikke duer i praksis, er at Sinuskurven kun vil være halvdelen af forsyningsspændingen. sådan ca. Ved 12 V forsyning, kan sinuskurven i praksis kun nå op på 10,6 V peak-peak, hvilket så giver en RMS der er kvadratrod lavere. Ca 7,5 volt. Med en 6V/220V trafo opnås i praksis kun ca 130 VAC på primærsiden, hvilket er for lidt til “real-life” brug. Jeg prøvede dog og fandt at en synkronmotor godt kan køre på det, men der skal mere til.

En observation: Med en ægte sinus, kører det så fint og stille, at motor, trafo mm overhovedet ikke høres. Transistorene behøvede ikke køleplade, da tabet var så lille at de kørte meget mere effektivt end de gamle “hakker-kredsløb”. Så selv med u-forspændte transistorer = knæk på kurven, virker det meget bedre end tidligere.

Næste trin er et mere effektivt forstærker kredsløb, hvor jeg vil sende “hver halvperiode” igennem hver sekundær på trafoen..

mvh
Jens

[jens.jacobsenDeltager Neutron star]

Jeg tror at noget i denne retning vil være bedre:

Fordele:

Transistorene er nu ens, og de er begge NPN.
De kan hver især lave en halv-sinus på 12V over trafoens ene vinding.

Ulempe: der skal laves en inverter til sinus’en, men det er bare en transistor. BC547.

mvh
Jens

[alanDeltager Super Giant]

Hej Jens

Det ser spændende ud, men BC547 er den ikke for spinkel? Du transformerer primær spændingen 10-15 gange op, det kræver jo en strømstyrke på 10-15 gange af det du skal bruge på sekundærsiden.

Mvh Alan

PS. Jens – din postkasse er fyldtAlan2015-12-26 19:36:09

[jens.jacobsenDeltager Neutron star]

Hej Alan.

BC547 skal ikke trække strømmen i trafoen, det skal f.eks en BD243.

BC 547 er til at give strømmen i Bias på transistorene.

mvh
Jens

Postkasse har lidt plads igen

[alanDeltager Super Giant]

Så forstår jeg bedre.

Mvh Alan

[jens.jacobsenDeltager Neutron star]

Hejsa.

Nå så nåede jeg lidt videre med lidt eksperimenter.

Jeg fik lavet en simpel fase-inverter, den kom til at se sådan ud:

Meget simpel og meget robust. Den sinus man får ud på emitter og collector er 180 grader ude af fase, uanset hvad man putter ind, sinus, firkant eller trekant.

Jeg arbejdede så videre med at lave en strømfølger med en driver-transistor foran, for at få et ordentligt spændingssving på udgangen. Jeg prøvede så forskellige effekttransistorer, men sluttede med en klassiker, en 2N3055 til at lede den store strøm i transformerens vinding.

Her er kun den ene “halvperiode” vist.

Jeg prøvede så at bygge kredsløbet i praksis, det ser således ud på prøvebordet:

Og så kommer det problematiske.

Med en ohmsk belastning, f.eks en 4 ohm modstand, kan 2N3055 uden problemer trække en fin halvsinus igennem modstanden. En 4 ohm modstand er ganske relevant, idet sekundærviklingen (lavspændingssiden)på en trafo er en ganske lav ohmsk modstand for DC. Men induktionen i trafoen er problematisk, så den forvansker den flotte sinus ganske alvorligt.

Jeg kan godt se hvorfor de allerfleste af disse kredsløb blot bruger enten en Darlington transistor eller endda en power-FET til at trække en “firkant-lignende” strøm igennem trafoen. Dens lave ohmske modstand og dens induktion er en dræber for alt hvad der ligner en sinus.

Det er ikke utænkeligt at en Darlington transistor med et afstemt led (LC) til 50 Hz hvor L er trafoen, vil være det mest effektive…..

Mere sjovt arbejde følger..

mvh
Jens

[jens.jacobsenDeltager Neutron star]

Hejsa.

Har arbejdet lidt mere på projektet, og en meget erfaren ingeniør på arbejdet har hjulpet mig med nogle power transistorer der snildt skulle kunne drive en transformer. Jeg har søreme også fået fat i en XR2206 kreds, som kan give en fin Sinus fra sig.

Det jeg lige nu pusler med er at finde den mest stabile kondensator-type, til brug i afstemningen. Måske vil en keramisk og en film-type i parallel være det smarteste, da deres temperaturkoefficienter trækker i hver sin retning. Det vidste jeg ikke, men man lærer jo noget nyt hver dag!

mvh
Jens

[jens.jacobsenDeltager Neutron star]

Hejsa.

Nå, efter en masse eksperimenter har jeg nu et fungerende kredsløb.

Jeg testede en del på selve frekvensgeneratoren.
Forskellige venlige mennesker fremsendte fine forslag, som virkede glimrende. Men når jeg udsatte kredsløbet for kulde, drev frekvensen temmeligt meget, flere hz ved -20 grader.

Så jeg undersøgte videre med brug af en XR2206 kreds, og brugen af forskellige typer kondensatorer.

Med en tantal, hvor kredsløbet er justeret til 50,00 Hz ved 20°, steg frekvensen til 51,22 ved 0 grader.

Med en MKT type kondensator, igen justeret til 50,00 Hz ved 20°, fandt jeg en frekvens på 50,04 ved 0, og 50,22 ved -20 grader (dybfryser)

Med en Polyester type kondensator på 3,3 uf, justeret til 50,00 ved 20 grader, fandt jeg 50,02 ved 0 grader og 50,16 ved -20 grader. Det kan næsten bruges! Meget bedre end tantal kondensator.

Et trick som ofte bruges i elektronikken, er at kompensere med en NTC. Et par eksperimenter senere, fandt jeg at en 47 ohm NTC parallel med en 39 ohm metalfilm, virker næsten perfekt.

Ved justering til 50,00 ved 20 grader, fladt frekvensen til 49,98 hz ved 0 grader og steg til 50,03 ved -20. Så kan det næppe gøres bedre med et analogt kredsløb. Absolut brugbart.

Her ses det temperaturkompenserede kredsløb. Den røde kondensator og NTC modstanden kompenserer hinanden.

Så kom driver-kredsløbet.

Jeg arbejdede længe med et push-pull-trin. Men problemet fandt, jeg, var at ikke kunne få spændingen høj nok. Selv med det mest effektive trin jeg kunne lave, kunne jeg ikke få mere end ca 7 volt RMS sinus ud af trinnet ved 12 volt forsyning. Og selv med en 6 volt trafo kunne jeg ikke komme over ca 100 volt AC på højspændingssiden. Det er ikke nok til at drive en synkronmotor. Desuden blev de bipolare transistorer temmeligt varme, da deres impedans ikke er voldsomt lav i forhold til transformatorens vinding. En f.eks 6 volt trafo har en meget lav ohmsk impedans hvis den skal kunne overføre f.eks 1 amp. Gerne omkring 1,5 ohm. Og som folk med erfaring i forstærkere ved, så er det en overordentlig vanskelig belastning.

Så jeg måtte tænke ud af boksen.

Jeg vendte derfor tilbage til et switched kredsløb. Først prøvede jeg med Darlington-transistorer, og f.eks en BD679 kunne godt trække transformatoren. Spændingen på sekundærsiden er nu omkring 170 volt AC, og det kan godt trække en synkronmotor.

Men transistorene blev varme. Så jeg besluttede at prøve nogle power-FET transistorer istedet. En type med en lave RDS on modstand.

Jeg fik så fat på nogle BUZ21 transistorer, som har en On-modstand på 0,075 ohm. Da transistorene enten er off = ingen strøm eller on= intet spændingsfald, så kører de meget effektivt.

Med disse transistorer bruger kredsløbet omkring 180 mA på 12 volten uden belastning på højspændingssiden af transformatoren. Tomgangsspændingen på 220 Volt siden er omkring 205 volt med en forsyningsspænding på 13,5 volt, som et batteri ofte har. Meget fint.

Transistorene er altid fingerkolde.

Når jeg sætter en synkronmotor, som f.eks dem der findes i en C8’er til, stiger strømmen til 350 mA på 12 volt kredsløbet. Det virker meget fint.

For at teste kredsløbet prøvede jeg med forskellige pærer.

En 7 W komfurpære trækker ca 0,4 A på 12 volt siden. LED pærer lyser meget fint med kredsløbet, og jeg prøvede endda en 40W glødelampe. Den trækker dog så stor en strøm at trafoen har problemer, men transistorene bliver ikke varme. Kun den brugte 2×12 V 1 A trafo bliver håndlun. Så i princippet kunne man vel også oplade en bærbar med en tilstrækkelig stor transformer.

Kredsløbet er simpelt at bygge og jeg kan levere diagram på ønske.

[Torben TaustrupAdmin Neutron star]

Hej Jens

Interessant læsning

Du har da opnået en ret stabil frekvens. Er det ikke bare et spørgsmål om en anden trafo for at få

spændingen transformeret op til den rette spænding?

Har du planer om at lave et print-layout?

mvh

Torben

TOC Observatory - "http://tocobs.org -14.5″ – f:4,2 Newt - Atik383 - ZWO2600-mono – SXV H9 - QHY8L-color - SkyWatcher 80 mm ED refraktor - 60 mm F:6 apocromat - TAL Apolar 125 f : 7,5.

[jens.jacobsenDeltager Neutron star]

Hej Torben.

De trafoer man kan få med den laveste værdi på sekundærside, ligger vel på 6V eller måske endda på 4,5 V. Der er ganske få vindinger på sekundærsiden = meget lav ohmsk værdi, måske kun en eller ½ ohm. Prøs selv at sætte et multimeter på sekundærsiden af en trafo. Meget lav værdi.

Dette betyder at en klassisk type B forstærker har meget svært ved at trække strøm igennem trafoen, og næsten hele spændingsfaldet ligger over transistoren = det er den der bliver varm istedet for trafoen og lasten.

En meget smartere måde at gøre det på er at lave PWM, men at lave det variabelt for at kunne guide, så tror jeg vi er ovre i en Arduino istedet. Her skal vi nok have Alan i spil.

Rent analogt, er den ovenfor viste opstilling meget effektiv. Der er næsten ikke tab i MOSFET transistorene. Deres ON modstand ligger helt nede omkring 50 milliohm.

mvh
Jens

[Forfatter]

Indlæg