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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 3Ph Sinus Generator


Autor: Kenny S. (soco)
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Hallo zusammen

Ich habe seit Tagen die Suchfunktion benützt ..aber da ich etwas unter 
Zeitdruck bin, komme ich direkt mit meiner Aufgabe zu euch.

Ich habe einen Linearmotor und den muss ich nun bestromen.

folgendes muss machbar sein:

- 0 bis 30 VAC stufenlos einstellbar (reiner Sinus)
- Frequenzvariabel von 5 bis 300 Hz
- max. 5 A
- Drehstrom

Das sind die wichtigen Eckdaten meines Projekts
Das ganze wäre mit einem Frequenzumrichter einfach zulösen, jedoch 
sollte der Sinus am Ausgang nicht getaktet sein, also ein reiner Sinus.
Und das Projekt sollte auf Analogtechnik basieren.


Vielleicht gibs so was schon auf dem Markt, ich muss die Schaltung nicht 
komplett neu entwerfen, das heisst fertige Komponente sind einsetzbar.

Ich wäre um Lösungsvorschläge offen und dankbar :-)

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Kenny S. wrote:

> Und das Projekt sollte auf Analogtechnik basieren.

Warum das?

Ein Phasenschieber für einen konstanten Phasenwinkel bei stark
variabler Frequenz ist rein analog keine leichte Aufgabe.  Frag
mal all diejenigen, die früher versucht haben, nur ±45° innerhalb
das Sprachbandes gleichmäßig zu schieben, um eine SSB-Aufbereitung
nach der ,,Phasenmethode'' aufzubauen.

Ansonsten ist deine Aufgabe eigentlich das, was man heute für die
sogenannte BLDC-Motor-Ansteuerung typischerweise benötigt.  Es gibt
Microcontroller, die auf sowas spezialisiert sind, wie bspw. die
AT90PWMxx oder ATtiny861, einschließlich entsprechender application
notes.  Die erzeugen den Sinus als Hüllkurve eines PWM-Modulators,
der in der Frequenz sehr viel oberhalb der Modulationsfrequenz
arbeitet, sodass das Ausfiltern der PWM-Frequenz mit wenigen Bauteilen
erfolgen kann.  Da dort drei PWM-Gruppen am gleichen Timer benutzt
werden, ist die phasenstarre Kopplung bereits implizit gegeben.

Autor: Kenny S. (soco)
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Danke Jörg für deinen Beitrag


Es ist so. Ich muss einen Analog-Sinus-Generator bauen.

Ich brauche einen reinen Sinus, das ist Pflicht.
Das heisst keine Oberschwingung im Ausgangssignel, deswegen keinen 
DC-Zwischenkreis, keine PWM.

Mit diesem Ausgangssignal speise ich den Linearmotor ein. Später wird 
der Linearmotor auch über einen FU gespiesen und sein Verhalten auf das 
Ausgangssignal des FU's analysiert. Wie verhält sich der Motor bei 
Oberschwingungen usw.
Aber die Analyse ist nicht meine Sache, der Analog Sinus Generator eben 
schon :-)

Ich weiss, das ist nicht einfach und mit viel Verlustleistung rechen ich 
auch und dass es sowas fix fertig gibt, damit rechne ich schon garnicht.

Die grösste Herausforgerung wird die variable Frequenz sein.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Als Endstufe kämen 3 von den Dingern in Frage?
http://www.hypex.nl/docs/UcD400OEM_datasheet.pdf

Den Sinus dürde ich mitm DDS erzeugen (zur Not mit dreien)

Gruß
Axel

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Axel Rühl wrote:

> Den Sinus dürde ich mitm DDS erzeugen (zur Not mit dreien)

Hast du ja aber auch wieder das Problem des Antialias-Filters...
Aber ist vermutlich trotzdem vernünftiger als PWM, ja.

Autor: Oliver Döring (odbs)
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Bei Frequenzen von 5 Hz bis 300 Hz würde ich nicht mit DDS-Chips 
arbeiten. Zumal man drei bräuchte.

PWM ist anscheinend zu "schlecht", was die Signalqualität angeht. Mag 
sein, wenn man mit PWM durch die Endstufe direkt an den Motor geht. Wie 
wär's aber mit einer "Kleinsignal-PWM" mit entsprechend hoher Frequenz, 
einem Ausgangsfilter und einer linearen Leistungsstufe? Ich würde 
behaupten, daß man bei einem sorgfältigen Schaltungsdesign einen sehr, 
sehr sauberen Sinus hinbekommt. Phasenrelation und Frequenzstabilität 
wären dann geradezu perfekt.

Ein Microcontroller (ARM7?) mit Sinustabelle, drei Phasenregistern und 
einem Mehrkanal-Audio-Codec wäre ein anderer Vorschlag von mir. Bei 16 
Bit Auflösung und Aussteuerung von 0dBFS bist du auch ohne 
Ausgangsfilter in bezug auf Verzerrungen und Rauschen besser als mit 
einer rein analogen Lösung. Das Einstellen der Amplitude würde ich dann 
aber tatsächlich auf der Analogseite nach dem D/A-Wandler machen.

Autor: flätz (Gast)
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3 steuerbare Sinusgeneratoren verwenden,
Speziellen Phasenkomparator ausdenken (uC),
Alles in einer Regelung koppeln.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Oliver Döring wrote:

> Bei Frequenzen von 5 Hz bis 300 Hz würde ich nicht mit DDS-Chips
> arbeiten. Zumal man drei bräuchte.

Das Wort ,,DDS-Chip'' erwähnst du ja auch als erster.

> PWM ist anscheinend zu "schlecht", was die Signalqualität angeht. Mag
> sein, wenn man mit PWM durch die Endstufe direkt an den Motor geht. Wie
> wär's aber mit einer "Kleinsignal-PWM" mit entsprechend hoher Frequenz,
> einem Ausgangsfilter und einer linearen Leistungsstufe?

Das war ja auch meine erste Idee.

> Ich würde
> behaupten, daß man bei einem sorgfältigen Schaltungsdesign einen sehr,
> sehr sauberen Sinus hinbekommt. Phasenrelation und Frequenzstabilität
> wären dann geradezu perfekt.

Denke ich auch.

> Ein Microcontroller (ARM7?) mit Sinustabelle, drei Phasenregistern und
> einem Mehrkanal-Audio-Codec wäre ein anderer Vorschlag von mir.

Dann bist du aber genau wieder bei der DDS. :-)  Nichts anderes ist die
ja am Ende.  Bei den Frequenzen muss man die natürlich nicht mit einem
Spezial-IC generieren; Jasper Hansen hat schon vor 10 Jahren gezeigt,
wie man selbst aus einem AT90S1200 einen DDS-Generator bis zu einigen
100 kHz bauen kann.

Autor: axel (Gast)
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Genau, an Jasper hatte ich auch gedacht. Danach an Elm Chan mit seiner 
Klingelspieldose. Selbst der APRS Tracker von N4TXI hat eine "billige" 
Variante mit 4Bit enthalten. HighSpeed PWM vorausgesetzt, wie zB im 
Tiny45 bekommt man einen sehr sauberen Sinus, gerade wenns nur einige 
100Hertz sein sollen, hin. Sonst gibt man das eben übern Port via R2R 
oder DAC aus.
man hat eben den Vorteil, das man exakt 120Grad in der Phase bleibt.
Das ist ebenso wichtig, wie die Amplitude des Signals.
Das ganze wird jedenfalls sauberer, als analog.

Sonst müsste man ja wirklich milaufende Phasenschieber aufbauen, drei 
Analogendstufen und einen WIRKLICH klirrarmen Sinusgenrator, ala GF22/21 
nehmen ;-))

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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axel wrote:

> Das ganze wird jedenfalls sauberer, als analog.

Das sehe ich auch so.

> Sonst müsste man ja wirklich milaufende Phasenschieber aufbauen, drei
> Analogendstufen und einen WIRKLICH klirrarmen Sinusgenrator, ala GF22/21
> nehmen ;-))

Hihi, ich stelle mir das lustig vor, drei Wien-Brücken-Generatoren
in der Phase starr 120° koppeln zu wollen...

Ich will ja nicht behaupten, dass man das analog nicht machen könnte,
aber für wirtschaftlich vertretbar halte ich den entsprechenden Aufwand
(gemessen an all den skizzierten Analog-/Digital-Mischvarianten) nicht.
Ich vermute ja mal nicht, dass es sich bei der Aufgabe um eine
mehrjährige Forschungsarbeit handeln sollte.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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p.s.:

axel wrote:
> HighSpeed PWM vorausgesetzt, wie zB im
> Tiny45 bekommt man einen sehr sauberen Sinus, ...

Daher ja meine Empfehlung für einen ATtiny861.  Der hat auch einen
highspeed-PWM (Mastertakt über PLL hochskaliert), aber er hat drei
PWM-Kanäle (mit je positivem und negativem Ausgang, einschließlich
programmierbarer Totzeit).  Das Teil ist halt für derartige
Anwendungen zugeschnitten.

Autor: axel (Gast)
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861? hatte ich mir noch garnicht angesehen, obwohl ich schon immermal 
auf die Tabelle draufsehen wollte: tiny 84,85,86,87,88 sieht ja keiner 
mehr durch ;-))

Seh' ich mir mal an, vielen Dank für den Tip. Lässt sich bestimmt auch 
für andere Sachen gut einsetzten (BLDC Regler, wie ja schon oben 
gesagt). der 90PWM erschien mir immer als zu groß dafür.

Autor: Gschiel Thomas (tom7)
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Hallo

Du kannst aber auch einen 555 nehmen.
Dann zwei 4094 anschalten.
Danach 6 Widerstände pro phase und ein RC Glied nachschalten, und du 
hast einen super Sinus.
Und als Endstufe würde ich eine normale Audioenstufe verwenden.
Bausatz beim Distrelec um 28 € ohne Kühlkörper.

Mfg
Tom7

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Hmm, naja, ,,super Sinus''.  Ansichtssache.  Ich glaube, er wollte
ein wenig mehr haben als einen irgendwie verrundeten Rechteck. ;-)
Allein die Frequenzvariation von 5 bis 300 Hz erlaubt es nicht,
aus einem Rechteck auch nur ansatzweise mit einem einfachen RC-Filter
einen Sinus zu erzeugen...

Was natürlich eine Möglichkeit wäre, um aus einem Rechteck einen
Sinus zu filtern ist ein SC-Filter, dessen Takt mit dem Muttergenerator
mit gezogen wird.  Aber das ist ja dann auch wieder pfui! Digital-
technik. :-)

Autor: Kenny S. (soco)
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:-) ..Ich weiss ..mit der Digitaltechnik kriegt man das super hin

aber vorerst suche ich den "alten" Weg der Analogtechnik, weil das die 
Vorgabe ist.

Also ich bin kein alter Hase auf diesem Gebiet, und gehe einen Schritt 
nach dem andern.
Aber was ich im moment habe sieht folgendermassen aus:

Ich generiert mein Drehstromsignal in Matlab, habe im Labor 
eingerichtete PC-Ausgangsschnittstellen, und kann so weiter gebraucht 
werden. Also ich gebe 3 Signale aus ..mit 120 Grad Phasenverschiebung.
Die 3 Phasen werden nun über Leistungsverstärker (OPV) verstärkt und 
mittels 3 separate Netzteile kann ich nun auch die Spannung variieren.

Das ist mal ein kleiner Schritt, der heute entstanden ist.

Der nächste Schritt: Sinuserzeugung
Stichworte: - RC-Oszillator
            - Wien-Robinson-Generator

Und wenn das wirklich kaum machbar ist, muss ich wohl in die 
Vergangenheit und aus ~1980 einen RC-Generator entwenden :-)

oder gibts sowas auch noch in unserem Jh.?? :-)
sorry falls ich mit meinem Problem evtl. im falschen Forum bin.

Autor: Hubertus (Gast)
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Dann mach den Lötkolben schon mal an:

http://elektronika.jazbina.com/komponente/Projekti...

Autor: Peter (Gast)
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> habe im Labor eingerichtete PC-Ausgangsschnittstellen
und die ist wohl nicht Digital? Vermutlich macht sie auch nichts anders 
als eine DA wandlung und damit ist es nicht analog.

Man könnte es auch mechanisch bauen. Man nehmen einen Motor und einen 
Generrator und verbinde beide über eine welle. Wenn man jetzt den Motor 
mit einem FU betreibt hat man am Generrator schon mal ein 3P-Sinus. Die 
Amplitute sollte sich über das erregerfeld steuern lassen. Das System 
ist natürlich ein wenig träge aber halt analog.

Autor: Kenny S. (soco)
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hallo Peter

doch doch ..das ist mir schon klar ...das Signal über den PC ist wohl 
Digital ...die kommt auch weg.
Das war auch nur ein Test Signal, ob die Leist.Verstärkung das tut was 
ich will.

Das mit dem Motor ist schön möglich. Was ich habe ist ein Servomotor 
..der läuft leider bis max. 4000U/min ...leider nicht möglich die 300Hz 
zu erreichen.

Aber den Ansatz von Hubertus sieht interessant aus ;-) ...werde der 
Sache nachgehen ...

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Kenny S. wrote:

> Und wenn das wirklich kaum machbar ist, muss ich wohl in die
> Vergangenheit und aus ~1980 einen RC-Generator entwenden :-)

Damit hast du aber halt nur ein Signal.  Die Schwierigkeit ist
weniger, einen sauberen Sinus analog zu generieren (wenngleich es
auch nicht wirklich trivial ist), aber drei davon mit einem starren
Phasenversatz von 120° zu erzeugen über einen ziemlich weiten
Frequenzbereich.

Autor: eProfi (Gast)
Datum:

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Ich meine ebenfalls: man kann es auch übertreiben.

Gut - drei analoge (Audio-)Endstufen - kann man noch verschmerzen.


Aber die Sinuserzeugung würde ich auf jeden Fall digital machen.
DDS - einfacher geht es nicht.
Selbst mit 4 oder 6 Bit-DAC wäre das völlig ausreichend.
Es spricht aber auch nichts gegen 8 oder 10 Bit, ist halt mehr Aufwand.


Am einfachsten jedoch sind drei hochfrequente PWM-Ausgänge mit einem 
kleinen Filter dahinter (das bei 300 Hz noch keine nennenswerte 
Abschwächung erzeugt).



Ich frage mich, ob diese Analog-Geschichte nicht reine Zeitverschwendung 
ist. Was soll das bringen?  Warum machen es so gut wie alle Hersteller 
mit direkter PWM-Ansteuerung?  Weil die Nachteile (Wirbelstrom- und 
Eisenverluste) bei einer sauberen Lösung  minimal  gegenüber den 
Vorteilen (einfache Schaltung, hoher Wirkungsgrad) sind.


Ich hab auch schon mal überlegt, einen Schrittmotor mit zwei Class-D 
Audioendstufen (intersil HIP4080AEVAL CoolAudio 250W, da habe ich noch 6 
Stück da) zu betreiben. Wegen der o.g. Punkte habe ich es bisher noch 
nicht gemacht.



"Man nehmen einen Motor und einen Generrator und verbinde beide über 
eine welle."
Das war auch mein erster Gedanke.



"Die 3 Phasen werden nun über Leistungsverstärker (OPV) verstärkt und 
mittels 3 separate Netzteile kann ich nun auch die Spannung variieren."

Ich glaube, Du stellst Dir das Ganze ein bisschen einfach vor.
Ein OPV hat eine konstante Verstärkung, da bringt es wenig, die 
Versorgungsspannnung zu variieren. Wenn die Spannung zu klein wird, gibt 
es Clipping.

Autor: GB (Gast)
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HBS Electronic ACS Power Source

Autor: Ralf L.K. (Gast)
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Zitate:
"- 0 bis 30 VAC stufenlos einstellbar (reiner Sinus)
- Frequenzvariabel von 5 bis 300 Hz
- max. 5 A
- Drehstrom"

"Ich brauche einen reinen Sinus, das ist Pflicht.
Das heisst keine Oberschwingung im Ausgangssignel, deswegen keinen
DC-Zwischenkreis, keine PWM."

und: http://www.spicelab.de/phasenschieber.htm

Ich bin kein Experte für Analogtechnik aber analoge Beschaltung hat per 
Oberschwingungen ihre Probleme.

Bei PWM lassen sich die Oberschwingungen gut separieren, da ja der 
benötigte Frequenzbereich mit max. 300 Hz recht niedrig liegt.

Und variable aber auch quarzstabile Frequenzen sind ebenso vorhanden.

Digital erzeugter Sinus bedeutet nicht automatisch, dass das Signal 
schlechter als reine Analogtechnik ist.
Ob Probleme im Phasenversatz, Abweichungen vom idealen Sinus oder 
Oberschwingungen sind auch dort anzutreffen und.

Wenn es nicht irgendwo erprobte geniale Analogschaltungen für Problem 
gibt ist die digitale Erzeugung der Sinuswerte die sinnvollste Variante.
Dazu noch aktive Tiefpaß-Filter und man bekommt einen Sinus wie bei 
einen Baby-Popo.


Bem:
Die Motoransteuerung selbst kann ja wieder pur in Analogtechnik incl. 
hoher akzeptierter Verlustleistung erfolgen. Ansteuer-ICs, Kühlkörper 
und Lüfter gibts ja zu kaufen.

Autor: Opi Wahn (sutika)
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Hallo,

ich habe einen professionell gebauten Drehstromwandler hier übrig.
Aus 110V= macht das Teil 3 x 48V~ bei 4,8A. Sehr übersichtlich 
aufgebaut,
großzügig dimensioniertes Eingansfilter, Gehäuse gleichzeitig 
Kühlkörper.

Anzapfen und eingreifen mußt Du dann an den entspr. Stellen selber um
Deine Anforderungen zu erfüllen.
Eingebaut war das Ding in einer komplexen Stromversorgung einer
automatischen Werksrangierdiesellok, keine Ahnung wozu dort sowas 
gebraucht
wird.

Ich kann ein Foto davon machen. Schreib eine Mail wenn Interesse 
besteht.

Gruß
OpiWahn

Autor: Andreas Lang (Gast)
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Moin,

ich würde dir empfehlen, die Sinusi mittels DACs (8-16Bit) bei zB 1024 
Abtaststellen pro periode mit einem uC ode rüber ROMs auszugeben, die 
Frequenz kann man dann über einen externen Takt vorgeben. Nur mal zum 
Vergleich:
Hochwertige D/As für Audio laufen bei 96kHz, das ergibt bei einem 1kHz 
Sinus genau 96 Abtastwerte pro periode.
Gebräuchliche DSOs haben üblicherweise auch nur 8bit Auflösung im Y. Ich 
habe sowas mal vor Jahren mit (damals) 360 Werten pro Periode gemacht, 
auch 3-phasig, mit 3 DAC0808. Auf dem Oszi war der Sinus sauberer als 
der aus dem Analogen Funktionsgenerator.
Was hast du genau für Anforderungen?
Wenn 1024 Samples @16Bit nicht reichen, weiß ich auch nicht mehr, was 
ich sagen soll. Das geht über so ziemliche jede Messgenauigkeit hinaus. 
Bei höheren Frequenzen könnte man auch runter gehen in der Zahl der 
Abtastwerte (immehin wären 1024 Stützpunkte@300Hz ja schon >307kHz 
Samplingrate).
Ob man bei der Auflösung noch Rekonstruktionsfilter braucht, wage ich 
mal zu bezweifeln. Bei 5A Spitzenstrom hast du mit 16Bit schon 76µA 
Auflösung und zwischen zwei Abtastwerten bei einem mit 1024Samples 
diskretisierten Sinus passiert zwischen zwei werten nahezu garnix (Du 
hast 256 Werte, bis du von 0 auf 100% ist).

MfG
Andreas

Autor: Andreas Lang (Gast)
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Moin,

noch ein Nachtrag:
Den Ausgang dann logischerweise mit Analogendstufen. Es gibt 
leistungs-OPAs für sowas, zB OPA549, der kann bis zu 8A bei +-30V, wenn 
du mehr Spannungshub brauchst, musst du halt ggf was anderes nehmen, 
aber das Problem hast du bei jeder Art der Signalerzeugung.
Ergänzung zu oben:
Ohne µC:
 Binärzähler, davon 10Bit auf sechs EPROMS oder Flashes und dann auf 
parallele 16Bit DAs
Mit µC:
 Einen µC mit >2kB RAM (zB ATMega64), darin die 2kB große Sinustabelle 
ins Ram (1024@16), daran dann 16Bit-DACs mit Latch (parallel oder SPI), 
Frequenzvorgabe entweder intern oder über externen Takt. Bei externem 
Takt gilt
, somit ist die Beziehung logischerweise linear. Und die Frequenz am 
Ausgang kann quasi beliebig fein über die eingangsfrequenz bestimmt 
werden.

MfG
Andreas

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Es gäbe schon eine rein Analoge Lösung mit relativ geringem Aufwand. 
Allerdings habe ich dafür keinen fertigen Schaltplan. Mit 3 identischen 
Allpassgliedern in Serie geschaltet und mit einem Amplitudengeregelten 
nicht invertierenden Verstärker rückgekoppelt sollten drei um genau 120° 
phasenverschobene Sinussignale entstehen. Die Frequent müßtest Du dann 
allerdings über ein Dreifachpoti einstellen. Alternativ könnte man das 
Ganze auch spannungsgesteuert mit JFETs als zeitbestimmende Widerstände 
aufbauen. Die Amplitude sollte dann aber nicht deutlich über 100 mV 
liegen. Bei schlechtem Gleichlauf der Potis bzw. JFETs würden dann 
allerdings die Phasenwinkel nicht mehr genau stimmen.

Jörg

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Jörg R. wrote:

> Mit 3 identischen
> Allpassgliedern ...

Mit konstantem Phasenwinkel von 120° über fast zwei Zehnerpotenzen
in der Frequenz?

Ich schrieb ja schon oben, nicht, dass man sowas gar nicht machen
könnte, aber der Aufwand steht in keinem Verhältnis zum (nicht
vorhandenen) Nutzen.

Autor: Ralf L.K. (Gast)
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"Mit konstantem Phasenwinkel von 120° über fast zwei Zehnerpotenzen
in der Frequenz? "

Tja, Analogtechnik und die Wünsche moderner Anwender ...

Für den gewünschten 'sauberen Sinus' an den Motoren müssen nur die 
Spannung für die Motoren frei von Oberschwingungen etc. sein.

Und da ist die digitale Synthese deutlich im Vorteil.

Ob PWM oder DAC, die Anforderungen mit max. 300 Hz lassen sich digital 
und mit geeignetem Tiefpaß sauber realisieren.

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Jörg Wunsch wrote:
> Jörg R. wrote:
>
>> Mit 3 identischen
>> Allpassgliedern ...
>
> Mit konstantem Phasenwinkel von 120° über fast zwei Zehnerpotenzen
> in der Frequenz?

Das sollte kein großes Problem sein, wenn es nicht gerade auf 0,1° genau 
stimmen muß. Bei den frühen Musiksynthesizern hat man den Gleichlauf der 
VCOs und VCFs sogar über 3 Zehnerpotenzen mit relativ einfachen Mitteln 
ganz gut hinbekommen, obwohl da noch der Potenzierer als 
Hauptfehlerquelle dazu kam.

> Ich schrieb ja schon oben, nicht, dass man sowas gar nicht machen
> könnte, aber der Aufwand steht in keinem Verhältnis zum (nicht
> vorhandenen) Nutzen.

Vermutlich brauchst Du einen LM324, ein paar passive Bauteile und eben 
das 3-fach-Poti bzw. 3 JFETs. In der digitalen Variante brauchst Du 
selbst in der einfachsten Bauweise mit einem µ-Controller mit 3 
PWM-Ausgängen zusätzlich noch die 3 Tiefpässe mit Pufferverstärker, also 
auch einen LM324 mit ein paar passiven Bauteilen. Dazu kommt noch die 
Programmierung des µC plus evtl. Einarbeitungszeit für 
Programmier-Anfänger.
Es ist also nicht einmal unbedingt gesagt, dass die digitale Lösung 
wirklich einfacher ist als die rein analoge. Allerdings erfordert die 
effektive analoge Lösung des Problemes schon einige Erfahrungen auf dem 
Gebiet, die man sich nicht auf die Schnelle aneignen kann.

Jörg

Autor: Uwe Nagel (ulegan)
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Andere Idee:
Ein Quadraturoszillator ist doch mit vertretbarem Aufwand aufzubauen. 
Zwei Integratoren mit ausgemessenen Kondensatoren und ein hochwertiges 
Stereopotentiometer sollten für einen guten Gleichlauf sorgen.
Davon nehmen wir aber nur eine Phase, die anderen beiden errechnen wir 
mittels der Additionstheoreme aus Sinus und Cosinus. Somit sind alle 3 
Phasen phasenstarr gekoppelt. Das Rechenwerk dazu besteht aus 2 OP's und 
6 Widerständen. Keine Kondensatoren und damit Frequenzunabhängig.

Uwe

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Uwe Nagel wrote:
> Ein Quadraturoszillator ist doch mit vertretbarem Aufwand aufzubauen.
> Zwei Integratoren mit ausgemessenen Kondensatoren und ein hochwertiges
> Stereopotentiometer sollten für einen guten Gleichlauf sorgen.
> Davon nehmen wir aber nur eine Phase, die anderen beiden errechnen wir
> mittels der Additionstheoreme aus Sinus und Cosinus. Somit sind alle 3
> Phasen phasenstarr gekoppelt. Das Rechenwerk dazu besteht aus 2 OP's und
> 6 Widerständen. Keine Kondensatoren und damit Frequenzunabhängig.

Diese Idee finde ich auch interessant. So einen Quadraturoszillator kann 
man sicher auch ganz gut mit OTA-Integratoren, z.B. mit einem LM13700 
aufbauen und die Frequenz dann über 3-4 Zehnerpotenzen per Steuerstrom 
einstellen. Das sollte dann mit insgesamt 2 ICs, einigen passiven 
Bauteilen und einem einfachen Poti zu machen sein. Die Dimensionierung 
des "Rechenwerkes" dürfte für den Ungeübten etwas mühsam werden, aber 
dafür sollte die Schaltung insgesamt recht einfach werden, 
wahrscheinlich sogar einfacher als die einfachste digitale Lösung.
Nicht dass Ihr jetzt denkt, ich hätte etwas gegen digitale Schaltungen, 
aber ich finde, bei weniger komplexen Problemen lohnt sich immer, über 
analoge Lösungen nachzudenken. Die Möglichkeiten der Analogtechnik 
werden oft verkannt.

Jörg

Autor: Uwe Nagel (ulegan)
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Das Additionstheorem für den Sinus lautet:
sin (α + β) = sin α * cos β + cos α * sin β

Setzen wir α=2*Pi*f und β sei der Winkel um den wir verschieben wollen.
Das ist einmal 120° und einmal -120°. Zusammen mit dem ursprünglichen 
Sinus haben wir dann alle drei Phasen.

cos(120°)=-0,5    sin(120°)=0,866
cos(-120°)=-0,5   sin(-120°)=-0,866

Und damit:
sin(α + 120°)= -0,5*sin(α) + 0,866*sin(α)
sin(α - 120°)= -0,5*sin(α) - 0,866*sin(α)

Eine Simulation für LTspice ist im Anhang. Der Oszillator arbeitet 
nicht, wie von mir ursprünglich vorgeschlagen, mit
Integratoren, sondern mit Pasenschiebern, das geht besser. R8/C1 und 
R9/C2 sind frequenzbestimmend f=1/(2*Pi*R*C). Hier sind 166Hz 
entsprechend 6ms Periodendauer simuliert.
R8 und R9 sollten aus einem Stereopotentiometer bestehen. C1 und C2 
müssen gleich sein.
Entsprechen Jörg's Vorschlag könnte man die beiden Widerstände durch 
OTA's ersetzen.
Verbesserungswürdig ist die Verstärkerstufe um U3. Für die Simulation 
reicht es, aber der Klirrfaktor ist doch recht hoch.
Das 'Rechenwerk' versteckt sich in U4 und U5. Die Verhältnis von R12/R10 
ist sin(120°), das von R12/R11 ist -cos(120°).

Uwe

Autor: Uwe Nagel (ulegan)
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Wer es selber simulieren möchte, findet im Anhang die Datei für LTspice.

Uwe

Autor: Thomas (Gast)
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Wäre ein Ringoszillator mit drei Transistoren nicht ne Möglichkeit? Die 
Frequenz muss natürlich auch mit dreifach Potis erfolgen, aber man kann 
die drei um 120° versetzten Phasen schön abgreifen. Mit guten Filtern 
kann man dann auch noch die ganzen Oberwellen aus den hässlichen 
Signalen rausfiltern und fertig...
bin kein Profi und lasse mich gerne belehren.

Gruß, Thomas

Autor: Michael (Gast)
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@Uwe Nagel:
Ich habe den Oszillator nicht verstanden. Die RC-Glieder machen doch 
jeweils 45°, zusammen 90°. Mir fehlen aber nochmal 90° an der 
Schwingungsbedingung.

Danke vorab für die Erklärung!
Michael

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Michael wrote:
> @Uwe Nagel:
> Ich habe den Oszillator nicht verstanden. Die RC-Glieder machen doch
> jeweils 45°, zusammen 90°. Mir fehlen aber nochmal 90° an der
> Schwingungsbedingung.

Das sind keine einfachen RC-Glieder sondern Allpässe. Die können alles 
von 0° bis 180°, je nach Frequenz. Als Schwingfrequenz stellt sich dann 
diejenige ein, bei der die Allpässe genau 90° Phasenverschiebung haben.

Jörg

Autor: Michael (Gast)
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Man wird alt wie eine Kuh, und lernt immer noch (wieder) dazu!
Das hab ich nicht gesehen. Ich programmiere zu viel...

Vielen Dank!
Michael

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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@Uwe
hab es auch simuliert.
Funktioniert wirklich hervorragend! So ein Generator (Schaltung war ja 
früher immmer mit dabei) war damals in unserem Plattenspieler auch 
drinn. Das der 90 Grad für den Motor macht, war klar. Die Schaltung 
hatte ich schon rauskramen wollen. Wär ich jetzt aber nicht drauf 
gekommen, damit 2x120Grad zu erzeugen.

Weil man halt mit DDS und ATtiny eben völlig seinen Lehrpfad verlassen 
hat ;-))

Gruß
Axelr.

Autor: Uwe Nagel (ulegan)
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Es muss halt nicht immer digital sein...
Aus zwei Signalen drei machen, wollte ich eigentlich, weil ein gutes 
Dreifachpotentiometer wohl kaum zu bekommen ist. Gute Stereopotis sind 
im HiFi-Bauteilhandel zu bekommen, wenn auch zu ordentlichen Preisen.
Die Schaltung funktioniert natürlich auch mit drei Phasenschiebern, wenn 
man den Regelverstärker nichtinvertierend macht. Das spart einen OpAmp 
ein, man muss aber drei Phasenschieber einstellen. Für 
Festfrequenzanwendungen (Plattenspieler mit Drehstrommotor?) ist das die 
einfachere Lösung.
Die Idee kam mir, weil wir vor Jahren mal eine Schaltung gebaut haben, 
die aus analogen Drehgebersignalen digitale mit fünffacher Auflösung 
gemacht hat. Hier wurden aus Sinus und Cosinus mehrere phasenverschobene 
Signale gemacht, die dann mit Komparatoren zum Rechteck gewandelt und 
mit XOR verknüpft wurden.

Uwe

PS: suche gerade eine einfache Methode digital 4*77,5kHz also 310kHz zu 
erzeugen. Finde keinen Quarz, aus dem man das einfach teilen kann.

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Uwe Nagel wrote:

> PS: suche gerade eine einfache Methode digital 4*77,5kHz also 310kHz zu
> erzeugen. Finde keinen Quarz, aus dem man das einfach teilen kann.

Ein Oszillator mit 77,5-kHz-Quarz und ein Frequenzvervierfacher mit PLL, 
bestehend aus CD4046 und CD4013 als Teiler. Viel billiger wird es kaum 
gehen, wenn das Ausgangssignal einigermaßen sauber sein soll. Als 
Einchiplösung in µP-Nähe gäbe es da noch programmierbare 
Clock-Generatoren oder eben DDS-Chips.

Jörg

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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27,125Mhz div 350= 77.5Khz ;-)

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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oder 12.52917Mhz auf der 3. Oberwelle ergibt 37.58751Mhz div 485 
=77.50002062khz.

Einfach ist anders, stimmt...

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Axel Rühl wrote:
> 27,125Mhz div 350= 77.5Khz ;-)

Die 77,5 kHz bekommt er auch direkt mit einem Filterquarz für Funkuhren. 
Das Problem ist die Erzeugung von 310 kHz.

Jörg

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Jaaa, stimmt.
sry, mein Fehler schäm

Dann könnte man mit solch einem Quarz einen Oszillator aufbauen und die 
4.Oberwelle aussieben, etwas verstärken und wieder sieben und mit 2 
74'ern die IQ Signale erzeugen...

Hmm, PLL geht sicher besser, da hat Jörg Recht.

edit:

oder mit dem 77.5Khz Quarz einen ATtiny mit HighSpeed Timer (Tiny15, 
25,45 usw.) takten und im CTC Mode die Signale ausgeben. So würd ich es 
evtl. bauen.

Autor: Kenny S. (soco)
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hallo zusammen

danke erstmals für all euere Tips ;-)

komme mit einem Projekt gut voran. Der zweite Teil meiner Arbeit 
(Leistungsverstärkung + Spannungsvariation) arbeitet gut und zuverlässig

Was jetzt noch fehlt ist der Drehstrom. Mittels Analogtechnik wird dies 
jedoch einwenig schwierig ...Temperaturstabilität, starre 
Phasenverschiebung
...nicht einfach über lange Zeit zu erfühlen

deswegen kommt nun doch Digitaltechnik in Frage, brauche wieder euere 
Hilfe :-)

was kommt für 3 Phasen Erzeugung an besten in Frage??

- Jörg erwähnt mal eine BLDC Ansteuerung, z.B. mit AT90PWMxx oder 
ATtiny861.

Wäre dies mit DDS auch machbar??
Aber wie 120grad Phasenverschoben??
-> 3 Sinustabellen mit verschobenen Werte -> 3 DDS-Chips, z.B. AD9835 -> 
ist in diesen Chips die Sinus-Tabelle nicht schon fest einprogrammiert??

danke jetzt schon für euere Anregungen

Autor: Kenny S. (soco)
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Ich hatte zuvor Jörg Wunsch persönlich über die mögliche Digitale 
3Phasen Erzeugung angeschrieben und habe die Erlaubnis ihn zu zittieren 
:-)

Jörgs Worte dazu:

> BLDC Ansteuerung, z.B. mit AT90PWMxx oder ATtiny861

Erfahrungen? Nur theoretischer Art, indem ich mir vor allem die Features 
desATtinyX61 mal angesehen habe. Ich glaube mich aber zu erinnern, 
dasses dafür eine Appnote gibt. Einen Experimentiermodul mit 
AT90PWM3habe ich bereits gesehen, der so einen kleinen Motor 
ansteuert;Schaltplan und Firmware dafür gibt es meiner Meinung nach 
auch.

> oder wäre es mit DDS auch machbar?

Ich denke, dass das gehen müsste, habe aber DDSe bislang nur als 
Hardware-Blackbox benutzt, nicht selbst entworfen. Da du relativgeringe 
Frequenzen nur brauchst, ist aber vermutlich die PWM (mitanschließendem 
Filter, da du ja einen analogen Sinus haben möchtest)die einfachere 
Lösung.

> aber wie 120grad Phasenverschoben?
> 3 Sinustabellen mit verschobenen Werte?

Siehe oben, keine praktische Ahnung, aber vermutlich müsste man das 
soauch machen können. Weiß nur nicht, ob man da schon mit einem FPGAoder 
sowas zuschlagen muss, oder ob sich das noch per Software ineinem 
Controller machen ließe. Mein Bauchgefühl sagt, dass für deineFrequenzen 
ein Controller wohl auch noch gehen könnte, basierenddarauf, dass 
Jesper's MiniDDS mit einem AT90S1200 bis über 100 kHzgekommen ist. Du 
wirst halt R-2R-DACs am Ausgang brauchen und damitleben müssen, dass die 
drei Ausgänge mit einem geringen Versatzschalten (der aber im Bereich 
von 1 µs oder so liegt, also nichtrelevant ist für dich).

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Kenny S. wrote:

> Wäre dies mit DDS auch machbar??
> Aber wie 120grad Phasenverschoben??
> -> 3 Sinustabellen mit verschobenen Werte -> 3 DDS-Chips, z.B. AD9835

Wenn ich die Doku richtig lese, müsste das gehen.  Du kannst dort
ja Phasenverschiebungen definieren, und da du sie alle drei mit
FSYNC zugleich laden kannst, solltest du auch deren relativen
Phasenwinkel zueinander sauber einstellen können.

Ist aber natürlich eine ziemliche Kanone auf Spatzen...

Autor: Kenny S. (soco)
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danke Jörg für den Tip

ich gehe den Weg der DDS ...werde 3 Stück AD9833 nehmen. ich brauche 
nicht soviele Register wie beim AD9835 ;-)

und beim AD9833 lässt sich auch ne Phasenverschiebung definieren.

Autor: hans (Gast)
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Alternativ geht auch eine eigene DDS mit 4 DA-Wandlern.
z.B. ein MEGA48 (wegen der Pinzahl) mit 20 MHz und ein
4-fach DA mit Parallelinterface.

http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/dac7725.pdf
(Bsp.: gibt es auch mit anderen Auflösungen)

Mit einer Tabelle von 512 Sinuswerten kann man dann leicht
3 Sinuskurven bis 300 Hz ausgeben. Der 4 DA bleibet unbenutz,
das Syncronisieren geht über nLDAC (Werte vorladen und erst
beim nächsten Timer schalten).
Du erhälst dann direkt 3 x Sinus mit biszu +-10V.
Wenn der Mega sonst nichts zu tun hat (auser evtl. seriell die
Wunschfrequenz einlesen) ist Das Timing kein Problem
durch die parallele Ausgabe.

guß hans

Autor: eProfi (Gast)
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> 3 Sinustabellen mit verschobenen Werte?

Eine Tabelle reicht, Du nimmst zuerst den 0., 85. und 171. Wert,
dann den 1., 86. und 172. Wert.
Also immer mit konstantem Offset.

Bei 300 Hz ist das doch wirklich kein Problem, vor Allem mit 16, 20 oder 
noch mehr (übertaktet) MHz.

Nimm Jesper als Grundlage, das ist sehr ausgeklügelt:
Die volle Prozessorleistung geht in die DDS,
Parameteränderungen laufen über IRQ.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Mal ehrlich, gesetzt den Fall, Geld spielt keine Rolle und schnelle
Fertigstellung ist das Ziel, wäre nicht 3 x DDS-IC die praktikablere
Lösung?  Ich kann mir vorstellen, dass die Firmwarebastelei (noch
dazu basierend auf Jespers handgefeiltem Code) vergleichsweise
langwierig wird.

Autor: Kenny S. (soco)
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eine Sin-Tabelle mit 3 versetzenten Abgriffe, wäre auch ne Idee.

aber ich probiers mit 3 DDS-IC's

ich sehe dort den Vorteil, dass die für die Sinus-Erzeugung gemacht 
sind, Sin-Tabelle und DAC inbegriffen.

Da der AD9833 über SPI kommuniziert, ist die Wahl des µC's auch nicht 
eingeschränkt.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Kenny S. wrote:

> aber ich probiers mit 3 DDS-IC's

Schreib mal über Erfolg oder Misserfolg, wenn du's fertig gezimmert
hast.  Könnte ja auch für andere mal interessant sein.  Die AD-Teile
sind nicht gerade spottbillig, aber wenn man damit 1-fix-3 fertig
wird, kann das ja durchaus manchmal sinnvoll sein.

Autor: faustian (Gast)
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Vielleicht würde Siemens Halbleiter Schaltbeispiele 1959 (im Netz als 
PDF zu finden) Seite 46 taugen?

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