Servus mitteinand, ich überlege mir gerade wie ich einen Hochspannungsverstärker bauen kann. Die Eingangsspanung liegt bei 5V und soll um den Faktor 30 auf 150V verstärkt werden. Das in beide Richtungen, also bipolar. Strom 30mA, Frequenz unter 100kHz. Ist zum vorspannen von einem Piezo. Bisher habe ich eine Lösung mit einem PowerOpAmp (PA82J) aber der kostet ca. 200€ und ich will mir nicht für einen Prototypen so einen kaufen, der dann nicht geht... HAt jemend eine Lösung mit Opamp und passender Endtufe parat? Kann ich so was mit einer einfachen AB-Endstufe machen? Gruß und Danke Philipp
150V ist nun sicher keine Hochspannung, Röhrenschaltungen brauchten eher mehr. 4.5 Watt schafft gar noch der eine oder andere OpAmp wie leider viel zu teure PA81, leider nicht der billige OPA454. Für die Piezo-Ansteuerung gibt es viele Bauvorschläge im Netz, mit unterschiedlichen Methoden (MOSFET oder bipolar, echte AB-Endstuife oder trickreich die Ansteuerung als low sie verwendet), bekannt z.B. der aus Horowitz/Hill Art of Electronics.
Du musst einen der monolythischen Verstärker von Apex nehmen. Die sind viel preiswerter. PA240? http://www.cirrus.com/en/products/apex/index.html
Solange keine Gleichspannung sondern 100 kHz im Gespräch sind, könnte man auch mal über einen geeigneten Trafo oder besser Ferritkern nachdenken?
DC muss da eben auch rüber, vor allem da ich einen Piezo damit in der Länge variere. Der PA240 schaut echt gut aus, besonders da er nicht viel kostet. Ich frag mich warum der PA82J dann so viel mehr kostet, aber egal. Hat die Schaltung aus Art of Electronic mal jemand nachgebaut?
aja, ich habe dafür auch mal bei Traco Power angefragt, ob die ein passendes Hochspannungsnetzteil haben, es gab da was mit +-180V und 30mA. Für 250€. Hat dafür jemand eine alternative?
Die Apex Verstaerker haben teilweise unterschiedliche Preise aufgrund des Rauschen, aufgrund der Verlustleistung. Alternativ koenne man auch einen Videoverstaerker vewenden, zB einen TDA6101Q, muesste da aber Kompromisse bei der Spannung machen. Ich verwend auch den PA240 fuer Piezos. Seltsamerweise sind meine Piezos strikt unipolar, gehen kaputt bei falscher Polung.
hm, ja das mit der polung ist so eine sache. ich glaub das muss ich mir noch genauer anschauen, bisher hieß es das muss bipolar sein.
Guck mal in der AN86 von Linear Technology auf Seite 39 nach, dort findest du einen solchen Verstärker.
> Ich frag mich warum der PA82J dann so viel mehr kostet, aber egal.
Weil das ein Aufbau mit diskreten Transistoren und aufgedruckten
Widerständen auf einem Keramiksubstrat ist (Hybrid). Zusätzlich muss
dann auch noch ein Abgleich aller Widerstände mit dem Laser gemacht
werden. Die Verpackung in einem TO-3 ähnlichen Gehäuse ist dann auch
noch teuer.
So jetzt hab ich mir den PA240 mal angeschaut. da gibs net appnote von Apex/cirrus wo die berechnung eines piezotreibers drin ist. Wenn ich mir den maximalen strom ausrechne, komme ich auf 5,1A und das bei schon 1kHz. Ich würde gerne bis min. 10kHz kommen, da muss ich dann fast einen Amp mit einem so großen strom nehmen, oder? der piezo hat ein C von 2,75µF, max 180V. Ich will mit dem nicht fahren, also nicht mit 10kHz von einem Anschlag zum anderen fahren, jediglich eine Längenänderung auregeln. Hat da noch jemend einen Tip? Danke und Gruß Philipp
> komme ich auf 5,1A würde gerne bis min. 10kHz kommen Vorhin sagtest du: > Strom 30mA, Frequenz unter 100kHz Weisst du eigentlich was du brauchst ? Fällt das jetzt unter Lernphase, daß hinterher alles anders ist als vorher ?
das erste war ein richtwert, den man mir gab. jetzt hab ich nachgerechnet und komme auf ganz was anderes. entweder der pieto hat gar keine so große kapazität, glaub ich aber nicht, so stehts im DB ja auch drin. Von den 100kHz hab ich mich be der Rechnung schon verabschiedet...
5.1A und 10kHz (oder 25A und 50kHz) bei +75V/-75V sind durchaus die Pegel und Leistungen, die fertige kommerzielle Audioverstärker erreichen können, und die arbeiten teilweise auch an Piezolautsprechern, können solche Lasten also i.A. ab. Wenn dich der Drift nicht stört, könntest du die auf Durchreichung von Gleichspannung umbauen (oder erkennen daß Gleichspannung gar nicht notwendig ist) und einfach solche fertigen Verstärker nehmen. Neu möge sie zwar auch 200 EUR kosten, aber oft steht so was rum.
Zur Schwingungsvermeidung ist dann aber ein ohmscher Vorwiderstand von einigen Ohm erforderlich. Die Endstufen in Spannungs-Gegenkopplung mögen rein kapazitive Lasten garnicht. In der Regel ist es leicht möglich, diese Geräte zu Gleichspannungsverstärker umzubauen. Koppelelkos sind unüblich und nach Kontrolle der Schaltung meist entfernbar. Dann wäre noch die Schutzschaltung zu überlisten.
Also. Niemand blaest Ampere in einen Piezo, ohne dass dieser abraucht. Ueblicherweise benoetigt man eine Grosssignalbandbreite von unter einem KiloHertz. Und oben drauf ist irgendwelches Signal im MilliVolt Bereich von bis zu 20kHz. Falls es trotzdem passiert, dass mehrere Volt im Bereich von ueber 20kHz auf das System gelangen, geht ueblicherweise die Befestigung des Piezos kaputt. Auch der zaeheste Epoxykleber wird zermuerbt. Daher hat man einen Widerstand im Serie, der die Bandbreite des Piezos auf 1/RC < Resonanzfrequenz zuruecknimmt. Dh die 60mA eines PA240 sind genuegend. Ich hatte jeweils 33 Ohm oder so.
hey super, vielen vielen Dank für die Infos. Ich denke das rechenbeispiel war da eher für einen Piezotisch oder so was. ok, dann werd ich den PA240 nehmen, der sieht auch in der simulation recht gut aus! Danke nochmals gruß philipp
Das lässt sich allgemein so nicht sagen. In der abstandsmessenden Ultraschallsensorik wird z.B. bei 120kHz mit Spannungen von um die 100V bei Strömen von 1A gearbeitet. Das sind dann Piezotabletten in der Größe D=15mm*h=2mm. Wichtig ist nur, dass die Polarisationsspannung nicht überschritten wird. Der Strom ist dagegen kein Problem, wenn die aufgesputterte Leitschicht hierfür ausgelegt ist. Bei Ultraschall-Reinigern sind Ströme im Amperebereich üblich. Bei Schweißanwendungen auch. In der Antriebstechnik kann das variieren.
> Der Strom ist dagegen kein Problem, > wenn die aufgesputterte Leitschicht hierfür ausgelegt ist Na ja, ich hab schon Piezos wegen Leistungsüberschreitung kaputtgekriegt (Riss im Material), obwohl die Spannung nicht überschritten wurde.
Das hängt definitiv von der Auisführung und der Applikation ab. Ein Piezo-Signalgeber ist für andere Ströme ausgelegt als ein Common-Rail Injektor. Da er allerdings 3µF geschrieben hat und nicht 3nF, muss es sich definitiv um eine leistungsstarke Anwendung handeln.
Ha, Leistungsstark, eben nicht. dann wärs ja aufregend Der pieze bewegt einen kleinen Goldspiegel der als endspiegel eines laseroszillaotrs dient hin und her. der speigel wiegt so gut wie nix. nur brauch ich halt einen "großen" weg und daher kam dieser piezo zustande. Ich glaub es war dann eh so, dass der grad rumlag und schon mal für so was ähnliches hergenommen wurde, desshalb ham mer wieder den genommen.
Fuer einen Laserspiegel benoetigt man wie gesagt nicht die 150Vpp bei der maximalen Frequenz, sondern DC bis sub-kHz. Man sollte nicht versuchen einen luftgefederten Tisch mit einem Piezo zu ersetzen. Das mechanische Rauschen im Audiobereich ist auf einem luftgefederten Tisch um eine ganze Groessenordnung kleiner. So ganz nebenbei. Wenn man's noch besser machen will, kommt eine schalldaemmende Haube ueber den Aufbau. Worum geht's denn ? Stabilisation einer Linie oder Modenlocken ?
am ende wird die faser vergossen und temp stabil. nur das kleine stück vom kollimator bis zum spiegel bleibt frei. aufgebaut wirds auf nem luftgepolstertem tisch. das ding sollte halt ein bisschen universeller sein, nicht nur für diese eine anwendung
> das ding sollte halt ein bisschen universeller sein
Sehr vernünftige Anforderung.
Wir wissen zwar noch nicht wozu wir's brauchen,
aber wir verbasteln mal den alten Schrott
und erzwingen uns teure Lösungen die wir niche brauchen
und setzen dazu Leute ein die damit überfordert sind.
Gebastel statt Berechnungen,
ist das das neue Niveau der deutschen Forschungsindustrie ?
Vermtulich outgesourct.
ich bau parallel zur pa85 schaltung mal die aus dem art-of-electronic auf. die wäre von den kosten her unter 10€ und laut PSPICE funktioniert die im DC Fall sehr linear. den AC Fall versuche ich dem simulator grad noch zu erklären, da mag er noch nicht so. wenn ich ergebnisse habe, meld ich mich wieder, servus und danke an alle gruß philipp
Angehängte Dateien:
-
pushpull_verst__rker.png
1,2 KB
Ganz banale Antwort: Probiers doch einfach mit nem simplen Push Pull Verstärker aus einem PNP und einem NPN Transistor. Die Transistoren selbst kannst du ja mit nem schwachen Verstärker steuern. Wieso immer kompliziert, wenns auch einfach geht? Schaltplan habn ich drangehängt. MFG Thomas
> immer kompliziert, wenns auch einfach geht
Weil
a) sein Eingangssiognal nicht 150V gross ist
und
b) diese Schaltugn eine Totzone hat, er jedoch seine Piezos nicht so
schlackern lassen will, sondern feinfühlig langsam leicht hoch und
runter steuern möchte.
so, ich habe jetzt die schaltung mit dem PA240 und der discreteren version aus dem Art-of-Electronic simuliert. Der PA240 ist recht schnell, und ist extern kompensierbar, was schon mal gut ist find ich. Die discrete Lösung ist etwas langsamer, liefert aber bedeutend mehr strom (klar, externer MOSFET) aber wahrscheinlich auch billiger. Als OPV nehm ich den OPA27. Also bisher sehe ich nur die besagten unterschiede, mal schauen was der prototyp sagt. Den Piezo mess ich noch mal aus, ich möcht schon wissen wo der 3uF haben soll... Gruß Philipp
Um den Thread nochmal zu beleben: Muss auch einen Piezo (Eckdaten: 200V, max. Strom noch nicht klar)ansteuern. Das mit den Verstärkern von Apex ist soweit ganz nett, was ich von der Theorie her aus dem Datenblatt rauslesen kann. Meine Frage ist jetzt nur: Wie erzeugt ihr die 200V Gleichspannung? 230V Stromnetz gleichrichten und Spannungsregler oder sowas? Würde mich über eure Vorschläge sehr freun! Gruß, Martin
MartinSche schrieb: > Meine Frage ist jetzt nur: Wie erzeugt ihr die 200V Gleichspannung? > > 230V Stromnetz gleichrichten und Spannungsregler oder sowas? So in der Art. An guten Tagen investieren wir noch in einen Trafo.
Ja Trenntrafo, aber Übertragungsverhältnis 1:1 Könnt ihr mir da einen passenden Spannungsregler(also von sqrt(2)*230V auf 200V) nennen? Der Wirkungsgrad ist mir relativ egal... Danke!
MartinSche schrieb: > Ja Trenntrafo, ja. > aber Übertragungsverhältnis 1:1 natürlich nein. > Der Wirkungsgrad ist mir relativ egal... Merkt man deutlich an der Art Deiner Antwort.
Es soll ein Gerät für experimetelle Zwecke werden, deshalb ist der Wirkungsgrad nicht so wichtig. Ich wollte damit sagen, dass ein lineare Regler ausreichen würde. Leider ist mir im Moment nur ein Regler bis 120V bekannt. Wie hast du es den genau gemeint mit dem Trafo? Mein Ansatz wäre gewesen: Trenntrafo zur galvanischen Entkopplung der am Ausgang wieder 230V AC hat und ich das dann gleichrichte. Deine sarkastische Antwort lässt mich drauf schließen, dass das keine gute Idee ist. Wie würdest du es den machen?
Ich hab mal einen Hochsetzer mit einem LTC1683 gebaut. Der kleine Ferrittrafo, Groesse E20, braucht ein paar Anlaeufe. Denn das Windungsverhaeltnis von 20:1 ist nicht so trivial bei 50kHz. Seither verwend ich die. Vorher hab ich mir jeweils ein Linear Netzteil von RS Components reingezogen. Das 200V Teil gibt's aber nicht mehr, da sie's nicht in RoHS hinkriegten. Es hatte einen LM723 drauf.
wenns nur um die bereitstellung der hochspannung geht, würd ich einen DCDC Wandler von Traco nehmen. Die nennen sich MHV. Liefern allerdindgs recht wenig Strom. Da du nichts von der Leistung schreibst würd ichs mal mit dem versuchen. Leider kostet das Ding (also meiner mit 180V) ca. 150€
> Könnt ihr mir da einen passenden Spannungsregler > (also von sqrt(2)*230V auf 200V) nennen? VB408. Aber wenn du schon einen Trafo hast, warum dann nicht gleich den richtigen Trafo nehmen, so mit 140V Wicklung ? Klär aber erst mal den Strombedarf, denn ein Piezo mit 100kHz wie Philipp Putzer braucht dann doch deutlich mehr als ein paar MIlliamopere. Und wenn du schon eine OpAmp ähnliche Regelung der Piezo-Spannung hast, wozu dann noch die Betriebsspannung regeln ? Betrachte den Netzteilregler gleich als einstellbare Spannungsquelle mit der Ausgangsspannung für deinen Piezo.
Hallo! Erstmal vielen Dank für eure Antworten! Ich muss die jetzt erstmal häppchenweise verdauen! Kennt ihr vielleicht Literatur die sich mit der Ansteuerung von Piezos beschäftigt? Die Arbeit ist Bestandteil meiner Diplomarbeit und ein ordentliches Einarbeiten liegt noch vor mir. Insofern bin ich für jeden Hilfe dankbar! Viele Grüße, Martin
Hallo, eigentlich ist die Arbeitsweise beim Anfertigen einer Diplomarbeit eine andere: Thema erhalten->Einarbeiten->Simulieren/Testen->evtl. Rücksprung zu Einarbeiten/Hilfe suchen->Aufbau fertigstellen->Arbeit schreiben Du rufst gleich als erstes laut um Hilfe und suchst Schaltungen, ohne zu wissen, was du eigentlich willst. Trotzdem noch ein Tip von mir: Es gibt nicht sonderlich viele Hersteller von Piezoaktoren für wissenschaftliche Anwendungen. Zwei große Hersteller kommen aus Deutschland: Piezo Jena (sehr nette, hilfsbereite Leute!), PI Physik Instrumente Bei beiden findest du online Unmengen an Informationen, die die Ansteuerung eines Piezoaktors betreffen. PI schickt einem auf Anfrage einen Katalog, rund ein viertel darin ist Theorie! Gruß
Benito schrieb: > eigentlich ist die Arbeitsweise beim Anfertigen einer Diplomarbeit eine > > andere: > > Thema erhalten->Einarbeiten->Simulieren/Testen->evtl. Rücksprung zu > > Einarbeiten/Hilfe suchen->Aufbau fertigstellen->Arbeit schreiben Dieses Vorgehen gilt als veraltet, denn es stammt aus der "Vor Guttenberg" Zeit. Alle, die heutzutage was auf sich halten, LASSEN schreiben. Bzw. fragen so kompromisslos an wie MartinSche . Weitere Belege finden sich dazu bei C- und F- Parteien.
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