Hallo, ich habe zu meiner Frage einige Zeit im Netz und auch diesen Foren herumgesucht, konnte durchaus etwas dazulernen, aber eine Kernfrage bleibt bei meinem Ansinnen noch offen. Ganz Kurz: Ich suche eine Induktionsschaltung, die ich halbwegs flink von 0-~40W Ausgangsleistung regeln kann. Etwas ausführlicher: Ein Metallteil soll trotz schwankender Umgebungsbedingungen per Induktion auf einer festgelegten Temperatur gehalten werden. Diese wird klassisch über einen naheliegend angebrachten Fühler gemessen. Es geht um Heizleistungen zwischen 20-40W und Temperaturen unter 450°C. Ziel ist, dazu eine kleine ZVS zu dimensionieren, die sich durch irgendeine Art mäßig schnelles Schalten (mind. 4Hz) oder durch eine anderweitige Art Portionierung / Modulierung der Eingangs- oder Ausgangsleistung halbwegs sinnvoll und nicht zu träge temperaturregeln läßt. Kann die klassische ZVS in irgendeiner Form dahingehend modifiziert oder ausgebaut werden? Da es sich hier, soweit ich lernen konnte, um Schwingkreise handelt, die sehr hohe Ströme führen, auch sauber einschwingen müssen und für mich eher "rustikal" anmuten - ohne das negativ zu meinen -, weiß ich nicht, wie ich damit umgehen muß. Die Frage ist in diesem Forum aufgrund der Tatsache eingestellt, daß ich die Regelung per AVR µC und Software lösen möchte. Eine "Brücke", die eventuell nötig ist, muß von mir also ebenfalls bedacht werden. Kleine Hinweise, Links, Erklärungen und andere Schnipsel, von denen ich Antworten ableiten und weiterlernen kann, sind schon eine Hilfe. Ich bin recht sicher, in den bisher gelesenen Beiträgen dazu keine direkte, passende Info gefunden zu haben. Vielen Dank für eure Zeit!
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Mike K. schrieb: > Kann die klassische ZVS in irgendeiner Form dahingehend modifiziert oder > ausgebaut werden? Zulassungstelle für die Vergabe von Studienplätzen?
Ach nee, die heissen etwas und jetzt überhaupt anders: Stiftung für Hochschulzulassung (SfH), bis 2008 Zentralstelle für die Vergabe von Studienplätzen (ZVS)
@ Mike K. (zod) >Ich suche eine Induktionsschaltung, die ich halbwegs flink von 0-~40W >Ausgangsleistung regeln kann. Klingt moderat. >Es geht um Heizleistungen zwischen 20-40W und Temperaturen unter 450°C. >Ziel ist, dazu eine kleine ZVS zu dimensionieren, die sich durch ZVS ist ein Schaltungsprinzip, kein Gerät oder so. Der Royer Converter ist halt eine der einfachsten und ältesten Variante von Zero Voltage Switching. >irgendeine Art mäßig schnelles Schalten (mind. 4Hz) Warum so wenig? Normale Induktionskochfelder werden mit gleichgerichteter Netzspannung bertrieben, pulsen somit mit 100 Hz. Das kannst du auch machen. >Kann die klassische ZVS in irgendeiner Form dahingehend modifiziert oder >ausgebaut werden? Du kannst vor den Royer Converter einen Leistungsschalter (MOSFET) setzen und dort per PWM die mittlere Leistung regeln. >Da es sich hier, soweit ich lernen konnte, um Schwingkreise handelt, die >sehr hohe Ströme führen, auch sauber einschwingen müssen Das sollten sie ;-) >eher "rustikal" anmuten - ohne das negativ zu meinen -, weiß ich nicht, >wie ich damit umgehen muß. Es funktioniert. Die Luxusvariante schaltet vor den Royer-Converter einen einfachen Step-Down Wandler und speist damit mit Gleichspannung. Dann muss er nur einmal sauber anschwingen ;-) >Die Frage ist in diesem Forum aufgrund der Tatsache eingestellt, daß ich >die Regelung per AVR µC und Software lösen möchte. Kann man machen. Der Avr misst die Temperatur und stellt demenstprechend die PWM ein.
Falls Du LTspice installiert hast, schau mal bei den Educational nach, dort ist eine Royer Schaltung, mit einer Steuerung über die Emitter der Leistungstransistoren. Die lässt sich mit einem zusätzlichen externem Transistor sicher für Deine Zwecke modifizieren.
@Irep: Die Assoziation liegt mir fern, das wäre hier auch das falsche Forum. Ein Blick in die Themaüberschrift verrät dir allerdings: ZVS -> Royer-Konverter, der ist gemeint. @Oleg: Super, ich habe mich da selbst, muß ich gestehen, noch nicht herangetraut, aber wenn jemand eine funktionierende Vorlage hat, dann fällt mir die Modifikation leichter. Danke für den Tipp. @Falk: Abermals vielen Dank für deinen Beitrag! > ZVS ist ein Schaltungsprinzip Verstehe - Genügt denn der Royer-Converter für den genannten Zweck, oder sollte ich nach anderen Schaltungen suchen, um das Feld zu erzeugen? (Wenn ja: eventuell einen Tip?) >> (mind. 4Hz) > Warum so wenig? Normale Induktionskochfelder [..] pulsen somit mit 100 Hz. Ich wollte nur gaaanz vorsichtig eine ungefähre Untergrenze setzen, da ich nicht wußte, ob sich (bspw. wegen des Anschwingens) diese Art Schaltung überhaupt pulsen läßt. :) 100Hz dagegen klingen sehr gut in meinen Ohren! >> auch sauber einschwingen müssen > Das sollten sie ;-) Kann ich etwas tun, um das zu forcieren / begünstigen, wenn ich nicht (s.u.) den Weg über den Step-Down gehe? > Die Luxusvariante schaltet vor den Royer-Converter einen einfachen Step-Down > Wandler und speist damit mit Gleichspannung. Luxus ist vielleicht nicht verkehrt - ich mag / bevorzuge jedenfalls, wenn der Aufwand vertretbar ist, die elegantere, effizientere Lösung, wo möglich. Wie muß ich das "Verbrauchsverhalten" eines R-C denn verstehen? Ähnlich wie eine Ohmsche Last, wo auch Strom mit steigender Spannung ansteigt? Oder muß ich Spannung \ Strom genauer steuern \ begrenzen (bspw. Konstantstrom zuführen)? > Der Avr misst die Temperatur und stellt demenstprechend die PWM ein. Ja, so hatte ich mir das vorgestellt. Mit ihm könnte ich ggf. auch den besagten Step-Down realisieren; so kenne ich auch U und I genauer, damit auch P, und kann das in der Software zusätzlich zur Temperatur in die PID-Regelung einfließen lassen. Traumhafte Bedingungen, wenn ich nichts übersehen habe. @Allgemein: Gerade noch eine kleine Verständnisfrage: Mit den extremen Strömen im Schwingkreis habe ich "direkt" nichts zu tun, oder? Ich rege den LC-Kreis von außen mit einer gewissen Energie an, und dann schwingt er mehr oder weniger autark?
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@ Mike K. (zod) >Verstehe - Genügt denn der Royer-Converter für den genannten Zweck, Ja. >> Das sollten sie ;-) >Kann ich etwas tun, um das zu forcieren / begünstigen, wenn ich nicht >(s.u.) den Weg über den Step-Down gehe? Richtig dimensionieren. >Wie muß ich das "Verbrauchsverhalten" eines R-C denn verstehen? R-C was? Royer Converter? >Ähnlich wie eine Ohmsche Last, wo auch Strom mit steigender Spannung >ansteigt? In erster Näherung ja. > Oder muß ich Spannung \ Strom genauer steuern \ begrenzen >(bspw. Konstantstrom zuführen)? Nein, das macht die Schaltung schon allein. >Mit den extremen Strömen im Schwingkreis habe ich "direkt" nichts zu >tun, oder? Nein. > Ich rege den LC-Kreis von außen mit einer gewissen Energie >an, und dann schwingt er mehr oder weniger autark? Genau.
Super, danke! Ja, R-C -> Royer-Converter, sorry ;) Aber deine Antwort nahm das ja korrekt an. Ein kleiner Blitz schoss mir eben noch in den Kopf, der da hoffentlich keine Schwierigkeiten macht ... Ich hatte ja erwähnt, am Metallstück die Temperatur zu messen - aber da das Innere des Thermistors (hier ein Vishay NTC mit 47k@25°C) ebenfalls metallisch ist und die Zuleitungen auch: Muß ich den außerhalb des magnetischen Feldes anbringen, oder kann ich den in diesem Anwendungsfall ohne Probleme auch reinbringen (bspw. ins Metallteil einlassen)? Wird da nicht auch eine (geringe) Spannung induziert? Kontaktlos kann ich nicht messen, und wie man das Magnetfeld so genau auf einen Punkt bündelt, daß ich den Thermistor gefahrlos in direkter Nähe anbringen kann, wäre mir bislang nicht genauer bekannt. Ich frage primär, ob es dazu Erfahrungswerte oder Empfehlungen gibt; im Zweifelsfalle: Versuch macht kluch. ;-)
@ Mike K. (zod)
>Wird da nicht auch eine (geringe) Spannung induziert?
Kann sein.
Mike K. schrieb: >> Die Luxusvariante schaltet vor den Royer-Converter einen einfachen >> Step-Down Wandler und speist damit mit Gleichspannung. > Luxus ist vielleicht nicht verkehrt - ich mag / bevorzuge jedenfalls, > wenn der Aufwand vertretbar ist, die elegantere, effizientere Lösung Der Luxus hält sich in Grenzen. Vorteil der PWM ist halt die nahezu konstante Ausgangsleistung nach dem Royer-Konverter, weil die ohnehin notwendige Drossel in der Betriebsspannungszuführung als Glättung wirkt. Nicht umsonst sind die meisten Kaltkathoden-Inverter nach eben diesem Prinzip aufgebaut. Aber für eine Heizung - also einen eher langsamen Vorgang - reicht sicher auch eine ungefilterte PWM. Und langsamer.
Angehängte Dateien:
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ltspice-royer-nach-joerg.png
8,2 KB
Hmm .. okay, alles, was folgt, unter der Annahme, daß ich alles Gelesene korrekt verstanden habe: Ich wähle die Schaltungsvariante, die mit einer Drossel (statt 2) funktioniert. Die folgende Schaltung scheint sinnvoll: http://www.joretronik.de/Oszillatoren/Oszillatoren.html Jene, wo drunter steht (dort folgt Kapitel nach dem Bild): "MOSFET-Royer-Oszillator mit hocheffizienter Gateansteuerung". Ich denke, die sinnvollste Modifikation zur Regelung dürfte wohl die sein, einen FET mit PWM am Gate direkt vor die Drossel zu hängen, die quasi als Speicherdrossel des Step-Down mitwirkt. Er hat nicht alle Bauteile bemessen, logischerweise - dazu habe ich mir die hier im Thread verlinkte LTSpice in die obige Schaltung umgebaut und teils bedacht, teils experimentell Werte bestimmt. Bei der Sinnhaftigkeit bin ich mir nicht ganz sicher, die Simulation scheint aber zu funktionieren. Bis auf merkwürdige "Ausreißer" in den Plots (wo ich bspw. im Schnitt 6A habe, und ein Spike nach 800A ausschlägt, bei Spannungen habe ich das teils auch). Die ASC hätte ich mal angehängt, darf ich aber nicht direkt(?) .. Vorerst eine PNG im Anhang. R1 und R2 bewegen sich zw. 5-200 Ohm (reine Tests); nach meinem Wissensstand/Verständnis sollen die Gates wegen der Schaltverluste schnell umgeladen werden, was mich zu kleineren Widerständen bringt. R4 und R5 sind im Original (mit den Dioden anstelle der oberen MosFETs) mit 220 Ohm bemessen, etwa dort wollte ich sie lassen. Der MosFET zur PWM käme vor L3 in die Schaltung. Wie ich Koppelfaktor, L4 und R3 bemessen muß, um brauchbare resultate zu bekommen, ist mir nicht klar; ich habe dort ja nur ein Stückchen Metall. Habe hoffentlich keine groben Schnitzer gemacht. Danke nochmals für alle eure Beiträge, sie helfen mir sehr.
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