Servowatt verschalten in Impedanzwandler funktioniert nicht

Ich wollte den Servowatt ursprünglich als Stromregler betreiben. Dieses besagte komische Verhalten war dann, wenn ich den Eingang auf Masse gelegt haben (-> der Stromregler sollte 0 A liefern), ist der Ausgangsstrom von der positiven auf die negative Strombegrenzung immer hin und hergesprungen (ca. 100 kHz). Die selbe Stromreglerbeschaltungsplatine funktioniert aber am DCP780/60 -> daran kann es nicht liegen.

Aus diesem Grund hab ich mir zu Testzwecken eine Impedanzwandlerbeschaltung gebaut. Da ist dann das oben erwähnte Verhalten aufgetreten.

Ich hab jetzt einen 2ten Servowatt (auch ein DCP520/84 HSR) mit selbiger Beschaltung betrieben - > selbes Verhalten.

Also kaputt wird nichts sein.

Vom Hersteller hab ich leider noch keine brauchbare Rückmeldung erhalten.

Ich weiß, dass diese Informationen etwas dürftig sind, aber ich hab selber auch nicht mehr.

Einziger Unterschied zwischen dem DCP780/60 und DCP 520/84 ist, dass Shunt-Widerstände anderer Bauart eingelötet wurden (aber gleicher Widerstandswert - auch nachgemessen)

Martin schrieb:

Ich hab mir dann zu Testzwecken die mitgelieferte Programmierplatine als Impedanzwandler aufgebaut. Auf dem 780er funktioniert es perfekt. Auf dem anderen werden unabhängig vom angelegten Eingangssignal ca. -5V DC am Ausgang ausgegeben (auch bei AC Eingangssignalen).

Du hast also die Testschaltung aus dem Datenblatt DCP520/60 verwendet. Warum gibt es für den DCP520/84 HSR kein Datenblatt? Ich finde keine Informationen.

Martin schrieb:

Vom Hersteller hab ich leider noch keine brauchbare Rückmeldung erhalten.

Was hat der Hersteller denn gesagt?

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Inbetriebnahme und Überprüfung der Funktion.

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Gerät mit aufgesteckter, beschalteter

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Programmierplatine an das 230V Netz

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anschließen. Es leuchten eine gelbe

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Netzkontrolllampe auf Netzplatine und

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zwei grüne +-63VDC LEDs auf der

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Verstärkerplatine auf. Ist dies nicht der

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Fall, so sind alle Sicherungen zu kon-

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trollieren. Bei ersten Versuchen und

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Experimenten ist es ratsam, einen

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230V-Regeltrafo zum langsamen

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Hochregeln der Netzspannung zu

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verwenden. Der Verstärker arbeitet

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bereits ab 1/2 der Netzspannung in

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allen Funktionen

Leuchtet denn die gelbe Kontrolllampe und die beiden LEDs? Hast Du das Hochfahren mit einen Regeltrafo probiert?

Martin schrieb:

und einmal einen DCP520/84 HSR mit höherer Slew Rate.

Höhere Slew Rate bedeutet auch, der Verstärker wird leichter instabil, wenn er nicht genügend kompensiert wird. Das Datenblatt des DCP520/60 zeigt Dir ja wie kompensiert werden sollte. Sieht das beim DCP520/84 HSR anders aus? mfg Klaus

Ja das ist eines der Probleme. Zur HSR Version gibt es leider kein eigenes Datenblatt. Das ist eine Sonderversion. Ich hab mir jetzt die Testschaltung aus dem Datenblatt des DCP 520/60 aufgebaut. Diese funktioniert problemlos.

Grundsätzlich möchte ich meinen Verstärker in einer Stromregelschaltung betreiben. Ich gebe eine sinusförmige Eingangsspannung vor und möchte durch meine Last (Spule) einen sinusförmigen Strom treiben.

Ich hab mir auch die Stromregelschaltung aus dem Datenblatt des DCP520 aufgebaut.(siehe Anhang) Diese funktioniert mäßig. Man sieht zwar das die Amplitude der Eingangsspannung einen Einfluss auf die Amplitude des Ausgangsstromes hat, jedoch ist der Strom mit einem sehr hochfrequenten Schwingen überlagert. (siehe Anhang) (R1 = 10k; R2 = 1k; Rs = 50 milliOhm) Zur Kompensation hab ich ein 50k Poti (Ra) und einen 0,1 muF Kondensator (Ca) eingelötet. Damit lässt sich diese Schwingung aber nicht dämpfen.

Was kann ich gegen dieses Verhalten machen?

Hallo Martin, RL, Deine Last, ist ja eine Induktivität. Die Phase wird im Idealfall um 90° verschoben. Setz dort mal zum Testen einen ohmschen Widerstand ein.

In diesem Fall würde ich jetzt mit LTspice simulieren. Dein Phasenrand ist auf jeden Fall nicht hoch genug. mfg Klaus

Ja ich simuliere schon im LT-SPice. Aber wenn es ein Phasenrandproblem wäre, würde es ja erst bei einer höheren Anregefrequenz auftreten oder? Dieses Schwingen hat immer die selbe Frequenz, egal mit welcher Frequenz ich die Schaltung anrege.

Ja das mit dem ohmschen Widerstand werde ich demnächst ausprobieren. Im moment ist da nur der ohmsche Widerstand der Spule und die Induktivität der Luftspule bewegt sich irgendwo im 100te muH Bereich.

In LT-Spice verwende ich einen idealen OPV -> kein SChwingen. (in der Messung hat diese hochfrequente Überlagerte SChwingung ungefähr eine Frequenz von 170 kHz).

Mein Ziel wäre es, dass meine OPV-Beschaltung inkl. OPV einen Frequenzgang gleich 1 hat bis ca. 200kHz. Da ich Ströme bis ca. 200kHz in die Last einprägen will.

Wähle ich die Bauteile der Beschaltung anders - > komplette Instabiliät (Springt zwischen positiver und negativer Strombegrenzung wild hin und her)

Meine Schaltung + OPV ist also sehr sensitiv gegenüber der Auslegung. Da es von meinem Leistungsverstärker kein LT-SPice Modell gibt, weiß ich auch nicht wie ich das ganze jetzt angehen soll.

Martin schrieb:

Aber wenn es ein Phasenrandproblem wäre, würde es ja erst bei einer höheren Anregefrequenz auftreten oder?

Nein. Das Schwingen entsteht nicht durch die Anregung, sondern durch Erfüllen der Schwingbedingung. Die Schaltung schwingt unabhängig vom Eingangssignal, das hast du doch selbst festgestellt:

Dieses Schwingen hat immer die selbe Frequenz, egal mit welcher Frequenz ich die Schaltung anrege.

Wenn du die Last erdfrei betreibst, wieso baust du dann eine so aufwändige und schwer zu durchschauende Schaltung und nicht einen einfachen Elektrometerverstärker als spannungsgesteuerte Stromquelle? Siehe Anhang (IL=Ue/RS).

Hallo Martin, ich habe Deine Schaltung auch mit LTspice etwas simuliert. Solch ein unerwartendes Verhalten hatte ich nicht vermutet. Arno hat recht, die Schaltung ist schwer zu verstehen.

Arno R. schrieb:

Wenn du die Last erdfrei betreibst, wieso baust du dann eine so aufwändige und schwer zu durchschauende Schaltung und nicht einen einfachen Elektrometerverstärker als spannungsgesteuerte Stromquelle? Siehe Anhang (IL=Ue/RS).

Das ist eine einfache, klare spannungsgesteuerte Stromquelle. Sie läßt sich ebenso einfach kompensieren. mfg Klaus

Danke für die Rückmeldungen! Ich habe diese Stromregelschaltung verwendet weil diese im Datenblatt des Servowatts angegeben war.

Am Ausgang meines Linearleistungsverstärkers kann ich +-84V anliegen haben und einen maximalen Strom von 6A ziehen.

Irgend einen Grund wird es geben warum im Datenblatt diese komplizierte Schaltung verwendet wird oder?

Aber ich werde diese einfache Schaltung auf jeden Fall mal ausprobieren.

Im Moment ist mein Shunt Widerstand 50 milli ohm. Somit würde ich bei 0,3 V am Eingang die 6A am Ausgang erhalten. In Zukunft möchte ich mir meine Eingangsspannung über eine DAQ Box generieren. Ich hab auch ein Anti Imaging Filter zum glätten nachgeschaltet. Somit sollte das eigentlich keine Probleme geben, oder?

Wie könnte man diese Schaltung am Besten frequenzkompensieren? Wie gesagt, der Betragsgang sollte möglichst lange konstant sein bis zu einer Frequenz von ca. 200 kHz.

Danke!

mgf martin

Martin schrieb:

Wie könnte man diese Schaltung am Besten frequenzkompensieren? Wie gesagt, der Betragsgang sollte möglichst lange konstant sein bis zu einer Frequenz von ca. 200 kHz.

Ich denke du stellst dir die Sache viel zu einfach vor.

Dein Leistungsverstärker muss viel schneller als 200kHz sein, um bis 200kHz einen linearen Frequenzgang zu bekommen, weil am Ausgang eine Spannungsteilung zwischen der Ausgangsimpedanz + Lastimpedanz und dem Shunt auftritt. Außerdem entstehen dabei erhebliche Phasendrehungen, die die Stabilität der Schaltung gefährden. Der Verstärkerausgang selbst ist induktiv und deine Last auch, daher kann man Stabilität durch Reihenschaltung einer kleinen Induktivität zum Shuntwiderstand verbessern/erreichen (frequenzkompensierter Teiler). Wahrscheinlich aber ist auch das zu einfach gedacht, weil eine Luftspule mit ein paar 100µH auch einen kapazitiven Anteil haben wird und dadurch Resonanzen auftreten werden.

Wieviel Strom soll denn durch die Spule fließen?

Bei 200kHz haben 100µH einen Blindwiderstand von reichlich 125 Ohm, da kommt auch mit 84V bestenfalls noch 0,67A zustande.

Ich hab mich da leider mit dem Wert der Induktivität vertan. Dieser liegt doch so im Bereich zwischen 15 und 20 uH.

Grundsätzlich will ich ja die Impedanz meiner Last bestimmen. Das geschieht über eine Strom und Spannungsmessung. (Strommessung = Spannungsmessung am Shunt Widerstand) Und daraus soll dann die Impedanz berechnet werden.

Also ganz so schlimm ist es nicht wenn die Amplitude einbricht, da sowieso die Ausgangsgrößen gemessen werden. Zusätzlich überlagere ich noch einen iterativen Regler, damit ich die Sollspannung nachkorrigieren kann und somit dann den Ausgangsstrom korrigiere um den gewünschten Strom zu erhalten.

Ich werde auf jedem Fall heute diese einfache Stromregelschaltung aufbauen und austesten. Für mich stellt sich jetzt nur die Frage wie ich diese am Besten frequenzkompensieren kann. Also am besten irgendwo ein Poti damit ich eine Eingriffmöglichkeit habe.

Danke!

Martin schrieb:

Ich werde auf jedem Fall heute diese einfache Stromregelschaltung aufbauen und austesten.

Mach das. Ich denke, dann sieht das Verhalten schon anders aus.

Werden zum Verstärker denn keine weiteren Daten geliefert? Ich kann mir dies gar nicht vorstellen. Der kostet doch sicher einiges und dann kein ergiebiges Datenblatt? Z.B. Bodediagramm mit Phasengang. mfg klaus

Martin schrieb:

Grundsätzlich will ich ja die Impedanz meiner Last bestimmen.

Dazu reicht ein RLC-Meßgerät.

Martin schrieb:

Ich werde auf jedem Fall heute diese einfache Stromregelschaltung aufbauen und austesten. Für mich stellt sich jetzt nur die Frage wie ich diese am Besten frequenzkompensieren kann.

Das hatte ich schon am 26.5. beantwortet.