Grrr, ich werd noch verrückt.
Ich versuche hier einen Schwingkreis auf Resonanz einzustellen, und zwar
komplett digital. D.h. ein uC erzeugt ein PWM Signal, und vom
Schwingkreis messe ich den Strom und wandle den Sinus in ein Rechteck
(komparator). Das Rechteck geht in den Capture Eingang und die Dauer
wird gemessen. Damit soll dann wieder die PWM Periode eingestellt werden
und zwar in Frequenz und Phase.
Das klappt aber überhaupt nicht - er fährt mir immer gegen die
Grenzwerte, die ich für die PWM vorgegeben habe. Die Regelung dazwischen
habe ich einfach linear (also Mess-Periode = PWM Periode) oder auch als
PI ausgeführt, bringt aber nix.
Ideen?
Jodler schrieb:> Ideen?
Ja. Problem erstmal analysieren, dann richtig darstellen und dann erst
überlegen, wie man das meßtechnisch angeht.
Tip: um Resonanzen zu messen, sollte man wobbeln und Spannung am
Schwingkreis messen, dann rechnen. Es braucht also keinerlei Regelung,
nur Messungen.
W.S.
Hallo W.S. und m.n., erstmal vielen Dank.
W.S. - Deine Methode ist verständlich, aber wird bei mir nicht
funktionieren können. Ich sagte ja einstellen. Hintergrund ist, dass die
Resonanzfrequenz sich im Echtbetrieb leicht verändert, abhängig von
Umgebungsbedingungen, und die Schaltung das nachziehen soll. Im Moment
habe ich aber eine stabile Umgebung und nicht mal da regelt er sich ein.
m.n. - Glaube ich eigentlich nicht - aber probieren geht über studieren,
das ist schnell mal rumgedreht im Code. Im Moment habe ich
Error=aktuelle gemessene Periode - letzte PWM Periode und dann
error_sum+=error. Ich machs mal schnell um gekehrt und probiere mal aus.
Ne - das wars nicht. Fährt immer noch in den Anschlag. Ich frage mich,
ob ich in der Feedback Schaltung zu viel Störungen reinhole - die
Messwerte für die Frequenz sind einfach nicht stabil (genug), selbst
wenn ich die PWM Frequenz auf die im stabilen Zustand ja bekannte
Resonanz fest einstelle. Oder meine PI Parameter sind murks.
Vielleicht ist auch die Auflösung zu gering, ich hab etwa 8-9 bit
Auflösung über die Periode der Resonanzfrequenz. Hole ich mir da
vielleicht Quantisierungsfehler rein, die der PI nicht ausregeln kann...
Frustrierend.
Schema? Wie sieht Dein Schwinkreis aus? (Serie- oder Parallel-Kreis?)
Welche Frequenz? Welche Güte? Wodurch ist die Resonazfrequenz
veränderlich, bzw. um wieviel kann sich diese Ändern? Was ist die
Anwendung? Metallsuchdetektor?
Mit etwas mehr an Infos könnte Dir bestimmt konkret geholfen werden...
Noch in kleiner Tipp: Ein Schwingkreis ist auf Resonanz, wenn Strom (i)
und Spannung (u) keine Phasenverschiebung zueinander haben!
Baue Dir eine Schaltung, Die aus dem Strom (i) durch den Schwinkreis
eine Spannung (Ui) erzeugt und führe die beiden Signale (Ui + Uu) auf
einen Phasenkomperator + Loopfilter, dessen Ausgangspannung einen VCO
ansteuert.
Das ganze kann man dann auch digital per uC machen, das Loopfilter
(PI-Glied) und den VCO (PWM) wären dann per SW zu bewerkstelligen...
Hallo Peter, auch Dir vielen Dank für die Hilfe.
Zu Deinen Fragen: Im Moment bin ich noch am Probieren, erst einmal
prinzipiell die Regelung hinzubekommen. D.h. das veränderliche Element
ist im Moment einmal ausgeschlossen - es handelt sich wirklich nur um
einen Schwingkreis mit 187kHz gemessener Resonanzfrequenz. Serienkreis,
vermutlich geringe Güte, ich weiss diese nicht. Soll mittelfristig
einmal die Primärspule einer doppeltresonanten Teslaspule werden. D.h.
da Serienresonanz, ein quasi-Kurzschluss bei Resonanz, ein CT nimmt den
Strom auf, dieser wird in Rechteck verwandelt, die Halbperiodendauer per
Capture gemessen.
Zu Deinem zweiten Vorschlag - eine PLL via 4046 habe ich schon hinter
mir, klappt soweit in ähnlicher Anwendung. Allerdings ermöglichte eine
Software PLL (darum handelt es sich ja im Grund) mit uC so viel mehr an
späteren Einstellmöglichkeiten, dass ich es gerne darüber realisieren
möchte.
Genau die digitale Variante probiere ich:
1) Phasendetektor:
Error = Aktuelle Capture-Periode - letzte PWM Periode <== Phasendetektor
2) PI-Regler:
Error_sum+=Error;
Neue PWM Periode = Kp*error+KiTa*error_sum;
Kp=0.6;KiTA=0.5 (allerdings mal 2^16 und später wieder dividiert, um
ganzzahlig rechnen zu können)
3) NCO (numeric controlled oscilator) = PWM
Pläne für so einen Tesla Trafo zu bauen liegen bei mir auch schon länger
in der Schublade, und zwar einen richtig grossen mit einigen kVA,
gespiesen ab Netz (ab 3 x 400 VAC. Ich habe dazu auch schon einige
Simmulationen betrieben und kam zum Schluss, dass ich wohl besser ne
Nummer kleiner beginnen sollte!
Die Resonazfrequenz der HV Spule (Coil) ist gegeben durch deren
Induktivität und Kapazität zwischen den Windungen und des Kopfes, ich
kam auf Werte von ca 100..300 kHz
Mit der Primärspule ca 4..7 Wdgn will ich einen hohen HF-Strom von einer
Leistungs H-Brücke eingespiesen, die Frequenz will ich mit einem
Funktionsgeni eingestellen.
Die Simmulation zeigte einen interessanten Effekt: Obwohl die
Primärspule zum HV-Coil nur lose gekoppelt ist (zB 5..10%) ergibt sich
bei der Resonanzfrequenz des HV-Coils eine Serieresonanz und der
Primärstrom wird nur noch durch Kupferverluste begrenzt (nicht mehr
durch den induktiven Blindwiderstand), bei idealen Verhältnissen gehen
Primärstrom und Sekundärspannung gegen unendlich! => Der Wechselrichter
muss kurzschlussfest sein, bzw Strombegrenzung z.B. durch kräftige
Hallogenscheinwerfer einbauen.
Noch was: Einen uC würde ich nicht in der Nähe eines Tesla-Trafos
einsetzen, die Starken Felder induzieren überall zerstörerische
Spannungen (ESD- und Sprühentladungen) das ist kaum kontrollierbar.
Man hat Sprühentladungen an allen Metallkannten, die auch nur in der
Nähe sind, ich habe diesbezüglich schon einige Erfahrungen mit 30..80 kV
(DC und 50 Hz)
Benutze einen aten Funktionsgeni der gaaaaaaaanz weit weg im Nebenzimmer
steht und mit einer guten (Blitz-)Schutzschaltung versehen ist.
Hallo Peter,
schöne Lösungen dazu findest Du z.B. auf http://stevehv.4hv.org/
Siehe auch in Google unter DRSSTC (Double resonance solid state tesla
coil.
Da der Primärkreis bei Resonanz einen Kurzschluss darstellt, wird
üblicherweise gepulst, d.h. nur für ca. 100-300us eingeschaltet und dann
für längere Zeit (10-20ms) abkühlen lassen. Hier sind IGBT's in der
Halbbrücke geeignet.
Um die Brücke zum Thread zu schlagen: Die Frequenz der Teslaspule ändert
sich (durch die Funken, die den Kapazitätsanteil der Sekundärspule
erhöhen). D.h. mit Funktionsgenerator muss man ständig nachregeln. Da
kommt nun obige Regelung ins Spiel. Das kann man analog machen, haben
aber schon viele gemacht, daher nun der Versuch, dies digital zu lösen.
Grüsse
PS: Schuss ins Blaue: Du wohnst nicht zufällig in der Nähe von Sinsheim
und kommst ursprünglich aus P. ?
Ja, mein uC steigt im Testaufbau auch gerne mal 'aus', insbesondere im
Debug-Mode. Wenn man die Spannung an der Teslaspule klein hält (Primär
so 20-30V), geht es aber einigermassen (zumindest um das Prinzip zu
testen).
Später müsste man diesen in ein geschlossenes Metall-Gehäuse setzen oder
optisch trennen.
Hi
Kleiner Tipp um deine Ausführungen glaubwürdiger erscheinen zu lassen:
Simmulation ->Simulation
Hallogenscheinwerfer ->Halogenscheinwerfer
MfG Spess
Lass den spess53, der ist und bleibt nun einfach mal ne Knalltüte der
nichts besseres zu tun hat, einfach ignorieren.
Ich gebe ja zu, dass ich mich zu wenig um die Rechtschreibung kümmere,
wenn ich hier in eller Eile eine Antwort hier eintippe!
Peter schrieb:> Noch in kleiner Tipp: Ein Schwingkreis ist auf Resonanz, wenn Strom (i)> und Spannung (u) keine Phasenverschiebung zueinander haben!
Wie bitte???
Bei solchen Tipps bekomme ich arge Zweifel an der heutigen
Ingenieursausbildung.
W.S.
W.S. schrieb:> Peter schrieb:>> Noch in kleiner Tipp: Ein Schwingkreis ist auf Resonanz, wenn Strom (i)>> und Spannung (u) keine Phasenverschiebung zueinander haben!>> Wie bitte???>> Bei solchen Tipps bekomme ich arge Zweifel an der heutigen> Ingenieursausbildung.>> W.S.
Zweifel ruhig. Er hat aber Recht.
Xc und Xl heben sich im Resonanzfall auf und übrig bleibt ein rein
ohmscher Widerstand.
Gruß
Jobst
