Hallo, zur Ultraschallerzeugung brauche ich ein sinusförmiges Signal mit der Amplitude 50-100V und Frequenz 0.5-5MHz (kontinuierlich verstellbar). Die Ausgangsleistung sollte groß genug sein, um eine Piezokeramik mit 10nF anzusteuern. Ich habe einen Frequenzgenerator mit einer Ausgangsamplitude von max. 10Vpp, aber das reicht nicht. Deswegen suche ich einen leistungsfähigeren Frequenzgenerator oder Verstärker. Bisher habe ich nur Geräte mit Preisen im 4-5-stelligen Bereich gefunden. Ich suche aber nach einer günstigeren Alternative (max. 400€). Über Meinungen hierzu würde ich mich sehr freuen. Könnt Ihr mir Bezugsquellen empfehlen? Viele Grüße!
Martin W. schrieb: > Bisher habe ich nur Geräte mit Preisen im 4-5-stelligen Bereich gefunden. Lass dich davon nicht irritieren. Eigentlich gibt es die an jeder Ecke für 400€ ;-)
Habe ähnliche Problematiken. Einfachste Lösung war ein zweistufiger Leistungsverstärker. Erste Stufe Spannungsverstärker x0,5..10 einstellbar an +/-60V (müsstest Du dann auf +/-90 erweitern falls Du das brauchst, mit einem einfachen IRF510/IRF9510 Verstärker. Zur Linearisierung ein C im Eingangsspannungsteiler gibt einigermassen geraden Frequenzgang. Zweite Stufe ein IRF510/9510 Stromverstärker mit Spannungsverstärkung=1. Das Ganze baust Du für unter 20,- Euro Material auf. Brauchst halt noch die Netzteile, aber das dürfte ja nicht der Hit des Jahres sein. Bei Piezo kenne ich nicht den Leistungsbedarf, mit der obigen Lösung kannst Du Leistung von etwa 200 Watt HF mässig erzeugen.
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5 MHz bei 100 Vp an 10nF waeren ... vereinfacht 50ns Anstiegszeit auf 100V sind 2V/ns. 10nF mit 2V/ns zu laden benoetigt 20A. Als kapazitiven Blindstrom. Man kann somit einen 50 Ohm Verstaerker verwenden, der 20A peak bringt, und die Leistung in einem 50 Ohm verbraten. Der sollte dann 20kWp bringen, etwa. Sinnvoller waere es resonant zu arbeiten. Das waere dann mit schaltbaren Kondensern. Bei genauerer Betrachtung ... der Piezo zerlegt sich nach 3 millisekungen Was soll das Ganze ?
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Siebzehn F. schrieb: > 5 MHz bei 100 Vp an 10nF waeren ... > vereinfacht 50ns Anstiegszeit auf 100V sind 2V/ns. > 10nF mit 2V/ns zu laden benoetigt 20A. > Als kapazitiven Blindstrom. Man kann somit einen 50 Ohm Verstaerker > verwenden, der 20A peak bringt, und die Leistung in einem 50 Ohm > verbraten. Der sollte dann 20kWp bringen, etwa. > Sinnvoller waere es resonant zu arbeiten. Das waere dann mit schaltbaren > Kondensern. > > Bei genauerer Betrachtung ... der Piezo zerlegt sich nach 3 > millisekungen > > Was soll das Ganze ? Meines Ereachtens rechnest Du falsch. Er schrieb Sinusförmig. Also gilt Xc=1/(2 pi f c ) = 1 / ( 6,28 x 5 x 10e-9 x 5 x 10e6 ) = 6 Ohm Impedanz. Bei 100 V sind das 15A peak. Also muss er in der Stromstufe die IRF 510 durch andere wie IRF 540/9540 ändern, ggf parallel. Die mittlere Leistung liegt bei 1250 Watt. Solche Leistungen können zB für lineare Piezomotor Treiber in Frage kommen (Flächenschubantriebe). Allerdings sind das dann schon "Klopper".
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Vielen Dank für die Antworten! Da ich noch keinen geeigneten Verstärker im Handel gefunden habe, würde ich den Selbstbau mit den Leistungs-MOSFETs versuchen. Könnt Ihr mir einen Link zu einer geeigneten Schaltung geben oder ein Buchzitat nennen? Das wäre sehr hilfreich, weil ich mit dem Selbstbau von Verstärkern keine Erfahrung habe. Übrigens ist die Leistung tatsächlich hoch, die Piezokeramik ist aber auf Leistungsanwendungen wie Ultraschallzertrümmerung oder Sonar ausgelegt.
Wenn Du keine Erfahrung im Bau von Verstärkern hast, wird es schwierig.
Um so einen Verstärker zu entwerfen muss du deine Parameter weiter spezifizieren. Du schreibst 100V Amplitude. Das wären dann etwa 70Vrms. Die Ausgangsimpedanz brauchst du genau. Wie hoch soll die Versorgungsspannung werden? Ich denke mindestens +/- 130V wirst du brauchen. Und der Frequenzgang ist bei dir nur mit der Frequenz angegeben. Wie groß darf die Abweichung werden? +/- 1dB? Ich denke da wird auch der Knackpunkt sein an der Geschichte. Ein linearer Frequenzgang von 500kHz bis 5MHz ist alles andere als trivial. Dann kommt noch die Verlustleistung. Was du da brauchst bewegt sich im Bereich 1kW bis 1,5kW. Da wird auch ein beträchtlicher Anteil als Verlustleistung anfallen. Das Netzteil muss das können und muss dann auch um die 2kW ab können. Das ist doch eigentlich wie eine Sendeendstufe. Hast du da bei ebay schon geschaut ob man da was günstiges bekommt? Das wird doch manchmal angeboten. Alles in allem wird das ne richtig schwere Kiste! Und wenn du dir die Anforderungen anschaust wirst du schnell feststellen, dass dein Preisrahmen zu klein ist. Alleine das Netzteil wird deinen Rahmen sprengen! So eine Endstufe baut man nicht für 20€. Auch wenn das behauptet wird. Die muss ja auch betriebssicher sein! Wenn die beim Testen leicht anschwingt ist alles kaputt! Gruß
Das ist so ein Brocken! http://www.ebay.de/itm/Amateurfunk-KW-Endstufe-fur-Yaesu-Icom-andere/331720518721?_trksid=p2047675.c100005.m1851&_trkparms=aid%3D222007%26algo%3DSIC.MBE%26ao%3D1%26asc%3D20140117130753%26meid%3D8d06822bf6bc42bea1a5e41d658e356f%26pid%3D100005%26rk%3D2%26rkt%3D3%26sd%3D111827848193 Nur den Frequenzbereich kann die auch nicht. Aber man sieht sehr schön auf was es raus läuft. Das bekommst du nicht für 20€ investiert in MosFETs. Leider! Grüße
Die 20,- Euro nehme ich mal zurück. Die Leistung ist hier wesentlich höher als ich bei dem ersten Post gesehen hatte. Eine Eingrenzung der Bandbreite wäre sicherlich sehr hilfreich. Die erste Kernfrage wäre hier allerdings, bei Piezos, wird ein Gleichateil gebraucht, dann fallen die ganzen Sendeverstärker flach und es geht nur ein komplementär-Konzept, Klasse A Verstärker dürfte hier wegen Verlustleistung ausfallen (wobei momentan Winter ist, da könnte man ja damit heizen). Wenn er einen günstigen KW Verstärker bauen will, skalierbar, wäre das Konzept einfach: http://www.oe1.oevsv.at/export/sites/oe1/downloads/OE5ULL-KW_Endstufe_mit_Power_MosFET.pdf In der Versorgung dann halt höher als die 48V und die Mosfets auf spannungsfestere Typen angepasst. Wobei diese auch schon 100V können, so ich mich entsinne.
Vielen Dank für die weiteren Antworten! Zu Euren Fragen: 1) Die Ausgangsimpedanz des Frequenzgenerators muss ich noch messen. 2) Die Versorgungsspannung hängt doch von der Verstärkerschaltung ab. Der Verstärker sollte eine maximale Ausgangsspannung von +/- 100V liefern können. Die Versorgungsspannung wird etwas höher sein müssen, da gibt es von meiner Seite aber keine Einschränkungen. 3) Der Frequenzgang ist für mein Vorhaben egal. Er darf auch nichtlinear sein. Ich muss nur ein Signal erzeugen und dessen Frequenz im Bereich 0.5-5MHz und die Amplitude im Bereich 10-100V irgendwie einstellen können. Das ist alles. Nach dem Einstellen sollen Frequenz und Amplitude bis auf 10kHz bzw. 1V konstant sein. 4) Die Verlustleistung kann ich nicht genau bestimmen. Sie wird aber sicherlich geringer als die Blindleistung sein. 5) Die Bandbreite kann leider nicht weiter eingegrenzt werden. 6) Bei dem Signal wird kein Gleichanteil benötigt. Der zeitliche Mittelwert kann also bei Null liegen. Übrigens muss das Signal, das ich erzeugen muss, kein Sinus sein. Wenn der Verstärker die Signalform verändert, ist das kein Problem, solange das Signal periodisch bleibt. Deswegen dachte ich, dass auch eine sehr einfache Schaltung mit Leistungs-MOSFETS ausreichen würde. Eine Sendeendstufe kann schon mehr, als ich brauche. Was ich dazu bisher gefunden habe, ist aber zu teuer oder passt nicht.
Ist es wirklich ausreichend, die Leistungs-MOSFETs in dem unter dem folgenden Link beschriebenen Verstärker auszutauschen, wenn ich die Maximalspannung von 48V auf 100V-200V anheben will? http://www.oe1.oevsv.at/export/sites/oe1/downloads/OE5ULL-KW_Endstufe_mit_Power_MosFET.pdf Kann die Verstärkerschaltung vereinfacht werden (z.B. durch nur ein MOSFET-Modul statt 8 Modulen, wenn die 16 Leistungs-MOSFETs durch 2 leistungsfähigere MOSFETs ersetzt werden)?
Ja. Allerdings musst Du schon einigermassen wissen, was Du tust. Tip: Erst mal mit zwei passenden Fets aufbauen, dann ggf parallelschalten.
Ich habe bei Falco Systems einen Verstärker gefunden, der für andere Leser interessant sein könnte, die Piezokeramiken mit etwas geringerer Kapazität verwenden und etwas mehr Geld ausgeben können: http://www.falco-systems.com/High_voltage_amplifier_WMA-300.html
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