Hallo, wie kann ich denn am einfachsten diese Pumpe ansteuern? https://www.dolomite-microfluidics.com/product/piezoelectric-pump/ Es gibt einen Controller dazu, aber der ist richtig teuer. Die Pumpe läuft mit einer Spannung von 60- 250 Volt und einer Frequenz von 10- 60 Hertz. Die Leistung ist minimal, unter 100 mW. Mit einem Frequenzgenerator, einem Verstärker und einem Trafo wird es wohl bei 10 Hertz nicht klappen. Mit einem verschleiften Rechtecksignal geht es wohl auch, sie nennen es STD- Wave. Gruß Reinhard
Ich vermute das geht auch mit einem Sinussignal. Zu steile Flanken könnten evtl. zu starken Druckstößen in der Flüssigkeit führen, vielleicht sogar zu Kavitation, was beides nicht gut für die Pumpe wäre. Dreckige Lösung: Controller kaufen, Oszi dran und messen, Controller zurückschicken.
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Danke für die Antworten! Ja, hätte ich erwähnen sollen, Sinus wäre wünschenswert. Deshalb hatte ich geschrieben Rechteck geht auch. Das mit den Druckstößen beim Rechtecksignal wäre bei dieser Anwendung überhaupt nicht gut. Da hatte ich nicht dran gedacht, guter Gedanke. Wie könnte ich es denn mit einem Sinussignal hinbekommen?
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Reinhard T. schrieb: > , Sinus wäre wünschenswert. Reinhard T. schrieb: > am einfachsten bei dieser Kombination von Anforderungen würde ich sagen: nimm einen Netztrafo der die gewünschte sinusförmige sekundärspannung erzeugt.
Reinhard T. schrieb: > Wie könnte ich es denn mit einem Sinussignal hinbekommen? Nimm einen Sinus geeigneter Spannung und Frequenz > 60- 250 Volt und einer Frequenz von 10- 60 Hertz Zum Beispiel direkt an der Netzspannung.
Bernd K. schrieb: > Zum Beispiel direkt an der Netzspannung. die 250V im Eröffnungsthread müssten eigentlich heißen: 250Vpp (nicht 250Vrms). Deswegen wäre die direkte Netzspannung zu hoch. Aber mit einem Trafo dazwischen sind die Wünsche des TO perfekt erfüllt.
> Zum Beispiel direkt an der Netzspannung.
Geht nicht, sie soll bei 10 Hertz und wenn möglich darunter betrieben
werden. Das Pulsieren der Flüssigkeit mit dieser Frequenz ist erwünscht,
deshalb die Piezopumpe
Ein Sinus mit mit einer festen Frequenz von 10 Hertz und einer Spannung
von 60- 250 Volt würde eigentlich schon gehen.
> Aber mit einem Trafo dazwischen sind die Wünsche des TO perfekt erfüllt.
Könnte es funktionieren, einen kleinen Netztrafo mit der Primärseite an
einen Verstärker anzuschließen? Kommt da bei 10 Hertz noch was raus?
Die erforderliche Leistung ist ja minimal.
Reinhard T. schrieb: > Geht nicht, sie soll bei 10 Hertz und wenn möglich darunter betrieben > werden. vielleicht solltest du deine Anforderungen nächstes Mal gleich zu Beginn schreiben.
Reinhard T. schrieb: > Könnte es funktionieren, einen kleinen Netztrafo mit der Primärseite an > einen Verstärker anzuschließen? was für einen Verstärker meinst du? der Trafo ist in dem Fall eher überflüssig bis schädlich.
>> Geht nicht, sie soll bei 10 Hertz und wenn möglich darunter betrieben >> werden. > vielleicht solltest du deine Anforderungen nächstes Mal gleich zu Beginn > schreiben. Hast Recht, wenn es ohne Probleme möglich wäre, hätte ich schon den ganzen Frequenzbereich ausgenutzt, ist aber nicht notwendig bei dieser Anwendung. > was für einen Verstärker meinst du? der Trafo ist in dem Fall eher > überflüssig bis schädlich. Ich hab hier einen Pioneer A-550 Verstärker am Computer. Der und die Soundkarte bringen die 10 Hertz locker und unter Windows XP hatte ich mal so ein Testprogramm, mit dem ich alle Frequenzen ausgeben kann. Da würde ich die Primärseite von einem kleinen Netztrafo anschließen, wie du es vorgeschlagen hast.
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Kannst Du vergessen, ein normaler Netztrafo läuft mit 50Hz. Bei 10Hz geht der Kern sofort in Sättigung und Dein toller Verstärker braucht eine Reparatur. Bei der geringen Leistung könnte man den 10Hz Sinus aber z.B. mit einem XR2206 erzeugen und analog verstärken. Da dürfte kaum Verlustleistung anfallen und man bekommt ein sehr sauberes Signal.
> Kannst Du vergessen, ein normaler Netztrafo läuft mit 50Hz. Bei 10Hz > geht der Kern sofort in Sättigung und Dein toller Verstärker braucht > eine Reparatur. Dann fällt das schon mal weg. > Bei der geringen Leistung könnte man den 10Hz Sinus aber z.B. mit einem > XR2206 erzeugen und analog verstärken. Da dürfte kaum Verlustleistung > anfallen und man bekommt ein sehr sauberes Signal. Die Signalerzeugung ist kein Problem, aber wie komme ich auf 250 Vpp, das stelle ich mir schon schwierig vor?
Aus den 230Vac aus der Dose mit Netztrafo und Gleichrichter +-125Vdc machen und dann mit einer Class-AB-Endstufe den 10Hz Sinus auf die 250V verstärken. Evtl. reicht auch eine super-einfache Class-A-Endstufe mit Konstantstromquelle an 250V und Auskopplung des Ausgangssignals über einen Elko. Wie hoch ist der zu erwartende maximale Pumpenstrom? Wenn man den auf 10mA begrenzt, hat man immer noch weniger als 2,5W Verlustleistung. Da drunterzukommen wird selbst mit einer Class-AB-Endstufe schwer. Vielleicht gibts auch high voltage OPVs, wo der Schaltkreis direkt an 250Vdc betrieben werden kann.
> Wie hoch ist der zu erwartende maximale Pumpenstrom? Wenn > man den auf 10mA begrenzt, hat man immer noch weniger als 2,5W > Verlustleistung. Da drunterzukommen wird selbst mit einer > Class-AB-Endstufe schwer. Die Pumpe ist mit maximal 76 mW angegeben. So eine Endstufe zu dimensionieren traue ich mir leider nicht zu, ich versuch mich mal einzulesen. Vielen Dank für die Antworten!
76mW ... das finde ich sehr wenig. Und das soll Flüssigkeiten pumpen können? Versuchs mit der Class-A Endstufe und 5..10mA Konstantstrom. Das sollte reichen, was komplizierteres lohnt sich für so wenig Leistung nicht.
Reinhard T. schrieb: > Da würde ich die Primärseite von einem kleinen Netztrafo anschließen, > wie du es vorgeschlagen hast. Ne, das habe ich ncht vorgeschlagen. Ich hatte vorgeschlagen, von Netzspannung herunterzutransformieren - dafür wäre die Primärseite eines Netztrafos eine gute Idee. Wenn du vom Ausgang eines Verstärkers hochtransformieren willst, wäre eher die Sekundärseite eines Netztrafos eine Idee. Wobei der Netztrafo aufgrund des Unterschieds 10Hz - 50Hz spannungsmäßig ordentlich überdimensioniert werden müsste. Aber z.B. 100V pp entsprächen einem Effektivwert von 35Vrms - das würde die Primärseite des Netztrafos auch bei 10 Hz noch schaffen. Reinhard T. schrieb: > Ich hab hier einen Pioneer A-550 Verstärker am Computer. Der und die > Soundkarte bringen die 10 Hertz locker Und welche Ausgangsspannung erreichst du dabei? Einfach mal nachmessen. Und dran denken, dass die 60 Vpp, ab der die Pumpe laufen soll, grade mal einem Effektivwert von 21 V entsprechen. Das könnte dein Verstärker durchaus direkt bringen, wenn du ihn ordentlich aufsteuerst.
Achim S. schrieb: > Wenn du vom Ausgang eines Verstärkers hochtransformieren willst, wäre > eher die Sekundärseite eines Netztrafos eine Idee. Ja, ich hab das verwechselt. Achim S. schrieb: > Wobei der Netztrafo > aufgrund des Unterschieds 10Hz - 50Hz spannungsmäßig ordentlich > überdimensioniert werden müsste. Aber z.B. 100V pp entsprächen einem > Effektivwert von 35Vrms - das würde die Primärseite des Netztrafos auch > bei 10 Hz noch schaffen. Da das ein kleines, handliches Teil werden soll, ist das sicher der falsche Weg, ich werde mich mal mit dem Class A Verstärker beschäftigen, dann könnte ich mit der Frequenz testweise noch tiefer runtergehen. Die Pumpe ist zwar mit minimal 10 Hertz angegeben, aber der Piezoscheibe da drin wird es doch egal sein? Ben B. schrieb: > 76mW ... das finde ich sehr wenig. Und das soll Flüssigkeiten pumpen > können? Ja, da gehts um Fördermengen von ca. 1mL/Min. Ben B. schrieb: > Versuchs mit der Class-A Endstufe und 5..10mA Konstantstrom. Das > sollte reichen, was komplizierteres lohnt sich für so wenig Leistung > nicht. Ich werde mich mal mit LTSpice beschäftigen, wollte ich immer schon mal machen und jetzt habe ich ja einen Grund!
Ben B. schrieb: > Versuchs mit der Class-A Endstufe und 5..10mA Konstantstrom. Das > sollte reichen, was komplizierteres lohnt sich für so wenig Leistung > nicht. Hallo Ben, vielleicht schaust du ja noch mal rein. Ich hab jetzt mal so einen Verstärker mit LTSpice simuliert und bin von dem Programm richtig angetan. Eine Frage hätte ich: Du meinst statt dem Kollektorwiderstand eine Konstantstromquelle einsetzen, oder? Wie dimensioniert man denn so etwas bei 250V Betriebsspannung, hast du da eventuell einen Link zu einem Beispiel? Was wäre denn der Vorteil im Vergleich zu einem Widerstand? Eine kleinere Stromaufnahme vermute ich. Gruß Reinhard
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Yep. Ein einfacher Widerstand würde bei dem geringen Strom dazu führen, daß Dir im Bereich hoher Ausgangsspannung (d.h. wenig Spannung über dem Widerstand) evtl. Strom fehlt. Wenn man ihn so auslegt, daß er in diesem Bereich noch genug Strom fließen lässt, hättest Du im Bereich niedriger Ausgangsspannung (viel Spannung über dem Widerstand) deutlich mehr Strom als Du brauchst und damit eine unschön hohe Verlustleistung. Daher der Vorschlag mit der Konstantstromquelle. Im Grunde kannst Du jede Schaltung nehmen, die Dir 5..10mA Konstantstrom liefert. Die "oberen Bauteile", welche die hohe Spannung abbekommen, müssen diese natürlich aushalten. Was ich probieren würde, ausgehend von dem Bild oben: OUT brücken, T1 direkt an Vcc und GND zusammen als Ausgang R2 2x100k in Serie, R1 ~68 Ohm, T2 BC547C und T1 müsste man sich raussuchen, irgendwas NPN im (vollisolierten) TO220-Gehäuse was 400V und 3W Verlustleistung verträgt. Der Strom ist nicht 100% konstant weil der Strom durch R2 mit der Spannung variiert, aber für Deinen Anwendungszweck reicht das. Versorgungsspannung 260..270V sollte reichen (der Strom bei minimaler Spannung über R2 muß ausreichen, um T1 so weit zu öffnen, daß 5mA über diesen fließen, hängt von der Stromverstärkung von T1 ab). T1 erwärmt sich entsprechend, dem würde ich einen kleinen Kühlkörper spendieren. Edit: Reine Überlegungen ohne Simulation/Testaufbau, daher keine Garantie!
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Hallo Ben, danke für die ausführliche Erklärung! Das sollte hinzubekommen sein. Werde es erstmal simulieren und dann die Teile besorgen. Hab zwar alles Mögliche hier, aber keine Transistoren die für diese Spannung geeignet sind. Gruß Reinhard
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So, ich habs mal versucht. Das Ausgangssignal ist bei voller Aussteuerung oben etwas gestaucht, das stört bei meiner Anwendung aber nicht. Da läßt sich vieles verbessern, ist mein erster Versuch mit LTSpice. R2 und R5 sollten sicher wegen der hohen Spannung aus zwei Einzelwiderständen aufgebaut werden. Der 2N5550 ist nicht geeignet, ich finde aber in der Bibliothek keinen einzigen Transistor, der für diese Spannung ausgelegt ist und den Reichelt hat. Der TIP 50 MBR wäre doch sicher geeignet: https://www.reichelt.de/bipolartransistor-npn-400v-1a-40w-to-220-tip-50-mbr-p21509.html?&trstct=pol_5 Ist wohl allerdings recht überdimensioniert.
Die beiden spannungsfesten Transistor können ruhig etwas überdimensioniert sein, das stört nicht. Die müssen nur die Verlustleistung zuverlässig loswerden. Die Endstufe hast Du Dir sehr einfach gemacht - klar, ohne Feedback verschleift das Signal und Du wirst das auch recht genau justieren müssen. Ich würde da was mit einer Feedback-Schleife wählen, von einem OPV gesteuert oder so.
Reinhard T. schrieb: >> Aber mit einem Trafo dazwischen sind die Wünsche des TO perfekt > erfüllt. > > Könnte es funktionieren, einen kleinen Netztrafo mit der Primärseite an > einen Verstärker anzuschließen? Kommt da bei 10 Hertz noch was raus? > Die erforderliche Leistung ist ja minimal. Ja, aber mit der nominellen Sekundärseite am Verstärker, sonst wirds nur weniger ;-) Ausserdem wirst du mehrere Trafos benötigen, und deren 230V Seiten hintereinanderschalten, denn bei kleinen Trafos weicht das Übersetzungsverhältnis meist erheblich (30%..50%) von dem ab, welches man sich aus den Spannungsverhältnisssen bei Nennlast errechnet. Ausserdem ist z.B. eine 230V Wicklung bei 10Hz nur noch für 46V (128Vpp) gut. Es lohnt sich die Wicklungen mit Unterspannung zu betreiben, denn das reduziert die Leerlaufverluste des Trafos deutlich. Glücklicher Weise passiert das allerdings zu einem gewissen Teil auch schon von selbst, da die Kleinspannungswicklung, wie oben erwähnt, mehr Windungen hat, als eigentlich erforderlich sind. Wirtschaftlich ist die Verwendung mehrerer Trafos kein Problem, denn es gibt immer wieder mal Restposten mit seltsamen Spannungen für wenig Geld. Z.B. https://www.pollin.de/p/printtrafo-era-bv030-2296-0-300700 Ob du die vom Verstärker gespeisten Wicklungen hintereinander oder parallel schaltest, ist i.W. Geschmacksache bzw. hängt vom Verstärker und seiner Betriebsspannung ab.
Es gibt sicher OPs fuer so hohe Spannungen. https://www.apexanalog.com/products/matrix_high-voltage.html Aber wohl eher nicht billig. Deshalb war da eigentlich schon immer Selbstbau angesagt. Bei Linear, jetzt Analog, gab es da IMHO mal eine gute Applikation zu. Ich weiss aber leider die Nummer nicht. Da du mit relativ kleinen Stroemen auskommst solltest das jedenfalls machbar sein. Ich wuerde dir aber empfehlen in deiner Simulation nicht auf deine Pumpe zu verzichten damit du siehst ob der Verstaerker noch stabil ist. Ich wuerde auch nochmal die Sache mit dem Trafo durchdenken wollen. Klar, bei 10Hz geht der bestimmt schnell in Saettigung, aber du kannst ja einen Trafo mit 1A nehmen und den mit 1mA betreiben. So ein Trafo haette naemlich den Vorteil das du gratis eine Potentialtrennung bekommst. Bei solchen Spannung und Wasser im System wuerde ich darauf Wert legen. Olaf
Olaf schrieb: > Ich wuerde auch nochmal die Sache mit dem Trafo durchdenken wollen. > Klar, bei 10Hz geht der bestimmt schnell in Saettigung, aber du kannst > ja einen Trafo mit 1A nehmen und den mit 1mA betreiben. Den Trafo leistungsmäßig überzudimensionieren bringt leider fast gar nichts. Denn für die Sättigung ist nicht der Laststrom relevant sondern der Magnetisierungsstrom. Und der Magnetisierungsstorm richtet sich nach dem Spannungs-Zeit-Integral. Ein Trafo, der für Netzspannung (230V, 50Hz) ausgelegt ist wird auf der Primärseite bei 10Hz also nur 230V/5=46V abkönnen eher er in Sättigung geht. Glücklicherweise reicht ein Effektivwert von 46V schon für einen Spitze-Spitze Wert von 130V - und damit sollte die Pumpe eigentlich laufen (auch wenn die Fördermenge bei diesen Bedingungen völlig in die Knie geht). Deshalb weiter oben meine Rechnung, wie weit der TO mit Netztrafos kommen könnte. Und deshalb dort auch der Hinweis, dass die Ausgangsspannung seines Verstärkers wahrscheinlich auch ohne Trafo schon ausreichen dürfte, um den benötigten Spitze-Spitze Wert der Spannung zu erzeugen (> 60V pp). Will der TO bei 10Hz auf höhere Spannungen kommen ohne dass der Trafo in Sättigung geht, dann müsste er einen Spannungsmäßig überdimensionierten Trafo einsetzen (also >230V auf der Primärseite), nicht einen, der bezüglich Laststrom überdimensioniert ist. @Reinhard T.: deine Pumpe kostet laut Link die Kleinigkeit von 380 € - es geht also offensichtlich nicht um eine reine Hobby-Bastelei. Ich finde es ja irgendwie sympathisch, dass du selbst etwas basteln willst (zumindest solange du dabei halbwegs vernünftig auf deine Sicherheit achtest). Aber irgendwie sagt mir mein Bauchgefühl, dass du bei deinem Kenntnisstand am Ende am besten doch mit einem gekauften Piezocontroller bedient sein wirst. Es muss ja nicht unbedingt das 930€ Teil sein, dass zu deiner Pumpe mit angeboten wird. Google einfach mal nach Piezo Controller. Es gibt auch billigere Piezoverstärker. Und es gibt von Halbleiterherstellern billigere Eval-Boards für ihre Piezotreiber-ICs (z.B. http://www.ti.com/lit/ug/slou407a/slou407a.pdf). Wenn du so etwas (oder einen vollständigen Cotroller) einsetzt wirst du meiner Einschätzung schneller (und wahrscheinlich auch billiger) zum gewünschten Ergebnis kommen, als mit einem reinem Selbstbau ohne entsprechend Vorkenntnisse.
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