Нужно получить переменный ток (достаточно меандр, синус не обязательно), с регулируемой частотой из постоянного напряжения.
Есть источник постоянного напряжения +V. Есть микроконтроллер, выдающий импульсы нужной частоты F, напряжением 5 вольт. Нужно получить переменный ток, меняющий напряжение от -V до +V, с этой самой частотой F.
Диапазон рабочего напряжения V от 5 до 24 вольт. Ток, отдаваемый в нагрузку не более 5 ампер. Диапазон частоты от 1 кгц до 1 мгц. Нагрузка индуктивная.
Первым делом на ум приходит классическая схема полного моста на четырёх полевых транзисторах. Даже готовых модулей полно, но они как правило рассчитаны на управление двигателями постоянного тока, и не хотят переключать полярность с высокой частотой. Как я понимаю, проблема в скорости закрытия ключей. Заряд на затворе пропадает медленно, и для предотвращения сквозного тока вводят "мёртвое время", в течение которого все ключи закрыты. Лучшие готовые модули, которые мне удалось найти, позволяют добиться частоты порядка 100 кгц.
Собственно вопрос: как разогнать мостовую схему?
Выбрать быстрые транзисторы? Допустим. Есть ведь транзисторы, работающие даже на гигагерцовых частотах, по идее мой один мегагерц это не так много. Следом потребуется быстрый драйвер моста, а вот его мне найти не удаётся.
Уйти от готового драйвера моста, и брать отдельные драйвера для каждого плеча, или каждого ключа? Если это поможет, то посоветуйте номенклатуру, и может типовую схему включения.
Или может не нужны готовые микросхемы драйверов, и можно управлять транзисторами напрямую от логического уровня? Тогда просветите, как это можно сделать.
Или в конце концов возможно мост это не лучшее решении задачи? Тогда что лучше?
Приоритет простой: чем быстрее можно реализовать, тем лучше. Если есть готовый модуль, который можно купить например на али - это наилучший вариант. Если можно купить готовый модуль, и модифицировать - тоже неплохо. Ну и в крайнем случае собирать схему с нуля.
На вскидку. Высоковольтный операционный усилитель со смещением. Обратной связью этого же усилителя регулировка выходного напряжения. Дальше усилитель тока.
Диапазон частот - три декады. Это очень широкий диапазон. Вы хотите закачивать в нагрузку 100 Вт. Нужно понять параметры нагрузки. Желательно представить примерную эквивалентную LRC схему нагрузки с параметрами элементов (или хотя бы их диапазонами). Иначе сложно что-то обсуждать.
Качественное и безопасное устройство, работающее от аккумулятора, должно учитывать его физические и химические свойства, профили заряда и разряда, их изменение во времени и под влиянием различных условий, таких как температура и ток нагрузки. Мы расскажем о литий-ионных аккумуляторных батареях EVE и нескольких решениях от различных китайских компаний, рекомендуемых для разработок приложений с использованием этих АКБ. Представленные в статье китайские аналоги помогут заменить продукцию западных брендов с оптимизацией цены без потери качества.
Суть - нужно накачать первичную обмотку воздушного трансформатора, то есть передать энергию с одной катушки индуктивности на другую на некотором расстоянии через воздух / диэлектрик. Задача не относится к баловству с резонансными эффектами и тому подобными модными увлечениями, а имеет совершенно прикладной характер - запитать нагрузку без проводов.
Опыты в малом масштабе получаются вполне успешно. Использую лабораторный генератор сигнала напрямую на передающую катушку. Выяснил, что наибольшая эффективность передачи получается именно при переменном токе, то есть когда ток в катушке не просто то есть то нет, а течёт сначала в одном направлении, затем в другом. По сути мы таким образом уплотняем передаваемую энергию вдвое, разгоняя вторичный колебательный контур не только "туда", но ещё и "обратно".
Можно конечно работать с импульсами постоянного тока, что в разы проще, но тогда для того чтобы снять ту же полезную мощность со вторичной катушки, придётся значительно поднимать напряжение и закачивать большую мощность в первичную.
Мне нужно будет снимать на нагрузку не менее 5 ватт на вторичной катушке. В моих экспериментах у меня КПД едва дотягивает до 20% в идеальных условиях, когда поймано наилучшее взаимное расположение, и так далее. Для реального изделия нужно иметь запасы, по этому я и заложил 100 ватт на стороне передачи, чтобы гарантировано снять не менее 5 ватт при не самых лучших условиях.
Что касается частоты: понимаю, что диапазон очень широкий. На практике, реальное устройство будет работать на фиксированной частоте, и если даже пойдёт речь о серийном производстве - частота между экземплярами и различными разновидностями будет отличаться не так сильно. Но на стадии разработки и экспериментов хотелось бы иметь хорошие запасы во все стороны.
Надеюсь теперь задачу объяснил яснее.
Нашёл, вот, примерно то что требуется, но только до 20 ватт мощности. https://www.aliexpress.com/item/4000178174729.html Ценник был бы терпимый, если бы мощность соответствовала желаемой. А так, за ещё один промежуточный эксперимент - дороговато. Знать бы как устроен, хотя бы приблизительно.
Ещё нашёл вот такой топик: https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=10&t=6017 Как я понял, схема восьмидесятых годов, соответственно на номенклатуре тех лет. Требует биполярного питания с высоким напряжением, а судя по описанию ещё и двух разных сортов. Может за тридцать лет элементарная база шагнула вперёд, и можно найти что нибудь более простое (более интегрированное)?
Компания EVE выпустила новый аккумулятор серии PLM, сочетающий в себе высокую безопасность, длительный срок службы, широкий температурный диапазон и высокую токоотдачу даже при отрицательной температуре.
Эти аккумуляторы поддерживают заряд при температуре от -40/-20°С (сниженным значением тока), безопасны (не воспламеняются и не взрываются) при механическом повреждении (протыкание и сдавливание), устойчивы к вибрации. Они могут применяться как для автотранспорта (трекеры, маячки, сигнализация), так и для промышленных устройств мониторинга, IoT-устройств.
Вы какое-то электротехническое образование имеете или изобретатель от природы ?
Техническое - да, инженер-программист. Электротехническое - в большей степени самообразование. Опыт разработки электроники достаточно большой, некоторые изделия используются даже промышленными предприятиями. Но большая часть моего опыта лежит в сфере цифровой электроники, а данная задача содержит и аналоговую часть, в которой я не особо силён. Пока разбираюсь с этой темой, перелопатил немало теории и как мне кажется уже имею некоторое представление о рассматриваемых процессах. Но как гласит мудрость: чем больше я знаю, тем больше я понимаю, что ничего не знаю.
Форум ведь и нужен для обмена знаниями и опытом. Если я где-то допустил фундаментальную ошибку - укажите пожалуйста, я такие вещи нормально и адекватно воспринимаю.
Для передачи энергии используются трансформаторы....Энергия передаётся электромагнитным полем...Далее следует очень объёмный курс Теор. Основы Электротехники....От расстояния и магнитопровода (а у вас воздух), ориентации катушек зависит коэф. взаимной индукции, который будет определять переданную энергию... Вы не приводите никаких техн. х-к своих катушек и на какие расстояния вы замахнулись. Переменный ток сам в индуктивность не лезет, потому как есть индуктивное сопротивление !!! И оно уменьшается именно за счёт нагрузки (ток ХХ трансформатора и нагруженного), а у вас связь с нагрузкой очень маленькая... Импульсы постоянного тока поданные на нагрузку через конденсатор, становятся знакопеременными (устраняется постоянная составляющая).... Т.е. вы бы точно также смеялись, если бы я вам предложил посмотреть на написанную мной программу....))) ==== Трансформатор может быть с железным или ферритовым магнитопроводом, лучше бы замкнутым...Например, 2 П-образные скобы соединённые дверной петлёй, чтобы на дальнем конце можно было надеть катушку на магнитопровод....))))
Вы правы, рассчитать всё в теории мне не хватает знаний, по этому и пошёл по пути эксперимента.
Оптимизма добавляет довольно широко распространённый стандарт Qi, который уже в каждом втором смартфоне используется. Передают до 10 ватт на расстояние до сантиметра (а по некоторым данным и больше). Есть и гораздо более впечатляющие примеры, хотя они и не имеют такого широкого распространения и практического применения.
Я замахнулся на расстояние передачи не более 3 сантиметров, при диаметре передающей катушки порядка 6 сантиметров. Это вытекает из требуемых физических габаритов устройства. Осложняет мою задачу то, что приёмные катушки должны быть значительно меньше, порядка 12-16 миллиметров в диаметре. Особых ограничений по типу намотки и прочей конфигурации катушек не имеется.
Собственно ради того, чтобы подобрать конфигурацию намотки и прочие параметры катушек, я и хочу купить/собрать устройство, которое позволит мне эксперементировать в широком (в разумных пределах) диапазоне параметров.
Может не использовать такой низкочастотный диапазон (1 МГц все таки не так много), а сразу перейти к инфракрасному? Может получиться даже проще. Посмотрите пожалуйста: http://img.radiokot.ru/files/137277/med ... kbon9r.jpg (извините, не разобрался как ссылку на картинку здесь прикотячить...)
гугл выдал практически готовое решение до 500кГц на 1MEG вероятно тоже есть искать нужно.
или решение в лоб. ГУН необходимого диапазона (лучше в синус) + широкополосный усилитель, например немного модифицированный под отдачу тока оконечник У осциллографа.
Может не использовать такой низкочастотный диапазон (1 МГц все таки не так много), а сразу перейти к инфракрасному? Может получиться даже проще. Посмотрите пожалуйста: http://img.radiokot.ru/files/137277/med ... kbon9r.jpg (извините, не разобрался как ссылку на картинку здесь прикотячить...)
Интересная идея, попробовать безусловно можно. Правда в конечном варианте видимый свет от галогенки будет недопустим, но наверное можно найти способ всё или почти всё в ИК излучать. Самый главный вопрос: удастся ли собрать с площади порядка 2 квадратных сантиметров пять ватт мощности, и сколько для этого её нужно закачать? Любопытно сравнить КПД с электромагнитной индукцией.
ИК - рассмотрите как тепловое излучение (просто нагретая спираль лампы или спец излучатель с минимумом видимого спектра), а элемент Пельтье преобразует поток тепла в электорок. Надо предусмотреть охлаждение обратной стороны элемента пельтье, кроме того. Далее вспомните, что процессор греется и охлаждается - там 100 Вт спокойно через крышку 10 кв.см отводят. поробуйте поставить пельтье между ненужным процом и радиатором - помсотрите какую мощность даст элемент пельтье
Пока разбираюсь с этой темой, перелопатил немало теории и как мне кажется уже имею некоторое представление о рассматриваемых процессах.
До этой картинки уже дочитали? Спойлер Можно посчитать взаимоиндукцию для катушек интересующих вас размеров и впасть в пессимизм: либо малые расстояния, (как в индукционных варочных панелях), либо малая эффективность, либо огромные катушки. А сконцентрировать энергию в узкий пучок можно в дальней зоне - на расстояниях, значительно превышающих длину волны. Инфракрасные лучи, о которых тут уже говорили, имеют маленькую длину волны, не нужны громоздкие антенны.
_________________ Нет ничего практичнее хорошей теории
Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 37
Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете добавлять вложения
Вход
Регистрация
Правила
FAQ
Поиск
