Częstotliwość pracy interruptera

Półprzewodnikowa cewka Tesli (ang. Solid State Tesla Coil). W odróżnieniu od klasycznego transformatora Tesli iskrownik został zastąpiony obwodem elektronicznym dzięki czemu do pracy nie wymaga wysokiego napięcia.
arknaw
Posty: 14
Rejestracja: 24 maja 2015, 21:35

Częstotliwość pracy interruptera

Post autor: arknaw »

Witam serdecznie,
Zainspirowany materiałem c4r0 oraz tym forum zbudowałem swoją SSTC. Jako że traktuje to hobbistycznie oraz mam mocno ograniczony czas pracę idę powli ale doszedłem do etapu gdzie zobaczyłem pierwszy ulot :D
Wracając do tematu. Swój interrupter złożyłe na podstawie schematu Dżejwora (schemat poniżej). dodałem tylko dodatkowe diody 1N4148 na wyjściu driverów. Potencjometr do ustalania częstotliwości pracy interruptera dałem 10k. I tutaj mam pierwszy dylemat. Z tego co wyczytałem na tym forum:
interruptor generuje tylko częstotliwość stanu wysokiego i niskiego w zakresie niskich częstotliwości (powiedzmy 3khz dla SSTC) który ma za zadanie przerywać sygnał z sprzężenia zwrotnego bądź 2giego generatora generującego sygnał o częstotliwości uzwojenia wtórnego.
oraz
Interupter tzw. przerywacz, jest to generator przebiegu prostokątnego o zmiennej częstotliwości np. od 1Hz do 1KHz i zmiennym wypełnieniu. Interrupter jest elementem który proponuje samemu wykonać, obojętnie czy to będzie NE555 czy TL494.
Na schemacie Dżejwora (i innych innterupterach SSTC w sieci) widnieje kondensator 220p i rezystor 2,2k co w połączeniu potencjometrem i wzorem z karty katalogowej TL494:
f=1/(CT*RT)
co w naszym przypadku daje zakres częstotliwości (przy skrajnych położeniach potencjometru):
f1=1/(220pF*12,2kOhm)=372,5 kHz
f2=1/(220pF*2,2kOhm)=2,066 MHz
Jak widać przynajmniej o jeden rząd większe wartości. Gdy mierzę częstotliwość multimetrem (Unit 204) uzyskuje wyniki od 372kHz do 850kHz(zapewne to jest górny zakres multimetru i już bardziej "nie wyrabia" i dlatego nie wskazuje większej wartości, niestety dostęp do oscyloskopu mam mocno ogranicznony).
Z tego wynika że moja cewka pracuje chyba w CW. Przy zasilaniu ok 60V pobiera ok 5,5A i boję się dalej jechać z napięciem (SSTC na pełnym mostku, trazystory IRFP460N, pierwotne 14zwoi linką 2,5mm2).
Może mi ktoś wyjaśnić gdzie popełniam błąd w rozumowaniu i jak to w końcu powinno być z tą częstotliwością interruptera? Byłbym bardzo wdzięczny.
Przy okazji podepnę jeszcze drugi problem jeżeli moderatorzy nie będą mieli nic przeciwko.
Otóż drugim problemem jest antenka. W załączniku zdjęcia jak to wszystko wygląda. Prawie non stop pojawia się ulot na końcu antenki. Zaizolowałem to kilkoma koszulkami termokurczliwymi, kilkoma mm taśmy izolacyjnej i ani tak po paru sekundach taśma się topi, a później pojawia się ulot. Nawet położenie szkła (odwróconego kieliszka) nie zmienia tego faktu :cry: Dodam że cewka ma "ciężko" ruszyć przy tych 60 V (trzeba dotykać antenkę parę razy, przybliżyć ją znacznie do rezonatora ale wtedy przebija do niej) ale to chyba normalne przy tak niskim napięciu. Co o tym sądzicie? Przy wyższej antenie było jescze gorzej, przy niższej naprawdę ma ciężko wystartować, a poza tym czytałem, że powinna równa wysokości połowy uzwojenia wtórnego co mniej więcej jest u mnie zachowane.
Załączniki
driversch.pdf
Interrupter
(45.81 KiB) Pobrany 386 razy
antenka
antenka
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Częstotliwość pracy interruptera

Post autor: Yuri »

Witam nowego coilera. :)

Na schemacie jest błąd, literówka - pojemność kondensatora czasowego powinna wynosić 220nF, nie pF. W tedy wszystko się zgadza. :) Niepotrzebnie połączone są też wszystkie negatory 74HC14, dwa by starczyły (a teoretycznie, można się obyć bez nich całkowicie), lecz to nie jest krytyczne.

Antenę zaizoluj bądź to izolacją ściągniętą z przewodu anodowego trafopowielacza, bądź zwyczajnie zegnij ją w pętlę tak, aby końcówka była poniżej rezonatora.

Tak poza tym, wcale ładne wykonanie. :)

Pozdrawiam
Ostatnio zmieniony 28 maja 2015, 19:35 przez Yuri, łącznie zmieniany 1 raz.
arknaw
Posty: 14
Rejestracja: 24 maja 2015, 21:35

Re: Częstotliwość pracy interruptera

Post autor: arknaw »

Najpierw wielkie dzięki za odpowiedz.
No rzeczywiście wtedy by wszystko pasowało. Najlepsze jest to, że ktoś raz się pomylił i na każdej stronie jest ten błąd powielany. O negatorach wiem, że mogła by być jedna bramka, ale tak była zaprojektowana ścieżka, ale czytałem że nie wpływa to negatywnie na prace cewki a lepiej to zrobić tak niż zostawić nie podłączone.
A orientujesz się może dlaczego mam takie problemy z antenką? W sumie to nie spotkałem takiego problemu na forum. Antenki są chyba bezproblemowe z tego co zauważyłem. Przekrój druta tej antenki to 4mm2 (pochodzi on z uzwojenia dużego trasformatora=drut emaliowany)
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Częstotliwość pracy interruptera

Post autor: Yuri »

Najlepiej nieużywanym bramkom zwyczajnie połączyć wejścia do masy.

Nadmiar bramek wprowadza opóźnienie w sygnale - typowo 12ns per bramkę. Nie jest to krytyczne, ale jednak zbędne.

Teoretycznie, jak niedawno oświecił mnie przyjaciel, z 74HC14 można w ogóle zrezygnować, ponieważ drivery MOSFET i tak mają na wejściach przerzutniki Shmitta... Ktoś może potwierdzić?

Co do antenki, to częste - masz ostro zakończony (i można uznać, że uziemiony) przedmiot tuż obok uzwojenia na którym jest potencjał wielu kV, do tego wysokiej częstotliwości. To idealne warunki do powstawania wyładowań koronowych. :)
arknaw
Posty: 14
Rejestracja: 24 maja 2015, 21:35

Re: Częstotliwość pracy interruptera

Post autor: arknaw »

hmm, dzięki za sugestię. myślę że najpierw pokombinuję, żeby jakoś przyzwoicie to pracowało, a jak to się uda to pomyśle nad tymi bramkami.
Myślisz że samo wywinięcie końca druta i jego zaklepanie i zaizolowanie rozwiąże temat? Tak zastanawiam się nad średnicą tego druta, bo wszystkie antenki które widziałem są małej średnicy, chyba tylko jak tak zaszalałem (w sumie to chyba chodziło mi o estetykę tej antenki :) Myślisz że to ma jakiś wpływ?
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Częstotliwość pracy interruptera

Post autor: Yuri »

Zawinięcie w stronę przeciwną do rezonatora i pokrycie solidną, jednolitą, ciasno dopasowaną izolacją powinno wyeliminować problem. Można też kombinować np. z umieszczeniem na końcu kropelki cyny, aby uzyskać okrągłe zakończenie.

Średnica nie ma specjalnego znaczenia. Miałaby, gdybyś użył absurdalnie cienkiego drucika, np. 0,1mm - wtedy cały płonąłby koronami. Użycie druta o dużej grubości nie stanowi problemu, jedynie na tak gruby raczej nie naciągniesz wcześniej wspomnianej przeze mnie koszulki z przewodu anodowego. :)

Ps

Masz oscyloskop? Dobrze by było dla pewności sprawdzić, czy nie ma zwarć skośnych lub innych anomalii.
arknaw
Posty: 14
Rejestracja: 24 maja 2015, 21:35

Re: Częstotliwość pracy interruptera

Post autor: arknaw »

oscyloskop mam niby na uczelni ale jak zaniosę całą teslę to nie nikt mi tego nie każe podłączyć do oscyloskopu. A napisałbyś mi jak to można sprawdzić tak, żeby zasilić sam mostek i i jak podłączyć oscyloskop? W sumie mam to podzielone na dwie płytki (jak na poniższych zdjęciach, oczywiście oprócz zasilania). Czy dobrze rozumiem że mam mam dołączyć jeden kanał na bramkę i źródło i drugi kanał tak samo na tranzystor z drugiej pary?

Kurdę, będę mógł się dopiero podpiąć za 2tygodnie bo cewka została w domu rodzinnym :/

Przepraszam za być może lamerskie pytanie, ale to moje pierwsze kroki z tak wysokim napięciem i nie chciałby przez to spalić (nie swojego) oscyloskopu. Wiem natomiast że masa oscyloskopu jest połączona z zerem sieci i na to trzeba uważać. Dlatego wolałbym dokładnie wiedzieć jak to prawidłowo zmierzyć.
Załączniki
mostek
mostek
innterrupter+drivery
innterrupter+drivery
Awatar użytkownika
lodzik1990
Posty: 316
Rejestracja: 30 sty 2012, 16:33
Lokalizacja: GG 28328507 T:796782195

Re: Częstotliwość pracy interruptera

Post autor: lodzik1990 »

Masa oscyloskopu nie jest połączona z zerem sieci! tylko z przewodem ochronnym.
Wykonam uzwojenia wtórne na dowolny wymiar od 0.125mm.
lodzik1990@gmail.com / BBM: 2C163574
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Częstotliwość pracy interruptera

Post autor: Yuri »

A przez filtr przeciwzakłóceniowy pośrednio do neutralnego - wystarcza, by robić problemy. Oscyloskop należy podłączać do sieci przez transformator separacyjny. Skoro oscyl jest na uczelni, zawsze możesz poprosić nauczyciela o pomoc - w szkole gdzie są oscyloskopy powinni być i ludzie umiejący się nimi posługiwać. :D

Można, zamiast uzw. pierwotnego podpinasz żarówkę, zaś na antenę podajesz sygnał prostokątny z jakiegoś generatora, częstotliwość zbliżona do roboczej Twojej cewki, wypełnienie 50%. Należy zwrócić uwagę na przebiegi bramka-źrodło oraz dren-źródło na tranzystorach w mostku.

A, jeszcze jedno - kondensatory przy driverach powinny być nie elektrolityczne, tylko tantalowe (47µF starczy) w parze z ceramikiem 100nF.
arknaw
Posty: 14
Rejestracja: 24 maja 2015, 21:35

Re: Częstotliwość pracy interruptera

Post autor: arknaw »

Hmm, obsługa oscyloskopu nie stanowi problemu, ale podpięcie go przez trafo separacyjne to już mógłby być problem u prowadzącego dlatego tak kombinuję.

Oczywistym dla mnie jest że trzeba podać sygnał z generatora, ale czy mostek tranzystorowy musi być zasilony i podłączony do obciążenia (żarówki)? Czytałem że niektórzy zamiast MOSFET-ów podpinają kondensatory o zbliżonej pojemności i tak wykonują oscylogramy. Z tego co widzę najistotniejsze są przebiegi bramka-źródło i nie wiem czy koniecznie musi być zasilony dren (choć podejrzewam że chyba musi żeby odczytać oscylogramy). A czy aby zaobserwować prawidłowo przebiegi można zjechać z napięciem zasilającym mostka np. do 24V i wtedy żarówkę też na 24V?

kondensatory 100nF przy driverach mam od spodu w wersji smd, ale fakt nie miałem pod ręką tantalowych i włożyłem elektrolityczne- tak wiem niższy współczynnik ESR. Przy najbliżej okazji w elektronicznym je wymienię.

Yuri bardzo dziękuję za zainteresowanie tematem
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Częstotliwość pracy interruptera

Post autor: Yuri »

Podpinanie kondensatorów moim zdaniem nie jest dobrym pomysłem, jeśli masz gotowy mostek. Lepiej testować na docelowych tranzystorach.

Pomiar przebiegu G-S pozwala określić poprawność wysterowania tranzystora i można testować to bez zasilania mostka. Należy jednak sprawdzić przebiegi D-S przy zasilonym i obciążonym przez żarówkę mostkiem - w tedy widać, czy skutecznie unikamy zwarć skośnych. Można to sprawdzać przy obniżonym napięciu zasilania.
Ostatnio zmieniony 25 maja 2015, 18:45 przez Yuri, łącznie zmieniany 1 raz.
arknaw
Posty: 14
Rejestracja: 24 maja 2015, 21:35

Re: Częstotliwość pracy interruptera

Post autor: arknaw »

Yuri o taką odpowiedź właśnie mi chodziło. Na pewno wrzucę tu oscylogramy ale niestety za jakieś 2-2,5tyg. dzięki wielkie za odpowiedź.
arknaw
Posty: 14
Rejestracja: 24 maja 2015, 21:35

Re: Częstotliwość pracy interruptera

Post autor: arknaw »

Powracam do tematu bo pojawiły się nowe fakty :D
Po wymianie kondensatora w interrupterze cewka nadal działała bardzo słabo, ale zauważyłem że jak dotykam kombinerkami (z izolowanymi rączkami) odizolowany kawałek anteny wszystko działa jak powinno. Po wymianie anteny na zwykły kawałek przewód 1,5mm2 (oczywiście drut) już pracuje w miarę ok, ale nadal jeśli dotknę np kombinerkami czy śrubokrętem wyładowania stają się trochę większe. Tak jak gdyby pojemność dołączona do anteny miała pozytywny wpływ. Czy to normalne zjawisko?

W ten sposób przeprowadziłem pierwsze próby przy obniżonym napięciu (ok 80V AC). Prad wynosił ok 2.5-3A, a wyładowania ok 8-10cm. Jednak bałem się dalej zwiększać napięcie ponieważ tranzystory i diody dość znacznie się grzały (radiatory dla irfp460 takie jak tutaj: http://lispol.pl/product,3965,radiator_ ... salny.html osiągnęły ok 65st)
Udało mi się zrobić jakieś tam oscylogramy ale niestety nie miałem dostępu do sond oscyloskopowych, połączyłem to za pomocą przejściówek BNC - wtyk bananowy. :( Zamiast anteny podpiąłem generator z przebiegiem sinusoidalnym 150kHz, Upp=10V, praca w CW.
Czy można coś wnioskować na podstawie poniższych oscylogramów? Dodam jeszcze że rezystory bramkowe mam 10ohm, równolegle do nich 1N5819, diody zenera 15V. Czy dobrze sądzę że rezystory mają za małą rezystancję?
Załączniki
przebieg bramka-źródło, mostek nie zasilony
przebieg bramka-źródło, mostek nie zasilony
dren-źródło, Uzas=25V, obciążenie żarówką 24V 40W
dren-źródło, Uzas=25V, obciążenie żarówką 24V 40W
przebieg bramka-źródło, mostek zasilony Uzas=25V
przebieg bramka-źródło, mostek zasilony Uzas=25V
przed GDT
przed GDT
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Częstotliwość pracy interruptera

Post autor: Yuri »

Dolna końcówka rezonatora prawidłowo uziemiona?

Cóż za oscylacje. Nie wiem na ile pomiar bez sondy jest wiarygodny, ale...

Wrzuć kompletne schematy, sprawdzimy, czy przypadkiem czegoś nie pominąłeś.

Spróbuj zwiększyć trochę rezystory bramkowe.

Oscylacje masz też przed GDT. Z jakiego materiału jest wykonany jego rdzeń? Jakie wymiary, ile zwojów? Można też spróbować dać równolegle do pierwotnego GDT rezystor 200-300Ω do usuwania energii zgromadzonej w rdzeniu.
arknaw
Posty: 14
Rejestracja: 24 maja 2015, 21:35

Re: Częstotliwość pracy interruptera

Post autor: arknaw »

uziemniona do ruru wodnej,
Poniżej schematy mostka i interruptera/driverów i fotki
Rdzeń TN25-3E25
Zwiększyć je do 15ohm?
Załączniki
mostek.jpg
schemat.jpg
DSC_0039.JPG
DSC_0051.JPG
DSC_0096.JPG
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Częstotliwość pracy interruptera

Post autor: Yuri »

Spróbuj 15Ω, zobaczymy jak w tedy będą wyglądać oscylogramy. Ale martwią mnie oscylacje przed GDT. IMHO albo rdzeń gromadzi energię (w tedy trzeba dodać wspomniany przeze mnie rezystor), albo zasilanie driverów "pływa" (może coś da wymiana elektrolitów na tantale).

PS
Jako snubbery lepiej niż MKP4 spisałyby się MKP10. Sporo "szybsze" i lepiej znoszą duże obciążenia.
arknaw
Posty: 14
Rejestracja: 24 maja 2015, 21:35

Re: Częstotliwość pracy interruptera

Post autor: arknaw »

spróbuje wymienić rezystory na 15ohm i czwartek postaram się wrzucić nowe oscylogramy. No i spróbuje załatwić jakąś sondę. Może to jej brak wpływa na fałszowanie oscylogramów. Zdjęcie płytki już nieaktualne jeśli chodzi o kondensatory. Obecnie są już tantalowe 47uF.
Kurczę z kondensatorami będzie problem bo nie dostanę ich na miejscu, a poza tym trochę szkoda mi ich wyrzucać bo sporo za nie zapłaciłem. Mogą one mieć istotny wpływ na te oscylacje?
Awatar użytkownika
slu_1982
Administrator
Posty: 560
Rejestracja: 5 kwie 2010, 17:49
Lokalizacja: Olsztyn

Re: Częstotliwość pracy interruptera

Post autor: slu_1982 »

Cześć. Aby zobaczyć czy to kondensatory przy sterownikach GDT można wpiąć sondę między + zasilania i masę, bezpośrednio przy jednym z TC44xx. Brak sondy znacznie potrafi fałszować cały oscylogram, zwłaszcza oscylacje. Wykmiń coś, weź chociażby kabel antenowy... no może przesada. Najlepiej załatw sondę. Bardzo podoba mi isę pomysł na rozbicie jednego GDT na dwa i dodanie po parze driverów na GDT. Ale ja bym napięcie zasilania driverów GDT zwiększył na 15V. W twoim przypadku wystarczy raczej zmiana stabilizatora. Rdzenie GDT bym zmienił na większe. Masz jeszcze te rdzenie ? Materiał jest bardzo dobry. :) Pytam się, jak byś wymienił np. na TN32 te dwa rdzenie to z 25tek mógłbyś zrobić przekładnik prądowy i zmienić sprzężenie zamiast anteny na przekładnik prądowy założony na kabel uziemiający uzwojenie wtórne, bez większych przeróbek :)
Na Gadu-Gadu nie udzielam żadnych porad związanych z elektroniką ani chemią.
Do tego służy forum !!
Awatar użytkownika
slu_1982
Administrator
Posty: 560
Rejestracja: 5 kwie 2010, 17:49
Lokalizacja: Olsztyn

Re: Częstotliwość pracy interruptera

Post autor: slu_1982 »

Ps. diody zenera powinny być przed rezystorem bramkowym bezpośrednio przy bramkach, ty masz inaczej. Zenery bym zmienił na 20V :)
Na Gadu-Gadu nie udzielam żadnych porad związanych z elektroniką ani chemią.
Do tego służy forum !!
Awatar użytkownika
Yuri
Administrator
Posty: 763
Rejestracja: 22 mar 2013, 20:12

Re: Częstotliwość pracy interruptera

Post autor: Yuri »

@Slu: Akurat te dwa GDT (jak większość układu) są zaczerpnięte z SSTC Dżejwora. :)
ODPOWIEDZ