Detector-diferenciador de saturación del núcleo

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Estoy desarrollando un proyecto que me obliga a medir la corriente de saturación de algunos inductores caseros sinuosos en núcleos de ferrita rayados, así que decidí intentar crear un circuito que me ayude a medir.

Por lo que sé y leo la corriente a través del inductor a un voltaje constante, aumenta linealmente con el tiempo y cuando el núcleo entra en saturación, la corriente comienza a subir exponencialmente. Así que se me ocurrió algo como esto:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

La idea detrás de esto es que mediría el voltaje en una resistencia de detección R , tomar su derivado y pasarlo a través de un amplificador diferencial que comparará el valor actual con un valor fijo obtenido previamente almacenado en < fuerte> circuito S / H . Y si la diferencia es mayor que algún valor preestablecido, el comparador generará un valor alto.

Por qué creo que esto podría funcionar: la derivada de la función lineal es una constante y la derivada de la función exponencial es la función exponencial. Entonces, cuando el circuito detecte que el voltaje de salida de OA1 no es una constante, se disparará y apagará el MOSFET. Luego leería en el osciloscopio el tiempo en que la salida era alta y calculaba la corriente de saturación.

Pero para que funcione, necesitaría actualizar el circuito S / H con frecuencia, planeo hacer esto cada segunda iteración. Sin embargo, aún no tengo esto resuelto, porque estoy atascado en la primera parte, el diferenciador:

simular este circuito

Busqué en la web y descubrí cómo y por qué funciona, pero nunca encontré las ecuaciones que describen su comportamiento. Necesitaría un diferenciador de ganancia unitaria con frecuencias de corte de alrededor de 100-1k Hz y 100k-1M Hz. Así que decidí ir y escribir las ecuaciones yo mismo. Esto es lo más lejos que he venido:

Función de transferencia: $$ H (s) = \ frac {sC_1R_2} {s ^ 2C_1C_2R_1R_2 + s (C_1R_1 + C_2R_2) +1} $$

Su magnitud (con la esperanza de encontrar frecuencias de corte): $$ | H (s) | = \ frac {\ omega C_1R_2} {\ sqrt {\ omega ^ 4 C_1 ^ 2C_2 ^ 2R_1 ^ 2R_2 ^ 2 + \ omega ^ 2C_1 ^ 2R_1 ^ 2 + 2 \ omega ^ 2C_1C_1R_1R_2 + \ omega ^ 2 C_2 ^ 2R_2 ^ 2 + 1}} $$

Veo un montón de cuadrados en la raíz cuadrada, pero no tengo idea de cómo podría simplificarlo.

Disculpe si esto es demasiado largo para una publicación, pero quiero asegurarme de que este es el enfoque / ruta correcto que he tomado.

    
pregunta Golaž

2 respuestas

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Estoy ofreciendo esta respuesta como un detector de saturación alternativo. Pase una corriente continua a través de la bobina que puede variar desde un mili amp hasta posiblemente varios amperios. Esto se logra fácilmente con un opamp y BJT como un generador de corriente constante.

A continuación, genere una sinwave de baja amplitud y un acoplamiento capacitivo al inductor. Mida o vea la amplitud sinusoidal en un osciloscopio y aumente gradualmente la corriente continua. En algún nivel de corriente, la amplitud del seno comenzará a disminuir, lo que indica el inicio de la saturación. Más dc significará menos amplitud sinusoidal debido a una mayor saturación.

El sinwave se puede obtener de un oscilador de banco normal con una impedancia de salida de 50 ohmios o más.

Incluso podría incorporar el inductor en un oscilador de colpits y observar el aumento de frecuencia a medida que aumenta la saturación.

Mirando tu fórmula, parece que la frecuencia central es \ $ \ dfrac {1} {2 \ pi \ sqrt {C1 C2 R1 R2}} \ $ pero estoy en un androide y no tengo la versión completa Capacidades para analizar.

Pensándolo un poco más, debido a la naturaleza de la tierra virtual del circuito, R1 y C1 son independientes de R2 y C2, por lo que el paso alto es dictado solo por los componentes de entrada y el paso bajo dictado por los componentes de realimentación. Por supuesto, esto supone que las frecuencias de LP y HP son significativamente diferentes y, por el sonido, son.

    
respondido por el Andy aka
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Si no te importa medir los parámetros con un osciloscopio, puedes usar la técnica que yo uso.

Tengo un MOSFET grande con una resistencia de detección de corriente de bajo valor en el pin fuente a tierra. La compuerta tiene una resistencia de 33 ohmios en serie con una resistencia de 10k a tierra. El drenaje va a un terminal para un lado del inductor a prueba y a un circuito de pinza que consiste en un diodo rápido que maneja una bombilla automotriz. La bombilla es 1141, creo. Voy a tener que comprobar

El otro lado del cable del inductor va a varios ESR grandes, muy bajos, todos en paralelo y a tierra. La intención es tener una fuente de alimentación muy rígida al probar el inductor.

Conduzco la puerta con mi generador de pulsos. Este es un generador de pulsos de Continental Specialists más antiguo con Hi & Lo ajustes de pulso.

Finalmente, conecto una fuente de alimentación de CC configurada a 10.0 Vcc a los condensadores del depósito.

Conecte el alcance a través de la resistencia de sentido actual. Conecte el inductor a la plantilla de prueba y establezca la frecuencia de repetición del pulso a varios cientos de Hz.

Ahora comience a aumentar el ancho del pulso y observe la corriente del inductor en el alcance.

Verá una rampa agradable y recta a medida que el inductor absorbe la corriente. A medida que aumenta el ancho del pulso, la corriente aumenta.

Puedes calcular la inductancia de la pendiente de la línea. Esa es la razón por la que se establece el voltaje de suministro en 10.0 Vcc, ya que facilita el cálculo.

A medida que aumenta la corriente, verá la curva de rampa o la flexión actual. Puede ver fácilmente cómo se comporta el inductor cuando se aproxima a la saturación.

Actualizaré la respuesta con un esquema de mi plantilla de prueba cuando vuelva a trabajar el lunes.

Pero la plantilla de prueba funciona muy bien.

    
respondido por el Dwayne Reid

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