Jak stabilizovat a omezovat vstupního napětí s velkým rozptylem?

[Jindřich]

Potřebuji získat výstupní napětí v rozzsahu 5-15V při tom,
že vstupní napětí se mění v rozzsahu 15 - 200V.
Vstup je tvořen cívkou, kolem které rotuje magnet.
Jedná se o indukované napětí,
které roste s otáčkami motoru.
Odebíraný proud je velmi malý,
potřebuji pouze budit vstup tvarovače signálu.

Nevím jak si poradit. Omezovač napětí? Stabilizátor? Potřebuji zaznamenávat pulzy...

Snad je můj popis problému dostatečný..

[neprihlasZdenek Houf]

váš popis je značne chaotický, prosím napište, o co se konkrétně jedná. Jaké jsou parametry vstupního signálu a výstupního signálu apod.

[dolac]

Ak som to správne pochopil, stačí vám omedzovač  napätia, takže hocijaká zenerka od 5V do 15V s odpovedajúcim predradným odporom   

[Jindřich]

Ok, asi máte pravdu. Pokusím se tedy ještě jednou.
Vstupní signál je tvořen indukovaným napětím ze snímače úvrati motoru. Jednou za otáčku cívka vytvoří napěťový pulz, jehož velikost se liší v závislosti na otáčkách motoru. Při volnoběhu to jest 20 V DC a při maximálních otáčkách cca 200 V DC. Potřebuji tyto pulzy poslat do procesoru, čili je nutné jejich převedení na TTL úroveň... Jako tvarovač signálu jsem použit odvod 555... Řeším ale vstup do toho to obvodu. Hodnota vstupu by měla být v rozumném rozsahu (3-5V).
Otázka tedy je, jak udělat z proměnného vstupního střídavého napětí 20-200V napětí stejnosměrné o hodnotě 3..5V ?
Jinými slovy, na vstupu mám impulz 150 V a na výstupu (vstupu do 555) chci mít hodnotu 5V.

[Lubomír Jindra]

a co: cívka > usměrnit > stabilizovat > optočlenem galvanicky oddělit > výstup z tranzistoru odporem upravit na požadovanou úroveň signálu? Máte tak jistotu že vám ty indukované pulzy nic nemohou zničit.

[Zdenek Rajmont]

Nikde se nezminujete o kmitoctu. Na strane motoru bych dal oboustranny omezovac se zenerkou a rychlou diodou, pak nejaky schmittak (napr. 4 hradla paralelne 4093) a rychlym optronem (6N137) to posilal do MCU. Galvanicky bych to oddelil DC/DC menicem. Tim si zajistite na strane procaku klid a minimum pakarny s EMC, coz na 3 voltech nic moc. 

[Jindřich]

Děkuji všem za rady  :)
Frekvence vstupního signálu v rozmezí 10 - 210 Hz.

[anonymní_anonym]

Nikde se nezminujete o kmitoctu. Na strane motoru bych dal oboustranny omezovac se zenerkou a rychlou diodou, pak nejaky schmittak (napr. 4 hradla paralelne 4093) a rychlym optronem (6N137) to posilal do MCU. Galvanicky bych to oddelil DC/DC menicem. Tim si zajistite na strane procaku klid a minimum pakarny s EMC, coz na 3 voltech nic moc. 

Pan Jindřich nepíše, jaký proud ta snímací cívka dá. Třeba by ukrmila i ten optron - existují i optrony se zabudovaným Schmittovým klopným obvodem - a pak by to měl superjednoduché a nemusel řešit galvanicky oddělené napájení - jenom ořezat vstupní signál do optronu.

Ještě jedna poznámka na okraj: pan Jindřich píše, že mu ta cívka dává kladné napěťové pulsy - cituji "Při volnoběhu to jest 20 V DC a při maximálních otáčkách cca 200 V DC". To se mi nezdá, spíše mu to dá +- zákmity s tou amplitudou. Při ošetření vstupního signálu je třeba s tím počítat (jak píšete, oboustranný omezovač).

[anonymní_anonym]

nemluvě o tom, že by taky mohl tu cívku vyhodit a dát tam čidlo s Hallovou sondou a TTL výstupem

[Jindřich]

anonymní_anonym:
v podstatě máte pravdu. Použití hallovy sondy nebo jiného snímače je bohužel technicky nemožné. Signál z cívky je DC, protože u ní bude nejspíš dioda...
Já potřebuji touto cestou snímat otáčky motoru. Zajímá mě tedy frekvence. Jak ale vstupní signál upravit, aby šel na dále zpracovávat, když signál z cívky má povahu, že se mění frekvence, ale s ní i amplituda?
Chci mít na výstupu vždy pulzy dejme tomu TTL, ale vstup se mění v šíleném rozsahu. Nemůžu při každé změně otáček upravovat např. hodnotu nějaké odporu, abych dostal požadovaný výstup...

[Jindřich]

tady je vlastně přímo ta věc, leč signál je AC...
http://www.motorkari.cz/upload/images/clanky/3576/10549.jpg

[anonymní_anonym]

anonymní_anonym:
v podstatě máte pravdu. Použití hallovy sondy nebo jiného snímače je bohužel technicky nemožné. Signál z cívky je DC, protože u ní bude nejspíš dioda...

Pomohlo by, kdybyste změřil, jaký proud ta cívka je schopna dát. Zatížit třeba 10 kohm odporem, změřit při volnoběhu a při plných otáčkách.

[Jindřich]

Dobré odpoledne přeji.
Naměřené hodnoty jsou:
otacky:  proud [mA]:  napeti [V]:
3000      8                      83
6000      14                   150
9000      15,7                170
12000     15,7               170

[anonymní_anonym]

Tak tam dejte třeba optron HCPL 2211, tomu stačí pro sepnutí proud 1,6 mA (a s rezervou na degradaci LED 2,2 mA) a má TTL/LSTTL/CMOS kompatibilní výstup, obsahuje Schmittův trigger, napájení 4,5 ... 20 V, provozní teplota -40 ... +85°C.
Viz http://literature.agilent.com/litweb/pdf/5988-4108EN.pdf
(vybíral jsem typ, který má např. GME skladem)
http://www.gme.cz/cz/index.php?page=product&detail=523-019

Jenom mu ještě ochraňte vstup před nadměrným proudem (střední hodnota max. 10 mA) a před napětím v závěrném směru (pro jistotu).

[Jindřich]

Děkuji moc, vyzkouším to :-)

[Marek Zeman]

Pokud by optron nespínal při volnoběhu, zkuste toto. Vycházím z předpokladu, že výstup snímače (cívka) je galvanicky oddělený od všeho okolo a lze ho připojit proti zemi tvarovače. Pak postačí tranzistor, který spouští tvarovač 555, s vhodně dimenzovaným rezistorem v bázi, ochrannou antiparalelní diodou a zenerkou v sérii s rezistorem. Zenerka možná nebude nezbytná, chtělo by se podívat na průběh napětí na bázi a kolektoru tranzistoru bez ní. Pokud bude střída vyhovující, nekomplikoval bych to s ní. Hodnota rezistoru na vstupu tvarovače je značně libovolná, pokud máte zkušenosti s tímto obvodem, volte ji s ohledem na spotřebu proudu na napájení tvarovače a odolnost proti rušení. Taktéž lze laborovat s velikostí 10k, tato hodnota mi přijde předběžně rozumná vzhledem na odolností proti rušení. Pokud se vyskytnou zákmity, daly by se eliminovat kapacitním filtrem (C paralelně k ochranné diodě). Ale bez měření osciloskopem v celém rozsahu otáček je to pouze teoretický návrh. Tranzistor nespecifikuji, jedinná podmínka je dovolený proud báze vzhledem k předřazenému rezistoru. Apropó, výše uvedené naměřené hodnoty jsou velikost amplitudy, nebo střední hodnota napětí signálu? Podle toho je třeba také revidovat zatižitelnost rezistoru 10k, typ zenerky a zmíněný proud báze tranzistoru. Pokud bude požadavek na galvanické oddělení, můžete jednoduše použít navržený obvod s tranzistorem pro spínání optočlenu při použití samostatného napájecího zdroje.

[anonymní_anonym]

Tak tam dejte třeba optron HCPL 2211, tomu stačí pro sepnutí proud 1,6 mA (a s rezervou na degradaci LED 2,2 mA) a má TTL/LSTTL/CMOS kompatibilní výstup, obsahuje Schmittův trigger, napájení 4,5 ... 20 V, provozní teplota -40 ... +85°C.
Viz http://literature.agilent.com/litweb/pdf/5988-4108EN.pdf
(vybíral jsem typ, který má např. GME skladem)
http://www.gme.cz/cz/index.php?page=product&detail=523-019

Jenom mu ještě ochraňte vstup před nadměrným proudem (střední hodnota max. 10 mA) a před napětím v závěrném směru (pro jistotu).

Doplním vám ještě, jaký bych já udělal ten ochranný obvod před optronem.
Vycházím z Vašich údajů: při min. otáčkách napětí pulsu naprázdno 15 V, při max. otáčkách 200 V,
zdroj pulsů poměrně tvrdý (při zátěži 10 kohm odporem klesne napětí z 200V na 170V, takže vnitřní odpor zdroje signálu  1,8 kohm).
Ten ochranný obvod bych udělal jako T-článek: v horní větvi dioda (na min. 300V) v sérii s odporem 2k4/3W, pak příčka Zenerova dioda 15V, pak horní větev odpor 1k3. I s optronem 5 součástek a máte to i s galvanickým oddělením.
Ten odpor 2k4 by nejspíš stačil i na menší výkon - záleží na střídě a tvaru signálu. Já jsem počítal nejhorší možný případ - střída 50% a obdélníkový průběh.

[Jindřich]

Marek Zeman:
Ano, naměřené hodnoty jsou střední hodnoty.
Podobné schéma jsem již kdysi použil, když jsem měřil otáčky přes vysokonapěťové impulzy na kabelu ke svíčce - kabel na vývodu 3 ("anténa").
Nyní mám trochu svázané ruce, jelikož již nemám k dispozici osciloskop... Je to tedy věc pokusu a omylu :-)