Den Svævende Kugle, Dokumentation [pdf - sorenr.dk

More documents

Recommendations

Info

Den svævende kugle 2.3 Spoledriver 2.3 Spoledriver 2.3.1 Designkrav Ingeniørhøjskolen ˚Arhus 2005 Gruppe 3 Driveren skal regulere strømmen gennem spolen, der skal holde kuglen i magnetfeltet. Driverens input er 0 til 10 volt. Forsøgets resultat (se afsnit 2.4.4 side 32) viser at forholdet mellem strømmen og afstanden, fra kugle til spole, er nogenlunde lineært. Den maksimale strøm, der løber igennem spolen forekommer, n˚ar afstanden er 17 mm: 279, 28 A · 0, 017m + 0, 9141A = 5, 7A m Det giver en maksimal spolestrøm p˚a 5,7 A. 2.3.2 Effektbetragtning Da forstærkeren skal overføre en strøm p˚a op til 5,7 A vil en traditionel klasse A, B eller C forstærker afsætte en stor effekt i selve forstærkertrinnet. Da der ikke, som i en audioforstærker, stilles krav om en ensartet forstærkning i et relativt stort frekvensb˚and, realiseres forstærkeren som en klasse D med pulsbreddemodulation. Ideen bag klasse D forstærkeren er, at der kun afsættes effekt i transistoren i det lineære omr˚ader. S˚a snart transistoren er i mætning, vil tabet i transistoren være meget lille. Reguleringen skal ske ved at choppe forsyningsspændingen til transistoren og regulere pulsbredden til fødespændingen. Choppingfrekvensen er afgørende for driverens inputsensitivitet og den effekt der afsættes i transistoren. 2.3.3 Blokdiagram Indgangssignalet (fra reguleringen) og et signal fra en oscillator sammenlignes i en komparator. Oscillatoren danner et trekantsignal i omr˚adet 0 til 10 volt med en frekvens p˚a 15 kHz. Udgangen p˚a komparatoren vil være et firkantsignal med en dutycycle der er ligefrem propertional med indgangssignalet. Udgangen ˚abner gaten p˚a en transistor, der kun afsætter væsentlig effekt i den tid pulsen er om at stige og falde. P˚a denne m˚ade kan gennemsnitsstrømmen gennem spolen varieres. Se figur 30, side 28. 28 DRIVER Trekantoscillator Indgangssignal Komparator Forsyning Figur 30: De enkelte blokke i driveren Transistor Spole
Ingeniørhøjskolen ˚Arhus 2005 Gruppe 3 2.3.4 Trekantoscillator Den svævende kugle 2.3 Spoledriver Trekanten genereres s˚a den kan spænde fra 0V til 10V og justeres s˚a transistoren vil være helt lukket p˚a 0V og være helt ˚aben ved 10V. Trekantoscillatoren skal bygges op omkring to operationsforstærkere, hvor den ene fungerer som Schmitt-trigger og den anden som integrator. N˚ar udgangen p˚a Schmitt-triggeren g˚ar i positiv mætning, vil spændingen p˚a udgangen af intergratoren integreres mod negativ mætning, hvorved den ikke-inverterende indgang p˚a Schmitt-triggeren vil bevæge sig mod 0 volt. Da der integreres over en konstant spænding, vil det betyde at udgangen er en rampe med negativ hældning ved en positiv indgangsspænding og vice versa. N˚ar spændingsdelingen mellem udgangen af Schmitt-triggeren og intergratoren falder under 0 volt vil Schmitt-triggeren g˚a i negativ mætning og intergratoren vil integrere mod positiv mætning, og s˚adan skal systemet oscillere. Det betyder at der p˚a udgangen af Schmitt-triggeren vil være et firkantsignal og et trekantsignal p˚a udgangen af intergratoren. Da det genererede trekansignal ikke m˚a belastes indsættes en spændingsfølger mellem generatoren og signaltilpasningen. Tilpasningen skal best˚a af en justerbar inverterende forstærker med et negativt offset. Derved kan man justere gain og offset s˚a trekanten ligger mellem 0V til 10V. 2.3.5 Komparator Schmitttrigger Intergratorled Signaltilpasning Figur 31: Blokdiagram over trekantoscillator. For at danne pulserne med den rigtige pulsbredde sammenlignes indgangssignalet med trekanten i en operationsforstærker der er komparatorkoblet. Det vil resultere i at forstærkeren vil g˚a i mætning og skifte polaritet p˚a udgangen n˚ar indgangsspændingerne skifter størrelse i forhold til hinanden. For at f˚a en ikke-inverterende virkning mellem indgangsspændingen og spolestrømmen, skal den negative indgang p˚a operationsforstærkeren være trekantsignalet der g˚ar fra 0 til 10V. N˚ar indgangsspændingen er mindre end trekantspændingen vil udgangen g˚a i positiv mætning og omvendt. Derved kan man ændre pulsbredden, der vil være lineær med indgangsspændingen. Det er vigtigt at grænsespændingerne for de 2 indgange er lige store, da det vil have indflydelse p˚a udgangens omr˚ade. N˚ar indgangsspændingen er 10V skal udgangen være helt ˚aben og n˚ar spændingen er 0V skal udgangen være helt lukket. 10 Indgang 0 Vcc 0 Volt Volt Oscillator Puls udgang Figur 32: Blokdiagram over trekantoscillator. Tid Tid 29
Page 1 and 2: Den Svævende Kugle Dokumentation 2
Page 3 and 4: Ingeniørhøjskolen ˚Arhus 2005 Gr
Page 27: Ingeniørhøjskolen ˚Arhus 2005 Gr
Page 49 and 50: Ingeniørhøjskolen ˚Arhus 2005 5
Page 53 and 54: D C B A Ingeniørhøjskolen ˚Arhus
Page 63 and 64: -15VDC GND GND 3 GND Aktuel 6 Aktue
Page 79 and 80:
Ingeniørhøjskolen ˚Arhus 2005 Gr
Page 81 and 82:
Page 83 and 84:
Page 85 and 86:
Page 87 and 88:
Page 89 and 90:
Page 91 and 92:
Page 93 and 94:
Page 95 and 96:
Page 97 and 98:
Z Meter 4277A 42-1 Lpot Lcur Hpot H
Page 99 and 100:
Page 101 and 102:
show all

Den Svævende Kugle, Dokumentation [pdf - sorenr.dk

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?