Svenska ElektronikForumet

Hur stabiliserar man en sinuvåg?

Jag vet inte om jag har fått "tjong bakom panbenet".

Men jag undrar om det finns några bra lösningar på problemet med
att en spänning 24 Vac, som varierar +-0,1 Vac ska stabiliseras
till +-0,02 Vac?

Stabiliseringen är tänkt att göras i stegen innan "drivsteget". Och
då jobbar vi med 0,5 Vac till 3 Vac.

kan man få dom båda ingångarna på en Oamp att hålla en konstat
spännings differens.....spänningsdelare.....diod?

Det beror kanske på hur kretsen som genererar sinusen är uppbyggd.
Jag själv har en wienbryggeoscillator som är kontrollerad av en glödlampa
och det tar en bra stund för den att stabilisera sig och den är dessutom
känslig för olika temperatur.

Jag har en oscillator uppbyggd med en Harris ICL8038 och den är väldigt stabil men
den jobbar på ett annat sätt.

Man kan göra en AGC med en transkonduktans-förstärkare (speciell op-amp), kruxet är att kunde mäta sinusen på rätt sätt och använda detta till feed-back.

Ja för att få en stabil nivå är det väl egentligen inte reglering man behöver utan en "stabil" konstruktion? Komponenter med lågt brus och låg temperaturkänslighet, kanske "styrd" temperatur (typ kristallugn) etc?

För om man bara reglerar på toppvärde riskerar man ju att deformera sinusen, och att reglera på "kurvformen" är väl knappast genomförbart?

"Automatic gain control" har Googlat men jag fattar inte riktigt.
Men principen är en "wienbryggeoscillator som är kontrollerad av
en glödlampa" och som jag vill stabilisera spänningen ut.

Det jag ser framför mig (med mina blygsamma kunskaper) är en
oamp som har en konstant spänning mellan "+" och "-" benen.
Och då har det ingen betydelse ingången varierar något efter
som den förstärker skillnaden mellan ing. och referens. Är Ni med
på tankegången.

Finns det inga enkla kretsa av denna typ?

GiK: Berätta gärna mer om varför du är intresserad av frågeställningen överhuvudtaget.
Nu vet jag att du håller på med ditt skivspelarprojekt så jag antar att det har med varvtalsreglering
och motorstyrning att göra. Kan vara så att du får många fler och helt annorlunda förslag på
lösningar om du beskriver tillämpningen i detalj och vilka andra delblock/kretslösningar som finns
anslutna i systemet.

det finns massor av frågor, som vilken frekvens och hur spänningen varierar

men egenteligen är standarssvaret att man bygger källan bättre så man slipper det bekymmret

tråkigt svar men

om det hadde varit jag och jag hadde velat ha en fullösning hadde jag minskat spänningen så den passar mot lämpliga dioders framspänningsfall, ca 0,7v topp till topp och haft dioder som limiter, ev i flera steg och sedan ökat spänningen igen

det kommer bli varierad dist istället men inte så farligt, och man kan köra det från dc till hundratalet Mhz med rätt dioder

En limiter är ju vanligt till linjära sinusoscillatorer för att ändra amplituden iaf. Hur man går till väga finns säkert beskrivet i någon kretselektronikbok.

Men är frågeställningen öht genomförbar, jag tycker det låter helt fantastiskt att spänningen inte varierar mer än 0,1 V.

Nu ska du upp i en tolerans på 0,083%

Högstabila fina metallfilmsmotstånd ligger normalt på 1%.

Vad ska du mäta dessa 0,083% med, bara voltmetern kan ju kosta en halv förmögenhet.

Det är ju till audiofiliprojektet och synkronmotorn kan ju inte påverkas mer än att vridmomentet påverkas en aning av varierande amplitud. man får ju se till att inte spänningen blir så hög att järnet i motorn mättas.

Nä jag har inget att tillföra, min lösning skulle vart en stor uC med en 16 bitars DA omvandlare och räkna ut sinusvågen. Tar man en linjär DA så får man ändå 0,52 mV per steg och kravet är 20 mV .

Protte

Näääärrraaaa......... jag har inte "skippat" tråden.

Men jag fick helt plötsligt mycket att läsa in.


"AGC med en transkonduktans-förstärkare"..............nu tror jag mig
förstå lite mer.........men är fortfarande lite "över huvudet" på en ann.

Samtidigt inser jag att detta blir inte är en enkel uppgift. Men vi få se
om det går att nå enda fram till +-0,1% i spännings variationer.

"Kretselektronikbok", finns det sådana böcker om analoga system,
jag menar inte bara en enskild komponet utan ett "block"?
Ska jaga på bibblan på ordet "kretselektronik".


prototypen@
Det är bra att Du ifråga sätter vad jag "pysslar" med. Det är min chans
att få justera felaktigheter.

Det jag gör är att mäta ut-spänningen Vac och frekvensen med en
"VoltCraft VC920".
Ibland har jag "loggat" mot datorn. Då kör jag 3 min och tar ut max
och min värden, beräknar standard avvikelsen.
Här är en tidig "uppställning" med bara oscillatorn.


Här är en av "loggningarna".



grym@

det finns massor av frågor, som vilken frekvens och hur spänningen varierar
men egenteligen är standarssvaret att man bygger källan bättre så man slipper det bekymmret

tråkigt svar men

om det hadde varit jag och jag hadde velat ha en fullösning hadde jag minskat spänningen så den passar mot lämpliga dioders framspänningsfall, ca 0,7v topp till topp och haft dioder som limiter, ev i flera steg och sedan ökat spänningen igen

Jag har labbat med dioder och lampor dom senaste dagarna......och är inte i hamn ännu.
Men det är en enkel och begriplig tekniklösning. Om det uppstår "brus" tror jag det är
underordnat stabil spänning. En AC-motor bryr sig inte om bruset i alla fall.
När det gäller frekvens och spänningar får jag återkomma när jag kan redovisa det mer
exakt. Ja förstår att Du undrar.


Ronny@
Jo det är rätt. Jag har "hobby-jobbat" med detta projekt i snar två år. Och det börjar
"dra-ihop-sig" till en "analog-Ac-motor-styrning" som förhoppningsvis ska skickas runt på
acceptans-test senare i höst.
Skulle gärna beskriva mer, men vet inte vad jag ska börja.

Såhär ser schemat ut sånär som på steget med LM1875. Den fick jag bara upp
i 20 Vac RMS. Och då blev den otäckt varm.
http://i327.photobucket.com/albums/k480 ... hema4a.jpg
http://i327.photobucket.com/albums/k480 ... ma4c-1.jpg

PSU:n har jag fått bygga om två gånger. Och den sista levererar +-48Vdc och +-9Vdc.
Byggd enligt "jesses" rekommendationer med "trissor" som reglerar båda spänningarna.

De nya drivsteg:

Drivsteget testat i form av "komponentröra":


Stolt kan jag visa Er denna underbara bild på sinus kurva tagen efter drivsteget,
24Vac RMS.

Denna sinuskurva skull göra vilken som helst skivspelarmotor glad, tror Ni inte de?

Jo vist....jag sitter i skrivande stund och borrar det nya kretskortet till drivsteget. Och
då är båda faserna med. "Micael Karlsson", "sojdan" med flera, har guidat mig till en kanon fin metodik.

Nä nu måste jag i säng. Ska iväg och spela på en begravning i morgon. Och man får inte
gäspa då.

En skivspelarmotor är knappast känslig för om det finns lite övertoner med i spelet.

Jag hade därför byggt en digital lösning mha. en µC och en D/A-omvandlare, 8 bit räcker sannolikt långt, efter detta ett litet lågpass-filter. Detta skapar en alldeles fast spänning och stabil frekvens som sedan kan förstärkas med fast gain, är 5V till µC stabil kommer resten också att vara det.

Att ösa ut data till D/A-omvandlaren kan nog göras med minst 2,5kHz vilket borde ge enkel filtrering, redan vid 500Hz skulle det vara enkelt att få stabilt nivå utan övertoner. Ett bra kristall till µC'n och resten är biff, stabilt på alla sätt.

Precis, själva motorns induktans och tallrikens tröghet kommer ju att fungera som ett lågpassfilter som tar bort eventuella övertoner.

Som jag ser det kan de där spänningsvariationerna lika gärna komma från mätinstrumentet och/eller brus. Det är ju relativt enkelt att testa: Låt instrumentet logga spänningen från ett vanligt batteri. Den ska ju vara helt stabil, men jag tror du kommer få liknande variationer där.

Om du dessutom mäter effektivvärdet så kommer det att röra sig lite i och med att instrumentet mäter över en viss tidsperiod som troligen inte är synkad med frekvensen (så fasläget för den bit av signalen som mäts kommer att variera mellan samplingarna).

Jag kan förstå att man vill ha stabila förhållande om det är till en studio-skivspelare, vanliga dödligas skivspelare kopplas till 230V nätet där det finns övertoner och spänningsvariationer i parti och minut, frekvensen är dock stabil.

Så att reglera spänningen så exakt är långt bortom behov, frekvensen ska dock vara stabil och då är en analog oscillator inte rätta grejen heller! Eller jo, den kan vara det om alla frekvensbestämmande komponenter byggs in i ett temperaturkammare som ger stabil temperatur över tid, något som kräver en rimlig avancerat reglering av temperaturen samt en starttid för att få stabil temperatur på kammare & komponenter, ligger nog runt 10-15 minuter innan det är i närheten och sannolikt 30 minuter för stabilitet.

Amplituden är temperaturberoende också varför de komponenter som styr den behöver vara i samma temperaturkammare.

Så sammantaget är det fel utgångsläge att börja med en instabil oscillator och försöka stabilisera denna när det finns möjlighet att enkelt skapa en stabil oscillator (frekvens & amplitud). Det är inte lika häftigt som att lösa allt med analog teknik men det bliver mycket mer stabilt, innehåller mycket färre komponenter och kommer att vara mycket stabilare.

Det är grundläggande fel att starta med ett signal som inte kan uppfylla kraven och sedan försöka kompensera för att kraven ska uppfyllas, en kompensering kan bara rätta till de fel som uppstår.

Nerre skrev:Låt instrumentet logga spänningen från ett vanligt batteri.
Den ska ju vara helt stabil,....

Jo jag har kollat på detta mot ett nio volts batteri.
9,514 till 9,515 med ca: en halv minuts mellanrum.

Bra eller dåligt?...men man kan alltid sätta en "Brasklapp".


AC-motorn i en skivspelare är som regel en "tvåfas" motor. Den är
byggd på samma sätt som en "bipolär stegmotor" med 7,5 graders steg.
Såhär kan en tillverkares rekommendation på kretslösning se ut:

En motor pluss en kondensator. (Som lite kuriosa så kan man köra motorn på
en fas. Men för att motorn ska veta åt vilket håll den ska snurra behövs
den andra fasen.)

Problemställningarna är tyvärr fler än dom två; amplitud och frekvens variationer.

1. Frekvens variationer.
2. Amplitud variationer.
3. Fas-förskjutning.
4. Variation på spänningen mellan faserna.

Nu är min uppställning helt slummässig.
Dom två första följer ju det som finns i uttaget.
Men om man simulerar ovan, en motor och en kondensator kan man konstatera att fas-
förskjutningen ofta ligger 10 till 20 grader fel. Skillnaden mellan spänningarna variera
på samma sätt, 10 till 20%.

Hur gör skivspelar tillverkarna. Här är en variant:

En kondensator plus tre motstånd till och vi får en påtaglig förbättring.
Men här står man inför dilemmat att optimera mot antingen fas-förskjutningen eller
spänningen. Som oftast blir det en kompromiss även här, om än med mindre avvikelser.
En del tillverkare kompenserar "spännings-tappet" med en större motor tex 5 watt.

Vi lämnar "kondensator konceptet".

Wien Bridge Oscillatorn, enl schemat ovan, kan vi skruva in fas-förskjutningen på graden
när. Spänningen kan vi göra lika på volten när.
Då återstår amplitud och frekvens variationerna. Som jag jobbar på.

Målet är att kunna redovisa bättre värden på amplitud och frekvens variationerna än det
vi får ut ur vägguttaget. Sen kan man alltid diskutera hur stort det är.
Och detta till en kostnad av 600 till 700 kr.

Varför är dessa tre, amplitud variationer, fas-förskjutningen och variation på spänningen
mellan faserna så kritiska?

Motorn vibrerar! Och vi vill att vibrationerna ska se ut på ett sätt som gör att det är lätt
att ta hand om dom. Givet vis låg accelerations-nivå men frekvensinnehållet är också
viktigt.
"Aaaa men hallååååå" kanske Ni invänder. det är bara att öka massan. "A vist", säger jag.
Dubbla massan - halvera accelerations-nivån. Detta är en väg att gå.
Vi försöker att ta en annan väg. Reducera accelerations-nivå in - minska behovet av
mycket massa.

Det som är av värde i detta sammanhang är; hur mycket och vad uppfatta pickupen av
motorn.


Till vibrations labben har jag inte kommit än, men såhär ska det inte se ut:

Men jag kan berätta att man hör inget av motorn. Och den står inte i ett
betongfundament.

Ronny skrev:GiK: Berätta gärna mer om varför du är intresserad av frågeställningen överhuvudtaget.

Det finns mycket mycket mer att säga. Förstudien till detta projekt är mist sagt "grym",
i alla fall till omfånget.
Här börjar det: http://www.hififorum.nu/forum/topic.asp?TOPIC_ID=66928

Nä nu måste jag arbeta vidare i med att färdigställa drivsteget.

EDIT:
Jag glömde att komentera:

Icecap skrev:Det är inte lika häftigt som att lösa allt med analog teknik men det bliver mycket mer stabilt.....

Min erfarenhet av HiFi-folket och framför allt DIY-gänget är att det som är "balt" och
"häftigt" är DC med PIC.
Orsaken till att så många bygger med AC är att det är enkelt, en motor och en
kondensator, så snurrar det.
De vi gör är att försöka "lyfta" AC lite, för 600-700 kr.

Om du vill minska vibrationer borde du väl istället ta en "lagom sinus" och en 90° fasvriden och sedan driva motorn med dom, då ville du ha båda stadig fas & spänning.

Och nej, jag anser inte att det är "ballt" för att det är en digital generator, jag anser att det är ett enkelt, billigt och exakt sätt att få en sinus som är alldeles fin till detta. Att få en stabil spänning den analoga vägen borde du ju nu ha upptäckt är svårt, iaf. inom de ganska stränga krav du har ställd upp.