Termostat pro krystal - zapojení regulátoru

Zpráva

Milan · #1 Příspěvek od **Milan** » 23 dub 2021, 08:22

Trápím se teplotní nestabilitou oscilátoru ( cca 10 - 20 MHz) .Našel jsem schema jednoduchého termostatu viz obrázek . LM10 je přesný zdroj
referenčního napětí 200 mV ( U1) a operační zesilovač ( U2) . Protože tohle nemá cenu vzhledem k potřebě definovat tepelné vazby stavět jako bastl, ale chce to mít konstrukčně podobné finálu , rád bych si ujasnil nejdříve funkci regulace - nějak se mi to zapojení operačního zesilovače nezdá.
LM35 je tepelný senzor s výst. napětím cca 250 mV / 25°C.
Nejsem si jist, zda je v pořádku, že operační zesilovač U2 nemá definováno
žádným způsobem ss zesílení . Ve zpětné vazbě je odpor 10 MΩ oddělen od - vstupu OZ kondenzátorem 100n . Navíc tedy ten kondenzátor 150u bude mít určitě nějaký svod ( ve vztahu k těm 10 MΩ) a tudíž jak ss, tak stř. zesílení bude tímto svodem asi dost ovlivněno.
Nějaký názor odborníků na regulaci k tomu zapojení by byl vítán , resp.
třeba i odkaz na něco podobného jednoduchého a odzkoušeného - podle měření by měla být regulace na 50 +- 0,5°C postačující .

#2 Příspěvek od **forbidden** » 23 dub 2021, 10:17

Jestli chceš, mám kompletní servisní manuál k HP 10811, kterej jsem před časem opravoval. Můžeš se inspirovat.

#3 Příspěvek od **Zaky** » 23 dub 2021, 11:49

Na schémátku je PI regulátor, je to tak OK.

samec · #4 Příspěvek od **samec** » 23 dub 2021, 15:20

U1 je zdroj 200 až 600 mV podľa nastavenia R18.
U2 má DC spätnú väzbu dookola cez regulovanú teplotu.
C13, R20 a R24 obmedzujú zosilnenie na cca 10 pre vyššie frekvencie (kratšie časy), kedy by tepelná väzba nestíhala uregulovať rýchly operačný zosilňovač. LM395 je vraj nezničiteľný tranzistor, takže by nemalo vadiť, ani keď výstup U2 uletí do saturácie.
Pre výpočet stability je potrebné poznať prenos regulovanej tepelnej sústavy. Nejaké precízne optimalizovanie regulačných parametrov v tejto aplikácií asi nie je veľmi dôležité. Stačí, ak sa to nerozkmitá. Pomalšia regulácia asi až tak nevadí.

termit256 · #5 Příspěvek od **termit256** » 23 dub 2021, 15:21

Jaka je vlastne pozadovana stabilita oscilatoru?

Milan · #6 Příspěvek od **Milan** » 23 dub 2021, 16:45

Díky za tipy a názory . Ten HP jsem stáhl na netu , tak to je pro můj účel
kanón na vrabce

. S tou ss zpětnou vazbou na U2 se nějak nemohu popasovat , v ustáleném stavu nemůže být na výstupu U2 dle mého názoru nic jiného než +Usat nebo - Usat výstupu operáku + popř. nějaké zesílené šumy či rušení . Pro ustálený stav není zpětnovazební smyčka samotného operáku uzavřena a ten bude pracovat s plným zesílením jeho otevřené smyčky. K vlivu svodu kondu 150 u nemá nikdo žádnou připomínku ?
To, co mám namysli , je vidět na přiloženém schématu oscilátoru 130MHz
s vyhříváním . Zde se (asi vzhledem k obrovské prodlevě vyhřívání) ani
nějakou frekvenční korekcí zpětné vazby nezaobírá, zřejmě mu stačí , stejně jako mně , aby nekmital ani vlastní operák , ani celek . Kreslířskou chybu T4 pomíjím.

patrikvarga · #7 Příspěvek od **patrikvarga** » 23 dub 2021, 17:37

Ta paralelná kombinácia B - E T4, T6 určite nie je dobrý nápad.

samec · #8 Příspěvek od **samec** » 23 dub 2021, 19:38

Namiesto časti obvodu tvoreného IC1-Thermally_coupled-IC3 si tam daj ekvivalentný obvod zo základných prvkov a budeš vidieť tú DC spätnú väzbu.
Zvod C14 je zanedbateľný oproti paralelne pripojenému R24.

#9 Příspěvek od **Zaky** » 23 dub 2021, 23:21

Kondenzátor ve zpětné vazbě je zkrátka integrační složka regulátoru a má to tak být. Zjednodušeně je to vysvětleno třeba zde: https://valter.byl.cz/plynula-regulace-pid

Milan · #10 Příspěvek od **Milan** » 24 dub 2021, 07:29

Díky za názory. Já nezpochybňuji potřebu jednotlivých částí PI(D) regulátoru, ale to konkrétní schema . Představ si, že operační zesilovač U2
je ideální OZ s nekonečným vst. odporem (třeba s FET na vstupu) . Pak ovšem v daném zapojení nemůže regulátor I pořádně fungovat, protože
kondenzátor 150u se sice má možnost nabíjet a vybíjet z teplotního čidla, kam je jeho jeden konec připojen , ovšem druhý jeho konec visí "ve vzduchu" - přes vstup toho ideálního OZ nic téci nemůže . Takže je tam ten 150u kond na houby. V normálních zesilovačích odchylky s OZ něco téci může, ale jsou to obvykle nA nezaručované hodnoty. Proto má slušný zesilovač z OZ ve zpětné vazbě z výstupu na - vstup nějaký odpor , aby se měl ten kond vůbec kudy nabíjet a vybíjet ( tak jak je to třeba na druhém schématu) . A to je to, proč reklamuji tu chybějící ss zpětnou vazbu , toto zpětná vazba dle Samce tedy neřeší ani náhodou , ten jeden konec toho kondu je z hlediska zpětné vazby stále ve vzduchu, resp. vybíjet se může i přes R23 a R24 , ale nabíjet se není kudy .
V reálu to autorovi nějak fungovat mohlo , ten U2 nemá nekonečný vstupní odpor, ale žádná definovaná funkce toho kondenzátoru se odehrávat nemůže.

samec · #11 Příspěvek od **samec** » 24 dub 2021, 11:47

C14 nie je integrátor, ale derivátor. Integrátorom je C13. DC zložka a pomalé zmeny z IC3 sú privádzané na neinvertujúci vstup U2 cez R24. Rýchle zmeny cez paralelnú kombináciu R23 a R24. Tým je nastavené iné zosilnenie pre pomalé a pre rýchle zmeny signálu z IC3. Presné deliace frekvencie pre C14 či C13 sa nedajú jednoducho spočítať bez parametrov tepelného obvodu.

Pokiaľ to autor nevyladil presne na svoju tepelnú sústavu, tak sa dá povedať len, že to nejako funguje. I a D reglácia je pri tomto použití kanón na vrabce. S nejakou malou chybou to ureguluje aj P regulátor. Dovolím si tvrdiť, že chyba nastvenia teploty v dôsledku rozdielného tepelného toku cez tepelnú sústavu pri rozdielnej teplote okolia a teda rozdielnej potrebe prikúrovať, bude väčšia, ako chyba regulácie dobre nastaveného len P regulátora.

Zmije · #12 Příspěvek od **Zmije** » 24 dub 2021, 12:43

Není to opět chyba kreslení?
Kdyby tranzistor (nahoře u nápisu IC3) byl bipolární, tak by proud mohl téct do jeho báze.

renda15 · #13 Příspěvek od **renda15** » 24 dub 2021, 13:27

Jenže ten "tranzistor" je jak si sám napsal IC3 LM35DZ a to je teplotní senzor.
https://www.alldatasheet.com/datasheet- ... M35DZ.html

#14 Příspěvek od **PavelFF** » 24 dub 2021, 16:21

Milan píše:.... A to je to, proč reklamuji tu chybějící ss zpětnou vazbu , toto zpětná vazba dle Samce tedy neřeší ani náhodou , ten jeden konec toho kondu je z hlediska zpětné vazby stále ve vzduchu, resp. vybíjet se může i přes R23 a R24 , ale nabíjet se není kudy. ...

Konec C14 přece "nevisí ve vzduchu". Je zapojen v sérii s R20 C13. Nabíjecí a vybíjecí proud C14 teče přes zpětnovazební prvky C13, R20. Stejnosměrná úroveň inv. vstupu je definovaná přes R24.

Milan píše:.... Navíc tedy ten kondenzátor 150u bude mít určitě nějaký svod ( ve vztahu k těm 10 MΩ) a tudíž jak ss, tak stř. zesílení bude tímto svodem asi dost ovlivněno.....

Když má C14 paralelně odpor R24 100k, tak snad jeho svod bude zanedbatelný.

Milan · #15 Příspěvek od **Milan** » 24 dub 2021, 17:15

Kruciš, už jste mě skoro nahlodali

. Zkusím si to dát do simulátoru - nabíjet a vybíjet kond 150u přes 10M v sérii se 100n se mně stále nějak nezdá .