Посоветуйте литературу!

Особенно по конструированию катушек, хитрой намотке. Можно ли в чём-то промоделировать поле такой системы?
Электронная пушка для сварки в вакууме. Система отклонения по требованиям очень близка к тем, что применяются в ЭЛТ мониторах. Только угол отклонения в пределах 25 градусов.

По схемотехнике задача выглядит так: есть RL-нагрузка, нужно формировать такое напряжение на ней, чтобы была красивая пила тока частотой около 30кГц. Проц->ЦАПы->усилители. Какой можно получить результат, если делать так?

Область для меня совершенно неизведанная, покажите хотя бы, где копать.

Сообщение отредактировал tulupov.kv - Jan 9 2015, 10:49

Строчная развертка мониторов и телевизоров с ЭЛТ.
Достигалась хорошая линейность простыми чисто аналоговыми методами.

А вообще двигать лучами можно двумя способами: электростатикой (как в осциллографе) или катушкой (телевизор\монитор).
В телевизорах угол отклонения лучей был 110 град. Для ваших 25 даже и полегче будет.

Берут трансформатор и запитывают его короткими прямоугольными имульсами. Ток в его вторичной обмотке будет пилообразным. Ну еще цепи линеаризации.

Про фокусировку луча не забудьте, все же делали с магнитами постоянными в сочетании с магнитными катушками. А вообще то можете брать аналоговый осцилограф, выпускают до сего дня китайцы, точно. И использовать его ЭЛТ.

Извиняюсь спросить, это как? Ну, для общего развития, так сказать, просто с вакуумным напылением дело имел, а за сварку не слышал

P.S. Нашел, почитал, весьма впечатлен возможностями. Действительно, электростатическое отклонение тут никаким боком не подойдет, только магнитная фокусировка до анода и магнитное же отклонение - после. Такая же примерно система применялась в первых телевизорах, там угол отклонения луча был 30, но и энергия луча, конечно, на порядки меньше. Ну что ж, удачи в решении интересной задачи!

Сообщение отредактировал Abell - Jan 9 2015, 20:43

Schultz, Helmut (1993). Electron beam welding

А может, для начала взять и катушки от монитора? Вместе с платой из него же.

Зачем? В осциллографах отклонение электростатическое, не электромагнитное.

Для начала надо запастись вычислительными мощностями, либо арендовать мощности в облаках.
Потом разместить там вычислительный движок COMSOL или ANSYS.
Потом взять из их пакета демок модели фокусирующих катушек. Там есть как раз для фокусировки электронных лучей.
Оттюнинговать модель и начать параметрическую оптимизацию.
Делов не пару недель.

В развётрке телевизора жёстко задана пила, в пушке траектория луча задаётся программно, поэтому ЦАП.


Я уже разобрал один монитор. Может даже посмотрю, какое отклонение дают его катушки. Энергия электронов пушки 30-60кэВ, в ЭЛТ не знаю сколько, надо прикинуть.


Фокусирующие катушки значительно проще по конструкции чем то, что мне требуется (фото).
Можете порекомендовать, какой из этих двух пакетов проще в освоении? 8 Гб ОЗУ+Core i5 думаю хватит, чтобы посчитать такую задачу методом конечных элементов довольно быстро. Хотя конечно интересно увидеть анализ системы во временной области на разных частотах, но тут уже комп на пару дней задумается, да и пока жёсткой необходимости в этом нет.

Сообщение отредактировал tulupov.kv - Jan 11 2015, 19:18

В черно-белых (телевизионных) 10-15 кЭв, в цветных - 25-35 кЭв.
Так что, по сути, ОС от 90-градусного цветного кинескопа должна бы подойти Вам как она есть.

Если нужна именно пила, т.е. необходимо периодически максимально быстро менять направление тока амплитудой порядка десятка ампер в катушке на противоположное, то этот участок пилы можно сформировать только посредством колебательного процесса с киловольтным импульсом или подключением катушки на этом участке к киловольному же источнику, поэтому на этом участке никакие процы-цапы скорее всего не применить (во всяком случае в схемотехнике мониторов на ЭЛТ применялся колебательный процесс).

Что касается участков пилы с относительно медленным изменением тока, то они в мониторах с ЭЛТ формировались подключением к источнику постоянного напряжения с добавлением конденсаторов и индуктивностей, обеспечивающих S-коррекцию. Поскольку у Вас частота развертки одна, то схемотехника развертки в чем-то должна быть проще, чем в мониторах с ЭЛТ (там приходилось поддерживать много различных частот развертки). Скорее всего на этом участке требования к постоянству скорости луча в Вашем случае выше чем в мониторах, поэтому процы-цапы уместны.

Про конструирование катушек ничем помочь не могу.

Вы же в начале написали, что тоже пила.
Если нет - то тогда параметры траектории луча в студию.
(со скоростями изменения углов отклонения луча в процентах от макс. углов)
А то, может быть, придется все же делать электростатическое отклонение.

Разберите лучше телевизор, на вашем фото слишком навороченная ОС.

Какой у Вас ток луча?

А какой габарит вакуумной трубы под катушки? Катушки ведь прйдется снаружи ставить, а то в вакууме они перегреются (хотя иногда и так делают, но технически это сложнеее).
Какова энергия электронов (ускоряющее)? Катушки будут на трубе из зизолятора или из нержавейки?
Предполагается ли самокалибровка отклоняющей системы (например по видеокамере и экрану с люминофором при малом токе пучка)?
Поищите блоки отклонения лт передающих телевизионных трубок- там были как раз малые углы (по сравнению с кинескопами) а у особо древних трубок и подходящий диаметр горловины.

Уточню цифры:
Ускоряющее напряжение 30-60 кВ.
Мощность луча от 6 до 15кВт на разных пушках
Ток луча от 0,5 до 250 мА
Требуемы угол отклонения зависит от тех. процесса, для сварки - это +-15 градусов, есть задачи, где нужен больший угол, до +-45.

В [Назаренко О.К., Истомин Е.И., Локшин В.Е. Электронно-лучевая сварка, 1985] есть формула для оценки числа ампер-витков пары катушек, по ней мне по-максимуму нужно 200 ампер-витков, то есть, например, 4 катушки по 100 витков с током 1А максимум.


Сейчас используется схема с OPA544T на выходе, питание +-24В. На входе сигналы с ЦАПов. Работает, но не очень.


Пила - это тест работы системы, реальный сигнал может быть каким угодно. Например, приводы двигают пушку вдоль шва, а система отклонения пилообразно или по синусоидальному закону задаёт поперечное отклонение с частотой несколько килогерц для исключения подрезов. Угол тут минимальный, т.к. Есть еще технологии плавки, там луч расфокусирован и движется по площади тигеля.


Внешний диаметр может быть до 140-150мм, внутренний 75мм. Насколько большой будет перегрев пока непонятно, но катушки однозначно в вакууме, т.к. есть камера с объёмом больше 10 кубов, пушка подвижная.
Насколько понял, нужно экранировать систему отклонения, чтобы она не влияла на катушку фокусировки. Встречал в описании одной пушки, что там отклоняющие катушки помещают в циллиндрический корпус из стали 10880 или армко-железа.


В упомянутой книге говорится о необходимости разбивки на секции, "косинусной" намотки катушек, и отгибание краёв наружу для создания однородного поля внутри и исключения краевых. Мне интересно именно это, по-прежнему не могу найти литературу. И буду использовать ANSYS Maxwell 3D, так как не могу представить картину поля в той же катушке от монитора с ферритом.

Ну, либо, сделать электростатическую фокусировку