Доброго времени суток.

Передомной поставили задачу, для мощного лабораторного электромагнита собрать источник питания. Основная задача - постоянное магнитное поле.

Я собрала простой стабилизатор напряжения (Трансформатор, ОУ, мощный биполярный транзистор и TL431) подключила и вроде всё работает, но если следить за датчиком магнитного поля то через некоторые промежутки времени стрелка ПЛАВНО отклоняется и через пару секунд возвращается назад.

Я сразу решила, что с БП чтото нетак, взяла лабораторный БП Б5-хх и история повторилась. В датчике магнитного поля я не сомневаюсь. Напряжометр на выходе БП показывает достаточно стабильное напряжение.

При напряжении 10В ток питания магнита 1А.

Есть ли какая специфика питания индуктивных нагрузок? Может требовалось стабилизировать ток а не напряжение? Или регулировать напряжение БП по магнитному полю?

Заранее благодарна за помощ.

Конечно же, Вам нужно стабилизировать ток в обмотке, а не напряжение к ней прикладываемое.
Обратную связь по измерителю поля может и необязательно. Без него абсолютное значение из-за нагрева сердечника может немного смещаться, но больших колебаний не будет.

..И сопротивление обмотки 10 Ом..?
Осциллограф к магниту пробовали подключать?

Поддерживаю.

ИМХО это сильно зависит от материала сердечника и диапазона температур. Если это современная трансформаторная анизотропная сталь, то Вам не поможет даже обратная связь по полю, так как при изменении температуры сильно меняется магнитная проницаемость материала, причем в разных направлениях меняется в разной степени. В зазоре будет меняться распределение магнитного поля.
Если Вы делаете измерительный прибор, выбор материала сердечника очень важен.

Да, конечно же при одних и тех же ампервитках многое зависит от сердечника. но изменения эти медленные, в процессе нагрева сердечника.
Простой ОС по току можно убрать быстрые изменения, связанные с нестабильностью питающего напряжения, плохим контактом в подводящих проводах. Проще говоря, нестабильность грубую убрать можно.

Это у Вас какие-то глюки в магните или в измерителе. Посмотрите на ток в обмотке.

..Сначала нужно убедиться, что блок питания не возбуждается на инфранизких частотах.
То есть, подключить осциллограф параллельно эл. магниту.

Затем, посмотреть ток, то есть, включить, последовательно, шунт и, параллельно ему, опять же, осциллограф.

..Если и напряжение и ток постоянны, тогда чесать репу..

Почемуто я про возбуждение и подумала. Сначало проведу измерения осциллографом со старым БП, а потом переделаю его в стабилизатор тока.

Материал сердечника узнаю. Помоему там простая сталюка.

Модератор:
Пожалуйста, цитируйте аккуратнее, чтобы был понятен источник цитирования.
И пользуйтесь поиском. Такое многократно обсуждалось.

Все не так. Не совсем так.

Изменения сопротивления обмоток тоже вызваны изменением температуры, и поэтому тоже медленны. Для убирания пульсаций напряжения питания достаточно стабиллизировать напряжение на обмотке. Контакты в подводящих проводах - да, с ними сложнее, но если сопротивление обмотки 10 ом, ими можно пренебречь, если контакты хорошо затянуты.

А вот возбуждаться ОС в лабораторном стабиллизаторе напряжения при работе на преимущественно индуктивную нагрузку может.

...паралелльно обмотке поставьте защитный мощный диод...а то при выключении питания может произойти пробой выхода источника...
....если на выходе источника стоит большой(по номиналу) электролит то вот причина возникновения колебаний...

...сам источник переводите в режим источника тока с обратной связью по току

Я бы ещё вольтметр подключил с высоким разрешением, а ещё лучше самописец, или осцил в роли самописца. Период колебаний мб очень большой.

Вот этого-то и не нужно делать.

....почему этого не нужно делать..????
..в первом приближение напряженность поля пропорциональна току и числу витков...при питании от источника напряжения в катушке выделяется тепло и сопротивление растёт и ток падает и естест-но падает поле...

Если стабилизировать по полю - то и так и так можно, но источник напряжения проще окажется.

В китайских лабораторных источниках питания на выходе стоит цифровой вольтметр. Колебания с частотами меньше нескольких герц уже бы топикстартер заметил.

...по полю....ну если есть датчик и у него есть выход относительно которого можно завести петлю ОС...

Соленоид или электромагнит - стабилизаторы тока. Если включить два стабилизатора последовательно, что получится?
Фактически делают так - стабилизатор напряжения на магните (быстрый), который управляется (медленно) от П(ИД)а, работающего от невязки по току или полю. Чтобы не было выбросов при токовом задатчике, что может привести к неопределенности поля из-за гистерезиса, нужен задатчик с ограниченной скоростью нарастания.

Как-то неочевидно. Там нет никаких причин для стабилизации тока в полном смысле слова. Просто не очень стабильный по теплу медный резистор.
Если же принять во внимание индуктивность, то да, но это вроде инерционной нагрузки, не стабилизатор. Обратная связь должна быть подкорректирована по времени соответственно. Иначе будут автоколебания.
С другой стороны, может и умышленно пойти на них? В схемах стабилизации тока электромагнитов применяется релейное регулирование. При малом гистерезисе и высокой частоте переключения погрешности могут быть менее 1%.
Весь вопрос в том какой стабильности нужно стартеру поле получить. Может, малые высокочастотные пульсации (единицы килогерц) и допустимы? Рабочий ток тут небольшой, коммутировать просто.

...топикстартер не определил для каких целей необходимо магнитное поле от электромагнита...ежели для измерительных целей это одно...а ежели((просто для примера) крутить мешалку то совсем другое...

Поясняю. На пальцах.
Начнем со сверхпроводящего соленоида. Стоит стабилизатор напряжения с ручечкой и трехпозиционным переключателем.
Ручечка задает напряжение на соленоиде (4 провода). Переключатель формирует напряжение задатчика - +ручечка, 0, -ручечка. Человечек включает переключатель в "+" - ток линейно нарастает, поставит переключатель в 0 - ток стабилизируется, переключатель в "-" - ток выводится.
В обычном электромагните все весьма похоже. Только нужно не до нуля напряжение убирать для стабилизации тока. И медленно его увеличивать по мере нагрева обмотки. Это напряжение приближенно заранее известно. Это +.
Тут несколько характерных "времен". Самое большое - время достижения теплового равновесия.

Доброго времени суток.

Магнит применяется для измерений. Как мне сказали "эксперименты с МСВ" стабильность нужна доли эрстеда.

Нестабильность не температурная. там намотка медным проводом в несколько миллиметров диаметром. А нестабильность проявляется сразу. Секунд 30 поле стабильно, в течении секунд 10 поле возрастает и возвращается к исходному состоянию и снова стабильно.

Проверить предложения смогу только во вторник.

Благодарна за внимание.

А что это за аббревиатура - МСВ?
Доли эрстеда на каком уровне поля? Иначе говоря, - в процентах от поля. Сколько?

магнитостатические волны, вероятно.

Мне всетаки кажется датчик врет.
Можно намотать на магнит пару десятков витков провода и мерять на них напряжение микровольтметром. Если изменения поля правда есть, должно быть видно.

Вы обратили внимание, что колебания идут с частотой... сотые герца? Якобы.

Была такая проблема. Только с силовым трансформатором. Измерить оммическое мостовым способом на трансформаторе занимает порядка 5 минут, т.к. добротность катушки получается хорошая, отношение индуктивного сопротивления обмотки к сопротивлению в типичном силовом трансформаторе много меньше одной десятитысячной. Ток устанавливается ну очень долго.
Решается очень кондовым способом - никаких регуляторов. Старый добрый ЛАТР и диодный мостик. Ещё можно попробовать некоторые советские трансформаторные лабораторные блоки питания - они не возбуждаются на ультранизких частотах. Я имею в виду большой ящик с неонкой и амперметром. Там наверное чувствительность обратной связи не замечает.
В вашем разрабатываемом блоке можно попробовать увеличить время отклика цепи ОС.

Наверное описка, поправьте.

А если японских? Тогда как? Дело не в изготовителе, если колебания инфранизкие, то можно просто проглядеть изменения напряжения за время наблюдения. С самописцем вернее.

Дабы не подвергать опасности источник, желательно паралельно выходу этого источника поставить силовой диод в обратной полярности для гашения ЭДС самоиндукции магнита.

Да. Имел в виду индуктивное сопротивление на 50 герцах и активное сопротивление обмотки. Ток ХХ на номинальном напряжении трансформатора составляет порядка процента, а для реактора, также на номинальном напряряжении, коэффицент мощности порядка 0,002.
Только следует оговорить, что это режимы в которых происходит намагничивание магнитопровода, при котором потери значительно возрастают и появляются высшие гармоники, а в случае ненасыщенного железа эта цифра меньше чем тысячная.

Еще можно автомобильный аккумулятор подключить. В нем тоже обратные связи довольно медленные

В этом тоже что-то есть. Аккумулятор и резисторный балласт. Для начала. Понять хоть кто там в схеме автогенерацией занимается - источник или нагрузка?

Да, это самое простое решение. Из-за этого эффекта генерации на цифровом мультиметре в режиме омметра некоторые вещи померить не получается, потому что встроенный прецизионный источник тока на один миллиампер начинает под руководством нагрузки танцевать брэйкданс, а та рада стараться и принимает танец.
В таких случаях дедушкин ТТ-1 с квадратной батарейкой затыкает электронику за пояс.
Но лучше взяться за это дело как инженеры, а не прикладные технари, и с умом просимулировать источник. В принципе порядок и добротность индуктивности можно прикинуть, возможно необходимо ввести в нем две обратные связи - по току и напряжению или зашунтировать электромагнит резистором, возможно ему поможет дополнительная демпферная обмотка закороченная на резистор. Всех возможных способов сразу и не упомнишь.
Было бы здорово, если автор выложит свою схему на рассмотрение, возможно в ней просто придётся добавить гистерезис или увеличить тау ОС

В хороших источниках питания лабораторных магнитов две петли обратной связи- грубая- по току, и более точно непосредственно по магнитному полю. Вторя петля- или на датчиках Холла, или на ЯМР магнетометре (протонном, дейтронном, в зависимости от поля). Стабилизация по току обычно лучше чем 0.01% неполучается, по крайне мере шунт токоизмерителя надо термостабилизировать.

Доброго времени суток.

Переделала стабилизатор напряжения в стабилизатор тока. Всё стало заметно стабильнее.
Фокус с аккумулятором не получился. Он всё время понижал выходное напряжение. Использовала геле-свинцовый на 5AH от беспереюойника, с автомобильным не пробовала.

Предложение с двумя обратными связями весьма конструктивно, наверное так и придётся. Термостатирование шунта выйдет за рамки бюджета, буду пробовать его термокомпенсировать. Но вначале надо ыжать всё что получится из простого стабилизатора тока.

Вот моя схема, ОУ реил-то-реил.

Извиняюсь, что от руки, комп не работает...

Подскажите, что можно в ней улучшить.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Заранее благодарна.

Да все.
Добавить резистор между базой и землей - тогда при отключении питания транзистор сам откроется, будет работать защитным диодом и будет жить.
Обратную связь у ОУ взять с эмиттера (более сложный вариант с вычитанием падения напряжения на омической части импеданса катушки и шунта тоже возможен). Убрать выходные конденсаторы.
Сделать усилитель разбаланса тока и П(И(Д)) (можно в одном флаконе). Его выход послать на неинвертирующий вход.
Сделать ограничитель скорости нарастания задатчика тока. Если ток не меняется, а шунт малоинерционный, то можно и без стабилизации температуры. А можно его в банку с маслом. Или даже водой.
Еще бы напряжение питания ОУ стабилизировать.

Ну, во первых, использовать 4-выводный высокоточный шунт. И к нему- инструментальный усилитель (что то типа AD8553), желательно с автокоррекцией нуля. Шунт на радиатор посадить и туда же термодатчик температурной коррекции. Шунты isabellenhuette 4-выводные типа http://www.isabellenhuette.de/en/lowohmres...e/5/?no_cache=1. Разделить цепь измерения тока, собственно стабилизатор и драйвер транзистора.- не жалеть операционников. Отдельное чистое питание для операционников. Опорное напряжение термостабильное, что то типа AD780. Резисторы по всей схеме- как минимум "синие" ряда e96 или e192 - 4 кольца номинала, даже если номиналы "круглые". А лучше поискать что-то по-точнее, 0.1%. Они скорее всего будут выводными, поэтому не гнаться за SMD монтажем- без специальных ухищерений выводные компоненты более стабильны, чем SMD.

А можно буквально два слова почему этот вариант лучше?



А что такое П(И(Д))?

Заранее благодарна.

Уже же было... Стабилизатор напряжения с индуктивной нагрузкой - очень устойчивая сама по себе конструкция. Для коротких времен.
Постоянное напряжение задает скорость изменения тока. Таким образом, при наличии активной компоненты в цепи при ступенчатом изменении напряжения происходит выход на новое постоянное значение тока с постоянной времени пропорциональной отношению индуктивной к активной компоненте... Иными словами, обратная связь по напряжению по сути является обратной связью по производной тока.
Однако, катушка греется и меняеет величину сопротивления. Это относительно медленный процесс. А для медленных времен...
Если напряжение на катушке (+ шунт + активная компонента) медленно подстраивать усилителем разбаланса тока (разность напряжения на шунте и задатчике), то получится очень хорошо. Даже небольшие колебания с высокой частотой не будут изменять ток значительно. Поэтому настраивать удобно.
Теперь нужно попробовать сначала пропорциональное управление напряжением от разбаланса тока. Потом в обратную связь этого усилителя добавить конденсатор, уменьшив там резистор раза в два.
Получится ПИ-регулятор. Он уберет статическую ошибку, если это нужно...
ПИД делать не стоит. Как уже было сказано, дифференциальная компонента уже давно была...
Если вдуматься, то усилитель рассогласования тока в какой-то степени убирает влияние активной компоненты... Почти.
P.S. Очень советую Вам подумать о безопасности. Катушка с током очень даже может убить. Человека.
Можно припаять прямо на выводы диод или стабилитрон или что-то там еще...

Tanya.
Как я поняла вы предлагаете стабилизатор напряжения с регулировкой опорного напряжения стабилизатора ПИ-регулятором по ошибке тока (для компенсации долговременной нестабильности).

никак не пойму саму концепцию.

Но когда я собирала стабилизатор напряжения он плохо стабилизировал поле именно в кратковременной части, откланение в 10 Эрстед, а при стабилизации тока по тойже схеме нестабильность в пределах 1 Эрстеда.

Заранее благодарна за терпение.

А когда я делала то же самое, то все было прекрасно. Вы обратную связь по напряжению заводили на ОУ?
Видимо, работа стабилизатора зависит от места работы...
А стабилизировать ток индуктивности для коротких времен никак нельзя - только производную по времени - напряжение.
А концепция очень простая. Вот, начнем от печки. Буквально.
Все знают (это, конечно, гипербола), что температуру печки почти все и всегда регулируют ПИД-регулятором. Многим это кажется интуитивно понятным. А теперь...

Обратим внимание на то, что имеется полная математическая аналогия. Уравнения одинаковые. Только переменные разные.
Ток магнита - температура печки,
Напряжение на магните - мгновенная мощность нагревателя.
Сопротивление магнита - теплоотдача наружу...
Индуктивность - теплоемкость
......
Что тут еще можно сказать?
А напоследок я скажу, что те, кто, регулируя температуру, управляют мощностью, поступают мудро.

....какова индуктивность электромагнита(расчётная или измерянная...???) и её активное сопротивление...помните катушка это элемент обратной связи со своими постоянными....скорее всего Вам надо корректировать петлю ОС

И от меня добавочка...

Был у меня секторный масс-спектрометр фирмы LKB.
Ток магнита управлялся от датчика поля, который заслуживает внимания.

В коробочке было натянуто 2 струны, связанные по центру пластмассовой перемычкой.
На одну струну подавался синус и она начанала дрожжать в постоянном поле магнита.
Перемычка передавала колебание на вторую струну и она тоже колебалась в постоянно поле.

На ней и измеряется ЭДС, которое, кажется, пропорционально квадрату поля.

Доброго времени суток.
Обложилась кучей книг... Как всегда самое сложное первый шаг. А именно стабилизатор напряжения. Особенно учитывая, что предыдущий не оправдал ожиданий.

Мне известно 2 схемы на ОУ.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Обычно я пользуюсь нижней.

Подскажите какую из них выбрать. И стабилизатор напряжения должен быть П или ПИ. (ПИ никогда раньше не проектировала, сейчас читаю книги по этой теме)

Пока без любой коррекции на долговременную стабильность. Вначале я пытаюсь получить отсутствие кратковременных "колебаний"

Заранее благодарна.

Не мучайтесь, возьмите готовую схему. Например драйвер катушки ЖИГ фильтра. Тот же самый электромагнит, пол-генри индуктивность обмотки. Только точность в доли процента без обратной связи, а с ОС по частоте генерации- вообще миллионные доли получаются.
ps Обмотка включается между J301 и J302

Вот берем нижнюю. Выход операционника через резистор на базу транзистора. Второй резистор с базы - на землю.
Вы мучаете супербета транзисторы? Тогда примерно одинаковые... В сумме... килоом или два. Посмотрите нагрузочные свойства Вашего ОУ. Еще один резистор (того же порядка) между эмиттером и инвертирующим входом ОУ. Потом его можно будет заменить на конденсатор. Но не сейчас. А сейчас предусмотреть место. А можно его в другое место поставить....
Получится повторитель эмитттерный улучшенный. Он же - стабилизатор напряжения.
На неинвертирующий подавайте напряжение - хороший проволочный потенциометр - один конец на земле, к другому батарейку (+), а с движка - на вход ОУ. (-) батарейки на землю. На эмиттере будет (если все правильно) то же самое. На всякий случай поставьте диод параллельно магниту. Колебаний быть не должно. Если нет лишних конденсаторов... После нарастания будет(?) наблюдаться спад тока из-за нагрева. Скорость должна быть пропорциональна квадрату напряжения в первом приближении. Но это не важно пока.
Можно и (возможно) даже лучше, подавать сигнал с потенциометра на инвертирующий вход через резистор, но тогда этот резистор и резистор в обратной связи должны быть стабильные.

Khach. Большое спасибо.

Так это стабилизатор тока?!

А не подскажите что за странная обвязка из резисторов и конденсяторов параллельно катушке?

Знакомая схема, Анализатор спектра Hewlett Packard (уже и не помню какой). Но я пошёл другим путём - сделал стабилизатор тока на одном ОУ, одном БТ и прецизионном резисторе. Схема получилась извращенческая, но рабочая, сейчас ухожу от неё для повышения точности, стабильности и динамики. Принцип простой: Катушку ЖИГ-фильтра поместил последовательно с прецизионным резистором относительно земли, а ток вливал сверху БТ npn-типа, управляемым прецизионным ОУ с выходом до 100 мА. Недостаток: ограниченный диапазон изменения тока (где-то 50:1, недавно выявил). Достоинство: простота и высокая точность.
ЗЫ: Не стОит использовать классическую схему ИТУН на ОУ с электромагнитом, с ПТ будет возбуждение, с БТ - ошибка величиной с базовый ток, которую надо будет также измерять. С моей схемой этого делать не надо. Пардон, если повторяю чьи-то мысли, всё не осилил читать!

Вот в Вашей схеме (по цитируемой ссылке) лишний конденсатор между базой и землей и дает Вам колебания. Наверное. Только сейчас увидела.