Трехточечный LC-генератор. Как сбить колебания.

nigvil · 01.12.2008, 22:19

Стоит такая задача: витки LC генератор намотаны на стержень со свободной "рабочей" поверхностью, т.е. при попадании цели в зону раб.поверхности колебания генератора должны срываться.
Данную идею хотелось бы реализовать на трехточечном LC генераторе.(здесь очень хорошо он нарисован и расписан принцип действия http://naf-st.ru/articles/generator/lcgen/).

Но есть такая вот для меня непонятка: при изучении формульных зависимостей я увидел, что амплитуда колебаний на контуре (выходе - коллекторе) НЕ ЗАВИСИТ он индуктивности. Это сразу меня озадачило, т.к это полностью перечеркивает мою задачу - получать 0/1 в зависимости от присутствия цели в рабочей зоне.

Как я понял, выходная характеристика генератора изменяется с постоянного тока на переменный. Тогда назревает такой вопрос: при изменении индуктивности напряжение базы тоже изменяется, как в этом случае ведут себя колебания?

Если я увеличу индуктивность, возрастет коэффициент ОС, значит большая часть переменного напряжения будет идти на базу, а не на нагрузку, понизится амплитуда переменки, так ?

Заранее спасибо.

phil311 · 02.12.2008, 04:49

А почему бы не пойти таким путем, чтобы устройство реагировало именно на изменение частоты? Если цель ферромагнитная, частота будет понижаться, если диамагнитная, то повышаться...

mao-sin · 02.12.2008, 08:11

Принцип срыва колебаний используется в промышленных индуктивных датчиках. При приближении металлического предмета к катушке датчика понижается добротность катушки (часть энергии расходуется на создание вихревых токов), амплитуда на ней падает, падает и сигнал положительной обратной связи и колебания срываются. Рабочую точку генератора нужно выбрать на грани срыва, хорошо работает емкостная трехточка с подстроечным резистором в цепи эмиттера, им выбирают рабочую точку (а следовательно и чувствительность).

vly67 · 02.12.2008, 10:02

Этот принцип используется в металлоискателях, работающих по принципу падения амплитуды колебаний в контуре, энергия которого частично расходуется на вихревые токи в металле и происходит эквивалентное падение добротности контура.
Существенное отличие от вышеприведенных схем состоит в том, что их усилительный элемент заходит в область отсечки и насыщения - т.е. переход в нелинейный режим является скачкообразным, поэтому чувствительность таких генераторов очень низкая. В генераторах металлоискателей применяется режим с плавно изменяющейся нелинейностью ,в зависимости от амплитуды колебаний, усилительного элемента. В результате чего возможно плавное изменение амплитуды колебаний и высокая чувствительность при приближении металлического предмета.

nigvil · 02.12.2008, 10:12

реагирование на изменение частоты, т.е. при отсутствии ферромагнитного материала колебаний не будет ? Мне необходимо связать сие как-то черезе индуктивность.

Штука в том, что я именно и делаю индуктивный датчик.
Принцип его работы я изучил, схему нашел, отсюда и отталкиваюсь

Мне непонятен этот вот момент: "При приближении металлического предмета в катушке датчика понижается добротность катушки (часть энергии расходуется на создание вихревых токов), амплитуда на ней падает, падает и сигнал положительной обратной связи и колебания срываются." Как мне это выразить формульно, т.е показать зависимость выходного напряжения от изменения индуктивности (зазора).

Если имеется расчетный коэффициент ОС, который К=U(ОС базы)/U(коллектора), то при увеличении коэффициента увеличивается часть напряжения, идущая на базу, т.е амплитуда колебаний, как я говорил, снижается. Или не так ?

Написали, что снижается добротность, снижается коэффициент. Но насколько я проглядел зависимости, то увидел: при уменьшении зазора возрастает индуктивность. остается только понять, как зависит коэффициент ОС от индуктивности

Подкреплю сказанное выдержками из расчета:

-- Прилагается рисунок: --

nigvil · 02.12.2008, 10:42

И еще такой нюанс про добротность: насколько я знаю, ее величина зависит (прямо пропорционально?!) от величины индуктивности. Т.е видим, что при приближении предмета индуктивность увеличивается (исходя из формулы индуктивности), а значит увеличивается добротность, что противоречит вами сказанное про ее убывание. Или что-то я не так усек ?

frend · 02.12.2008, 11:14

Сообщение от nigvil

И еще такой нюанс про добротность: насколько я знаю, ее величина зависит (прямо пропорционально?!) от величины индуктивности. Т.е видим, что при приближении предмета индуктивность увеличивается (исходя из формулы индуктивности), а значит увеличивается добротность, что противоречит вами сказанное про ее убывание. Или что-то я не так усек ?

не усек
добротность в первую очередь определяется ПОТЕРЯМИ
твоя задача подобрать коэффициент связи так чтоб только только единица получалась
(а не в лом взять какой-нибудь датчик от OMRON ?)

frend · 02.12.2008, 11:19

"" Как мне это выразить формульно, т.е показать зависимость выходного напряжения от изменения индуктивности (зазора). ""
здесь будет не все просто
будет зависеть от того как сделана катушка, насколько сильной будет связь с металлическим предметом, подносимым к зазору,
наверное лучшей формой будет чашка из феррита с открытым верхом

vly67 · 02.12.2008, 14:20

Амплитуда колебаний контура зависит от его добротности
Q=SQR(L/C)/R, где SQR - корень квадратный
При приближении к металлу наводятся вихревые токи и эквивалентная индуктивность (L) может падать (в случае цветного металла) или возрастать (в случае ферромагнетика). Однако влияние вихревых токов сказывается на сильном росте эквивалентного активного сопротивления (R), в результате чего амплитуда падает в обоих случаях. Есть ещё эффект концентрации магнитного поля ферромагнетиком - он проявляется в том, что влияние вихревых токов выше, чем в случае цветного металла, поэтому от ферромагнитного металла падение амплитуды больше.
Конечно сильно влияние соотношения размеров катушки и металла, их конфигурации. Этих формул пожалуй вам так просто не найти. Если вы студент, то для базовой теории придётся порыться в литературе.

phil311 · 02.12.2008, 15:00

В металлоискателях также используется другой принцип. Два генератора, у одного частота постоянная, у другого меняется в зависимости от наличия объекта вблизи катушки. Первоначально генераторы настроены на одну частоту, при появлении объекты одна частота уходит относительно другой, смеситель частот двух генераторов выдает низкочастотные биения, по наличию которых и определяется наличие искомого объекта.
Почему бы и в данном случае не пойти таким путем?

-- Прилагается рисунок: --