Сообщений в теме: 118

[nub]

Вложение Халермана уже открывается.

[halerman]

Мы как раз собираемся собирать такой контролер (вернее  собираемся заказать у спецов), в связи с этим есть вопрос

 Есть ли у вас сейчас схема контроллера, которая бы могла выполнить сфомулированные вами условия

Нет готового варианта еще нет.

 

Если повнимательнее посмотрите схему Андрея, то это почти законченный вариант.

Его можно и нужно доработать в двух направлениях:

 

1.   Считаю избыточным применение по два последовательных счетчика  для увеличении разрядности на каждую функцию (разбивка периода, пропуска периодов и отсчет внутри периода). Вполне достаточно использовать по одному счетчику (с максимальным значением - 16). Вот, что получится в этом случае :

а) разбивка периода, или дискретизации (этот счетчик работает в первом кольце и задает множитель частоты для внутреннего ГУН первой микросхемы ФАПЧ). Соответственно, частота ГУН будет в 16 раз больше частоты опорного сигнала с контрольной обмотки рабочего высоковольтного контура. В этом случае период колебания опорного сигнала делится на 16, и первому максимуму будет соответствовать 4-й импульс ГУНа, а второму максимуму - 12-й импульс, внутри каждого периода.

б) пропуск периодов - при использовании одного счетчика, максимальное число периодов, которое можно будет пропустить не превысит 16. То есть, наш источник заряда обязан будет успевать заряжать конденсатор до потенциала пробоя не более, чем за 16 периодов. Много это или мало? Как вы понимаете, тут взаимосвязь нескольких параметров: скорость заряда, емкость, потенциал пробоя и, естественно, добротность рабочего контура. При большой емкости, и низкой скорости заряда можно не уложиться в 16 периодов, с другой стороны регулировкой зазора в разряднике можно понизить потенциал пробоя, и сократить время заряда до пробоя. Ну, и добротность контура тоже играет роль, ведь при низкой добротности колебания могут затухнуть раньше, чем источник успеет произвести очередной заряд. А в таком случае ФАПЧ не сможет синхронизировать  разряд, и получиться просто вариант разовых ударов, без накопления.

в) отсчет внутри периода - определяется числом 16 в пункте (а), и считать потребуется или до 4-х, или до 12-и.

Если убрать избыточную разрядность при использовании двух последовательных счетчиков, и оставить по одному счетчику (до 16), то схема сократиться на три счетчика.

 

2. Также следует доработать и отладить часть схемы, отвечающую за переключение НЧ фильтров "быстрый"-"медленный" по сигналу Lock Detect (при "захвате" синхронизации - переключатся на "медленный ФНЧ, при потере синхронизации - на "быстрый"). Эта часть схемы у Андрея не доработана (вместе с подбором правильных значений постоянных времени этих фильтров).

 

Не стоит упускать из виду и сам источник заряда. Он должен уметь включаться и выключаться по внешнему сигналу (от контроллера). Также стоит решить вопрос, какой тип заряда применить: с непрерывным ростом потенциала, или ступенчатый (более предпочтителен).

 

Так что работы еще немерянно. С наскоку не получится...

[halerman]

По поводу заказа у спецов...

 

Смотря что будет в ТЗ.

Ведь разработка схемы и воплощение ее в готовое железо это разные этапы.

 

Обязательно потребуется этап макетирования и отладки схемы. Будет в ТЗ этот пункт?

Отладка колец ФАПЧ весьма специфическая вещь, для нее весьма актуально такое понятие, как устойчивость на ложные срабатывания (вместе с понятием "гон"). На симуляторе все может быть "ок", а реальная схема может не заработать. В схеме два колцьца ФАПЧ, и соответственно, вначале потребуется проверить работоспособность каждого в отдельности, и только потом проверять их одновременную работу. Без макетирования не обойтись.

[Сергей Тор]

По поводу заказа у спецов...

 

Смотря что будет в ТЗ.

Ведь разработка схемы и воплощение ее в готовое железо это разные этапы.

 

Обязательно потребуется этап макетирования и отладки схемы. Будет в ТЗ этот пункт?

Да, правильное замечание,  в техническом задании будет этот пункт.

[nub]

Посты по установке Акулы перенесены в его тему 

[mebius]

halerman

Считаете ли Вы достаточным для проявления эффекта, на котором основана вся эта затея, наличие опорного перестраиваемого генератора для возбуждения волновой катушки и агрегирование его с источником импульса подкачки, фаза которого будет плавно перестраиваемая и привязана к опорному генератору путем отсчета выдержки времени, распространяющейся от одного до множества периодов опорного?

 

Я задаю этот вопрос потому, что такую. конфигурацию организовать крайне легко и проверить основной посыл на фиксированной нагрузке, не требующей АПФ.

Т.е. что называется - малой кровью.

Если она оправдает ожидания и проявится полезный эффект- можно вкладываться по полной.

Иначе затею можно признать не состоятельной.

 

С уважением

Сообщение отредактировал mebius: 21 Июнь 2013 - 21:24

[Сергей Тор]

 такую. конфигурацию организовать крайне легко и проверить основной посыл на фиксированной нагрузке, не требующей АПФ.

Т.е. что называется - малой кровью.

 

Если она оправдает ожидания и проявится полезный эффект- можно вкладываться по полной.

Интересно, как именно все это сделать"малой кровью" поясните пожалуйста.

[mebius]

Интересно, как именно все это сделать"малой кровью" поясните пожалуйста.

Пожалуйста.

Вариантов несколько.

1. Самый примитивный и доступный.

Автогенератор (например 555) либо качер, либо импульсник с ключом на выходе - в качестве возбудителя волнового контура.

От него запускается одновибратор (например 555) с блокировкой запуска на время импульса и релаксации (самой примитивной - на диодах). Это фазовая задержка.

Далее по цепочке еще одновибратор к ключу с флейбеком на разрядник.

Вот и все.

 

2. Несколько сложнее (как кому ) но чуть продвинутее.

Подходящий контроллер с внутренней (программно-аппаратной) реализацией двух импульсов переменой длительности. Первый - в периодическом режиме, второй - в однократном по фронту первого с управляемой задержкой от ведущег импульса.

У меня такой вон лежит - можно бвло бы запрограммировать всего с десяток регистров чтобы получить желаемое.

Но в нем сейчас полезная, но уже устаревшая начинка, которую можно было бы принести в жертву эксперименту.

В том случае конечно, если овчинка стоит выделки.

 

С уважением

Сообщение отредактировал mebius: 22 Июнь 2013 - 15:24

[halerman]

Для тех кто хочет поглубже разобрать в принципах накачки Тесла, дам несколько теоретических набросков, собранные из писем...
 

Буду собирать вариант Андрея + посмотрю что по этому поводу делают "индукционники" в плане слежения за фазой, т.к. от туда очень многое можно подчерпнуть (взять того же Акулу - у него по сути индукционка)...

Надо четко понимать общее и отличие двух подходов раскачки контура ("индукционный" и вариант Тесла).
В обоих случаях плавает частота рабочего контура, и ФАПЧ является идеальным способом синхронизации накачки по фазе с колебаниями в контуре.

Отличие - в самой реализации накачки. Это две противоположности. "Индукционка" проповедует классический токовый вариант, а накачка по Тесла - это накачка высоким потенциалом (точнее, резким скачком потенциала на фронте искры).

В "индукционке" ФАПЧ применяется в первую очередь с целью защиты п/п ключей, с обеспечением их переключения в наименее нагруженных нулевых точках колебаний контура. Согласен, что использование ФАПЧ решает эту задачу. Однако, длительность "импульса накачки" в этом случае составляет половину периода, и это чисто токовый вариант (размазанный на пол периода). Отличие накачки Тесла, именно в длительности "импульса" воздействия и самом механизме накачки высоковольтным потенциалом.

Немного об этом механизме.
Так как индуктор подсоединен к одному из полюсов накопительного конденсатора, то в процессе его заряда, потенциал индуктора также меняется (можно рассматривать индуктор, как дополнительную обкладку конденсатора). Индуктор тоже "заряжается". На какой полюс конденсатора вешать индуктор (плюс или минус), и какой полюс посадить на землю - это отдельная "песня". Суть от этого не меняется - потенциал индуктора плавно меняется в процессе заряда накопительного конденсатора. И этот плавное изменение потенциала индуктора никак не сказывается на его "соседе", высоковольтной катушке, в которой в этот момент происходят свободные затухающие колебания (от предыдущего разряда). "Накачка" происходит в тот момент, когда пробивается разрядник...

Писал уже об этом, в статье про установку Капанадзе... Современная физика оперирует только уровнем материи, совсем не учитывая такого объекта, как эфир (поэтому и потенциал отсчитывается от удаленной бесконечности). А ведь все рядом...  Да, "накачка" происходит на переднем фронте пробоя, но ЧЕМ? Внимание!. Индуктор - это материя, и соответственно, скорость процессов в ней соответствует "материальным" скоростям. Потенциал индуктора изменится не сразу, для этого в материи должен "разогнаться" ток...

"Накачка" выполняется не потенциалом индуктора!!! Рост потенциала индуктора неизбежно приводит к изменению "потенциала" среды в зоне индуктора. Единственная задача индуктора - вместе со своим зарядом плавно изменить потенциал среды. "Накачку" выполняет сама среда... Образно, это можно представить, как будто индуктор это рычаг, натягивающий "струну" среды, а спусковой "курок" - это разрядник. Как только "курок" спущен, "струна" резко выравнивается (причем, со скоростью з-н-а-ч-и-т-е-льно большей, чем протекают процессы в материи). В разряднике даже еще не начался разряд, а "струна" среды уже "распрямилась", и ее "масса" настолько велика, что она не "замечает" ни сам индуктор, с его еще не растраченным "зарядом", ни его "соседа" (катушку). Среда "выпрямилась"... Что это означает для индуктора и катушки? Только то, что изменился уровень отсчета их собственных потенциалов, который отмеряется не от бесконечности!, а от текущего "уровня" среды. А этот "уровень" скачком изменился! Соответственно, также скачком изменится потенциал, как индуктора, так и КАТУШКИ (точнее, ближайших к индуктору витков катушки). Такую накачку можно назвать накачкой "статикой". Она изменяет потенциал... Вот почему Тесла говорил, что надо попадать разрядом в пик колебаний. В этом случает к амплитуде колебаний в момент их максимума добавится "статическая" добавка (нужно только правильно выбрать полярность этой добавки для текущего пика колебания).

Собственно, после "выпрямления" среды, уже не нужна искра в разряднике, это всего лишь начало материального процесса в контуре индуктора с "разгоном тока" в нем. Это уже потери... Вот бы тут и остановить этот вторичный процесс (выравнивания потенциала в материи). Тесла молодец, он как раз и ликвидировал этот вторичный процесс, когда совершенствовал свой механический контроллер. У него индуктор (и соответственно конденсатор) практически не разряжался,  "ток" просто не успевал разогнаться в контуре индуктора. Фактически, он манипулировал только "курком"... Спустил "курок" - среда "распрямилась", отпустил "курок" - нерастраченный заряд индуктора опять "натягивал" струну. Опять спустил "курок" и т.д. Изумительно... Тока нет, а "уровень" отсчета потенциала скачками меняется.

Наш контроллер на ФАПЧ и разряднике всего лишь бледная копия "курка" Тесла. На этом этапе нам придется смириться с потерями при развитии искры (и соответственно тока) в контуре индуктора, и дождаться когда конденсатор полностью разрядится. Вот почему еще так важен апериодический режим разряда, при котором максимально быстро произойдет этот разряд, и конденсатор будет готов к очередному циклу заряда. На первом этапе, хотя бы так... А вот когда научимся с помощью ФАПЧ статическую добавку регулярно "вливать" в пик колебаний, тогда уже можно подумать, как остановить процесс разряда, что значительно сократит потери на накачку ...

[halerman]

О смысле применения двухкольцевой схемы в контроллере.

 

PS: правильно ли я понимаю задачу второго кольца ФАПЧ - отслеживать момент разряда в разряднике индуктора и корректировать момент начала заряда конденсатора индуктора (на подобие фазовращателя, причем, с учетом того, что имеются N пропусков периодов, вращать фазу возможно придется прилично)?

Смотрите, первое кольцо занимается "слежением". В соответствии с предварительным расчетом возможностей источника заряда и имеющейся резонансной частоты рабочего контура (катушка, +возможно внешний конденсатор, +возможно длинная линия заземления), заранее определяется минимальное количество пропускаемых периодов колебаний, необходимых для того, чтобы успевать зарядить накопительный конденсатор до напряжения пробоя. Пусть мы посчитали, что нам требуется минимум 5 полных периодов для этого. В этом случае, в простейшем варианте контроллера (без регулировки числа пропускаемых периодов) джемперами выставляется нужное число для счетчика периодов (пусть N = 6). Что будет на "выходе" первого кольца? Это будет последовательность импульсов, с частотой 1/6 от резонансной. Причем, конкретный фронт каждого импульса будет "располагаться" напротив нужной вершины (пика) каждого шестого колебания в рабочем контуре.

Обычно на этом реализация большинства "контроллеров" и завершается. Нужный фронт используется для запуска драйвера силового ключа (с возможной организацией небольшой коррекции фазы, тем же фазовращателем). И все убеждены, что они организовали синхронную накачку. А это не так. Отсутствует возможность постоянной корректировки смещения фазы при уходах резонансной частоты. Фазовращатель этого не умеет делать. Ему задали определенный сдвиг, он тупо его отрабатывает. Если резонансная частота сместилась, фазовращатель продолжит поддерживать заранее заданную ему задержку (опережение), а это приведет к непопаданию в пик.

Вместо неповоротливого фазовращателя применяется второе кольцо ФАПЧ. Оно умеет смещать фазу (и соответственно частоту) своего внутреннего ГУНа (генератора, управляемого напряжением, или VCO), в зависимости от соотношения фаз сигналов на входе. Остается только грамотно использовать эту возможность. Нужно правильно выбрать, что взять за входные сигналы, и куда направить выходной сигнал (с ГУНа). Ответ очевиден. Наша задача попасть фронтом разряда в пик колебания. Какой сигнал несет информацию о моменте пика? Правильно, это импульс с первого кольца "слежения", чей фронт указывает (является репером) на момент пика колебаний в рабочем контуре. Используем этот сигнал в качестве входного "опорного" сигнала. Что нас интересует? Это узнать где расположен фронт разряда относительно "опорного" сигнала. Откуда взять этот сигнал? Организуем его с делителя напряжения на накопительном конденсаторе. Итак, на входном детекторе второго кольца сравниваются фазы двух событий: фронт импульса с первого кольца и фронт разряда с делителя. Что в кольце ФАПЧ является информационным выходом? - частота и фаза ГУН. Как использовать эту информацию? - применить в качестве управляющего сигнала для источника заряда накопительного конденсатора. А что для этого нужно? - чтобы источник "понимал" эту информацию. Самым простым вариантом является использование сигнала с ГУН для "запуска"процесса заряда. Источник заряда должен быть управляемым (сигнал запуска, сигнал останова). Итак, кольцо является управляющим механизмом, а исполнительным механизмом является источник заряда. Источник "запускается" с частотой ГУНа и в момент ОПРЕДЕЛЕННОЙ фазы ГУНа. (Сигналом останова может служить тот же сигнал с делителя на конденсаторе).

Это что же получается? Кольцо управляет источником, то есть моментом запуска заряда. А на входе получает информацию о моменте разряда, который является всего лишь следствием (результатом) заряда конденсатора до напряжения пробоя. Это нормально? Да, кольцо ФАПЧ является уникальным устройством, позволяющим управлять ПРИЧИНОЙ, имея на входе информацию от СЛЕДСТВИЯ. Кольцом ФАПЧ можно охватывать разнообразные исполнительные механизмы, результат срабатывания которых может быть использован в качестве одного из входных сигналов кольца. Причем, если на "опорный" вход подается какой-то сигнал, то кольцо будет "запускать" исполнительные механизмы так, что результат их срабатывания будет синхронизирован по фазе с опорным сигналом. В нашем случае, второе кольцо ФАПЧ будет смещать фазу своего ГУНа (а вместе с этим и момент запуска заряда) до тех пор, пока фронт разряда не наложиться на репер от первого кольца. Причем, если "опорный" сигнал с первого кольца ФАПЧ (слежения) уйдет по частоте и фазе, то второе кольцо ФАПЧ автоматически скорректирует фазу своего ГУНа и вместе с ним и момент запуска заряда так, что фронт разряда опять совпадет в реальном времени с фронтом "опорного" сигнала.

Фазовращателю такая корректировка и не снилась. Например, если с первого кольца поступает "опорный" сигнал с частотой 1/6 от резонансной, то частота ГУН второго кольца также станет равной 1/6 резонансной. А вот фаза ГУНа в этом случае может смещаться "назад"/"вперед" на весь "период" опорного сигнала (который равен 6 периодам резонансного сигнала)! Т.е. при частоте ГУНа равной частоте опорного сигнала, фаза ГУНа второго кольца может смещаться на +/- 6 периодов колебаний в рабочем контуре!!!!!. И этого смещения с головой хватит, чтобы запустить заряд и успеть зарядить конденсатор до напряжения пробоя. И самое главное, смещение фазы ГУН (соответственно и момента запуска заряда) происходит автоматически, ФАПЧ для этого и создавался.

Конечно можно замкнуть во второе кольцо не источник заряда, а драйвер управления силовым ключом, ФАПЧ безразлично чем управлять... Только нахрен нужен этот силовой ключ, если ФАПЧ может управлять разрядом. П/п ключи пока не в состоянии создать тот скачок потенциала, о котором говорилось ранее. Весь смысл второго кольца ФАПЧ и состоит в том, чтобы избавиться вообще от дорогостоящих ключей, и работать на потенциалах, недоступных полупроводникам.
 

..ибо было понятно, что простым фазовращателем можно получить лишь стабильную работу, но не там где нужно и не знал на сколько широко ФАПЧ может регулировать момент начала заряда (думал, что его не хватит по времени). Т.к. если бы контролировался не момент заряда, а разряда, то вопрос бы не возник, ибо событие одномоментное, а с зарядом по времени дольше и менее предсказуемо (время заряда конденсатора холодного|теплого и т.д.)

Главное надо для себя уяснить, что фазовое кольцо это значительно больше, чем описывается в стандартном варианте построения того же синтезатора частоты. Кольцом называется система, которая управляет работой исполнительных устройств с выхода своего ГУН, а на входе могут быть совершенно другие сигналы (не от этих устройств). Однако, кольцо "заставит" свое исполнительное устройство работать так,  чтобы входные сигналы совпали не только по частоте, но и по фазе (конечно, если есть какая-то взаимосвязь между входным сигналом и работой исполнительного устройства).

Самым замечательным в нашем случае является то, что фазовое кольцо АВТОМАТИЧЕСКИ устраняет временную нестабильность:

1) - источника заряда  ("уплыла" его зарядная характеристика, и соответственно изменилось время заряда до напряжения пробоя);
 
2) - напряжения пробоя (в связи с изменением условий ионизации в разрядном промежутке);

3) - качества электродов разрядника (из-за постепенного выгорания);

Кольцо автоматически скорректирует фазу своего ГУН, чтобы обеспечить совпадение фронта "репера" с первого кольца и фронта разряда. Без применения ФАПЧ решить эти три задачи возможно, но безумно накладно... (фазовращатель здесь просто "отдыхает"). А применение второго кольца ФАПЧ, охватывающего источник заряда, полностью решает все эти задачи!
Изящно и красиво...

 

[mebius]

А по-моему все эти навороты излишни до момета, когда четко зафиксирован эффект реальной прибавки.

Хотя бы кратковременный.

А для этого вовсе не обязательно все эти контуры регулирования.

Пустое говорить про уход частоты.

Если есть возможность ручной подстройки при фиксированной нагрузке - этого должно хватать чтобы выяснить: а есть ли повод вкладыаться?

И самым капризным элементом будет вовсе не колебательная система, а искровой разряд, который должен работать без многоциклового накопления энергии.

И потребная энергия которого - тоже вещь неопределенная.

 

Хотелось бы уточнить еще раз: о каких частотных диапазонах вообще идет речь, и есть ли повод говорить о частотах вообще?

Зависят ли предполагаемые эффекты от частотной области?

Если да - какие соображения?

 

С уважением

Сообщение отредактировал mebius: 26 Июль 2013 - 20:35

[halerman]

А по-моему все эти навороты излишни до момета, когда четко зафиксирован эффект реальной прибавки.

Хотя бы кратковременный.

А для этого вовсе не обязательно все эти контуры регулирования.

Пустое говорить про уход частоты.

Если есть возможность ручной подстройки при фиксированной нагрузке - этого должно хватать чтобы выяснить: а есть ли повод вкладыаться?

 

Четкая фиксация эффекта возможна в единственном случае, а именно, когда обеспечивается регулярная синхронная накачка (разряд в пик колебания). Вы не заметите эффект, если однократно попадете случайно в пик..., двукратно..., десять раз подряд. Для колебательного контура необходим предварительный этап выхода на "рабочий режим" (этап накопления энергии с выходом в режим "большого сигнала"). Это не сотня, и даже не тысяча попаданий разрядом в пик колебаний. Этот процес может занять минуты! (Капанадзе тоже не сразу подключает нагрузку). Без автоподстройки НЕ УДАСТСЯ выйти на этот режим, и соответственно зафиксировать "реальную прибавку".

Ручной режим при постоянной нагрузке не решит задачу удержания фазы разряда в нужном положении относительно фазы колебаний в рабочем контуре в процессе накопления амплитуды (колебаний). У нас нет возможностей Тесла строить колебательные контура с массивными и габаритными катушками, в которых уход собственной резонансной частоты и ФАЗЫ достаточно мал. Поэтому ручное регулирование нам не доступно. Для катушек, с доступными нам габаритами, уход ФАЗЫ колебаний весьма существеннен...

Еще раз акцентирую. Основной проблемой в ненаблюдаемости эффекта является не уход частоты!, а уход ФАЗЫ колебаний. Даже обеспечив точное совпадение (кратность) частот разряда и колебаний в контуре, нельзя говорить о синхронной накачке. Важна фаза. Как можно "в ручном режиме" удерживать фазы двух событий (пика и момента разряда) на протяжении хотя бы одной минуты? С помощью двухлучевого осциллографа? - это грубейшее заблуждение. При любом непопадании разрядом в пик, ФАЗА колебаний в рабочем контуре изменится СКАЧКОМ (в результате векторного сложения амплитуд и фаз). На экране осциллографа вы увидите момент разряда, и РЕЗУЛЬТИРУЮЩЕЕ колебание в контуре! Вы что, хотите подстраивать момент разряда по положению пика результирующего колебания? Разве это правильно? Нужно настраивать совпадение пика колебания с моментом разряда ДО САМОГО РАЗРЯДА. Но к сожалению осциллограф вам покажет только итоговый результат, и вы не сможете определить, в какую сторону и на сколько градусов подстраивать фазу разряда.

Ручная подстройка при фиксированной нагрузке - НЕВОЗМОЖНА . Второй контур ФАПЧ для этого и применен, чтобы обеспечить АВТОМАТИЧЕСКОЕ удержание совпадения в реальном времени двух событий: пика колебания и момента разряда. Только входной компаратор второго кольца "увидит" расхождение фаз этих событий, и соответсвенно, кольцо автоматически сместит фазу собственного ГУНа, "накладывая" события одно на другое. По-другому - никак...

P.S.
Что касается диапазона частот, то еще magic говорил, что для поиска эффекта и отладки синхронной накачки удобней всего начинать работать с небольшими частотами колебательных контуров. Используя известные методы понижения резонансных частот контура (например, с помощью биф. намотки катушки, контурной емкости, длинной линии заземления...), порядок: 20-40-60 кГц.

 

С уважением.

Сообщение отредактировал halerman: 19 Август 2013 - 01:19

[mebius]

А по-моему все эти навороты излишни до момета, когда четко зафиксирован эффект реальной прибавки.

Хотя бы кратковременный.

А для этого вовсе не обязательно все эти контуры регулирования.

Пустое говорить про уход частоты.

Если есть возможность ручной подстройки при фиксированной нагрузке - этого должно хватать чтобы выяснить: а есть ли повод вкладыаться?

Как можно "в ручном режиме" удерживать фазы двух событий (пика и момента разряда) на протяжении хотя бы одной минуты?

Ну. блин! Твоя моя не понимат.

Странно читать этот текст от технически продвинутого человека.

Какая проблема сегодня собрать совершенно примитивный двухканальный ген с любым соотношением частот и регулируемой фазовой задержкой между каналами????

Две-три микрухи с потенциометром?

И держи фазу хоть целый день!

 

Давно сделал бы, но проблема вовсе не в синхронных каналах и фазе, а в ее стабильности.

Самым нестабильным компонентом является разрядник.

Точнее - его обвязка.

При традиционной схемотехнике с накоплением ВН на кондере никакие ФАПЧи не позволят удержать фазу в желаемых пределах, если речь идет о частотах выше десятка килогерц.

Потому и вопрос про частоты задавал.

А на низких частотах без накопительного кондера не получить существенной энергии разряда, поскольку контурная емкость будет весьма велика.

Палка о двух концах, однако...

И потом, я до сих пор не врублюсь: речь идет о волновом процессе или об индуктивно-емкостном колебательном контуре?

 

С уважением

Сообщение отредактировал mebius: 19 Август 2013 - 13:04

[Dynatron]

Для тех кто хочет поглубже разобрать в принципах накачки Тесла, дам несколько теоретических набросков, собранные из писем...
 

Буду собирать вариант Андрея + посмотрю что по этому поводу делают "индукционники" в плане слежения за фазой, т.к. от туда очень многое можно подчерпнуть (взять того же Акулу - у него по сути индукционка)...

 

Надо четко понимать общее и отличие двух подходов раскачки контура ("индукционный" и вариант Тесла).
В обоих случаях плавает частота рабочего контура, и ФАПЧ является идеальным способом синхронизации накачки по фазе с колебаниями в контуре.

Отличие - в самой реализации накачки. Это две противоположности. "Индукционка" проповедует классический токовый вариант, а накачка по Тесла - это накачка высоким потенциалом (точнее, резким скачком потенциала на фронте искры).

В "индукционке" ФАПЧ применяется в первую очередь с целью защиты п/п ключей, с обеспечением их переключения в наименее нагруженных нулевых точках колебаний контура. Согласен, что использование ФАПЧ решает эту задачу. Однако, длительность "импульса накачки" в этом случае составляет половину периода, и это чисто токовый вариант (размазанный на пол периода). Отличие накачки Тесла, именно в длительности "импульса" воздействия и самом механизме накачки высоковольтным потенциалом.

Немного об этом механизме.
Так как индуктор подсоединен к одному из полюсов накопительного конденсатора, то в процессе его заряда, потенциал индуктора также меняется (можно рассматривать индуктор, как дополнительную обкладку конденсатора). Индуктор тоже "заряжается". На какой полюс конденсатора вешать индуктор (плюс или минус), и какой полюс посадить на землю - это отдельная "песня". Суть от этого не меняется - потенциал индуктора плавно меняется в процессе заряда накопительного конденсатора. И этот плавное изменение потенциала индуктора никак не сказывается на его "соседе", высоковольтной катушке, в которой в этот момент происходят свободные затухающие колебания (от предыдущего разряда). "Накачка" происходит в тот момент, когда пробивается разрядник...

Писал уже об этом, в статье про установку Капанадзе... Современная физика оперирует только уровнем материи, совсем не учитывая такого объекта, как эфир (поэтому и потенциал отсчитывается от удаленной бесконечности). А ведь все рядом...  Да, "накачка" происходит на переднем фронте пробоя, но ЧЕМ? Внимание!. Индуктор - это материя, и соответственно, скорость процессов в ней соответствует "материальным" скоростям. Потенциал индуктора изменится не сразу, для этого в материи должен "разогнаться" ток...

"Накачка" выполняется не потенциалом индуктора!!! Рост потенциала индуктора неизбежно приводит к изменению "потенциала" среды в зоне индуктора. Единственная задача индуктора - вместе со своим зарядом плавно изменить потенциал среды. "Накачку" выполняет сама среда... Образно, это можно представить, как будто индуктор это рычаг, натягивающий "струну" среды, а спусковой "курок" - это разрядник. Как только "курок" спущен, "струна" резко выравнивается (причем, со скоростью з-н-а-ч-и-т-е-льно большей, чем протекают процессы в материи). В разряднике даже еще не начался разряд, а "струна" среды уже "распрямилась", и ее "масса" настолько велика, что она не "замечает" ни сам индуктор, с его еще не растраченным "зарядом", ни его "соседа" (катушку). Среда "выпрямилась"... Что это означает для индуктора и катушки? Только то, что изменился уровень отсчета их собственных потенциалов, который отмеряется не от бесконечности!, а от текущего "уровня" среды. А этот "уровень" скачком изменился! Соответственно, также скачком изменится потенциал, как индуктора, так и КАТУШКИ (точнее, ближайших к индуктору витков катушки). Такую накачку можно назвать накачкой "статикой". Она изменяет потенциал... Вот почему Тесла говорил, что надо попадать разрядом в пик колебаний. В этом случает к амплитуде колебаний в момент их максимума добавится "статическая" добавка (нужно только правильно выбрать полярность этой добавки для текущего пика колебания).

Собственно, после "выпрямления" среды, уже не нужна искра в разряднике, это всего лишь начало материального процесса в контуре индуктора с "разгоном тока" в нем. Это уже потери... Вот бы тут и остановить этот вторичный процесс (выравнивания потенциала в материи). Тесла молодец, он как раз и ликвидировал этот вторичный процесс, когда совершенствовал свой механический контроллер. У него индуктор (и соответственно конденсатор) практически не разряжался,  "ток" просто не успевал разогнаться в контуре индуктора. Фактически, он манипулировал только "курком"... Спустил "курок" - среда "распрямилась", отпустил "курок" - нерастраченный заряд индуктора опять "натягивал" струну. Опять спустил "курок" и т.д. Изумительно... Тока нет, а "уровень" отсчета потенциала скачками меняется.

Наш контроллер на ФАПЧ и разряднике всего лишь бледная копия "курка" Тесла. На этом этапе нам придется смириться с потерями при развитии искры (и соответственно тока) в контуре индуктора, и дождаться когда конденсатор полностью разрядится. Вот почему еще так важен апериодический режим разряда, при котором максимально быстро произойдет этот разряд, и конденсатор будет готов к очередному циклу заряда. На первом этапе, хотя бы так... А вот когда научимся с помощью ФАПЧ статическую добавку регулярно "вливать" в пик колебаний, тогда уже можно подумать, как остановить процесс разряда, что значительно сократит потери на накачку ...

 

 

О смысле применения двухкольцевой схемы в контроллере.

 

PS: правильно ли я понимаю задачу второго кольца ФАПЧ - отслеживать момент разряда в разряднике индуктора и корректировать момент начала заряда конденсатора индуктора (на подобие фазовращателя, причем, с учетом того, что имеются N пропусков периодов, вращать фазу возможно придется прилично)?

Смотрите, первое кольцо занимается "слежением". В соответствии с предварительным расчетом возможностей источника заряда и имеющейся резонансной частоты рабочего контура (катушка, +возможно внешний конденсатор, +возможно длинная линия заземления), заранее определяется минимальное количество пропускаемых периодов колебаний, необходимых для того, чтобы успевать зарядить накопительный конденсатор до напряжения пробоя. Пусть мы посчитали, что нам требуется минимум 5 полных периодов для этого. В этом случае, в простейшем варианте контроллера (без регулировки числа пропускаемых периодов) джемперами выставляется нужное число для счетчика периодов (пусть N = 6). Что будет на "выходе" первого кольца? Это будет последовательность импульсов, с частотой 1/6 от резонансной. Причем, конкретный фронт каждого импульса будет "располагаться" напротив нужной вершины (пика) каждого шестого колебания в рабочем контуре.

Обычно на этом реализация большинства "контроллеров" и завершается. Нужный фронт используется для запуска драйвера силового ключа (с возможной организацией небольшой коррекции фазы, тем же фазовращателем). И все убеждены, что они организовали синхронную накачку. А это не так. Отсутствует возможность постоянной корректировки смещения фазы при уходах резонансной частоты. Фазовращатель этого не умеет делать. Ему задали определенный сдвиг, он тупо его отрабатывает. Если резонансная частота сместилась, фазовращатель продолжит поддерживать заранее заданную ему задержку (опережение), а это приведет к непопаданию в пик.

Вместо неповоротливого фазовращателя применяется второе кольцо ФАПЧ. Оно умеет смещать фазу (и соответственно частоту) своего внутреннего ГУНа (генератора, управляемого напряжением, или VCO), в зависимости от соотношения фаз сигналов на входе. Остается только грамотно использовать эту возможность. Нужно правильно выбрать, что взять за входные сигналы, и куда направить выходной сигнал (с ГУНа). Ответ очевиден. Наша задача попасть фронтом разряда в пик колебания. Какой сигнал несет информацию о моменте пика? Правильно, это импульс с первого кольца "слежения", чей фронт указывает (является репером) на момент пика колебаний в рабочем контуре. Используем этот сигнал в качестве входного "опорного" сигнала. Что нас интересует? Это узнать где расположен фронт разряда относительно "опорного" сигнала. Откуда взять этот сигнал? Организуем его с делителя напряжения на накопительном конденсаторе. Итак, на входном детекторе второго кольца сравниваются фазы двух событий: фронт импульса с первого кольца и фронт разряда с делителя. Что в кольце ФАПЧ является информационным выходом? - частота и фаза ГУН. Как использовать эту информацию? - применить в качестве управляющего сигнала для источника заряда накопительного конденсатора. А что для этого нужно? - чтобы источник "понимал" эту информацию. Самым простым вариантом является использование сигнала с ГУН для "запуска"процесса заряда. Источник заряда должен быть управляемым (сигнал запуска, сигнал останова). Итак, кольцо является управляющим механизмом, а исполнительным механизмом является источник заряда. Источник "запускается" с частотой ГУНа и в момент ОПРЕДЕЛЕННОЙ фазы ГУНа. (Сигналом останова может служить тот же сигнал с делителя на конденсаторе).

Это что же получается? Кольцо управляет источником, то есть моментом запуска заряда. А на входе получает информацию о моменте разряда, который является всего лишь следствием (результатом) заряда конденсатора до напряжения пробоя. Это нормально? Да, кольцо ФАПЧ является уникальным устройством, позволяющим управлять ПРИЧИНОЙ, имея на входе информацию от СЛЕДСТВИЯ. Кольцом ФАПЧ можно охватывать разнообразные исполнительные механизмы, результат срабатывания которых может быть использован в качестве одного из входных сигналов кольца. Причем, если на "опорный" вход подается какой-то сигнал, то кольцо будет "запускать" исполнительные механизмы так, что результат их срабатывания будет синхронизирован по фазе с опорным сигналом. В нашем случае, второе кольцо ФАПЧ будет смещать фазу своего ГУНа (а вместе с этим и момент запуска заряда) до тех пор, пока фронт разряда не наложиться на репер от первого кольца. Причем, если "опорный" сигнал с первого кольца ФАПЧ (слежения) уйдет по частоте и фазе, то второе кольцо ФАПЧ автоматически скорректирует фазу своего ГУНа и вместе с ним и момент запуска заряда так, что фронт разряда опять совпадет в реальном времени с фронтом "опорного" сигнала.

Фазовращателю такая корректировка и не снилась. Например, если с первого кольца поступает "опорный" сигнал с частотой 1/6 от резонансной, то частота ГУН второго кольца также станет равной 1/6 резонансной. А вот фаза ГУНа в этом случае может смещаться "назад"/"вперед" на весь "период" опорного сигнала (который равен 6 периодам резонансного сигнала)! Т.е. при частоте ГУНа равной частоте опорного сигнала, фаза ГУНа второго кольца может смещаться на +/- 6 периодов колебаний в рабочем контуре!!!!!. И этого смещения с головой хватит, чтобы запустить заряд и успеть зарядить конденсатор до напряжения пробоя. И самое главное, смещение фазы ГУН (соответственно и момента запуска заряда) происходит автоматически, ФАПЧ для этого и создавался.

Конечно можно замкнуть во второе кольцо не источник заряда, а драйвер управления силовым ключом, ФАПЧ безразлично чем управлять... Только нахрен нужен этот силовой ключ, если ФАПЧ может управлять разрядом. П/п ключи пока не в состоянии создать тот скачок потенциала, о котором говорилось ранее. Весь смысл второго кольца ФАПЧ и состоит в том, чтобы избавиться вообще от дорогостоящих ключей, и работать на потенциалах, недоступных полупроводникам.
 

>>>>

..ибо было понятно, что простым фазовращателем можно получить лишь стабильную работу, но не там где нужно и не знал на сколько широко ФАПЧ может регулировать момент начала заряда (думал, что его не хватит по времени). Т.к. если бы контролировался не момент заряда, а разряда, то вопрос бы не возник, ибо событие одномоментное, а с зарядом по времени дольше и менее предсказуемо (время заряда конденсатора холодного|теплого и т.д.)

 

Главное надо для себя уяснить, что фазовое кольцо это значительно больше, чем описывается в стандартном варианте построения того же синтезатора частоты. Кольцом называется система, которая управляет работой исполнительных устройств с выхода своего ГУН, а на входе могут быть совершенно другие сигналы (не от этих устройств). Однако, кольцо "заставит" свое исполнительное устройство работать так,  чтобы входные сигналы совпали не только по частоте, но и по фазе (конечно, если есть какая-то взаимосвязь между входным сигналом и работой исполнительного устройства).

Самым замечательным в нашем случае является то, что фазовое кольцо АВТОМАТИЧЕСКИ устраняет временную нестабильность:

1) - источника заряда  ("уплыла" его зарядная характеристика, и соответственно изменилось время заряда до напряжения пробоя);
 
2) - напряжения пробоя (в связи с изменением условий ионизации в разрядном промежутке);

3) - качества электродов разрядника (из-за постепенного выгорания);

Кольцо автоматически скорректирует фазу своего ГУН, чтобы обеспечить совпадение фронта "репера" с первого кольца и фронта разряда. Без применения ФАПЧ решить эти три задачи возможно, но безумно накладно... (фазовращатель здесь просто "отдыхает"). А применение второго кольца ФАПЧ, охватывающего источник заряда, полностью решает все эти задачи!
Изящно и красиво...

 гыыыыы особенно прикалывает слово ФАПЧ

Сообщение отредактировал nub: 20 Август 2013 - 08:41

[mebius]

Да, красивые сказки.

Очередная попытка выдать желаемое за действительное.

Идея может и заманчивая, но только в том виде как описано выше, оно работать не будет.

Ряд самых очевидных причин я уже перечислял.

Есть и более глубокие, связанные с передаточными характеристиками отдельных кольцуемых элментов.

Но и тех что на виду уже хватит, чтобы свести шансы всей затеи в описываемом виде практически к нулю.

Хотя, энтузиазизм не знает преград.

Глядишь, кого-то и вдохновят эти радужные перспективы..

Время покажет :-)

[Dynatron]

А по-моему все эти навороты излишни до момета, когда четко зафиксирован эффект реальной прибавки.

Хотя бы кратковременный.

//////////////////////////////////////////////////

 

вот и я о том же, А то фапчи, АПЧиФ, автоматическая подстройка орбиты корабля гоаудов, и микроконтроллерный сливатель унитаза, - ВСЕ ПРОСТО ШИКАРНО, только нахх не надо, ибо усиления и сверхъеженицы это никакой не дает.... все значительно проще, но вто же время настолько непривычно для нашего образа мышления что просто жуть...

[halerman]

Какая проблема сегодня собрать совершенно примитивный двухканальный ген с любым соотношением частот и регулируемой фазовой задержкой между каналами????

Две-три микрухи с потенциометром? И держи фазу хоть целый день!

...

И потом, я до сих пор не врублюсь: речь идет о волновом процессе или об индуктивно-емкостном колебательном контуре?

 

Разговор идет о "черно-белом"  высоковольтном индуктивно-емкостном колебательном контуре, с резонансной частотой 20...60 кГц (рабочий контур).

 

Как видно из названия темы, предлагается довести до ума управляющее устройство, обеспечивающее регулярное попадание фронтом разряда в пик собственных резонансных колебаний в рабочем контуре.

 

Капанадзе только один раз не удержался и проговорился в короткой фразе "держи резонанс" о сути применяемого им способа накачки рабочего контура. Тут главное слово - ДЕРЖИ. А что можно "держать" в рабочем контуре, в котором происходят собственные затухающие колебания? НИЧЕГО. Значит разговор идет о разряде. А что нужно делать с разрядом, чтобы "держать резонанс"? Кратность частот резонансных колебаний и частоты разряда? Этот вариант обсасывается уже много лет в разных вариациях на всевозможных форумах, а эффект нулевой.

 

Тесла своим контроллером "держал" не частоту разряда, а нечто более важное - ФАЗУ. Частота лишь производная от фазы. Поэтому "удерживание фазы" автоматом приводит и к удержанию равенства (кратности) частоты. Капанадзе только повторил накачку Тесла, сначала с электромеханическим вариантом, а потом уже и в чисто электрическом варианте контроллера. Надо "держать фазу разряда относительно фазы резонансных колебаний" в рабочем контуре, причем постоянно. У Капанадзе этот "резонатор (контроллер)" - главный секрет, Смит об этом умолчал... На форумах вроде все это знают, но реально так и не приступили к реализации такого способа накачки.

 

P.S.

Предлагаемое Вами моделирование на основе двухканального гена для поиска эффекта не подойдет. Результат будет отрицательным. Эффект возникает в реальном рабочем контуре при постоянном попадании разряда в пик резонансных колебаний в контуре.
 

P.P.S.

Двух-кольцевая схема контроллера не намного сложнее, предлагаемого Вами гена на "двух-трех микрухах с потенциометром". Две микросхемы PLL серии 4046 (7046) с небольшим обвесом, три микросхемы счетчиков типа HC193, пара микросхем логики типа HC00, D-триггер и триггер Шмитта. Ну, и конечно, управляемый высоковольтный источник заряда (СТАРТ/СТОП).

Данная тема посвящена задаче разработки и отладки контроллера ... И фразы, типа "оно работать не будет", несколько неуместны при такой постановке задачи.

[mebius]

Предлагаемое Вами моделирование на основе двухканального гена для поиска эффекта не подойдет. Результат будет отрицательным. Эффект возникает в реальном рабочем контуре при постоянном попадании разряда в пик резонансных колебаний в контуре.

Спасибо за разъяснения и комментарии.

Не могу согласиться с Вашим утверждением об отрицательном результате, но спорить не буду.

Лишь задам вопрос: а с какой точностью надо удерживать фазу предлагаемым Вами контроллером?

Достаточно будет 1/32? или надо точнее?

Допустим устроит 1/32 - вряд ли в предлагаемой реализации практически достижима и эта цифра.

А теперь представим, что контур возбуждается на вынужденной частоте, которая отстоит от его собственной частоты на Fо/32.

Это означает, что фаза подкачки на каждом такте сдвинута от оптимальной фазы на 1/32.

Т.е. мы имеем абсолютно то же поведение системы, которое наблюдалось бы в случае петли ФАПЧ с указанной ошибкой в 3%.

Отсюда вывод: технически оба случая эквивалентны.

Согласитесь, что обеспечить точность подкачки 3% на частоте 20 кГц - вполне заурядная техническая задача.

 

Но оставим этот вопрос в стороне.
Взглянем на поставленную задачу с другой стороны.

Для попадания в фазу с точностю 3% на частоте 30 кГц (Т=30мкс) надо гарантировать стабильнось фазы разряда с точностью 1 мкс!

А вот это уже технически виртуозная задача, если использовать классический разрядник с накопительной емкостью.

Ибо классический разрядник питается от ступенчато растущего напряжения, где на величину и длительность каждой ступеньки влияют множество трудно контролируемых факторов.

Т.е. совокупная погрешность умножается на число таких ступенек.

Особенно если работать на пологой части экспоненты заряда емкости.

Короче, все навороты в системе управления фазой упрутся в этот неконтролируемый и трудно предсказуемый узелок.

От того и вопрос ранее задавал: а так ли уж обязательно накачивать контур разрядом емкости?

 

С уважением

Сообщение отредактировал mebius: 21 Август 2013 - 23:15

[Milbor]

Предлагаемое Вами моделирование на основе двухканального гена для поиска эффекта не подойдет. Результат будет отрицательным. Эффект возникает в реальном рабочем контуре при постоянном попадании разряда в пик резонансных колебаний в контуре.

Спасибо за разъяснения и комментарии.

Не могу согласиться с Вашим утверждением об отрицательном результате, но спорить не буду.

Лишь задам вопрос: а с какой точностью надо удерживать фазу предлагаемым Вами контроллером?

Достаточно будет 1/32? или надо точнее?

Допустим устроит 1/32 - вряд ли в предлагаемой реализации практически достижима и эта цифра.

А теперь представим, что контур возбуждается на вынужденной частоте, которая отстоит от его собственной частоты на Fо/32.

Это означает, что фаза подкачки на каждом такте сдвинута от оптимальной фазы на 1/32.

Т.е. мы имеем абсолютно то же поведение системы, которое наблюдалось бы в случае петли ФАПЧ с указанной ошибкой в 3%.

Отсюда вывод: технически оба случая эквивалентны.

Согласитесь, что обеспечить точность подкачки 3% на частоте 20 кГц - вполне заурядная техническая задача.

 

Но оставим этот вопрос в стороне.
Взглянем на поставленную задачу с другой стороны.

Для попадания в фазу с точностю 3% на частоте 30 кГц (Т=30мкс) надо гарантировать стабильнось фазы разряда с точностью 1 мкс!

А вот это уже технически виртуозная задача, если использовать классический разрядник с накопительной емкостью.

Ибо классический разрядник питается от ступенчато растущего напряжения, где на величину и длительность каждой ступеньки влияют множество трудно контролируемых факторов.

Т.е. совокупная погрешность умножается на число таких ступенек.

Особенно если работать на пологой части экспоненты заряда емкости.

Короче, все навороты в системе управления фазой упрутся в этот неконтролируемый и трудно предсказуемый узелок.

От того и вопрос ранее задавал: а так ли уж обязательно накачивать контур разрядом емкости?

 

С уважением

 

Парни,

Прочел ветку. Извините что встрял. Хочу только напомнить, что тут бы и пригодилось предложение orensnake об использовании инициации разряда УФ излучением (посты 16 и 18) для облегчения синхронизации.

[with]

Проблема обеспечения стабильной разрядной хар. открытого разрядника от емкостного накопителя актуальна, и связанна она в первую очередь с нестабильностью "зарядки" высоковольтного конденсатора малой емкости. Альтернативу емкостному накопителю может послужить индуктивный накопитель. Преимущество индуктивного накопителя в данном случае заключается в том что управлять придется током "намагничивания" катушки с низковольтной стороны, а не высоким напряжением зарядки конденсатора. Вполне очевидно что выполнить первое действие  с большей точностью нежели второе, и с меньшими "потерями в корпусах" деталей. Примитивным аналогом такой системы  может послужить автомобильная катушка зажигания. Кстати надежность у системы с индуктивным накопителем выше чем у системы с емкостным. 

Примерно так.

С уважением, Дмитрий.