Пробный запуск МЭК-2015

Запуск МЭК состоялся на столе. Не в скважине. И вот что мы получили.

1. Импульсы на MN без нагрузки:

prk-2015-1

2. Импульсы на MN с подключенным эквивалентом нагрузки:

PRK-2015-2

На обоих рисунках видно, что линии сигналов имеют высоко-частотный «зуд». А а на первом рисунке даже присутствуют ВЧ-выбросы на фронтах сигналов. Это мне задание на ближайшее будущее — предусмотреть НЧ-фильтр на входе АЦП или ограничить полосу операционного усилителя, который находится перед АЦП. В общем, нужно немного поиграться.

Но есть и некоторая проблема, которую нужно еще понять. Если посчитать количество периодов ВЧ колебаний на вершине импульсов, в паузе между импульсами, то оно окажется равным 34.

По оси абсцисс откладывается время. Но тут не всё так просто! Дело в том, что масштаб времени на оси на разных участках разный. От точки (минус) -5 до точки 100, и от точки 200 до точки 300 масштаб времени равен 200 мкс на точку. То есть длительность положительного и отрицательного импульсов равно 20 мс.

Масштаб времени между точками 100 и 200, а так же между точками 300 и 400, равен 50 мкс на точку. Иначе говоря пауза между импульсами и «хвост» (после отрицательного импульса) имеют длительность 5 мс.

Нетрудно сообразить, что разница между масштабами составляет ровно 4 раза. Но на графиках мы видим, что ВЧ-колебания и там, и там имеют одинаковый период. Вопрос — как это так? Чем это можно объяснить?

Если бы эти ВЧ колебания приходили на электроды MN извне, то мы бы увидели, что во время импульсов и между ними ВЧ колебания имели бы разную длительность (в точках) и, соответственно, было бы разное их (ВЧ колебаний) количество на самих импульсах и между импульсами. Но ведь этого нет!

Значит, колебания порождаются где-то в самой схеме АЦП. Причём следует заметить, количество точек как в импульсах, так и между ними, а так же в «хвосте», всегда одно и то же, и равняется 100. А вот количество ВЧ колебаний в три раза меньше. Как так?

Чёто какая-то фигня получается, однако.

UPDATE 16.05.2015

Ну то, что это «зудит» источник питания, — это было ожидаемо. Я его временно полностью отсоединил. Вместо трех 6-вольтовых выпрямителей подключил три «Кроны», а вместо 17-вольтового — лабораторный блок питания. «Зуда» не стало.

Ага! Теперь мы точно знаем, кто гадит в котел с кашей! Будем вырезать безжалостно.

А вот далее становится интересно. Я установил на все входы и выходы источника питания дополнительные дроссели типа CW68 номиналом от 470 мкГн до 2.7 мГн.

Эти штучки достаточно энергоёмкие, должны были бы заткунуть все помехи. А вот ни фига! В частотных областях 0.1-10 МГц они возможно всё заглушили, но как оказалось, «звон» вызывают короткие наносекундные импульсы:

AZH-0291

Обратите внимание на скорость развертки — 10 нс в клетке.

Этот звон я поймал на не подключенный щуп осциллографа. Точнее, я зацепил крокодильчик за иглу щупа, таким образом на конце щупа образовался одновитковый контур диаметром примерно 5-6 см. Этот виток я тупо положил на плату источника питания. Размах амплитуды наведенной помехи довольно-таки не хилый — чуть ли не пол-вольта.

Ещё бы! Конечно, если стрелять мощными наносекундными импульсами, то в округе всё запоёт. А поскольку импульсы реально очень короткие, то они пролазят через любые ёмкости — ёмкости монтажа, межвитковые и так далее и тому подобное. Поэтому установка дополнительных дросселей CW68 картинку несколько не улучшили.

Понятно одно — у IR21531 очень крутые фронты. Надо их как-то искусственно затягивать. Может в затворах увеличить значения резисторов? Пусть уж лучше MOSFET-ы будут рассеивать чуть больше тепла, чем без ума гонятся по конструкции прибора за наносекундными щелчками.

Однако 😦

Advertisements

13 responses to “Пробный запуск МЭК-2015

  1. Просто дроссели в такой ситуации не спасут. Тут надо полузвенный фильтр ставить, т.е. после дросселя еще и электролит с параллельной керамикой на массу.

    • естественно, уважаемый!

      Там танталом и керамикой всё утыкано, Посмотрите фото! Другое дело — какого номинала нужно дроссели выбирать? 10 мкГн подойдут? А 100 мкГн? Чем больше тем лучше? Или не? А может сразу 1 мГн впендюрить? Как узнать номинал? Я не спрашиваю — как рассчитать, я спрашиваю как хотя бы примерно попасть в диапазон номиналов и загасить ВЧ-помехи?

      У меня стоят на выходе БП и на входе платы измерителя установлены дроссели по 10 мкГн и керамика по 0.1 мкФ. Между платами проброшены провода, длина которых примерно по 15 см.

      Вот я и решил, попробовать в разрыв проводов включить дополнительные дроссели значительно большего номинала.

      Практика показала, что установка этих дополнительных дросселей почти не уменьшила уровень звона.

      У Вас есть опыт в таких делах? Поделитесь! Я вот, например, только опытным путем могу определить. И то не всегда.

      С большим трудом нащупал точку на печатной плате, куда следует подключить корпус прибора. Причем пришлось еще компенсировать керамикой вход ОУ.

      Входы ОУ замкнуты между собой, а на выходе ОУ присутствуют не слабые помехи.

      Был бы линейный стабилизатор, проблем не было бы вообще! Но в системе присутствует импульсный преобразователь, который долбит своим крутыми фронтами по всему, что находится рядом, и всё это весело дребезжит, как старый таз. В пермаллоевый (или хотя бы в железный) экран это хозяйство не «оденешь» — потому что габариты не позволяют.

      Даже подключение земли осциллографа вносит существенный вклад в перераспределение токов помех и на экране компа (куда я получаю картинку), я наблюдаю увеличение помех на фоне сигнала.

      Единственное, что мне приходит на ум — это подогнать частоту преобразования в БП к частоте оцифровки сигнала, и принудительно синхронизировать БП на время измерения.

      Но поскольку оцифровка сигнала происходит с разными частотами, то и тут не всё легко получится.

      В общем, интересная задачка!

      • Есть программки и онлайн-ресурсы для расчета LC-фильтров. Можно погуглить, их там выше крыши будет. Берете паразитную частоту, указываете требуемый к-т подавления (дБ), тип фильтра – и считаете. Если слишком жирно выходит – делите к-т подавления на 2 или 3, потом просто ставите цепочку одинаковых звеньев (2 или 3). Профит! Не так давно кондиционировал этим способом питание прибора от батареек. Это проще, чем иметь конем синхронизацию с помехой.

        Еще, кстати, может быть виновата не совсем оптимальная топология БП.

      • Еще раз перечитал. То, что БП так «сифонит» в эфир, на мой взгляд говорит о проблемах с топологией (есть какие-то «антенны»). Т.е. по-хорошему его надо бы перепроектировать, обеспечив минимальную протяженность земель в генерирующих блоках.

      • Да-эт-понятно, что «сифонит». Делать-то что? На плате блока питания и так всё очень компактно установлено: SMD-монтаж очень плотный (паяльником подлезть к элементам даже проблематично!).

        Проводки от ферритового колечка идут скрученные, расходятся на 8-10 мм друг от друга только перед входом в отверстия в плату (там, где припаиваются к диодам мостика). Самые длинные концы обмотки имеют длину около 4 см, но они скручены между собой. С моей точки зрения, излучать не должны.

        На всех обмотках установлены снабберы: 1нФ + 100 Ом. То есть RC-цепочки установлены параллельно мостикам. На первичной обмотке, разумеется, тоже установлен снаббер. Номиналы снабберов не подбирал. Диодные мосты нагружены на тантал 10 мкФ и керамику 0.1 мкФ. Далее у каждого выпрямителя в плюсовой и в минусовой цепи (земли, общего провода еще нет!) установлен дроссель 10 мкГн. На выходе дросселей установлена снова керамика 0.1мкФ. Вот, только отсюда (из этих точек) я беру потенциалы для питания и общего провода.

        Было бы лучше, если сделать фотку БП, но в данный момент я не могу это осуществить, (другие более важные дела есть).

        И да! Спасибо, что помогаете решить трудную проблему.

      • «На плате блока питания и так всё очень компактно установлено: SMD-монтаж очень плотный (паяльником подлезть к элементам даже проблематично!).»

        Компактно – это еще не значит, что правильно. Чаще наоборот бывает. EMI ни в какие ворота же. Гальваническая развязка входного и выходного контуров имеется?

      • А, судя по всему, гальванически оно развязано. В общем, на первом этапе совет простой – пересчитать выходные LC-фильтры. Кстати, не факт, что керамика в них – это хорошо. И посмотрите даташиты и рекомендации по разводке таких преобразователей. Там «одно неосторожное движение и вы отец», начинает сифонить в пространство гармониками. Метод «брать с потолка» (он же эмпирический) хорош, конечно, но посчитать фильтр – это все-таки не рокетсайнс, не стоит пренебрегать.

      • И как вишенка на торт: вам стоит озадачиться вот этим ресурсом http://www.linear.com/designtools/app_notes.php

      • Ага. Спасибо!
        Я знаю этот ресурс, но лишний раз напомнить не помешало.

      • Юрий

        Ну что, Александр, как успехи в забарывании «иголок» и пр. артефактов ху… хреново разведенной земли и коммутационных помех? Чтение апнотов у линеара помогло, или всё «недосук»?

      • Спасибо за вопрос, а то как-то скучно стало.
        Поговорить не с кем.

        Лето. Все по отпускам разъехались, количество посещений блога по сравнению с Апрелем-Маем снизилось раза в полтора. Никто ничего не пишет, не троллит. Зайдут, почитают, и молча уходят.

        «И тишина!..» (с) фраза из старого советского к/ф

  2. Тут еще такая штука: блог ваш не всегда доступен.

    Ну так что с шумами вашего импульсника-то?

    • У меня те же проблемы. Блог даже меня зачастую не хочет принимать. Захожу с третьей-пятой-десятой попытки. Проблемы наблюдаются уже несколько месяцев. Раньше такого не было.

      Не знаю, чем это объяснить. Во всяком случае только не загруженностью блога. До Украинских событий, когда я не касался политики, в среднем у меня было около 300 просмотров страниц и до 200 посещений в день. Сейчас примерно раза в два меньше.

      А что с шумами? — Шумят. У нас тут намедни вообще «атомный коллапс кадров» в компании случился. Выбыли ключевые фигуры — «научные генераторы». Да и с деньгами стало плохо. В общем, хозяин бизнеса сворачивает направление геофизики, будет рОстить деньги другими способами.

      Шумы в ПРК я уменьшил. Сейчас основным источник шумов стал блок питания. На кабеле примерно в километр, в общем-то, система работает. Но мне хотелось бы «разогнать» её до 5 км. А для этого нужно немного поколдовать над флай-бэком. Хотелось бы опытным путём найти более оптимальные параметры трансформатора для него. Да и к.п.д. повысить бы, а то греется подозрительно сильно (70-80°С) при максимальной мощности (при нагрузке на 2.5-километровую линию). Опасаюсь, что будет не надежно работать.

      Да-да, я всё еще по инерции пытаюсь довести систему до кондиции. Хотя в том, что компания навернулась есть и моя вина, но, похоже, потерпела крах сама методика геофизических изысканий, которую проводил наш уважаемый профессор. Я не геофизик, мне сложно оценить так это или не так. В общем, профессор самоустранился от дел. А без него, как без карты. Впрочем, и с ним тоже — как с картой, но не от той местности.

      Ну вот, как-то так.

      А в связи с чем вопрос-то был?

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s