Автор Тема: Помогите со схемотехническим решением.  (Прочитано 12548 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн vadim mokretsov

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 17
  • Репутация: +0/-0
Здравствуйте!
Столкнулся с проблемой, необходимо собрать блок накачки лазера, небольшой энергии 50-100 дж, но с очень коротким импульсом 50-100 мкс.
частота 0-50 Гц.
Лампа ИФП 5000 или аналог, главное в длину 20 см чтоб была не меньше.
Может подскажете с чего начать?
Я думаю, что лучше будет использовать большое рабочее напряжение, и соответственно меньшую емкость...?
Спасибо.
« Последнее редактирование: 09 Июнь 2012, 12:43:03 от vadim mokretsov »

Оффлайн nerv

  • не ругайтесь на опечатки, кнопки же такие маааленькие!!!
  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 264
  • Репутация: +27/-0
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #1 : 09 Июнь 2012, 20:22:35 »
Да дело-то не хитрое, если остановиться на повторении в 10-20гц. А что собирается накачиваться такой слоновьей лампой и такой малой энергией?

Для начала расчетов можно почитать книжку Вакуленко "источники питания лазеров", ну или просто прикинуть в симуляторе время разряда.

« Последнее редактирование: 09 Июнь 2012, 20:28:50 от nerv »

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #2 : 12 Июнь 2012, 19:37:07 »
Основной принцип формирования коротких импульсов разряда - получение удачной формы импульса. Длинным импульс становится из-за "хвостов", в основном из-за длинного спада при разряде конденсатора. Из-за розжига лампы - тоже, но розжиг можно ускорить предыонизацией.

Есть несколько хороших схем формирователей коротких импульсов. 50-100 мкс - даже не очень короткий, можно сделать и наносекунды (электрически, лампа такого не вытерпит). Основное ограничение на длительность импульса - паразитные сопротивления и индуктивности. Повышение напряжения само по себе может их "пересилить", но это неэффективно. Обычно делают примерно так:

В такой схеме импульсу можно придать почти прямоугольную форму без экспоненциального "хвоста". Подобные схемы используются еще в питании радаров.

Многие лампы не любят режима укороченных импульсов, поэтому использование ламп с огромным запасом мощности может быть оправдано.

Оффлайн vadim mokretsov

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 17
  • Репутация: +0/-0
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #3 : 15 Июнь 2012, 15:16:41 »
Спасибо за помощь! Книга оч помогла nerv, вы правы Gall лампа выбрана специально мощнее, а так же подходит по длине. Это не будет устройство для накачки лазеров, это будет облучатель для опически чувствительных  материалов. Сам точно не знаю для каких, но взялся собрать. Пока работает от 2500 в, емк 0,2 мкф, время 50 мкс с учетом хвоста. Планирую сделать от 10000 в, емк 4 мкф. А кто нибудь пользовался разрядниками? хочу попробовать вакуумный или воздушный с управлением, т.к. другого способа коммутировать 10000в я не вижу.
Пока в голове такая схема: конд, разрядник, лампа. Ионизацию на лампе хочу вообще сделать постоянной, а управлять разрядником.

Оффлайн nerv

  • не ругайтесь на опечатки, кнопки же такие маааленькие!!!
  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 264
  • Репутация: +27/-0
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #4 : 15 Июнь 2012, 16:06:13 »
10кв - ниже напряжения пробоя лампы. Для ее уверенного пробития надобно 15-20кв постоянки.
Еще момент - чем короче импульс, те больше вероятность угробить лампу. Возникает ударная волна, колба может не выдержать.
Еще вариант чтобы почерпунть знаний - блок патания лазера на красителях "Радуга". Там также используется ксеноновая лампа, блок ВВ конденсаторов. Коммутируется все это дело  ртутным игнитроном ИРТ-25 (25Кв 100Ка).
Также для коммутации могут подойти разрядники высокого давления (РУ-62), импульсные водородные тиратроны серии ТГИ (ТГИ-1000/25 и старше), воздушные тригатроны.
Для предионизации можно попробовать использовать ВЧ генератор. О воздействии электрического ВЧ поля на лампу также написано у Вакуленко.

Ну и самый, на мой взгляд, простой вариант - использовать простой ГИН, например Аркадьева-Маркса. Деталек там минимум, работает надежно, да и импульсы выдает очень короткие, единицы мкс в соплеконструкции, и десятки - сотни нс в хорошей :)
« Последнее редактирование: 15 Июнь 2012, 16:12:48 от nerv »

Оффлайн vadim mokretsov

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 17
  • Репутация: +0/-0
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #5 : 15 Июнь 2012, 16:12:13 »
Nerv вы имеете в виду схему с самопробоем, а я хочу сделать с внешним электродом на котором постоянно будет ионизирующее напряжение. Сейчас попробую накидать схемку. А на счет лампы вы правы, м.б. и не выдержит... возмем другую, или сгладим импульс дросселем. Кстати почему никто не пробовал изготавливать поджигающий транс как в книге у вакуленко? Мне понравилась конструкция, попробую

Оффлайн nerv

  • не ругайтесь на опечатки, кнопки же такие маааленькие!!!
  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 264
  • Репутация: +27/-0
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #6 : 15 Июнь 2012, 16:14:07 »
Добавил информации в пост выше.
А что там за транс, уже не помню, на ферритовом кольце с одним витком первички? Так это ж классический транс поджига.
ila_rendered
« Последнее редактирование: 15 Июнь 2012, 16:16:16 от nerv »

Оффлайн vadim mokretsov

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 17
  • Репутация: +0/-0
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #7 : 15 Июнь 2012, 16:19:56 »
вот проект

Оффлайн vadim mokretsov

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 17
  • Репутация: +0/-0
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #8 : 15 Июнь 2012, 16:20:26 »
Ну да я такие и имел ввиду)  я кстати провод тут попробовал называется для подключения электрокотлов и прочего греющегося, так у них изоляция меня оч порадовала и перегрева не боится рекомендую, правда от стекловолокна чешется все
« Последнее редактирование: 15 Июнь 2012, 16:23:05 от vadim mokretsov »

Оффлайн vadim mokretsov

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 17
  • Репутация: +0/-0
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #9 : 15 Июнь 2012, 16:25:39 »
вот мысль появилась, если в лампе постоянная ионизация, теоретически может срабатывать разрядник... самопроизвольно, т.к. вся система статики накопит мама не горюй..

Оффлайн nerv

  • не ругайтесь на опечатки, кнопки же такие маааленькие!!!
  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 264
  • Репутация: +27/-0
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #10 : 15 Июнь 2012, 16:41:48 »
Не совсем понятно мне наличие разрядника там. Ведь лампа уже сама по себе разрядник.
Примерно так делается, но напряжение на батарее д.б. под 25кв, тогда и время импульса будет коротким, и пождигать ничего не надо, лампа на таких напряжениях сама легко пробивается.

Оффлайн nerv

  • не ругайтесь на опечатки, кнопки же такие маааленькие!!!
  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 264
  • Репутация: +27/-0
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #11 : 15 Июнь 2012, 20:57:28 »
Вот тебе схемка простого БП для получения очень коротких импульсов. Никакой предыонизации лампе не надо, работает и так.
ila_rendered

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #12 : 15 Июнь 2012, 23:26:20 »
Вот тебе схемка простого БП для получения очень коротких импульсов. Никакой предыонизации лампе не надо, работает и так.
Это именно та схема, про которую я писал в ЛС. Осторожно, она дает СЛИШКОМ короткий импульс. Дроссель нужен для заряда конденсаторов и может в принципе быть заменен резистором. Разрядник/тиратрон можно включать параллельно любому из конденсаторов (схема симметрична) при условии наличия резистора или дросселя на выходе источника питания (иногда удобно с точки зрения подключений - чтобы все провода от БП шли на тиратрон). Если импульс слишком короткий, его можно удлинить добавлением маленьких индуктивностей последовательно с конденсаторами.

Оффлайн nerv

  • не ругайтесь на опечатки, кнопки же такие маааленькие!!!
  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 264
  • Репутация: +27/-0
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #13 : 16 Июнь 2012, 00:29:32 »
(схема симметрична)
А вот и нет. Вернее обострительный конденсатор можно ставить меньшей емкости, без ухудшения характеристик.

Оффлайн vadim mokretsov

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 17
  • Репутация: +0/-0
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #14 : 16 Июнь 2012, 08:12:11 »
Решение интересное! А как думаете такая схема будет слушаться ? Есть шанс, что пыхнет сама по себе? Надо решать проблему с б.п. все таки 10 или 20 кВ ... это не 2,5..
« Последнее редактирование: 16 Июнь 2012, 08:14:52 от vadim mokretsov »

Оффлайн nerv

  • не ругайтесь на опечатки, кнопки же такие маааленькие!!!
  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 264
  • Репутация: +27/-0
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #15 : 16 Июнь 2012, 10:56:21 »
А с чего бы ей не слушаться, почему ты считаешь что там будет что-то самопробиваться?
Единственный триггер там - разрядник. Пока он не пробьется, ничего не заработает.

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #16 : 16 Июнь 2012, 11:05:42 »
(схема симметрична)

А вот и нет. Вернее обострительный конденсатор можно ставить меньшей емкости, без ухудшения характеристик.
Еще вернее, что в этой схеме нет разницы, с какой стороны подключать высоковольтный источник, если он не боится замыканий и не мешает гашению тиратрона. Конденсатор, включенный параллельно с тиратроном, действительно может быть меньшей емкости, но обычно для экономии лучше использовать одинаковые конденсаторы, так как оба они отдают свою энергию в разряд.

Эта схема устойчива, если правильно выбран триггерный элемент. Проще всего использовать управляемый искровой промежуток, можно самодельный. Можно использовать обычный разрядник, тогда схема сама генерирует периодические импульсы (релаксационные колебания). Характеристики импульса определяются колебательным контуром, образованным закороченным конденсатором с собственной паразитной индуктивностью. При использовании плоских конденсаторов достигаются единицы наносекунд.

Есть альтернативная схема с очень близкими характеристиками. Вот она:
http://www.capturedlightning.org/hot-streamer/pool/Image3.gif
Нагрузка подключается параллельно конденсаторам справа в прямоугольнике (у авторов этой картинки был разрядный промежуток, образованный крепежной рамой, поэтому так странно нарисовано). Работает так же. Иногда так проще: тут один из выводов лампы заземлен, это удобно.

Для высоких напряжений можно также включать лампу через импульсный трансформатор (без сердечника), такие схемы применяются в импульсных рентгеновских аппаратах. В них обычно просто разряжают конденсатор на первичную обмотку из медной трубы. Но там расчет сложный.

Оффлайн nerv

  • не ругайтесь на опечатки, кнопки же такие маааленькие!!!
  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 264
  • Репутация: +27/-0

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #18 : 17 Июнь 2012, 11:27:11 »
BTW: сверхкороткие импульсы для жидкостных лазеров удобно делать с помощью самодельных ламп, можно воздушных. Конструкция несложная и многократно описана. Требуется форвакуумный насос, желателен вакуумметр и горелка. По желанию лампу можно отпаять и заполнить инертным газом из баллона. Изготовители неоновой рекламы могут помочь.

Оффлайн vadim mokretsov

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 17
  • Репутация: +0/-0
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #19 : 17 Июнь 2012, 17:35:27 »
Правильно ли я понимаю эту схему:

В момент пробоя разрядника разряжается первая емкость, которая рядом с ним, разрядная цепь выделена красным.
Далее когда в разрядной цепи разрядник и конденсатор образуется отрицательная полуволна, то амплитуды обоих конденсаторов складываются, достигая пробивного значения лампы и происходит разряд обоих через лампу.
Вот вопрос: а почему не через дроссель? или импульс настолько короткий что дроссель для него явлется сопротивлением?

Оффлайн vadim mokretsov

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 17
  • Репутация: +0/-0
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #20 : 17 Июнь 2012, 17:44:16 »
Может тогда проще сделать так, плюс в том, что можно использовать бп и конденсаторы более низкого напряжения, чем пробивное у лампы.
Но чтобы при сложении оно удваивалось, до уверенного пробоя...

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #21 : 17 Июнь 2012, 18:31:48 »
Правильно ли я понимаю эту схему:

В момент пробоя разрядника разряжается первая емкость, которая рядом с ним, разрядная цепь выделена красным.
Далее когда в разрядной цепи разрядник и конденсатор образуется отрицательная полуволна, то амплитуды обоих конденсаторов складываются, достигая пробивного значения лампы и происходит разряд обоих через лампу.
Вот вопрос: а почему не через дроссель? или импульс настолько короткий что дроссель для него явлется сопротивлением?

Да, правильно.

Закороченный конденсатор образует колебательный контур, при замыкании полярность на нем переворачивается, удвоенное напряжение пробивает лампу.

Почему не через дроссель: потому что частота огромная, импульс очень короткий. В практической схеме, как это делают в азотных лазерах, конденсаторы плоские (кусок двустороннего фольгированного текстолита, обтравленный по периметру, чтобы не пробивало через край, в середине протравлена полоса, в которую впаян канал лазера), индуктивность ничтожна, полоса частот достигает гигагерца. Дроссель в такой схеме представляет собой просто спиральку из монтажного провода - на таких частотах это все равно что изоляция. Иногда используют резистор, неважно. Частоты так высоки, что даже просто лишний изгиб подключений заметно удлиняет импульс своей индуктивностью! Номинальное напряжение конденсаторов вдвое меньше рабочего напряжения лампы (если без запаса прочности).

Вторая схема - вариация на тему генератора Маркса. Она просто разряжает конденсаторы на лампу, формирования короткого импульса в ней нет. В ней разряд будет в сотни раз длиннее. Я думаю, на рисунке под длинным проводом подразумевался зарядный резистор или дроссель? А то КЗ нарисовано. Вообще-то вариациями на тему можно и мегавольт получить: http://electricstuff.co.uk/marxthree.html

А вот первая схема - практическая реализация, очень типичная: http://192.197.62.35/staff/mcsele/lasers/LasersTEA.htm и еще: http://192.197.62.35/staff/mcsele/lasers/LasersN2.htm
Тут видны масштабы емкостей и индуктивностей, как это обычно используют. Разумеется, можно использовать большие конденсаторы, добавить индуктивность последовательно с ними и получить импульс подлиннее.
« Последнее редактирование: 17 Июнь 2012, 18:41:28 от Gall »

Оффлайн vadim mokretsov

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 17
  • Репутация: +0/-0
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #22 : 17 Июнь 2012, 20:33:15 »
немного не понимаю какую функцию несет индуктивность в этой схеме, образует колебательный контур с с1 при замкнутом тиратроне? Здоровый же шкаф там... с вакуумником все по умному. Я пробовал самодельные конденсаторы делать, из фольги и самой толстой пленки для ламинатора 250 микрон, получилось где то 60 нан, убил почти весь день, в итоге он сгорел огнем, в прямом смысле. От тдкс и умножителя какого то. искра где то 25 мм была
« Последнее редактирование: 17 Июнь 2012, 20:42:45 от vadim mokretsov »

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #23 : 18 Июнь 2012, 12:31:49 »
немного не понимаю какую функцию несет индуктивность в этой схеме, образует колебательный контур с с1 при замкнутом тиратроне?
Зарядный дроссель. Может быть заменен резистором или выключателем, размыкающимся после заряда C1. То же самое, что дроссель параллельно лампе в прошлой схеме.

Оффлайн vadim mokretsov

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 17
  • Репутация: +0/-0
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #24 : 18 Июнь 2012, 14:30:35 »
Получается С2 незаряжен?  До момента замыкания тиратрона.. А после его замыкания заряд распределяется м-ду С1 и С2, далее пробивается разрядник вся енергия с С2 переходит в трубку? или я неправильно понимаю... мед образование у меня. так что простите заранее.

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Помогите со схемотехническим решением.
« Ответ #25 : 19 Июнь 2012, 15:19:19 »
В этой схеме C2 ограничивает максимальную часть заряда, проходящую через промежуток предыонизации. Без него этот промежуток сожрал бы весь заряд, основному разряду не досталось бы. Заодно он играет роль обострителя фронта импульса (в других схемах ставят просто конденсатор параллельно выходу с той же целью). В момент пробоя он кратковременно питает разряд, пока нарастает ток от основного конденсатора (ограниченный паразитными индуктивностями).

Обычно схема проще. Тиратрон и первый конденсатор включены так же, второй конденсатор включен просто параллельно лампе (вспомогательного разряда нет). Принцип действия:
1. Открывается тиратрон.
2. Большой конденсатор заряжает маленький конденсатор.
3. Зажигается разряд.
4. Маленький конденсатор питает разряд.
5. Тем временем ток в цепи от большого конденсатора продолжает расти.
6. Большой конденсатор питает разряд.
7. Заряд кончается.
8. Самоиндукция токов в проводах питает разряд.
9. Разряд гаснет.

Таким образом получается очень хорошее использование всей имеющейся энергии - мощный равномерный разряд за короткое время.

Без второго конденсатора, если просто большой конденсатор подключать к лампе через тиратрон, было бы так:

1. Открывается тиратрон.
2. Загорается слабый разряд.
3. Ток в проводах медленно нарастает, ограниченный индуктивностью.
4. Разряд загорается на полную мощность.
5. Напряжение начинает падать.
6. Разряд медленно гаснет вместе с падением напряжения.

 



SimplePortal 2.3.3 © 2008-2010, SimplePortal