Dúvida em um gerador de sinal SG1000x DDS

Nióbio Tântalo · 5 de julho de 2014

Minha dúvida se baseia na seguinte questão. Tenho um gerador de sinal SG1000x DDS. Quero acoplar na saída do gerador duas bobinas de cobre que terão a finalidade similar ás bobinas de Helmholtz utilizadas para defletir elétrons em uma orbita circular.

Minha dúvida, eu posso acoplar a bobina no oscilador sem danifica-lo?
Qual a opinião de vocês? Eu tenho que possuir algum esquema eletrônico além das bobinas? Algum trafo para elevar a tensão? Alguma sugestão simples?

Características do gerador de sinal:
-Tensão de saída 0-10 volts (controle de amplitude da onda)
-Impedância de saída de 50 Ohms +ou- 10%
-corrente estimada de 200 mA

Observação: A corrente foi estimada pelo uso da formula:
P=T²/Z -- P=10² volts/50 ohms -- P=2 w // P=T x I -- 2 = 10 x I -- I =0.2A [200mA]

Para construção das bobinas, realizei uma simulação no link: http://www.pronine.ca/multind.htm

Dados:
-indutância= 149 mH
-diâmetro interno da bobina= 5.7cm
-altura da bobina=3cm

-wire gauge= 27 AWG (aguenta até 290 mA) Posso colocar um AWG maior para suportar até 2 A de corrente.

-numero de voltas= 1475
-voltas por camada=77,2
-numero de camadas= 19,11
-diâmetro externo da bobina=7,25 cm
-wire diameter=0,39 mm
-wire lenght= 296,71 metros
-resistência= 50,07 ohms

OBS(Tudo isso foi calculado para uma bobina com núcleo de ar)

victhor393 · 5 de julho de 2014

Você está perto demais do limite que o seu gerador de sinais consegue fornecer. Que gerador é esse, é aquele infame gerador de 5 dólares que vendem no ebay? (inclusive, ele é mais barato do que o CI que ele usa, mesmo em grande quantidade...) Coloque um amplificador operacional com ganho 1 acionando um transistor na saída para aumentar sua capacidade de fornecer corrente, esse circuito deve ser fácil de encontrar pela internet.

Outra coisa, só para você não perder tempo da próxima vez, você pode calcular a corrente em um resistor apenas com a lei de Ohm...

Nióbio Tântalo · 5 de julho de 2014

Boa noite, victhor393

Respondendo a sua pergunta, quanto o valor do gerador, posso lhe dizer que paguei caro a título de dólares e só comprei devido a recomendações de membros deste fórum que eu avaliaria como confiável.
Me desculpa, esqueci de mencionar, já ilustrei em tópico posterior que não sou engenheiro eletrônico e por falta destes profissionais aqui em SP faço eu mesmo os estudos relativos a construção de artefatos eletrônicos para o meu projeto.
Me explique melhor esta sua menção de circuito, como seria? Poderia me fornecer uma ideia ilustrativa e/ou algum link?

Obrigado pela ajuda já fornecida e conselhos.

victhor393 · 6 de julho de 2014

Não me importo com o valor que você pagou, só estava curioso sobre que gerador de sinal era esse, pois não achei nada na internet sobre ele.

Faça como o circuito a seguir:

Em caso de oscilação na saída, adicione um capacitor como no circuito a seguir:

É um circuito com ganho = 1 e feedback negativo, acredito ser muito difícil de oscilar (testei aqui no simulador com 1 KHz na entrada e um LT1006, funcionou sem problema algum sem o capacitor), mas isso pode ocorrer, dependendo do amp usado. Sugiro que teste o circuito em um simulador antes de montá-lo, em qualquer caso.

Tem esse circuito também (sem o PNP, mais simples, caso você não esteja usando tensão negativa):

Os dois primeiros circuitos possuem um amplificador de coletor comum, para a tensão positiva, e um amplificador de emissor comum, para a tensão negativa. O terceiro é somente um coletor comum, que funciona apenas com tensão positiva.

Outra coisa a ser mencionada é que o amplificador operacional precisa polarizar a junção base-coletor (NPN) ou base-emissor (PNP), isso significa que a tensão de entrada de ambos os amplificadores precisa ser maior do que a maior tensão atingida pelo sinal, mesmo com um amplificador operacional "rail-to-rail". A tensão de polarização dessa junção deve ser verificada no datasheet do transistor, mas pode ser estimada em 0.7 V. Amp-ops também possuem uma limitação, a tensão da saída não atinge a tensão de alimentação, fica sempre um pouco abaixo ou acima. Um "rail-to-rail" consegue chegar perto, alguns até mesmo podem ter a tensão da saída igual à tensão de alimentação. Essa característica é mencionada no datasheet do amp-op, por exemplo: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm741.pdf (datasheet do 741, um amp-op bem simples, não sugiro seu uso)

Note o parâmetro "Output Voltage Swing", página 3. Com uma alimentação de +15V/-15V (Vs = +/-15V no datasheet), a saída pode atingir apenas +12V ou -12V com uma carga de 10 kohm; +10V ou -10V com uma carga de 2 kohm. Essa é uma limitação do estágio de saída do amp-op, você pode colocar +1000000V na entrada (rsrs...) que a saída não vai sair de +12V, por exemplo, com uma alimentação de +15V; Mas o 741 é um mau exemplo disso, outros amp-ops mais novos são bem melhores.

Nióbio Tântalo · 6 de julho de 2014

Boa noite victhor393,

Me desculpa, não quis ser rude ou agressivo na resposta. Vou me retratar elucidando melhor qual o dispositivo menciono.
O gerador de sinal é este ( http://www.elecfreaks.com/store/images/product_images/SG100x_01.jpg ). O gerador de sinal pode me fornecer até 10 Mhz.
Depois que você citou o "amplificador operacional" fui dar uma pesquisada na internet para entender melhor como eu poderia montar um circuito com ele.

A minha ideia e ao mesmo tempo dúvida para o projeto que estou montando é como obter uma amplificação da saída de tensão do gerador de sinal (em até 400 volts) e aumento da corrente em até 1 Ampere. Você teria alguma sugestão de circuito?

victhor393, até agora só tenho a lhe agradecer pela ajuda que está me fornecendo. Muito obrigado.

Nióbio Tântalo · 7 de julho de 2014

Alguém, alguma sugestão?

circuit · 7 de julho de 2014

use esse circuito proposto pelo membro victhor para vibrar a L primaria de um trafo essa é minha dica,

nunca tive o prazer de fazer essa aventura mas tentar é uma boa opção é lógico que será preciso cálculos para o secundário

victhor393 · 8 de julho de 2014

Acredito que usar um transformador dimensionado para sua frequência de saída na saída do amplificador seria uma ideia melhor do que o descrito abaixo... a não ser que você precise de frequência variável.

Bem... nessa nota de aplicação da National (TI) http://www.ti.com/lit/an/snoa600b/snoa600b.pdf, página 12, existe um circuito que talvez faça o que você quer, com algumas modificações (resistores de feedback, número de voltas do secundário do transformador). Porém, eu não sei se montar esse circuito é uma boa ideia... é uma tensão muito alta (especialmente na configuração descrita) e a saída não é isolada(!!!!!!!). Estou postando ele aqui porque ele parece atender os seus requisitos de tensão na saída, mas não acredito que ele iria funcionar bem em altas frequências. Eu não montaria ele pelas razões descritas acima.

Esse circuito é na verdade uma fonte chaveada controlada por um amplificador operacional, assim podendo reproduzir o sinal de entrada com uma tensão elevada.

O problema é produzir 400V a 1A, 400W de potência é "besteira", muito amplificador de áudio por aí faz isso sem problema algum, mas nenhum deles possui saída de 400V! O problema nesse caso é que subir a tensão tende a ser algo ineficiente, pois (considerando o uso de transformador) a corrente no primário (baixa tensão) é alta, o número de voltas no secundário (alta tensão) é grande (o que aumenta a resistência), isso tudo colabora para que hajam perdas, ou seja... maior a corrente de entrada, o que pode ser um problema para os transistores e o transformador.

Nióbio Tântalo · 8 de julho de 2014

Muito obrigado pela dica, Circuit e pela grande ajuda Victhor393,
Eu estudei as sugestões que me enviaram e me deparei com outros problemas, tanto as apresentadas pelos dispositivos mencionados como as exigências que o projeto pedia. Resolvi voltar á prancheta de estudos e re-estudar as configurações das bobinas defletoras de elétrons.
Eu consegui achar uma solução para desenvolver o dispositivo, uma solução na qual não necessitarei empregar o gerador de sinal DDS no projeto. Vou colocar na prática a partir de amanhã e ver se funcionam.
Mas uma vez muitíssimo obrigado.