VS:Code Jupyter – interaktywne wykresy z matplotlib

Należy zainstalować pakiet „ipympl”

I na początku dokumentu Jupyter dodać magiczną komendę:

Możemy się cieszyć wykresami które można zoomować, przesuwać itp:

Budowa i pomiary transformatora izolacyjnego do pomiarów Bode

Podziękowania za wsparcie w realizacji oraz konsultacje dla inż. Michała Karasia – eksperta w zakresie badań obwodów i stabilności.

Inspiracja: https://electronicprojectsforfun.wordpress.com/injection-transformers/

Materiały:

2x rdzenie VAC T60006-L2030-W514
Para skrętki pozyskana z kabla Ethernet BitLAN 2x23AWG (użyta długość poniżej 3m, z wyliczeń ok. 95mmb/zwój)

25 uzwojeń nawiniętych bifilarnie na 2 połączone rdzenie (sklejone dla wygody nawijania)

Zgrubne pomiary przy użyciu „testera tranzystorów” dały wyniki ok. 60 mH dla każdego z uzwojeń. Po zwarciu przeciwnego uzwojenia, miernik nie był w stanie określić indukcyjności, co sugeruje wysoki współczynnik sprzężenia (coupling factor), oceniam na powyżej 0,99.

Wyniki pomiaru charakterystyki w zakresie 10Hz – 25 MHz:

vac0.csv

Wykres przy użyciu Python+Matplotlib (pominięte ostatnie próbki które „leciały w kosmos”, dla czytelności skali):

vac0parsed.csv

python.zip

Dla ok. 6-7 MHz amplituda „ucieka” na +3dB, czyli tutaj można uznać koniec sensownego pasma transformatora.

Całe pasmo jest bardzo liniowe. Z jakiegoś powodu jednak Rigol jest upierdliwy w pomiarach – trwają bardzo długo, i nieraz trzeba je powtarzać, bo pojawiają się losowe zakłócenia.

Zdjęcie stanowiska pomiarowego:

Risetime oscyloskopów

Użyte źródło impulsów: Generator PSG-1 zaproponowany przez Jima Williamsa (Linera Technology): https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=15023133#15023133

an47fa.pdf

Rigol MSO5074:

Rigol DHO914S (za pomiary i zgodę na publikację serdeczne podziękowania dla Pana Inż. Michała Karasia):

Dla porównania wyniki z oscyloskopu R&S RTP164B o paśmie 16GHz i 40GSa/s:

Wyniki w Postaci tabelarycznej:

Oscyloskop	Wynik
R&S RTP164B pasmo 16 GHz	207 ps
Rigol MSO5074 pasmo 350 MHz	700 ps
Rigol DHO914S pasmo 250 MHz	1180 ps

FFT a pozycje czasowe przebiegów

Wg teorii transformata Fouriera jest operacją odwracalną i bezstratną. To znaczy, że znając widmo sygnału jesteśmy w stanie odtworzyć dokładnie jego postać czasową.

Jednak widmo składa się również z części fazowej, niezależnie czy jest reprezentowane w postaci algebraicznej, zespolonej czy wykładniczej (w sumie to to samo co postać zespolona). Czy jednak samo widmo amplitudowe będzie się różnić, gdy składowe sygnału będą pojawiać się w różnych odstępach czasowych?

Chciałem sprawdzić empirycznie, jak to wygląda. Wygenerowałem 2 czyste przebiegi sinusoidalne, dla ustalenia uwagi 1 i 2 MHz.

W pierwszym przypadku obydwa sygnały pojawiają się w tym samym momencie. W drugim, pojawia się najpierw jeden, potem drugi.

Pozostałe parametry nie zmieniają się: czas próbkowania (trwania sygnału), amplitudy, fazy początkowe, czasy trwania każdego sygnału składowego.

Tak wygląda przygotowana przeze mnie symulacja w Qspice (duchowy następca LTspice):

Tak przebiegi czasowe opisane powyżej:

A tak FFT z tych przebiegów:

Jeżeli dobrze rozumiem, przebiegi prezentują jedynie część amplitudową widma. Jak widać, przebiegi są praktycznie identyczne.

Pomiary prądu pompy hydroforowej

Wykonałem pomiary oscyloskopowe poboru prądu przez silnik pompy hydroforowej, który posiadam w domu:

Znamionowa moc silnika 1f to 1,1 kW.

Pomiary wykonałem używając przekładnika prądowego 50A/1V SCT013 www.yhdc.com:

Na początek, w celu zweryfikowania wartości pomiaru, zmierzyłem pobór prądu gofrownicy o mocy 1200 W, jako czysto rezystancyjnego obciążenia:

Napięcie wyniosło ok. 100 mV RMS, co odpowiada ok. 5 A RMS. 1200W / 230 V = 5,2 A. Wpięty szeregowo (chiński) wskaźnik prądu pokazał 4,9V. Zakładam więc, że przekładnik wskazuje poprawnie z dokładnością 20 %. Na chwilę obecną nie mam jak wykonać wzorcowania.

Czyli przelicznik : 1 mV -> 50 mA

A teraz zasadnicze pomiary:

Rozruch silnika trwa około 300 ms, i Irms = 473 mV RMS / 1.41 * 50 = 16,8 A.

Daje to udar o mocy około 3860 VA.

W czasie zasadniczej pracy pompy pobór prądu wynosi 83 * 0.05 =4.15 A i odpowiada to ok 955 VA mocy przy napięciu 230 V rms.

Nie mierzyłem dokładnie wartości napięcia sieci, ale wskaźnik na testerze pokazywał ok 227 V, czyli bardzo zbliżona wartość do znamionowych 230 V.

Dla jasności, nie mierzyłem tutaj mocy rzeczywistej, a pozorną. Natomiast silnik wykonywał pracę pompując wodę, więc zakładam dosyć dobry współczynnik mocy (bliski 1.0). Nie ma to w sumie znaczenia, bo moc pozorna jest bardziej adekwatną wartością do doboru awaryjnego źródła zasilania.

Chcąc wykorzystać UPS na pewno jego moc pozorna musi być powyżej 1000 VA. Przydałoby się sprawdzić wykorzystanie układu soft-start. Bez niego UPS musiałby wytrzymywać udary na poziomie 4000 VA.

STM32 HAL printf

Aby zaimplementować działanie printf(), należy dodać:

#include <stdio.h>

Oraz przeciążyć funkcję _write:

int _write(int file, char* ptr, int len) {
    HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*) ptr, len, HAL_MAX_DELAY);
return len;
}

Powyżej przykładowa implementacja używająca transmisji UART.

Pomiar współczynnika sprzężenia uzwojeń transformatora (coupling factor)

Wykonać 2 pomiary indukcyjności uzwojenia:

przy rozwartym drugim uzwojeniu
przy zwartym drugim uzwojeniu

Obliczyć wg wzoru:

Źródło: https://youtu.be/muUwe8X51oY?t=475

Licznik Geigera STS-5 – pomiary

Wpis powiązany z: Porównanie przetwornic do dozymetru, licznika Geigera – mirley.firley.org VS AVT5204

Schemat układu pomiarowego:

Rezystor R3 pracuje jako bocznik, napięcie na nim określa prąd płynący przez lampę detekcyjną (1 V odpowiada 100 μA). Równoległa rezystancja sondy oscyloskopowej 10 MΩ ma pomijalny wpływ.

Pojedyncza detekcja

Czas trwania impulsu to ok. 2,5 μs, po nim występuje względnie powoli opadająca rampa prądu. Impuls prądu sięga 265 μA, co oznacza, że napięcie na lampie spadło do ok. 135V.

Wiele detekcji i czas martwy

Przy pobudzeniu detektora większą liczbą cząstek można zauważyć brak reakcji lampy przez ok. 40 μs.

Źródła:

https://promieniowanie.blogspot.com/2019/01/licznik-geigera-tuba-sts-5.html
https://serwis.avt.pl/manuals/AVT5204.pdf

Porównanie przetwornic do dozymetru, licznika Geigera – mirley.firley.org VS AVT5204

#1 Przetwornica wg mirley.firley.org (MC34063 + mosfet)

Schemat: http://mirley.firlej.org/kieszonkowy_licznik_geigera

Pobór prądu bez obciążenia: 58mA @ 9V (przetwornica nie działa przy niższym napięciu, od razu spada napięcie wyjściowe, co oznacza, że przetwornica nie jest w stanie go stabilizować).

Napięcie jałowe: 372V (zanika po 2s od odłączenia zasilania, kondensator 470nF)

#2 Przetwornica wg AVT5204 (MC34063 + transformator)

Schemat: https://serwis.avt.pl/manuals/AVT5204.pdf

Transformator: https://test.remagas.pl/index.php/pl/elementy-indukcyjne/transformatory-impulsowe/avt-5204-detail

Pobór prądu bez obciążenia: 6mA @ 5V

Napięcie jałowe: 399V (zanika po 20s od odłączenia zasilania, kondensator wyjściowy 1μF)

Rezystancja źródła*: ∼ 120kΩ, wydajność prądowa∼590μA

* przy takim obciążeniu przetwornica jeszcze dała radę się uruchomić i stabilizować wyjście, przy większych obciążeniach napięcie spadało, pobór prądu rósł niewspółmiernie, a słychać było niezdrowy objaw piszczenia transformatora.

Maksymalne obciążenie*: 680 kΩ @ 400V ≅ 235mW, wtedy pobór prądu ∼400mW, sprawność ∼50%

* przy takim obciążeniu przetwornica pracuje bez żadnych problemów.

Wnioski

Przetwornica zbudowana wg AVT5204 jest zdecydowanie lepsza. Pobór prądu 10-krotnie niższy, praca przy niższych napięciach zasilania, stabilne napięcie wyjściowe, brak konieczności użycia nietypowego tranzystora. Jedyną trudnością jest konieczność użycia specjalnego elementu, jakim jest transformator.

STM32 UUID (unique ID), rozmiar flash

uint32_t uid1 = ((uint32_t *)UID_BASE)[0];
uint32_t uid2 = ((uint32_t *)UID_BASE)[1];
uint16_t flashSizeInkB = ((uint16_t *)FLASHSIZE_BASE)[0];

uint16_t cpuSignature = ((DBGMCU->IDCODE >> 16) & 0x0000FFFF);