Alimentatore Theremino

[I3BZK]

Alimentatore del Theremino : pregi e difetti

Sto usando da un po’ l’alimentatore in oggetto. Dopo approfondite verifiche, posso dire che l’alimentatore è estremamente stabile nella tensione ed ha un assorbimento irrisorio. Presenta tuttavia pesanti controindicazioni. La prima è che manca una misura della tensione erogata. Di più, l’escursione indicata nella serigrafia non è nemmeno indicativamente precisa. Ho costruito il voltmetro HV di Marconmeteo, tarato adeguatamente con tensione campione. La posizione 800 V di theremino è quasi 900 e l’escursione, che dovrebbe fermarsi a 1000 supera abbondantemente i 1200V. Già questo fatto dovrebbe imporre l’obbligo di una misura di tensione che, se realizzata bene, NON crea nessun problema di rumore con il PMT. L’ho verificato collegando con un BNC a T il PMT (che ora rimane sempre inserito) e che CON o SENZA non modifica in nessun modo la larghezza dei picchi isotopici.
Altra considerazione.
Vista la criticità nella tensione di uscita perché non è stata implementata una soluzione a zener con un potenziometro che permetta una escursione di soli pochi V in modo da alimentare il PMT con una tensione corrispondente alla realtà?
Visto che l’alimentatore è estremamente stabile perché non sfruttare adeguatamente questa caratteristica con quanto sopra esposto? Un bel potenziometro multigiri e relativa manopola (alternativa al voltmetro) , dato il costo sproporzionato di vendita, ci sarebbe stato senza mandare in fallimento il produttore.
Rumore di fondo. Questa cosa è comune ai produttori di alimentatori : perché incaponirsi, per equipaggiamenti fissi, con sistemi a basso consumo ad oscillatore bloccato che generano un clock a bassa frequenza che è impossibile da eliminare e che si sente chiaramente nell’audio? Una soluzione, che consuma di più, sarebbe un vero oscillatore a 20-30 KHz che si potrebbe adeguatamente filtrare in modo da avere una HV assolutamente esente da click.
Il theremino, se dotato di voltmetro, consente di tarare “una tantum” le energie evitando l’uso quotidiano del cesio ed americio come materiali di riferimento per la taratura.

[eliocor]

Soluzioni OTTIMALI per una "buona" alta tensione le puoi trovare nell'Application Note 118* della Linear Technology (ora AD):
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In tale documento vengono insegnate tante belle "robine": non per niente è stato scritto dal fu Jim Williams

*) se sei alla ricerca di bassissimo rumore, ti consiglio la topologia "Royer" (o suoi derivati) combinata con dei trasformatori per CCFL (recuperabili da vecchi display per portatili/vecchi televisori LCD).

[Datman]

Il problema del rumore a bassa frequenza si manifesta con oscillatori che vengono semplicemente bloccati da un comparatore di tensione (che può consistere in un solo diodo Zener). Ciò provoca rumore di regolazione. Per evitarlo, ci sono due possibilità: regolare la tensione di uscita variando linearmente quella di ingresso, oppure modulare in PWM.

[I3BZK]

Ottima informazione. Avrei un paio di moduli switching della TDK CXA M10-ML, smontati da un alimentatore HV di unao spettrometro di massa. Vanno a 24V, 20-30mA, ed erogano circa 1000V da rettificare. Che dici, potrebbero andare?
Visto che sei competente, che ne pensi del sistema di generazione HV ad oscillatore bloccato? Per me è una porcheria perchè anche se è vero che si ha un consumo molto basso ed anche se il PMT richiede corrente quasi nulla nel momento dell'impulso l'assorbimento è elevato e si creano correnti induttive un po dovunque, molto difficili da eliminare. Infatti l'uscita audio è piena di click alla frequenza dell'oscillatore. Credo che questo disturbi la corretta lettura della tensione di quantizzazione digitale.

[eliocor]

Infatti in un MCA "casalingo" della stessa famiglia dei Theremini varî (ora non ricordo quale, ma montava un PIC), l'acquisizione dell'ADC viene fatta SOLO quando il generatore di alta tensione non è attivo.
Mi pare che l'ADC fosse preceduto da un Peak Detector per 'bloccare' il segnale letto e poterlo leggere anche in maniera asincrona.

Riguardo alla topologia di alimentatore... credo di averti già risposto indirettamente. Ma non voglio infierire troppo sul prodotto in questione: ho già avuto fin troppe discussioni (pubblliche e private) con gli sviluppatori di tale dispositivo... le risposte sono sempre state vaghe ed inconcludenti.

Relativamente al modulo TDK*: devi costruirti tu il circuito recuperando il trasformatore e curando molto bene il layout. Per campioni gratuti di tali trasformatori e per una qualità assicurata, puoi chiedere a Coilcraft.

*) di cui non sono riuscito a trovare lo schema, ma solo il datasheet

[I3BZK]

Uno di questi moduli (ne avevo 4 in totale) l'ho utilizzato con un triplicatore per farmi un generatore sui -5 Kv per catturare il radon (e figli) in modo da valutare il decadimento. Ora ne ho 2 disponibili. Potrei usare uno step-up per per regolare in entrata lo switching in modo da ottenere la tensione voluta. Per quanto riguarda il ripple, data la frequenza di oscillazione, non dovrebbe essere un problema annullarlo completamente. Poi il circuitino di condizionamento degli impulsi, magari quello del theremino, ed il gioco è fatto.
Grazie ancora delle info.

[amarturini]

Già questo fatto dovrebbe imporre l’obbligo di una misura di tensione che, se realizzata bene, NON crea nessun problema di rumore con il PMT. L’ho verificato collegando con un BNC a T il PMT (che ora rimane sempre inserito) e che CON o SENZA non modifica in nessun modo la larghezza dei picchi isotopici.

Il rumore non fa allargare i picchi, li alza e li deforma. Il rumore si manifesta come se allo spettro fosse sovrapposta "l'erba". Quello che fa allargare i picchi sono le derive in tensione, anche di frazioni di Volt.

Il theremino, se dotato di voltmetro, consente di tarare “una tantum” le energie evitando l’uso quotidiano del cesio ed americio come materiali di riferimento per la taratura.

L'unico modo per evitare tarature con sorgenti campione è di avere una tensione sul PMT stabile ma dipendente dalla temperatura. Questo è dovuto alla deriva del cristallo scintillatore NaI(Tl).
Guarda anche [External Link Removed for Guests]" onclick="window.open(this.href);return false; .

[I3BZK]

Relativamente al modulo TDK*: devi costruirti tu il circuito recuperando il trasformatore e curando molto bene il layout. Per campioni gratuti di tali trasformatori e per una qualità assicurata, puoi chiedere a Coilcraft.

*) di cui non sono riuscito a trovare lo schema, ma solo il datasheet

Ho messo in funzione il modulo TDK che è dotato del trasformatore da LCD. Alimentandolo a tensione variabile, a circa 15V da in uscita 1000V dopo la rettificazione. A seconda della tensione di alimentazione (che scende fino a 3 V) fornisce da 150 a 1300V circa. Il problema è che, settato a 1000V con ingresso assolutamente stabile, parte da 1007 e scende lentamente fino a 998 dopo 20 minuti. Ci vorrebbe un circuito di feedback che incrementi lo switching che fornisce la tensione di alimentazione in modo da mantenere costante l'uscita. Poi per il filtraggio si può provvedere.

[eliocor]

Puoi definire "ingresso assolutamente stabile"?
- Con che strumento lo hai misurato?
- Con che strumento hai letto la tensione in uscita?
- Hai monitorato se vi sono stati cambiamenti di temperatura?
- hai provato a "caricare" l'uscita o l'hai misurata "a vuoto"?

Se ti sei letto tutta l'AN118 avrai visto che ci sono tantissime cose da tenere in conto nella progettazione e misura delle caratteristiche di un alimentatore di qualità.
Anche la strumentazione deve essere di pari livello: un 3 1/2 cifre non è certo lo strumento adatto al caso.

Comunque concordo che se l'alimentatore non ha feedback (ma non ne conosco lo schema) è più che normale che vi possano essere delle fluttuazioni nella sua uscita.
Se il modulo in questione è questo:

direi che è gia tanto che tu abbia ottenuto simili risultati: ma non dovrebbe essere troppo difficile modificarlo o disassemblarlo, recuperando i transistor ed il trasformatore per poi aggiungere i pochi componenti per fare il feedback.
L'importante è che il trasformatore (se vuoi fare un Royer) abbia l'avvolgimento di feedback (il terzo avvolgimento con poche spire [relativamente al primario]); se non ci fosse, chiedi i campioni a Coilcraft che è ben felice di mandarteli.
Altrimenti, se vuoi fare qualche esperimento, ti posso spedire (anche ad altri interessati) dei trasformatorini SMD con rapporto 1:10 (quindi più che adatti per alimentatori NON di precisione) ma che non hanno l'avvolgimento di feedback.
caratteristiche: [External Link Removed for Guests]" onclick="window.open(this.href);return false; (alcuni dati sono stati eliminati per ragioni di privacy)

[I3BZK]

Grazie Eliocor. Il modulo è molto simile a quello che ho. Adesso non ho tempo ma vedrò di verificare il trasformatore domani sera. Ciao.