PI dedektörlerde darbe sonrası:

PI dedektörler darbe sonrası bobin üzerinde darbeye göre ters yönde oluşan yüksek gerilimin sönümlenme zamanını ölçerek metalin varlığını tespit ederler.



Burada msofetin bobin doyuma gidecek kadar uzun bir süre iletimde tutulduğunu varsayalım. Beslememiz 12V, direncimiz de 2ohm olsun. Bobin doyuma gittiğinde artık devremizden 12/2=6 amper akım akmaktadır. Bu devreye ek olarak da bobinimize paralel, oluşacak ters gerilimi sönümlendirecek sönümlendirme direncmiz R2 direnci olsun.



Darbe kesildiği anda bobin uçlarında bobinin endüktansına bağlı olarak ters bir yüksek gerilim oluşur ve bu gerilim zamana bağlı olarak sönümlendirme direncinin üzerinden sönümlenerek sıfırlanır. Tabi bu oluşan ters sönümlenme eğrisinin de bir hesabı var.

Bobinden akım kesildiği anda tam o an bobinden kaç amper akım akıyorsa onagöre aşağıdaki eşdeğer devre çizilir.


Buradaki V gerilimi = Bobinden en son geçen akım değeri x Bobinin endüktansı kadar alınır.

Sönümlendirme direncinden geçen akımın formülü s domainde:
I(s)=V(s)/Z(s)
Z(s)=R+Ls ise
I(s)=V(s)/R+Ls
Buradan zamana göre sönümlenme eğrisinin akım formülü
I(t)=V/L(e^(-Rt/L)) çıkar.

Bir örnek yapacak olursak,
Besleme gerilimimiz 12V, Bobin direncimiz 2 ohm, sönümlendirme direncimiz de 560ohm olsun.
Bobin douma gittiğinde bobinden 12/2=6 amper akım akmaktadır.
Bunu bobinin endüktansıyla çarparsak V gerilimimizi bulmuş oluruz:
V=6x150x10^-6=9x10^-4V
Yerine yazacak olursak:
I(t)= ((9x10^-4)/150x10^-6))/(e^-(560t/150x10^-6))

t=0 anından yani bobinimizden darbe kesildikten hemen sonra 560R üzerindeki gerilimi bulalım
Vr= I(t)x560V kadardır.
Buradan Vr 3360V çıkmaktadır. Yani çok yüksek bir gerilim ile sönümlenmeye başlıyoruz. Daha sonra bu formülde t yerine değerler vererek hangi zamanda direnç üzerinde kaç volt var bulabilirsiniz.

Similasyon görüntüsü de bu şekilde:


Burada 1600V çıktı. Ya bizde hata var ya da similasyonda switch kayıplarından dolayı gerilim az çıktı. Fakat bu işin formülü mantığı bu şekildedir.

Devamı gelecek...


Linkback: Ynt: PI dedektör tasarımı.

Bu arada arkadaşlar yanlışlarım olabilir eğer dikkatinizi çeken yanlış bir durum varsa lütfen belirtin düzeltelim.

uykusuz kardeş..flyback gerilimi 3-4kv lere kadar yükseliyorsa..ki formülde öyle çıkıyor..skopta neden bu kadar yüksek voltaj göremiyoruz benim ölçtüğüm en yüksek flybeck tepe noktası 500-600v civarıydı yanlış hatırlamıyorsam...ama bir kaç kere ölçüm esnasında propa 1-2 mm gibi bir mesafeden şerare yaptığına tanık oldum buna görede enaz 1-2kv oklması lazım...

Evet ercan, her zaman similasyon pratiği tutmuyor fakat bu ortamda bizim hesaba katmadığımız bir çok etkenden klaynaklanıyor. Örneğin ara kablonun kapasitif etkisi çok önemli. Belki de bu yüksek gerilim çok ince bir iğnelenme olduğundan belki skop da yetişemiyor olabilir...

Bu arada yukarıdaki 1600V çıkmasının sebebi simülasyonda bobine 1R seri internal direnç girmişim. onu düzelttim şimdi simülasyonda 3kV'a yaklaştı.

Sönümlendirme direncnin değerine göre sönümlenme süresinin değişimi:

Sönümlendirme direnci çok küçük olursa ne olur, çok büyük olurse ne olur? Bu sorunun cevabı için birçok etkeni bilmemiz gerekir. Bobinin endüktansı, bobinin kapasitif etkisi, aradaki kullanılan kablonun değerleri... Bunlarla formüllere girersek sabaha kadar işin içinden çıkamayız.



Örnek olması açısından yine simülasyonda bir deney yapalım, Bobinimiz yine doyum zamanına kadar akım aksın sonra darbeyi keselim sönümlendirme direnci üzerinden sönümlensin. Bu R2 sönümlendirme direncinin direncinin farklı değerler almasıyla sönümlenme eğrisinin nasıl değiştiğini gözlemleyelim:



Görüldüğü üzere R direncinin küçük olması sönümlenme süresini uzatıyor. Sönümlenme süresinin uzun olması kritik anlarda preamfimizin doyumda kalmasına neden olabilir. Bu yüzden çok düşük sönümlendirme direnci sakıncalıdır. Faka direnç değeri büyüdükçe bu kez de devremiz kapasitif etkenlerden dolayı görüldüğü gibi osilasyon yapmaya başlamaktadır. Bu da eğimi kaybetmek demektir.

Sönümlendirme direncini 100R den 1500R'ye kadar 100R adımlarla arttırdırdım. Grafikte çizimler 100R'den 1500R'ye doğru gidiyor.



Nedir buradaki tam uygun olan sönümlendirme direncimizin formülü:
Geotechte araştırken birisi bir formül vermişti şu an o formülü bulamıyorum bulduğum zaman bu mesaja eklerim. Bu formül nasıl nereden gelmiş ben araştırmadım. Formülü ekledikten sonra eğer araştıran arkadaş olursa burada bizimle paylaşır. Formülle uğraşmayıp bu grafiğe bakarak uygun bir sönümlendirme direnci seçebiliriz.

Grafikte 700-800R gibi bir direnç uygun görünüyor ne dersiniz?

Devamı gelecek

PI dedektörlerde ön yükselteç

PI dedektörlerde metalin varlığını tespit edebilmemiz için sönümlenme eğrisinin uzamalarını tespit etmemiz gerektiğinden bahsetmiştik. Bobinden bir darbe gönderdiğimizde eğer ortamda bir metal var ise metallerde eddy akımları dediğimiz çok düşük akımlar oluşur.

Eğer ortamda bir akım varsa mutlaka manyetik alan da vardır. Bu yüzden bobinimizden akımı kestiğimizde metallerde oluşan eddy akımları bir manyetik alan oluştururlar ve bizim bobinimiz tarafından bu manyetik alan algılanır. Bu algılanan manyetik alan bobinimiz tarafından elektirksel sinyale çevrilir. Fakat bobinimiz aynı anda  endüktansına bağlı bir sönümlenme çabası içersindedir. Bu yüzden algılanan manyetik alan sönümlenme eğrisine toplam olarak gelir ve böylece sönümlenme süremizde uzamalar olur.

Bu sönümlenmeye eklenen sinyal çok küçük genliklidir. Bizim bu artışları görebilmemiz için sönümlenmenin son anlarını bir opamp ile yükseltmemiz gerekir. Bu işlemi yaparken şunlara dikkat etmeliyiz:

Bobinde oluşan yüksek gerilimin en sonunu algılayabilmek için kırpmak
Opampın çıkışının önemli zamanlarda doyumda olmayacak şekilde olabildiğince yüksek kazanç

Bobindeki yüksek gerilimi kırpmanın yolu alttaki devredir. Oluşan anlık yüksek gerilim 4K7 lik direncin üzerinde görülür. Bu direnç oluşan ters gerilim 0.7V'un altına ininceye kadar sönümlendirme direncine paralelmiş gibi davranır. Bu yüzden eş değer direnç seçtiğimiz direnç değrinden uzaklaşmaması için bu direnci biraz büyük seçmemiz gerekir.



Gerilim 0.7V'un altına indiğinde artık sönümlenme eğrimizin son anlarıdır.



Görüldüğü üzere sönümlenme eğrimizin genliği oldukça düşmüştür. Gerilim 0.7V'un altına düştüğünden exponansiyel eğrimiz görünmeye başlıyor. Buradan gördüğümüz kadarınca sonumlenme yaklaşık 3uS sürüyor. Fakat bu gerçekte biraz daha uzun. Şimdi sıra geldi preamfi katımıza...

PI dedektörde zamanlama nedir?
PI dedektörlerde metaller en fazla alttaki grafikte verilen sönümlenme zamanlarında eğrimize etki etmektedirler.



Biz opampımızın kazancını öyle bir ayarlamalıyız ki bu anlarda opampımız doyumda olmaması gerekir. Fakat grafikte görüldüğü gibi 5uS de doyumdan çıkabilmek için opampımızın kazancının çok az olması gerekir. Çünkü yükseltilmemiş sinyalimiz zaten 3uS de sönümleniyor. Biz hem opampımızın kazancını yüksek tutacağız hem de bu grafikte verilen 30uS lik sönümlenme süresinin dışına çıkmayacağız.



Burada kazancın formülü: (R1+R2)/R1 kadarıdır.

Opamplı yükselteç yaparken evirmeyen bir yükselteç seçtim. Bunun sebebi yükseltecin giriş empedansının geri besleme dirençlerinden etkilenmemesidir. Altta şemamıza ekledim bu yükselteci.



Şimdi opampımızın kazancını 1 kattan 2000 kata kadar aralıklı olarak yükselterek opampımızın çıkışını gözlemleyelim:



Grafikte görüldüğü gibi sönümlenme kazanç arttıkça uzmaktadır. Grafikte tam anlamyıla sönümlenme 2000 kat kazançta 100uS yeyi bulmaktadır. Bu gerçek ortamda daha da uzun sürmektedir. Ben bundan sonraki süreçte yaklaşık 1000 kat yükseltme kullanarak devam edeceğim.

Devamı gelecek...

uykusuz sönümlenme direnci hakkındaki grafiğin yanlış değilmi.Küçük değerli direnç voltajı hızlı sıfırlayacağından bence en kısa o olur.Sen burada direnç üzerinde düşen gerilim değerlerini vermişsin.İyi çalışmalar.

Profesör sönümlendirme direnci küçük olursa ilk baştaki gerilim düşük olur fakat sönümlenme uzar. Direnç büyük olursa da ilk baştaki iğne büyük olur fakat sönümlenme kısalır. Yani sönümlenme eğrsinin altında kalan alan hep aynı kalıyor. Gerçekte denemelermde de aynı bu durumun olduğunu gördüm.

hocam simdiye kadar henüz bir dedektör yapmadım ve çalışma sistemini az az ögrenmeye çalışıyorum grafik ve formüllerini devreyi uygulayısınızı yazdıgınız yazıları 2-3 defa okuyorum anladım kadarıyla en önemli can alıcı nokta ayırım yapılacak bölüm  örnekleme yaptıgınızda ortalamamı alıyorsunuz yoksa aldıgınız örneklemeleri hafızaya alıp karsılastırmamı yapıyorsunuz.fikir olarak kendi kafamdakileri yazmak istedim.
mesala altın egrisinden atıyorum 20 örnek aldık 1000,990,970,960,950,945,930........  bunları hafızaya aldık buna a metali dedik
           metal''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''995,985,970,955,940,935.......... bunuda hafızaya aldınız
           bakır'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''998,986,975,960,945,920............ bunuda alıdınız
cihaz herhagi bir metal yakaladı sonra ayrım menüsünden bu degerlere karsılatırıp ayrım daha kararlı olması saglanamazmı
hocam pıc ogrenmeye calışıyorum yani elektronikci deilim ama meraklıyım nette baktım pıc 80mhz kadar bulunmakta ve pıc konusunda
sıkıntı varsa ETE hocam gibi saglam bi abiz olursa  bu dedektör bütün dedektörleri siler gibime gelir.
hocam yanlış bir sey yazdıysam özür dilerim .(elektrikciyim) elinize kafanıza gönlünüze sağlık insallah hayırlısıyla bitirirsiniz.

s.a
uykusuz hocam sabırla bilgilerinizin devamını bekliyoruz.
inanın bu bekleyişler uzun olabiliyor.
saygılarımla

Uykusuz hoca uzun zamandır forumdayım. burayı ilk kez gördüm. ilim çinde dahi olsa talep ediniz demiş peygamberimiz ama ilim dibimizde uykusuz hocamızdaymış. derslerini ilgiyle takip ediyorum. allah razı olsun.

Teşekkürler arkadaşlar, zaman buldukça bildiklerimi sizlere aktarmaya çalışacağım.

Sayın renotx bahsettiğiniz olay tabiki olur fakat her farklı toprak yapısında ve metallerin duruş ve boyutlarında bu değerlerde üç şağı beş yukarı oynamalar oluyor malesef. Fakat belli bir toleransla ayrım yapmanın mantığı yaklaşık olarak bahsettiğiniz gibi karşılaştırmaya dayalıdır.

ah uykusuz hocam ah,birde kafam bassa varya olmuyor işte dökme su ile değirmen taşı dönmüyor.yaş geçmiş sadece ilim merakı var bizde bari neler olup bitiyor diye yandan izliyoruz çalışmaları.allah hepimizin  çalışmalarımızda yrdımcımız olsun.güzel bir ders programı olmuş ellerine ve yüreğine sağlık çok teşekkür ederim.

hocam siz bizden iyi bilirsiniz ama kafanızın dolulugundan veya gerekli deildie ama bu 0.7 volt işi 1n4148 den kaynaklanıyor sanırım bunların yapısı 2 çeşit diye okumustum biri 0.6 voltta  biride 0.2 voltta yalıtıma geciyormuş germanyum silisyum yapılı belki gözden kaçmış olabilir.
yani izleme için 0.4 volt fark doğuyo analiz için faydası olabilir diye düşünmüştüm. hocam elinize kolunuza kafanıza saglık inşallah hayırlısıyla bitirir ve gerekli acıklamalarınızın ve bilgilerinizden bizi mahrum etmessiniz devanı diliyorum teşekkürler.

s.a.
uykusuz hocam derslere ara verdiniz. bekliyoruz sizi.
ayrıca pı sistem dedektörlerde dedektörün topraktan etkilenmesi neyle alakalı, osilatorumuzun mosfeti iletimde bırakma süresi ile mi alakalı acaba? BU konulara ne zaman değineceksiniz?
yani bazı pı ler neden çok topraktan etkilenir veya bu tür bi sorunla karşılaştığımızda sorunu aşmak için çözüm önerileriniz nelerdir?

Alıntı yapılan: Uykusuz - 01 Şubat 2010, 18:52:42
Teşekkürler arkadaşlar, zaman buldukça bildiklerimi sizlere aktarmaya çalışacağım.

Sayın renotx bahsettiğiniz olay tabiki olur fakat her farklı toprak yapısında ve metallerin duruş ve boyutlarında bu değerlerde üç şağı beş yukarı oynamalar oluyor malesef. Fakat belli bir toleransla ayrım yapmanın mantığı yaklaşık olarak bahsettiğiniz gibi karşılaştırmaya dayalıdır.

s.a.
uykusuz hocam 1 ay oldu eğitime ara verdik, konuya ne zaman devam edeceksiniz. zira örnekleme konusu kafama takıldı. mesela delta da 4538 lerle aldığımız örneklemenin op-amplardaki işlevi nelerdir? pı sistemde örnekleme nedir? nasıl olmalıdır? sizden bu konuda bilgi paylaşımı bekliyoruz.

A.s.

İşlerimin yoğunluğundan dolayı yazmaya ara verdim, simulasyon hazırlamak grafikler oluşturmak oldukça zaman alıyor malesef. İnşallah en kısa zamanda tekrar bildiğim kadarını aktarmaya çalışacağım.

Saygılar.

s.a. uykusuz hocam
bu yaptığınız devreleri pc de nasıl deniyorsunuz hangi programları kullanıyorsunuz

bende eski model isis-ares diye programlar var her dosyayı açmıyor açıkçası kullanmasınıda tam bilmiyorum ve pic le çalısan programlı devrelerin nasıl simule edildiğini de merak ediyorum.

benim boyle bir programa ihtiyacım var bana yardımcı olursanız çok sevinirim hocam şimdiden teşekkür ederim.

saygılarımla...

a.s.

Grafikleri çizdiğim programın adı LTSpice PSipace tarzı bir program.
Picler için de Proteusun İSİS programını kullanıyorum.

LTSpice lear teknoloji firmasının programı. Sitesinden ücretsiz üye olup indirebilirsiniz.
http://www.linear.com/designtools/software/ltspice.jsp

Saygılar.

s.a
uykusuz usta
bobinin capı buyuyunce orneğin 1 m2 olunca iğnenin boyu (flyback gerilimi) duser paralel direnc te buyumesi gerekir doğrumudur sonumlenme suremizin aynı kalabilmesi için.