Re: protonovy magnetometr, slaby signal

Pátek Květen 7 12:06:34 CEST 2021

Dobrý den,

>  Jestli to dobře chápu tak cívku "nabijete" na nějakou úroveň mag. toku klidně pomalu,
pak ji musíte strmě rychle vybít do 0 toku (stovky V na vývodech L), a následné rezonanceprotonů pak jsou malé uV měřené na vybité cívce "bez proudu" a pokud možnovysokoimpedančně?ano>pokud je to tak jak jsem pochopil výše tak už chápu to složité zapojení. při uzeměné cívcespodním vývodem by se obvod vybíjel do napájecího zdroje přes  spínací tranzistora nikdy by se cívka nevybila do 0, vybíjela by se navíc pomalu.uzemňuje se horní strana senzoru, aby případný leakage přes tranzistor ze zdroje neovlivnil měřené pole (jakože ten leakage by udělal nějaké pole v té v tu chvíli měřící cívce...)přiznám se že jsem nepočítal kolik by ten leakage musel být, aby to mělo měřitelný efekt..> v časovém diagramu tedy chybí zakreslena fáze kdy napětí vyletí nade všechny meze a tímklesne proud di/dt=u/L. při tom napětí se proráží spodní tranzstor. zde mi schází znalost co seděje při sekundárním nedestruktivním průrazu toho T - on se sepne ? no pokud to dobře chápu, tak ten tranzistor je "fully avalanche rated" a v podstatě se chová jako zenerka, je na něm chvíli těch 200V a protéká přes něj ten vybíjecí proud, pak začne napětí klesat jak se energie v cívce vybíjí...  když by člověk dal paralelně k cívce diodu jako se dává třeba k relátku proti napěťové spičce při rozepnutí tak ten pokles proudu trvá mnohem déle..napsal jsem studentovi ať pošle screenshot, nemohu najít..> Neměl by tam být naopak tranzistor který se neprorazí ? tj který má obrovské průrazné napětí ?no to by se pak ten proud špatně vybíjel ne?v.
______________________________________________________________
> Od: "František Burian" <BuFran na seznam.cz>
> Komu: "HW-news" <hw-list na list.hw.cz>
> Datum: 07.05.2021 10:29
> Předmět: Re: protonovy magnetometr, slaby signal
>
Dobrý den,  Jestli to dobře chápu tak cívku "nabijete" na nějakou úroveň mag. toku klidně pomalu, pak ji musíte strmě rychle vybít do 0 toku (stovky V na vývodech L), a následné rezonanceprotonů pak jsou malé uV měřené na vybité cívce "bez proudu" a pokud možnovysokoimpedančně?pokud je to tak tak se samosebou neuplatní parazitní diody které se neotevřou při uV. Já mělza to že měříte oblast vybíjející se cívky.pokud je to tak jak jsem pochopil výše tak už chápu to složité zapojení. při uzeměné cívcespodním vývodem by se obvod vybíjel do napájecího zdroje přes  spínací tranzistora nikdy by se cívka nevybila do 0, vybíjela by se navíc pomalu.v časovém diagramu tedy chybí zakreslena fáze kdy napětí vyletí nade všechny meze a tímklesne proud di/dt=u/L. při tom napětí se proráží spodní tranzstor. zde mi schází znalost co seděje při sekundárním nedestruktivním průrazu toho T - on se sepne ? (tím ale zpomalí vybíjenícívky což je proti tomu co chcete, aby se vybila rychle). Neměl by tam být naopak tranzistor kterýse neprorazí ? tj který má obrovské průrazné napětí ? s pozdravem,  Frantisek Burian---------- Původní e-mail ----------
 Od: Vojtěch Petrucha <petrucha na volny.cz>
 Komu: HW-news <hw-list na list.hw.cz>
 Datum: 7. 5. 2021 9:22:20
 Předmět: Re: protonovy magnetometr, slaby signal 
zdravím, díky za reakci

  >Zajímavý projekt, chybí mi tam ve schematu "zesilovače" kam vede 2.5V ref (tj co je ref1 a co ref2).

to vede na výstup LT1677, který dělá buffer pro 2V5 LTC6655 která byla k dispozici,. 
přišlo by mi divné kdyby to byl problém, když pro ten případ s relé to fungovalo velmi uspokojivě...  ale ano, je třeba vidět rozdíl, pokud se připojí dva první stupňě na jeden buffer a další dva na druhý.. (to jsou ty dvě možnosti)

>Zkusím si cvičně spočítat operátorový přenos toho zesilovače, vypadá to že je to nějaká verze derivačního zesilovače ale se zvláštní vazbou na VRef.

nevím teď jestli myslíte ten vstupní zesilovač nebo asi spíše ten bandpass když zmiňujete vref...    
vstupní zesilovač vychází ze zapojení od Ing, Janáska, viz jeho web http://janascard.cz/PDF/Design of ultra low noise amplifiers.pdf
změřeno spektrálním analyzátorem cca 0.7nV RTI na 2kHz 
bandpass je klasika - z analog.com online calculátoru...

>Připadá mi že se vám dost energie ztratí v čase 4.01s až 4.02s v odporu (ten obvod se stane tlumeným v tom čase).
ano, tam je otázka co je nejlepší, jestli odzkratovat zesilovač a pak připojit signál, nebo to udělat "zároveň", nebo naopak, připojit signál ke zkratovanému zesilovači aby se omezil ten počáteční překmit.. 
který to možná může nějak zabít tím, že přes cívku štouchne do těch nebohých protonů co  začínají precesovat...

>Navíc R je aktivní v době zápornějšího napětí na pinu "2" cívky tedy kladou polovinu netlumí, ale záporná polovina periody je tlumená přes parazitní diodu Q5. Neměly původně být ty tranzistoryJFety aby se obešla ta parazitní dioda ?na pinu 2 cívky je v době polarizace napětí blízké nule (sepnutý Q4), kladné napětí při vybíjení proudu a pak velmi malé střídavé napětí až se měří (precesní signál 10uVpp třeba).. R má pomoci dotlumit případné oscilace po vybíjení budícího proudu cívkou.. zkoušeli jsme to i bez něj a bylo to spíše horší..    autor uvádí HEXFETy...  nevím nakolik mohou ty diody vadit, pokud je signál tak malý... uV.>Ještě tam vidím problém, že změřená frekvence oscilací bude silně závislá na parazitní kapacitě mezi vývody té cívky (tedy i parazitní kapacity tranzistorů).Bude měřená frekvence rezonance těch spinů dostatečně daleko od vlastní rezonance tohoto parazitního LC obvodu aby váás neovlivňovala ?no ta rezonanční frekvence se naopak ladí tak, aby to rezonovalo na té měřené frekvenci, zesílí to několikrát signál.  ano vliv tranzistorů je v řádu 5-10nF, zkoušeli jsme samozřejmě kompenzovat, byl vidět vliv, ale pořád i nejlepší signál 3x menší...>Podotýkám že o principu měření nic nevím, je to zajímavý projekt a dotazy výše jsou spíš z neznalosti.ve zkratce - vezme se tekutina bohatá na vodíkové atomy - voda, petrolej, aceton..  ty se polarizují vnějším magnetickým polem, protony mají magnetický dipólový moment a mají tedy tendenci se natočit do směru toho budícího pole (solenoid cívka 400-1000 závitů, cca 3s, 1A),  po vypnutí pole, pokud bylo kolmé na okolní (magnetické pole země) se chtějí vrátit do směru toho klidového pole a vykonávají přitom precesní pohyb, když jich to dělá hodně synchronně*, tak to lze zaznamenat jako slabý signál na frekvenci odpovídající gyromagentické konstaně protonu a velikosti toho klidového pole... no  a pak už stačí ten signál jen 1000x + cca 250x (v bandpassu) zesílit a nějak změřit frekvenci..
 *proto je důležitý ten rychlý zánik budícího proudu, aby všechny precesovaly se stejnou fázi, používá se nedestruktivní průraz toho spínacího tranzistoru Q4, proud zanikne za cca 100us, přičemž je důležitá ne ta celá část toho času, ale až to klesne pod nějakou hranici.. na tohle se musím podívat kolik to je.. měřili jsme těch 100us (napětí na Q4 klesne ze 200V na 0), ale nevím jak pečlivě ten konec, pomalý konec by mohl rozhodit protony, mohla by se částečně pokazit ta jejich synchronnost precese a to by mohlo být ono...slabší signál v.

______________________________________________________________
 > Od: "František Burian" <BuFran na seznam.cz>
 > Komu: "HW-news" <hw-list na list.hw.cz>
 > Datum: 06.05.2021 21:14
 > Předmět: Re: protonovy magnetometr, slaby signal
 >
Dobrý den,  Zajímavý projekt, chybí mi tam ve schematu "zesilovače" kam vede 2.5V ref (tj co je ref1 a co ref2). Podle mého názoru jsou stupně vázané tímtosignálem a měl by být před jumperem každého stupně feritový bead aby se signál nešířil do VRef. Co tam tedy je připojeno a jaké to má Ri?Zkusím si cvičně spočítat operátorový přenos toho zesilovače, vypadá to že je to nějaká verze derivačního zesilovače ale se zvláštní vazbou na VRef.Připadá mi že se vám dost energie ztratí v čase 4.01s až 4.02s v odporu (ten obvod se stane tlumeným v tom čase). Navíc R je aktivní v době zápornějšíhonapětí na pinu "2" cívky tedy kladou polovinu netlumí, ale záporná polovina periody je tlumená přes parazitní diodu Q5. Neměly původně být ty tranzistoryJFety aby se obešla ta parazitní dioda ?Ještě tam vidím problém, že změřená frekvence oscilací bude silně závislá na parazitní kapacitě mezi vývody té cívky (tedy i parazitní kapacity tranzistorů).Bude měřená frekvence rezonance těch spinů dostatečně daleko od vlastní rezonance tohoto parazitního LC obvodu aby váás neovlivňovala ?Podotýkám že o principu měření nic nevím, je to zajímavý projekt a dotazy výše jsou spíš z neznalosti.S pozdravem,  F Burian---------- Původní e-mail ----------
 Od: Vojtěch Petrucha <petrucha na volny.cz>
 Komu: HW-news <hw-list na list.hw.cz>
 Datum: 6. 5. 2021 17:37:29
 Předmět: protonovy magnetometr, slaby signal 
zdravím,

 před časem jsem se ptal na měření frekvence pro protonový magnetometr.. viz nějaké info zde:
 https://maglab.fel.cvut.cz/workshop/proton-magnetometer/

 teď jsme v rámci jedné diplomky toto téma ještě trochu oprášili, pokusili se sestavit čistě tranzistorové buzení (bez relé přepínajícího mezi polarizační a měřicí fází) a vyzkoušet ještě další možnosti jak signál zpracovávat/měřit frekvenci..  a trochu jsme narazili.. pokud bylo vše na jedné velké DPS, tak asi kvůli zemním smyčkám to trochu nepochopitelně vůbec nefungovalo. Student tedy udělal dva moduly, které jsou se zemí spojené jen v jednom bodě, v jednom případě používá stejný princip jako již osvědčený (P-MOSFET na spínání polarizačního proudu a relé na přepínaní zesilovače) a ve druhém zapojení se 6-ti MOSFETy uvedené v literatuře "Proton Precession Magnetometers, Revision 3 - James A.R. Koehler"
 pár obrázků jsem v rychlosti nasázel sem: https://maglab.fel.cvut.cz/proton-mag---dalsi-pokusy/

 Obě zapojení fungují, ale to druhé, tranzistorové, poskytuje výrazně slabší signál (2-3x slabší, pro stejný senzor, budící proud i navazující zesilovač..) což se samozřejmě nepříznivě projeví na šumu magnetoemetru. Zkoušeli jsme různé posloupnosti spínání tranzistorů, přesné nastavení ladícího kondenzátoru (s cívkou senzoru tvoří paral. rez. obvod, řádově hodnoty 38mH, RDC 21 Ohm, Cres 150 nF, frekvence protonového signálu cca 2000 Hz), vliv zatížení zesilovačem, ale úplně se nemůžeme dopátrat proč je ten signál o tolik slabší..  Dostal jsem tip použít na pozici spínače proudu místo MOSFETu bipolární tranzistory, ale zatím jsme to nezkoušeli..
 Na tom IRF640 (případně IRF9640) se používá průraz, aby proud rychle zanikl (cca během 100uS, při napětí 200V), což je důležité pro správnou funkci, v tomto ohledu fungují obě zapojení stejně..

 pokub by něco někoho napadlo, budeme vděční :-)

 díky
 v.
 _______________________________________________
 HW-list mailing list - sponsored by www.HW.cz
 Hw-list na list.hw.cz
 http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list

 ----------

 _______________________________________________
 HW-list mailing list  -  sponsored by www.HW.cz
 Hw-list na list.hw.cz
 http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list <http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list>
 _______________________________________________
HW-list mailing list - sponsored by www.HW.cz
Hw-list na list.hw.cz
http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list

 ----------

 _______________________________________________
 HW-list mailing list  -  sponsored by www.HW.cz
 Hw-list na list.hw.cz
 http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list <http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list>

------------- další část ---------------
HTML příloha byla odstraněna...
URL: <http://list.hw.cz/pipermail/hw-list/attachments/20210507/c8581cf2/attachment.html>