Oplichtende röntgenbuis.

De truc van ohm-pi nog eens toegepast en het werkt toch. Alleen duurt het na inschakelen een tiental seconden voor de opamp stabiliseert. Daar heb ik de vorige keer blijkbaar niet op willen wachten.
Met open uitgang geeft de microfoontrap maximaal 11 VDC. Echter wanneer de belasting van de AMV/PWM eraan hangt blijft de spanning weer steken op 6,7 VDC. Dus zo levert die extra versterking geen winst op.

Ohm-pi stelt dat pen 5 van de 555 hoogohmig is, maar dat heb ik deels de das om gedaan door R6 van 1 KΩ! Die heb ik gebruikt om bij minimuminput de lamp zo ver mogelijk uit te krijgen.
Als ik de R6 weglaat kan ik toch de lamp helemaal uit krijgen. Dat hangt af van het circuit tussen pen 6 en pen 7. Dus R3,4 en 5 en C3. Deze schakeling komt van Rob's web, waar Ex-fietser me heel in het begin op wees. Probleem is dat er hier geen componentwaarden genoemd worden. Rob, die ik erom gevraagd heb, zegt dat ik dat zelf maar moet uitrekenen m.b.v. de 555 datasheet. Die heb ik dus zelf experimenteel vastgesteld.

Iemand een idee hoe de PWM schakeling goed te dimensioneren? Een heel andere schakeling mag natuurlijk ook. Want dit zou jammer zijn van alle energie:

Ohm-pi stelt dat pen 5 van de 555 hoogohmig is

Dat klopt. Is ingang van interne ne555 opamp.

maar dat heb ik deels de das om gedaan door R6 van 1 KΩ

Dit zou geen invloed mogen hebben. Waarschijnlijk iets ander loos. Maar nu eerst bedtijd.

[Bericht gewijzigd door Ex-fietser op zondag 13 december 2020 01:32:33 (59%)

Je kan dit proberen

De LM308 vervang je door je TL071 en de condensator van 30pF laat je dus weg. De ingangsspanningen van de TL071 moet minstens 2V boven Gnd zijn. In deze schakeling heb ik dat opgelost mbv een ledje. Voor het ledje kan je een wit ledje nemen of twee rode ledjes in serie of vier gewone dioden in serie. In beginsel kan je de weerstanden nemen die ik heb opgegeven. Voor het beste resultaat kan je een beetje spelen met de waarden van de weerstanden R4 en R5. Met R5 bepaal je de laagste uitgangsspanning van de TL071. Deze kan niet lager zijn dan ca 1,5V. Hoe kleiner de weerstand van R5 hoe lager de uitgangsspanning wordt, maar op een bepaald moment houdt het wel op. Weerstand R5 test je uit zonder ingangssignaal. Met R4 bepaal je de versterking en dus de maximale uitgangsspanning. Hoe groter R4 des te groter is de versterking. Meer dan 11 V uitgangsspanning zal je niet halen. R4 en R5 beïnvloeden elkaar. Als je de goede waarde van R5 gevonden hebt, dan moet je nog controleren of R4 nog voldoet.

Beter is om een rail to rail opamp te nemen. Zie ook deze post:

Op 5 december 2020 16:33:01 schreef Martin V:
Hou er rekening mee dat de TL071 of andere TL072/82, niet vanaf nul volt gaan als DC versterker.
Dit type gaat vanaf 3 Volt en is uit te sturen tot aan 3Volt onder de voedingspanning.
Wat je eigenlijk nodig hebt is een rail to rail opamp.
Typen als de CA3140 en LM358 kun je daarvoor ook gebruiken.

Als wisselspanning versterker kan de TL071/72 een maximale uitgangspanning leveren van 9 Volt piek piek bij een voedingspanning van 12 Volt.

Ik zie in jouw schema van de microfoon versterker dat je elco's gebruikt van 100µF, dat is wat teveel aan capaciteit.
Met 10µF zit je ook goed (en zelfs dat is veel).

....

Zoals het er nu uitziet werkt de microfoonversterker met buffer zoal s ik graag wil. Een uitgangsspanning van 2 tot 11 VDC moet voldoende zijn om de PWM te sturen.
Het probleem lijkt nog de dimensionering van de PWM te zijn. Met R3 = 1KΩ blijft het regelbereik beperkt tot 50%. Met R3 4K7Ω, zoals ik begon, kan ik bijna van 0 tot 100% dutycycle regelen, maar daarvoor wordt maar een zeer beperkt deel (7,5 tot 10,5) van de regelspanning van 2-11VDC gebruikt, het is bijna een aan/uit regeling. R3 moet minimaal 2K7Ω zijn om het bereik van 0-100% dutycycle te behouden.
Dus de vraag blijft of iemand een idee heeft hoe de PWM schakeling goed te dimensioneren als dat al kan. Zoals gezegd mag een heel andere schakeling natuurlijk ook.

Er is een trucje om de dutycycle bijna 0-100% te maken. iets met een diode meen ik te herinneren. Ik zal proberen dat op te zoeken, maar ondanks, of misschien wel dankzij de lockdown is het hier druk, druk, druk.... Misschien weet een mede CO-er wat ik bedoel?

@Tidak,
Je bedoelt deze schakeling? De PWM wordt geregeld met een potmeter en is hier niet zonder meer toepasbaar.

@Toon60,
Je PWM-schakeling is in principe goed. Je kunt het volgende proberen voor een beter resultaat. Ik ga uit van het schema van https://www.circuitsonline.net/forum/view/message/2222259#2222259
R4 zou ik verhogen naar ca 15kΩ. Deze weerstand bepaalt de minimumspanning die hoort bij 0% PWM. Hoe hoger de weerstand hoe lager de minimum spanning.
R3 zou ik verhogen naar 10kΩ en C3 zou ik verlagen naar 4,7µF. Voor de werking maakt het niks uit, maar je belast de transistor T1 minder. De RC-tijd blijft dezelfde.
Om de lineairiteit te verbeteren zou ik R3 nog verhogen naar 15kΩ (of 1,5kΩ als je C3 op 47nF laat). De 100% PWM bereik je dan als de gelijkgerichte spanning uit de microfoonversterker ca 9V is. Met deze configuratie zou je toch iets werkends moeten krijgen. Vandaar uit zou je nog kunnen experimenteren met de waarden van de componenten die ik hier noem. Als je R3 verlaag dan heb je een hogere uitgangsspanning van de microfoonversterker nodig. Ook gaat dat ten koste van de lineairiteit.

Een alternatieve schakeling is een driehoek- of zaagtandgenerator op 25 kHz oid die gecombineerd wordt met een comparator.
Er zijn zelfs IC's die een heleboel werk uit handen nemen.

Volgens mijn herinnering zat er maar één diode in.
Daar kon je in ieder geval ool een externe spannig gebruilen om de dutycycle ruim er te kunnen regelen.
Die potmeter zorgt toch allen voor het triggerpunt?

[Bericht gewijzigd door Tidak Ada op dinsdag 15 december 2020 20:17:05 (61%)

Verkeerd schema van mij. Ander schema ken ik niet.

Een stukje verder staat een tweede schema: 2) IC 555 PWM using External Modulation.
Dat lijkt redelijk eenvoudig. Daar zou ik eens mee kunnen experimenteren.
En zo'n LTC6992 van Analog Devices, dat is de eenvoud zelve. Behalve er een te pakken zien te krijgen.

Dat kan ook, maar als je over de 100% PWM komt, dan gaat het uitgangssignaal minder logisch gedragen.
Het schema is eenvoudiger, maar het gedrag van het uitgangssignaal is moeilijker, maar dat merk je wel met testen.
De schakeling die je gepost hebt en waar ik naar refereer is de verbeterde versie van de schakeling die je wilt proberen.

Ik heb de schakeling in de bijlage (Word doc) gevonden lijkt er wel op, maar is toch anders.

555.DOC

Een en ander moet toch te combineren zijn met een externe stuurspanning (zaagtand of cosinus)

[Bericht gewijzigd door Tidak Ada op woensdag 16 december 2020 17:15:58 (31%)

Op 15 december 2020 22:26:40 schreef Toon60:
Een stukje verder staat een tweede schema: 2) IC 555 PWM using External Modulation.

Kun je hier iets mee?

De motor moet je even wegdenken, op deze manier kun je met een externe spanning van 0 tot 10VDC een pwm signaal maken.

@ohm pi:
R3 naar 15KΩ en C3 naar 4,7µF gaat probleemloos en als dat T1 minder belast is het prima.
Maar met R4 naar 15KΩ heb ik zonder ingangssignaal al zo'n 15 % dutycycle. Wanneer R4 4,7KΩ is heb ik nog net ongeveer 0%. Echter dan moet ik wel eerst een ingangssignaal van 7,5 VDC geven voor er iets gebeurd. Daarmee heb ik dus een 0-100% regeling voor de lamp met 7,5 tot 10,5 VDC ingangssignaal.
Nu geef ik, met het telefoontje aan de functiegenerator tegen de microfoon, een soort bias instelling van 7,5 VDC op de ingang van de PWM. Vervolgens heb ik dan eigenlijk precies wat ik wil hebben. Door R5 van de microfoonversterker regelbaar te maken kan ik de werking afstemmen op de hoeveelheid geluid in de ruimte. E.e.a is niet erg lineair en ook afhankelijk van de frequentie van het geluid.
Maar ja, het zou beter zijn wanneer de uitgangspanning van de versterker (1,5 - 11 VDC) gebruikt kan worden voor de aansturing van de PWM.
Nu zit ik nog eens goed naar de datasheet van de 555 te kijken. Dan zie ik dat het karakteristiek niveau voor het control voltage level (bij VCC=12VDC) 7,2 - 8,8 VDC is. Kan dat verklaren waarom het alleen in dat gebied betrouwbaar werkt? Dan gaat het met de 555 vast nooit werken.
Wat ik na de eerste 555 nodig heb is een monostabiele multivibrator, zoals een 74121, waarvan de pulsduur spanning gestuurd wordt en niet via een RC netwerk.

@Tidak Ada:
Bij het schema wat je stuurt heb ik nog geen spanning gestuurde regeling en daar draait het om.

@Lambiek:
De nieuwe input komt sneller dan ik alles kan beantwoorden.
Het schema wat je stuurt ziet er veelbelovend uit, daar ga ik iets mee proberen.
Volgens mij kan OP1 direct via R10 de FET aansturen dat doet de 555 in mijn schema ook.

Het is ook alleen maar een opstapje naar een werkend ontwerp.

Op 16 december 2020 20:42:18 schreef Toon60:
@ohm pi:
R3 naar 15KΩ en C3 naar 4,7µF gaat probleemloos en als dat T1 minder

Typefoutje van mij . C3 moet 4,7nF ipv 4,7µF zijn.

@Tidak Ada:
Als opstapje had ik het ook begrepen, maar ik denk dat gebruik van een spanning gestuurde 555 nu op een zijspoor gaat.
@ohm pi:
Je typefoutje had ik klakkeloos overgenomen, maar het was duidelijk dat 4,7nF gebruikt moest worden.

Je kan beter op een andere manier testen.
De plus-ingang van de laatste opamp (TL071) neem je los van de gelijkrichter.
Daarop sluit je de loper van een 10KΩ (of hoger) potententiometer aan.
De potentiometer zelf sluit je aan op de plus en min van de voeding. De uitgang van de TL071 sluit je aan op pen 5 van de 555. Met de potentiometer kan je dan precies de spanning op pen 5 van IC 555 op elke gewenste waarde instellen. (Eventueel) R12 kortsluiten/overbruggen.

Maar met R4 naar 15KΩ heb ik zonder ingangssignaal al zo'n 15 % dutycycle. Wanneer R4 4,7KΩ is heb ik nog net ongeveer 0%. Echter dan moet ik wel eerst een ingangssignaal van 7,5 VDC geven voor er iets gebeurd. Daarmee heb ik dus een 0-100% regeling voor de lamp met 7,5 tot 10,5 VDC ingangssignaal.

Overigens kan ik je meetresultaten niet verklaren.
IC 555 defect?

Het idee achter de schakeling van Lambiek geprobeerd, d.w.z. de 555 met de opamp en wat daar bij hoort. Dat werkt, de zaagtand op 555 pen 2/6 gaat naar de comperator en wordt vergeleken met de regelspanning. De comperator geeft dan het door de PWM gecontroleerde signaal.
De TL071 schakelt daarvoor niet snel genoeg wat de schakelfet daarna niet prettig vindt. Met een LM311 comperator uit de rommelbak gaat dat een stuk beter.

De zaagtand uit de 555 zit tussen 4 en 8 VDC. Dit betekent dat de regelspanning van 1,5 - 11 VDC alleen in dat gebied een dutycycle van 0 tot 100% heeft. Daarbuiten loopt hij vast.
Op een datasheet van Fairchild van de 555 vind ik een voorbeeld (6) van een Linear Ramp circuit dat met een transistor als stroombron werkt. Als ik die in elkaar prik kan ik een 0 - 100 % dutycycle regelen met een regelspanning van 0 - 8 VDC. Dat biedt mogelijkheden.

De praktijk is altijd weerbarstig, want er is geen regelspanning van 0 - 8 VDC, maar 1,5 - 11 VDC.
De zaagtand loopt wel mooi vanaf 0 Volt. Om die 0 Volt dichter naar 1,5 Volt te krijgen heb ik het zaagtand circuit opgelicht met de diode D1. Daarmee begint de regeling met een paar % dutycycle waarbij de gloeidraad nauwelijks oplicht.
Dan die 11 VDC, dat is geen 8 VDC. Maar de zaagtand komt niet hoger. Met R5 en R6 is nu een spanningsdeler gemaakt die de maximale regelspanning terugbrengt naar 8 VDC.

Nu blijkt, wat te verwachten was, dat ik 100% uitsturing krijg bij vol volume en dat is een bak herrie! Dus wil ik de microfoon versterker gevoeliger maken met een volumeregeling, zodat ik bij normaal volume ook een hogere uitsturing kan krijgen.

Inmiddels is microfoon gevoeligheid in te stellen. De versterking van de tweede opamp verhoogd door R7 va 4K7Ω te verlagen naar 1KΩ. Bij de eerste opamp zitten nu R5 van 2K7Ω en potmeter R6 van 100KΩ. Daarmee heb ik wat ik in gedachten had.
De hele schakeling weer opnieuw opgebouwd op één breadboard. Alles werkt m.u.v. de transistortrap na de LM311. De uitgang van de comperator wil niet naar +12 VDC schakelen. Met een pull-up weerstand van 1KΩ is dat opgelost. Heeft die er dan in de vorige opstelling ook gezeten? Zou zomaar kunnen, er is zoveel uitgeprobeerd.
De hele schakeling met PC voeding is nu in de huiskamer in een donker hoekje opgesteld. Het werkt meteen en zo wil ik het de feestdagen uitproberen.

Nogmaals gefeliciteerd en prettige feestdagen!
Er is niks mooiers dan een röntgenbuis die oplicht op de maat van kerstliedjes.

Op 21 december 2020 10:03:38 schreef Toon60:
De hele schakeling met PC voeding is nu in de huiskamer in een donker hoekje opgesteld. Het werkt meteen en zo wil ik het de feestdagen uitproberen.

Nou laat die kaarsjes maar gloeien zou ik zeggen.

Inmiddels zijn we vier maanden verder en heeft De Oplichtende Röntgenbuis nog wat ontwikkeling meegemaakt. Tijdens de feestdagen de boel opgelicht tot hilariteit van de kleinkinderen. Hoe harder geschreeuwd, hoe meer licht. Dan heb je geen vuurwerk meer nodig.
Als eerste met de voeding aan de gang. Een ringkerntrafo van een halogeenlamp leverde voldoende vermogen bij iets te veel spanning. Daar heb ik wat wikkelingen vanaf gehaald, maar ook een tweede wikkeling bijgelegd. Met de tweede wikkeling ga ik de stuurelektronica voeden, zodat die gescheiden blijft van het vermogensdeel.
Maar op zo'n breadboardje is een schakeling toch geen lang leven beschoren. Dus wat zoekwerk en met KiCad aan de slag gegaan. Na enige oefening had ik een duidelijk schema getekend. Iets meer oefening en het ontwerp voor de printjes was daar.
Mijn plan was het geheel in te bouwen in een oud houten kastje met een verhaal, vreemde vorm en al veel gebruikssporen, maar toch.

Daardoor ben ik op drie printjes uit gekomen. Een hoofdprint met de voedingen en de sturing van de röntgenbuis. Los daarvan een printje voor de microfoonschakeling en één voor de PWM regeling. De printjes zo besteld bij JLCPCB en tot mijn verbazing lag een week later de set printjes op de deurmat.
Bij controle bleken de gate en drain van de FET verwisseld te zijn. In de KiCad bibliotheek staat hij goed, dus dat zal ik zelf mogelijk verwisseld hebben?
Dat was snel opgelost door de sturing niet via de print, maar direct op de gate aan te sluiten en de drain een stukje door te trekken.

Het was natuurlijk vooraf allemaal wel uitgedacht, maar of in de praktijk ook zo is blijft altijd nog een verrassing.

De hoofdprint met de trafo paste gelukkig, waarvoor er slechts een klein stukje van het kastje af moest. De twee andere printjes konden er zo te zien ook nog goed bij.
Daarna alle onderdelen op de hoofdprint gemonteerd. Röntgenbuis en netspanning aangesloten en via de gemodificeerde gate-aansluiting laat de buis zich met een gepulste spanning goed sturen.
Met name de grote gelijkrichter en de FET worden na even wel warm, daarom een aluminium plaatje gemaakt wat nog mooi in het kastje gepast kan worden. Dat lijkt voorlopig afdoende.

Vervolgens het AMV-PWM printje gevuld. Tot m'n genoegen werkte dat los op tafel gelijk. Bij inbouwen bleek de staande elco C6 van 1000µF te hoog te zijn. Daar is een iets ander exemplaar voor gemonteerd.
Daarna kon de buis met een regelbare DC spanning aangestuurd worden.

Als laatste de microfoon print gemonteerd. Echter dit werkte maar gedeeltelijk. Met de versterking op één niveau werkte het een beetje, maar werd de versterking met P1 van 100 KΩ verzet dan schoot de uitgang naar 12 Volt of 0 Volt.
Als microfoon had ik een exemplaar uit een oude telefoon gebruikt, maar die dingen lijken nogal uiteen te lopen. Met de juiste serieweerstand R1 komt alles weer in balans.
Om dit printje ook in het kastje te passen moesten C4 en C5 wel aan de achterzijde gemonteerd worden, maar daar was voldoende ruimte voor. En ook hier moest het kastje nog een stukje inleveren.

Nu het hele spul afgemonteerd. Netschakelaar en zekering, stekkerbussen voor de röntgenbuis, microfoon en potmeter.
Met de deksel erop weer een paar dagen getest. Het geheel wordt niet te warm, reageert goed en de gevoeligheid is goed instelbaar tussen tikken van de klok tot de kleinkinderen.

Het blijkt dat met name jonge mensen regelmatig een hoge fluittoon horen. Maar de schakelfrequentie is 27 KHz, kan dat de helft zijn, 13,5 KHz, en waar komt die vandaan?

Daarnaast valt me de vreemde frequentie karakteristiek op. De schakeling reageert veel meer op lage frequenties , maar ook niet op alle lage frequenties. Er staat hier een keyboard en op sommige tonen reageert het circuit nauwelijks, terwijl de naastliggende toetsen wel duidelijk response geven.

zit de microfoon in het kastje, met een gaatje om de trillingen door te laten? Zoja, dan gaat Helmholtz meespelen..

Nee, Helmholtz staat buiten spel.
Het verschijnsel doet zich al voor wanneer de schakeling vrij ligt, niet ingebouwd.

Dit is de frequentiecurve met een sweep van 100 Hz tot 10 KHz.
De bovenste lineaire schaal klopt volgens mij. De bovenste twee signalen zijn meetpunten in de microfoonversterker en onder is het stuursignaal voor de PWM regeling.
Wanneer ik i.p.v. de microfoon de sweep direct op de ingang aansluit is de karakteristiek kaarsrecht voor dit gebied.

Wanneer ik i.p.v. de microfoon de sweep direct op de ingang aansluit is de karakteristiek kaarsrecht voor dit gebied.

Dan is je microfoon versterker en de ne555 regeling dus gewoon recht. De microfoon en de manier waarop hij is ingebouwd blijft dan over. En misschien je signaalbron.

Hoe zet je die sweep er op? Met een luidspreker. Die luidspreker kan de boel natuurlijk al verpesten. En de microfoon zelf natuurlijk ook. Maar de manier waarop je de mic hebt ingebouwd speelt natuurlijk ook een rol. En daar kan meneer Helmholts natuurlijk ook nog steeds in meespelen. Zelfs de ruimte waar je hele te testen installatie staat opgesteld kan dan meespelen. Heb je misschien dikke dempende fluwelen gordijnen hangen of juist harde reflecterende oppervlakken?

Elektrisch is de boel dus recht. Dan blijven alleen deze dingetjes over.