Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Endstufe für Piezomotor


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von Sebastian R. (lange_leitung)


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Hallo Leute.

Für die Ansteuerung eines Piezomotors (für eine Positionierung, nicht 
für Vibration, haptisches Feedback!) brauche ich noch eine passende 
Endstufe. Am liebsten wäre mir ein IC. Eingang könnte ein analoges 
Signal sein, gerne aber auch ein Digitales, wenn der IC das kann.
Als Ausgang benötige ich 0-50V, <3kHz reicht. Der Motor hat ca. 680nF.

Hat da jemand einen guten Vorschlag?
Besten Dank euch und schon mal frohe Ostern!!!!

Sebastian

: Verschoben durch Moderator
von Sebastian R. (lange_leitung)


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Push (the button).

von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


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Ein Opamp mit passender Spannungsfestigkeit?
Oder natürlich ein Opamp mit diskreter Boosterstufe.

Ein OPA454 mit passender Verschaltung (kapazitive Last > 200pF) wäre 
doch schnell mal ausprobiert.



Schiebst Du Tastköpfe von einem Mikroskop durch die Gegend?

von Pandur S. (jetztnicht)


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Schau mal bei Apex rein.
https://www.apexanalog.com/

von nachtmix (Gast)


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So ganz gering ist die Ausgangsleistung nicht.

50Vss = 18Veff
680nF @ 3kHz = 78 Ohm
78 Ohm @ 18V = 230mA

Da würde ich an eine Stereo Audioendstufe mit gegenphasig angesteuerten 
Kanälen denken.
Wegen der Phasenverschiebung durch die Blindlast treten an den 
Endtransistoren höhere Verlustleistungen als im Normalbetrieb auf. Also 
nicht zu schwach dimensionieren.

von Sebastian R. (lange_leitung)


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Marcus H. schrieb:
> Ein Opamp mit passender Spannungsfestigkeit?
> Oder natürlich ein Opamp mit diskreter Boosterstufe.
>
> Ein OPA454 mit passender Verschaltung (kapazitive Last > 200pF) wäre
> doch schnell mal ausprobiert.
>
>
>
> Schiebst Du Tastköpfe von einem Mikroskop durch die Gegend?

Hallo Marcus.

Fast! Ich schieb (möchte schieben!) einen Kreuztisch hin und her, der 
die Proben unter dem Mikroskop trägt. Du hast so was wohl schon mal 
gemacht, wenn Du mit den wenigen Angaben das gleich errätst?

Beim OPA454 hab ich nichts zur Frequenz in Abhängigkeit der Last 
gefunden. Und wie stellt man die Verstärkung ein?
Momentan liebäugel ich mit dem DRV2700 von TI.

Gruß
Sebastian

von Achim S. (Gast)


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Sebastian R. schrieb:
> Beim OPA454 hab ich nichts zur Frequenz in Abhängigkeit der Last
> gefunden.

Alle Kurven des OPA454 hören bei 50mA Ausgangsstrom auf. Du willst mit 
deiner Last (680nF bei 3kHz) einen Strom von >200mA treiben (und das ist 
der Effektivwert, nicht der Spitzenwert). Das passt nicht zusammen.

von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


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Sebastian R. schrieb:
...
>> Schiebst Du Tastköpfe von einem Mikroskop durch die Gegend?
...
> Fast! Ich schieb (möchte schieben!) einen Kreuztisch hin und her, der
> die Proben unter dem Mikroskop trägt. Du hast so was wohl schon mal
> gemacht, wenn Du mit den wenigen Angaben das gleich errätst?

Ich kenne das Thema von einem Kunden in der Schweiz, der dafür bekannt 
ist seeehr kleine Teilchen zu beobachten. Die haben von mir für 
derartige Positioniereinheiten Messverstärker / ADCs entwickeln lassen.

> Beim OPA454 hab ich nichts zur Frequenz in Abhängigkeit der Last
> gefunden. Und wie stellt man die Verstärkung ein?
Ich habe Diese Frage nicht verstanden. Du fragst jetzt nicht nach OPAMP 
Grundschaltungen, oder?

> Momentan liebäugel ich mit dem DRV2700 von TI.
Die paar Hinweise waren auch so ziemlich alles, was ich aufgrund Deiner 
Angaben geben würde. Wenn der DRV2700 passt, dann bau halt mal eine 
Musterplatine auf.

Ist das privat/Uni/kommerziell? Was für Infos darfst Du uns denn sonst 
noch geben? Z.B. ein Datenblatt des Aktors?

: Bearbeitet durch User
von Sebastian R. (lange_leitung)


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Ja, ich probier das mal mit dem DRV. Mein erster Eindruck ist, dass das 
klappen könnte.
Der Motor ist übrigens der LS15 von PiezoMotor, das ist kein Geheimnis 
;) auch wenn´s kommerziell ist.
https://piezomotor.com/wp-content/uploads/2019/02/150053-Rev05-LS15-Datasheet.pdf

Gruß
Sebastian

von Auchjemand (Gast)


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Thorlabs hat in letzter Zeit ein paar neue Piezomotoren und Sortiment 
aufgenommen. Die haben auch Treiber dafür im Angebot. Evtl gibt's da ja 
ein passendes Modul um Angebot oder Inspiration im Datenblatt.

von Sebastian R. (lange_leitung)


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Danke für den Hinweis. Die haben aber leider nur fertige Steuerungen. 
Ich brauche etwas, das ich auf einer Platine integrieren kann.

Trotzdem Danke!!

Sebastian

von Auchjemand (Gast)


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Du könntest den Hersteller des Motors nach Referenzdesign fragen. Sowas 
von Grund auf neu zu machen ist teuer und Zeitverschwendung

von Sebastian R. (lange_leitung)


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Ich weiß, aber der Ober sticht den Unter. :)
Ich habe ein Referenzdesign, aber das ist von einer Entwicklungsplatine, 
und gefällt mir nicht in allen Punkten. Klar, das könnte ich einfach 
übernehmen, aber ich möchte ein paar Punkte abändern/verbessern.

Sebastian

von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


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Sebastian R. schrieb:
> Ja, ich probier das mal mit dem DRV. Mein erster Eindruck ist, dass das
> klappen könnte.
> Der Motor ist übrigens der LS15 von PiezoMotor, das ist kein Geheimnis
> ;) auch wenn´s kommerziell ist.
> 
https://piezomotor.com/wp-content/uploads/2019/02/150053-Rev05-LS15-Datasheet.pdf

TI bietet zum DRV2700 eine Menge Info, inkl. Evalboards.
http://www.ti.com/product/DRV2700/toolssoftware

Viel Erfolg. Rühr Dich halt nochmal, wenn Du Designkonzepte überprüft 
haben möchtest. Entweder hier im Forum oder direkt bei mir.

von Sebastian R. (lange_leitung)


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Danke, mach ich!

Sebastian

von Sebastian R. (lange_leitung)


Angehängte Dateien:

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Ich bin´s wieder. Das Design für den DRV hab ich hier mal eingestellt.
So ganz glücklich bin ich im Moment noch nicht. Zum einen bin ich mal 
gespannt, welche Frequenz ich damit erreichen kann, zum anderen vermute 
ich, dass ich nur mit 0 bis +1,8V Eingangsspannung arbeiten kann, weil 
die kleinste Verstärkung dann schon auf +48V verstärkt.
Gibt es Anmerkungen zum Design? Sonst bringt der Prototyp bestimmt 
weitere Erkenntnisse.

Grüße
Sebastian

von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


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Ah, ein EAGLE-Anwender. Sehr sympathisch. ;)

Kurz angemerkt ohne das Datenblatt komplett durchgearbeitet zu haben:

- die DAC-Eingangsschaltung passt zu Deiner Anwendung?

- auch wenn es ein Aufwärtswandler ist, würde ich die Versorgung stärker 
Stützen und Filtern. Aber ich kenn natürlich Deine Versorgungskette 
nicht

- viele keramische Kondensatoren haben Pi mal Daumen bei Nennspannung 
halbe Nennkapazität. Wenn man es sich wirtschaftlich und bauraummäßig 
leisten kann, dann Betrieb bei halber Nennspannung

- was das Layout angeht: ich finde diese Chips schon bemerkenswert, die 
im 0,5mm-Raster und 200µm Kriechstrecke über 100V Potentialunterschied 
erzeugen (bei Dir "nur" 48V)

von Sebastian R. (lange_leitung)


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Marcus H. schrieb:
> - die DAC-Eingangsschaltung passt zu Deiner Anwendung?
Nehme ich an. Ich möchte nur positiven Output, also gebe ich auch nur 
positiven Input. Und in Figure 33 auf S. 21 ist der ungenutzte Pin so 
angeschlossen.

> - auch wenn es ein Aufwärtswandler ist, würde ich die Versorgung stärker
> Stützen und Filtern. Aber ich kenn natürlich Deine Versorgungskette
> nicht
Die Versorgung hab ich nach Datenblatt gemacht. Die 1µ sind sogar schon 
Bonus, die haben die gar nicht drin.

> - viele keramische Kondensatoren haben Pi mal Daumen bei Nennspannung
> halbe Nennkapazität. Wenn man es sich wirtschaftlich und bauraummäßig
> leisten kann, dann Betrieb bei halber Nennspannung
Danke für die Info! Die Werte im Schaltplan sind die Mindestwerte. Die 
verwendeten Kondensatoren liegen meist deutlich drüber.

> - was das Layout angeht: ich finde diese Chips schon bemerkenswert, die
> im 0,5mm-Raster und 200µm Kriechstrecke über 100V Potentialunterschied
> erzeugen (bei Dir "nur" 48V)
Ja, geil ist das Teil schon. Nur bin ich noch nicht sicher, ob es das 
macht, was ich erwarte. Bin noch intensiv dabei mich mit TI zu 
unterhalten. Aber wie schon gesagt, der Prototyp wird die Erleuchtung 
bringen. Ich bin schon gespannt!!!

Sebastian

von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


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Sebastian R. schrieb:
...
> Die Versorgung hab ich nach Datenblatt gemacht. Die 1µ sind sogar schon
> Bonus, die haben die gar nicht drin.
>
>> - viele keramische Kondensatoren haben Pi mal Daumen bei Nennspannung
>> halbe Nennkapazität. Wenn man es sich wirtschaftlich und bauraummäßig
>> leisten kann, dann Betrieb bei halber Nennspannung
> Danke für die Info! Die Werte im Schaltplan sind die Mindestwerte. Die
> verwendeten Kondensatoren liegen meist deutlich drüber.
...

Am Rande gefragt - gegen welche Normen entwickelt Ihr?

...
> Bin noch intensiv dabei mich mit TI zu
> unterhalten. Aber wie schon gesagt, der Prototyp wird die Erleuchtung
> bringen. Ich bin schon gespannt!!!

Yo, viel Erfolg.

von Sebastian R. (lange_leitung)


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(Ent-)Gegen jede Norm! ;)
Im Ernst: Im Wesentlichen unter Berücksichtigung der Richtlinie zur 
Produktsicherheit (CE). Unsere Platinen liegen unterhalb der 
Nierserspannungsrichtlinie.
Gibt´s da etwas Wesentliches, das ich überseh?

Sebastian

von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


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Sebastian R. schrieb:
...

> Gibt´s da etwas Wesentliches, das ich überseh?

Haha, das kann nur ein gründliches Review des Gesamtkonzeptes klären...

von Sebastian R. (lange_leitung)


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Nein, ich mein nicht bei der Platine! Sondern eine Norm, die ich nicht 
auf dem Schirm habe.

von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


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Es ist schwer zu erraten, was für Deine spezifische Anwendung 
erforderlich ist. Daher kann das nur ein gründliches Review des 
Gesamtkonzeptes klären...

von Rainer V. (a_zip)


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Hallo, wenn ich mich recht erinnere, dann geben die Hersteller von 
Piezomotoren, -Aktoren, eine geballte Unterstützung im Hinblick auf 
Ansteuerung...warum also nicht den Hersteller fragen??? Auch hier muß 
man das Rad nicht neu erfinden!
Gruß Rainer

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