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Forum: HF, Funk und Felder 512Hz Spulenanpassung nötig?


Autor: Joseph (Gast)
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Hallo zusammen

Ich habe da mal eine Verständnisfrage: Ich möchte mithilfe einer runden 
Spule, in deren Mitte mehrere Ferritstäbe angebracht sind eine Freqeunz 
von ca. 512Hz senden. Diese Frequenz sollte auch durch Beton zu 
empfangen sein. Ansteuern möchte ich diese Spule mit einem Audio OPamp 
SSM2211. (Vcc5V)
Muss ich nun diese Spule in irgendeiner Form and diese Frequenz 
anpassen? Oder geht es nur darum den besten Kompromiss zw. 
Windungszahl/Drahtdruchmesser bzw der daraus resultierenden Stromstärke 
zu finden? Ziehl ist es eine max. Sendeleistung zu erzeugen. Muss ich 
einen Schwingkreis mithilfe eines Kondensators entwerfen????

 Der Aussendurchmesser der Spule darf 42mm nicht überschreiten. Der 
innere Durchmesser darf nicht kleiner wie 25mm sein.
Stehe da gerade etwas auf dem Schlauch und hoffe ihr könnt mir 
weiterhelfen.

danke

Autor: Bernhard (Gast)
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Gerade wenn Ferrit drin ist, wird die Induktivität schnell in den mH 
Bereich kommen, und das sind dann auch ein paar Ohm Blindwiderstand bei 
500 Hz. Die reduzieren nun den Strom, weil sie den Reihenwiderstand aus 
Generatorinnenwiderstand, Spulenwiderstand und Blindwiderstand erhöhen. 
Die Schaltung als Serienschwingkreis (also noch ein C in Reihe) behebt 
dieses Problem. Der C muss bei 500 Hz je nach dem L vermutlich recht 
groß sein, außerdem bipolar (kein ELKO), und er muss hohe Spannung 
abkönnen (Spannungsüberhöhung). Musste sehen ob das realisierbar ist. 
Der Rest der Optimierung läuft dann auf auf viele Wdg./wenige bzw. 
dicker/dünner Draht hinaus.

Autor: Joseph (Gast)
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Was wäre, wenn ich parallel zur Spule einen Kondensator X7R 10nF hänge? 
Diese Anordnung  habe ich mal irgendwo im Netz gesehen. Macht das 
überhaupt Sinn? Oder dient der Cap nur zur Unterdrückung ungewollter 
harmonischer?

Danke für die Antwort Bernhard

Autor: Joseph (Gast)
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Wenn ich mich nicht verrechnet habe, dann wäre ich bei L=6,65mH und 
512Hz im einstelligen nano Bereich für C. Kann das stimmen?

Autor: Joseph (Gast)
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Sry verschrieben L=9,65mH

Autor: Joseph (Gast)
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ok hab den Rechenfehler selbst bemerkt: 10µF müssten es sein

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Joseph schrieb:
> Was wäre, wenn ich parallel zur Spule einen Kondensator X7R 10nF hänge?

Es würde pfeifen. ;-)

Im Ernst, diese ganzen hochkapazitiven Keramikkondensatoren mögen
gelegentlich zum Abblocken von irgendwelchen Impulsen taugen, aber
als Schwingkreiskondensatoren sind sie denkbar unpassend.  Schlechte
Güte, starke Temperatur- und Spannungsabhängigkeit der Kapazität,
Piezo-Effekt.  Nimm einen guten Folienkondensator.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Bernhard (Gast)

>Gerade wenn Ferrit drin ist, wird die Induktivität schnell in den mH
>Bereich kommen,

Kaum. Bestenfalls mit einem GESCHLOSSENEN Ferritkern. Ein einfacher 
Ferritstab macht da wenig. Vielleicht Faktor 2 zur reinen Luftspule.

Siehe Transformatoren und Spulen

MfG
Falk

Autor: Joseph (Gast)
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Moin

Danke für die Antworten. Habe das ganze gestern mal im Versuch 
aufgebaut.
Hänge ich rein die Spule an den Audio OP habe ich eine gesamt 
Stromaufnahme der Schaltung von ca. 60mA.

Hinterher habe ich mal in Reihe zwei 10uF X5R (also gesamt 5uF) in Reihe 
zur Spule gehangen. (die von mir errechneten ca. 6,8uF habe ich nur als 
Tantal leider) Ergebnis war seltsamerweise, das sich die 
Gesamtstromaufnahme der Schaltung auf 15mA reduzierte.
Hätte sie eigentlich nicht steigen müssen, auch wenn die 
Resonanzfrequenz nicht erreicht wurde? Oder liegt das am Typ X5R?

Danke

Autor: Bernhard (Gast)
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Stimmen die 9,65mH? Hast du die berechnet oder gemessen? Steht 
Funktionsgenerator oder Oszilloskop zur Verfügung?

Autor: Joseph (Gast)
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Die Induktivität müssten stimmen. (Ist eine bereits vorhandene Spule, 
mit dieser Induktivität angegeben. Weis aber nicht ob die berechnet oder 
gemessen wurde)

Durchmesser mit Wicklung 40mm
Windungen 300
Widerstand 23,5Ohm
Drahtdurchmesser 0.22mm
6 Ferritkerne a Z3,35x10

Oszi und Frequenzgenerator stehen zur verfügung

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Joseph schrieb:

> Hinterher habe ich mal in Reihe zwei 10uF X5R (also gesamt 5uF) in Reihe
> zur Spule gehangen.

Du weißt, welche Toleranzen die Kapazitätswerte dieser Kondensatoren
so haben, ja?

Ohne einen Abgleich kommst du da selbst bei konstanter Temperatur
nicht aus.  Außerdem solltest du dran denken, dass in einem
Serienschwingkreis Spannungen auftreten, die ein Vielfaches der
Versorgungsspannung deiner Schaltung betragen.  Deine X5R werden
nur für wenige Volt spezifiziert sein, außerdem ist ihre Kapazität
so stark spannungsabhängig, dass sich der Schwingkreis selbst
verstimmt.

Ein Tantal-Elko wäre allemal die bessere Lösung, aber auch bei dem
solltest du mit der Spannungsfestigkeit vorsichtig sein.  Bedenke
auch beim Messen der Spannungen, dass die Belastung durch das
Messgerät die Spannung zusammenbrechen lässt, d. h. die Spannungen
im Schwingkreis sind ohne Messgerät danach höher als gemessen.

Autor: Joseph (Gast)
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Hallo Jörg

Ich versorge meinen OP mit 5V. Die X5R Kondensatoren haben 16V, würde 
das reichen? Folienkondensatoren einzusetzten wird schwierig, da ich nur 
sehr begrenzt Platz zur Verfügung habe.
Tantal? Dacht das nur ein bipolarer Typ geht? Der OP hat ja einen 
Diff-ausgang.
Aber auch wenn ich die Resonazfrequenz nicht genau erreiche wegen z.b. 
Bauteiltoleranzen (X5R 10%), so müsste sich nichts desto trotz ein etwas 
höherer Strom einstellen, als wenn ich nur die Spule verwenden würde?!

Danke

Autor: Bernhard (Gast)
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Ich denke auch, dass bei Toleranzen des C oder L auf trotzdem der Strom 
steigen sollte, weil der Blindanteil verringert wird. Auch wenn er nicht 
komplett kompensiert bzw. überkompensiert wurde.

16V reichen nicht, du solltest mindestens 5V*Q mit Q=Güte der Spule 
einrechnen.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Joseph schrieb:
> ... da ich nur
> sehr begrenzt Platz zur Verfügung habe.

Fehlplanung.  Eine resonante Auskopplung für 500 Hz kann man schlecht
ohne hinreichenden Platz aufbauen.  Physik lässt sich nicht überlisten,
und Wunschdenken steht nur mir zu. :-)

Autor: Joseph (Gast)
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Ja man kann es als Fehlplanung bezeichnen:) Nur hat die leider mein 
Vorgänger verbockt und ich muss jetzt schauen wie ich in ein vorhandenes 
Produkt mit sehr wenig Platz diese Schaltung nachrüsten kann...

Hm dann werde ich noch mal ein bisschen Versuche machen. Evtl muss ich 
euch dann zu gegebener Zeit nochmal belästigen.

Danke

Autor: Joseph (Gast)
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Was ich noch vergessen habe, die 512Hz werden als Rechteck in den OP 
gespeist. Hinten raus kommt dann wegen der induktiven Last ein 
verschliffener Dreieck gleicher Frequenz heraus.

Autor: Joseph (Gast)
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Ist bei der Ortungsgeschichte eigentlich das Magnetische oder das 
Elektrische Feld entscheident.
Weil ich wie schon gesagt vom Vorgänger eine Spule hinterlassen bekommen 
habe, bei der er zwei einen Kondensatoren (10n, 4µ7 -->fo=800Hz) 
parallel zur Spule geschaltet hatte. Somit hat er ja einen 
Parallelschwingkreis, welcher auf max. Impedanz bei Resonanz schwingt??
Finde ich jetzt nur etwas verwirrend, da dass ja genau das Gegenteil 
wäre, was ihr mir geraten habt?

Ich habe jetzt mal beide Kombinationen (Serien & Parallelschwingkreis) 
ausgemessen. Seltsamerweise fließt beim Parallelschwingkreis 60mA und 
beim Serienschwingkreis nur ca. 20mA. Das sollte doch in der Theorie 
genau umgedreht sein?

Zudem ist der Spannungsverlauf an der Spule beim Serienkreis Sinusförmig 
und beim Parallelkreis eher verschliffen in richtung Dreieck

Verwunderte Grüße

Autor: Joseph (Gast)
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Hab mir das ganze mit der Oszi Stromzange mal angesehen

C parallel = 62mAeff  78mAss; Strom hat DC Offset und den Verlauf einer 
Kondensator Lade/Entladekurve

C reihe = 33mAeff 100mAss; Strom hat keinen DC Offset und den Verlauf 
eines schönen Sinus

Stellt sich nun die Frage was sich besser mit einer Radiodetection Sonde 
Orten lässt durch Wände. Muss ich wohl beides auf einen Versuch ankommen 
lassen...

Autor: Olibert E. (olibert)
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Joseph schrieb:
> Was wäre, wenn ich parallel zur Spule einen Kondensator X7R 10nF hänge?
> Diese Anordnung  habe ich mal irgendwo im Netz gesehen. Macht das
> überhaupt Sinn? Oder dient der Cap nur zur Unterdrückung ungewollter
> harmonischer?

Diese Anordnung nennt man Schwingkreis und ist normalerweise auf die 
Resonanzfrequenz abgestimmt.

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