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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LC Meter Schwingkreis Schwingt nicht


Autor: Jonix (Gast)
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Hallo zusammen,

ich bin wieder mal dabei, ein kleines Projekt zu realisieren. Ich möchte 
einen kapazitiven Füllstandsensor bauen.

Dazu habe ich einen wunderbar "einfachen" Bauplan für ein LC-Metere, die 
es ja im Netz haufenweise gibt.

 http://www.box73.de/catalog/pdf/DM2CQL_LC-Meter.pdf

Das ganze war auch schnell auf dem Steckbrett zusammengebaut.

Mein Problem dabei ist aber, dass ich weder am Ausgang vom 
Spannungskomperator noch im Schwingkreis selbst eine Frequenz messen 
kann. Habe schon überall mit dem Oszi gemessen, ich sehe höchstens ein 
leichtes Oszilieren von der Versorgungsspannung (50 Hz).
Habe auch schon mehrfach den Aufbau überprüft, aber keine Fehler 
gefunden.

Hat jemand von euch zufällig eine Idee woran es liegen könnte?

Ich habe bis jetzt nur den Analogteil mit Spannungskomperator gebaut, 
also ohne Mikrocontroller Teil, und die Spule habe ich direkt gegen 
Masse angeschlossen, also ohne die Auswahlschalter.

Kann ich vielleicht zum Testen mal versuchen, den ganzen Schwingkreis 
ohne Spannungskomperator Schaltung aufzubauen, oder  wird dieser 
benötigt, damit der Schingkreis überhaupt ins Schwingen kommt?

Vielen Dank schonmal für eure Antworten!

Gruß Jonix

: Verschoben durch Moderator
Autor: gwl (Gast)
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Stell einmal den Plan rein, wie du aufgebaut hast.

lg Gerhard

Autor: Jonix (Gast)
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Im Anhang ist mein Plan, entschuldigung dass er so billig bearbeitet 
wurde, hab das ganze schnell in Paint zusammengepinselt.

Autor: Jonix (Gast)
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Weiß denn keiner eine Antwort? Braucht ihr vielleicht noch irgendwelche 
Zusatzinformationen, die ich vergessen habe?

Autor: R. Freitag (rfr)
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Welche Frequenz ist vorgesehen?
Gruss
R.

Autor: Düsentrieb (Gast)
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also für nen kapazitiven Füllstandsensor würde ich das ganz anders 
machen:
a: einfachste version: r-c messung mit einem prozessor-pin
b: die version mit 2 pins : such : touchsensor
so etwa
Beitrag "Einfache Sensortaste"

Autor: Jonix (Gast)
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Die Frequenz wird mit der Formel
,
also müsste die Frequenz bei L=68mH und C=680pF ungefähr bei ca. 468 kHz 
liegen.

Zum Test habe ich auch schon einen Kondensator herausgenommen, dabei hat 
sich die Frqeuenz jedoch nicht verändert.

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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Jonix schrieb:

> Die Frequenz wird mit der Formel
>
,
> also müsste die Frequenz bei L=68mH und C=680pF ungefähr bei ca. 468 kHz
> liegen.

Du vergisst C2a und C2b in deiner Rechnung. Die hast du mit gebrücktem 
PLY1 auch aktiviert. Und die L1 hat den Wert 68 µH nicht 68 mH.

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

> Das ganze war auch schnell auf dem Steckbrett zusammengebaut.

Steckbretter sind nur für Gleichspannung geeignet.  Das bisschen
Analogteil kannst du auch "frei fliegend" zusammen löten.

> Mein Problem dabei ist aber, dass ich weder am Ausgang vom
> Spannungskomperator noch im Schwingkreis selbst eine Frequenz messen
> kann.

Welche Spannung liegt denn am Ausgang des Komparators an und welche
an seinen beiden Eingängen?

> Kann ich vielleicht zum Testen mal versuchen, den ganzen Schwingkreis
> ohne Spannungskomperator Schaltung aufzubauen, oder  wird dieser
> benötigt, damit der Schingkreis überhaupt ins Schwingen kommt?

Auch wenn der Schwingkreis "Schwingkreis" heißt: ohne Energiezufuhr
schwingt da nichts.  Wenn man den Komparator hätte einsparen können,
hätte man ihn bestimmt eingespart. ;-)

Autor: Jonix (Gast)
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@ Stefan B.:
Sorry, hab mich nur verschrieben, ich habe für die Spule L= 68 µH und 
für den Kondensator C= 1700pF, also den anderen parallelgeschalteten 
Kondensator mit einberechnet, genommen.

Jörg Wunsch schrieb:

> Steckbretter sind nur für Gleichspannung geeignet.  Das bisschen
> Analogteil kannst du auch "frei fliegend" zusammen löten.

Wenn alles funktioniert werde ich das ganze noch anders zusammenbauen, 
auf kleine Frequenzabfälschungen kommt es mir erst mal nicht an, ich 
möchte erst mal die Grundfunktion zum Laufen bringen, danach gehts ans 
verbessern.
Oder meinst du dass das ganze wegen dem Steckbrett nicht funktioniert?

> Welche Spannung liegt denn am Ausgang des Komparators an und welche
> an seinen beiden Eingängen?

Es liegen überall 5 Volt - also die Versorgungsspannung - an, sowohl an 
den Eingängen als auch am Ausgang.

> Auch wenn der Schwingkreis "Schwingkreis" heißt: ohne Energiezufuhr
> schwingt da nichts.  Wenn man den Komparator hätte einsparen können,
> hätte man ihn bestimmt eingespart. ;-)

Ich dachte, dass man den Komperator vielleicht nur also TTL Pegelwandler 
verwendet, und dass der Schingkreis schon alleine durch die 
Versorgungsspannung schwingt.

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

> Oder meinst du dass das ganze wegen dem Steckbrett nicht funktioniert?

Ja, die Dinger haben schon einiges an Kapazität.  Andererseits sollte
die hier in die Kreiskapazität mit einfließen, aber wie gut dem
Komparator (ohne "e", kommt von "comparare") beispielsweise 50 pF
vom Ausgang auf den Eingang bekommen, vermag ich nicht zu sagen.

>> Welche Spannung liegt denn am Ausgang des Komparators an und welche
>> an seinen beiden Eingängen?
>
> Es liegen überall 5 Volt - also die Versorgungsspannung - an, sowohl an
> den Eingängen als auch am Ausgang.

Da hast du irgendwas vergurkt.  Der Spannungsteiler aus (R1||R3) und R2
sollte auf jeden Fall zu etwas anderem führen als 5 V.

> Ich dachte, dass man den Komperator vielleicht nur also TTL Pegelwandler
> verwendet, und dass der Schingkreis schon alleine durch die
> Versorgungsspannung schwingt.

Nein, wie sollte er?  Der muss ja auf seiner Resonanzfrequenz
angeregt werden.

Du solltest dich mal mit den Grundlagen von Oszillatorschaltungen
beschäftigen.

Autor: Günther N. (guenti)
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Stimmen denn die Widerstandswerte ? Wenn als R 1 beispielweise statt 
100k nur 1k oder gar 100 ohm eingebaut wurde,so würde das die 5 V an den 
IC-Pin's erklären.Solch eine Fehler ist mir mal passiert,hab statt 330 
kohm einen 330 ohm Widerstand eingesetzt .

Autor: Jonix (Gast)
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Jörg Wunsch schrieb:

> Da hast du irgendwas vergurkt.  Der Spannungsteiler aus (R1||R3) und R2
> sollte auf jeden Fall zu etwas anderem führen als 5 V.

Stimmt, am Eingang müssten eigentlich 2/3 der Versorgungsspannung 
anliegen.

Ich habe den Aufbau nochmal überprüft und dabei festgestellt, dass zwei 
Drahtbrücken aus Stahldraht, die ich aus Drahtmangel benutzt habe, 
seltsamerweise keinen Kontakt hatten, mit normalem Kupferdraht hat es in 
den selben Löchern dann funktioniert.

Nun habe ich am Plus-Eingang die gewünschten 3,2 Volt und am 
Minus-Eingang 0 Volt. Am Ausgang sind es aber nach wie vor dauerhaft 4,9 
Volt.

Wenn keiner mehr eine Idee hat werde ich die ganze Schaltung mal 
fliegend zusammenlöten.

Autor: Manfred von Antenne (dipol)
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Was ist das für eine merkwürdige Kombination von C2a,b?

Der 10µ dürfte eine Toleranz von +/-10% haben, dem ein Kondensator 
1020p/0,5% papallel geschaltet ist!?

Nimm den 10µ mal raus und teste mal nur mit 1020pF.

Autor: Jonix (Gast)
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Der 1020pF Kondensator ist nur als Referenzkondensator da, er kann in 
der originalen Schaltung dazugeschaltet werden, um das Messgerät zu 
"eichen", deswegen auch die niedrige Tolleranz.

Hab die Schaltung jetzt mal ohne den 10 µF Kondensator getestet, 
funkioniert aber trotzdem nicht.

Hier ist nochmal der Link zur Original LC Messschaltung: 
http://www.box73.de/catalog/pdf/DM2CQL_LC-Meter.pdf

Autor: R. Freitag (rfr)
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Miss mal an Pin 2 die Spannung, sollwert 2,5 V.
Ersetze den 10 µ durch 100 pF.
Restart.

Robert

Autor: Manfred von Antenne (dipol)
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Mist! Alles zurück!

Ich hab den 10µ als Parallelkoni zum C2 gesehen. C3 ist dieser 10µF.

Viel Aufruhr um Nichts, sorry!

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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Funktionsbeschreibung
http://my.integritynet.com.au/purdic/lc-meter-proj...
und Frequenzangaben "For small values the frequency of operation (test 
frequency) is about 750 KHz decreasing to about 60 KHz at .1 m F's or 10 
mH's and about 20 KHz at 1 m F or 100 mH's."

[zitat http://ironbark.bendigo.latrobe.edu.au/~rice/lc/faq.html]
Some LM311's may not oscillate too readily at "high" frequencies. You 
can speed them up a little by joining pins 5 and 6 together. It is 
probably a good idea to do this anyway.
[/zitat]

Versuch mal einen Cx einzusetzen bzw. C in der Frequenzformel größer zu 
machen, um die Frequenz zu senken.

[zitat http://py2wm.qsl.br/LC_meter/LC_meter-e.html]
29/may/2006 - Some people had problems with erratic functioning or lack 
of precision and related this to LM311 maker, the circuit seemed to work 
with some but not all 311. Arnaldo, PY5AQ traced this to a spurious 
oscillation in the HF region around 12MHz. AADE solved this with a 2.2 
pF capacitor from pin 7 to pin 2 of the 311. It is recommended to put 
this capacitor.
[/zitat]

Autor: Jonix (Gast)
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Vielen Dank für eure vielen Antworten!

R. Freitag schrieb:

> Miss mal an Pin 2 die Spannung, sollwert 2,5 V.

Bei mir beträgt die anliegene Spannung ca. 3,2 V. Die Spannung wäre nur 
dann 2,5 V, wenn am Ausgang (Pin 7) 0 Volt wären. Da bei mir aber 4,8 
Volt anliegen sind es am + Eingang wegen R3 3,2 V.

> Ersetze den 10 µ durch 100 pF.

Hab ihn durch einen 180 pF Kondensator ersetzt, es funktioniert aber 
immer noch nicht.

Stefan B. schrieb:
> Versuch mal einen Cx einzusetzen bzw. C in der Frequenzformel größer zu
> machen, um die Frequenz zu senken.

Hab noch einen 100µF Kondensator zu den Anderen parallel geschaltet, hat 
aber nichts gebracht.

> [zitat http://py2wm.qsl.br/LC_meter/LC_meter-e.html]
> 29/may/2006 - Some people had problems with erratic functioning or lack
> of precision and related this to LM311 maker, the circuit seemed to work
> with some but not all 311. Arnaldo, PY5AQ traced this to a spurious
> oscillation in the HF region around 12MHz. AADE solved this with a 2.2
> pF capacitor from pin 7 to pin 2 of the 311. It is recommended to put
> this capacitor.
> [/zitat]

So einen kleinen Kondensator habe ich leider nicht, meinst du, dass es 
auch mit 33 pF gehen könnte?

> http://my.integritynet.com.au/purdic/lc-meter-proj...
> und Frequenzangaben "For small values the frequency of operation (test
> frequency) is about 750 KHz decreasing to about 60 KHz at .1 m F's or 10
> mH's and about 20 KHz at 1 m F or 100 mH's."

Klasse Seite, die du da gefunden hast, jetzt verstehe ich auch das 
Funktionsprinzip, das dahinter steckt.
Wieso schreiben die denn immer, dass am + Eingang 2,5 Volt anliegen 
muss? Über die zwei 100 Ohm Wiederstände R1 und R3  fällt doch die 
Spannung nur um 1/3 ab, das wären dann 3,2 ,  nicht 2,5.

Außerdem soll doch C4 geladen werden, bis 2,5 V am Minus Eingang 
anliegen, wieso sind es dann bei mir 0 V

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
Entweder bin ich zu doof oder es ist zu spät/früh ich verstehe momentan 
nicht wie die Schaltung auf Lx/Cx reagieren soll.
Rx/Cx am -Eingang könnte ich es ja verstehen, aber so wie gezeichnet????
R1/R2 bilden einen Spannungsteiler auf U/2. In Verbindung mit R3 
entsteht für den Komp. eine Mittkopplung bei der einmal
2/3Ub(3,2V; Ausgang auf H) und 1/3Ub(1,66V; Ausgang auf L) am +Eingang
angelegt werden. Über R4/C4 kommt es zu einer zeitverzögerten
Gegenkopplung bis der Umschaltpunkt vom +Eingang überschritten wird.
47K*10µ ergeben ca.2Hz aber keine 20KHz. Mit 1nF könnte das etwar 
klappen.
Wenn man aber Lx/Cx&C3 statt C4 am -Eingang anbaut müsste es sogar 
laufen.
Es sei denn die Amplitude über Lx/Cx ist so heftig das eine 2,5V 
Schaltschwelle über/unterschritten wird. Die müsste dann aber erstmal am
-Eingang bereitgestellt werden, aja, so könnte es auch gehen.
>Außerdem soll doch C4 geladen werden, bis 2,5 V am Minus Eingang
>anliegen, wieso sind es dann bei mir 0 V
Das sollte wirklich nur sein wenn der Ausgang auf L ist, ansonsten wird 
ja
C4 über R4+R5 geladen.

schönen Tag noch, Uwe

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

eigentlich schwingt die Schaltung mit diesen Werten für C und L 
zuverlässig.
Zumindest mit meinen guten alten LM311 und auch denen, die wohl von 
Reichelt stammen.
Sollte eigentlich auch auf einem Steckbrett schwingen, wenn man die 
Teile etwas sinnvoll steckt und kurze Verbindungen benutzt.

Gruß aus Berlin
Michael

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

> Ich habe den Aufbau nochmal überprüft und dabei festgestellt, dass zwei
> Drahtbrücken aus Stahldraht,

Hilfe!

> Nun habe ich am Plus-Eingang die gewünschten 3,2 Volt und am
> Minus-Eingang 0 Volt. Am Ausgang sind es aber nach wie vor dauerhaft 4,9
> Volt.

Dann ist dein Komparator kaputt oder noch mehr mit dem Aufbau im Argen.
Wenn am Ausgang 4,9 V liegen, müssen diese über R4 auch irgendwann am
invertierenden Eingang auftauchen, bis sich die Spannung an C4 so weit
aufgebaut hat, dass sie das Potenzial des nicht invertierenden Eingangs
überschreitet.  In dem Moment kippt der Komparator in die andere Lage,
und der rückgekoppelte Spannungssprung vom Ausgang koppelt etwas
Energie in den Schwingkreis ein.

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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Jonix schrieb:

> Wieso schreiben die denn immer, dass am + Eingang 2,5 Volt anliegen
> muss? Über die zwei 100 Ohm Wiederstände R1 und R3  fällt doch die
> Spannung nur um 1/3 ab, das wären dann 3,2 ,  nicht 2,5.

Obacht: Das sind nicht 100 Ohm sondern 100000 Ohm (100k).

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Jonix schrieb:
> Wieso schreiben die denn immer, dass am + Eingang 2,5 Volt anliegen
> muss?

Weil im eingeschwungenen Zustand nur noch der Spannungsteiler aus
R1 und R2 ausschlaggebend ist.  R3 wechselt ja periodisch zwischen
der positiven Versorgungsspannung und Masse.

Autor: Günther N. (guenti)
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C 4 dient übrigens nur dazu,die Wechselspannungsverstärkung des IC nahe 
unendlich zu bringen.In NF-Verstärkerschaltungen ist das auch üblich,da 
allerdings meist mit einem Widerstand in Reihe.

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