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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Elektronischer Halogentrafo - Spannung messen


Autor: Sven (Gast)
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Wie kann ich die Ausgangsspannung (rms) eines elektronischen Trafos 
messen? Das True-RMS-Voltmeter versagt wegen der hohen Schaltfrequenz. 
Auf dem Oszi ist das eine mit 100 Hz amplitudenmodulierte 40kHz 
Schwingung.

Meine Idee wäre jetzt, diese Schwingung mit einer Grätzbrücke 
gleichzurichten, einen Kondensator und einen Lastwiderstand dahinter und 
das mit dem True-RMS-Meter messen. Das müsste doch eine 100Hz-Schwingung 
mit der Amplitude der Ausgangspannung am Trafo ergeben.

Frage 1: Funktioniert das oder gibt es bessere, einfache Möglichkeiten?
Frage 2: Welche Dioden? 1N4148, Schottky (BAS85) oder besser Germanium 
(OA irgendwas)
Frage 3: Entspricht die gleichgerichtete Spannung der Trafospannung, 
oder muss da noch ein Korrekturfaktor eingerechnet werden?

Autor: Erich (Gast)
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Es gibt bestimmt "true RMS" Geräte, die auch 40 kHz noch können, 
vermutlich aber teuer...
Für welchen Zweck so die Spannung überhaupt gemessen werden, einmalige 
Kontrolle oder permanente Messung ?
Eine einmalige Kontrolle würde ich (näherungsweise) über zwei identische 
Lasten durchführen, die 2. Last dabei an einem herkömlichen 50Hz 
Regel(trenn)trafo angeschlossen.
Als Last entweder Glühlampen (Helligkeiten vergleichen) oder 
Heizwiderstände (Erwärmung von Wasser etc. -- Physikunterricht).

Autor: PIC FTW! (Gast)
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Zum gleichrichten schnelle Dioden nehmen, 1N4148 passt, schottky passt.
ABER:
Du misst dann was anderes...

Was ich machen würde:

Birne an den Trafo.
zweite Birne (gleicher Typ) ans Netzgerät.
Sonnenbrille aufsetzen.
Spannung aufdrehen bis gleiche Helligkeit erreicht ist.
Am Netzgerät Spannung ablesen ;)

Autor: Vox (Gast)
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Ich würde versuchen, den schaltfrequenten Ripple wegzufiltern. Dazu wäre 
ein LC-Tiefpass geeignet. Am Kondensator hast Du dann Deine 
Trafospannung. Mit den LC-Werten müsstest Du ein wenig herumspielen. 
Irgendwas um 100µF und 1µH sollte gehen.

Nicht vergessen, das Ding zu belasten. Sonst macht es alles, aber nicht 
das, was es soll (also LC-Filter parallel zur Last).

Autor: oszi40 (Gast)
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Erich schrieb:
> entweder Glühlampen (Helligkeiten vergleichen)

z.B.  2 GLEICHE Lampen wie bei Opas Stromregler und ein Stück 
Pergamentpapier davor zur Abdunklung.

Autor: Günther N. (guenti)
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PIC FTW! schrieb im Beitrag #1913999:
> Birne an den Trafo.
> zweite Birne (gleicher Typ) ans Netzgerät.
> Sonnenbrille aufsetzen.
> Spannung aufdrehen bis gleiche Helligkeit erreicht ist.
> Am Netzgerät Spannung ablesen ;)

Das dürfte einigermassen genau funktionieren.Nach selbiger Methode wurde 
früher die Temperatur von glühendem Walzstahl in Walzwerken 
ermittelt.Ich würde aber vorschlagen für die Spannungsmessung einen 
Vielfachmesser mit Zeigerinstrument zu verwenden.Dem ist die 
Oberwelligkeit "Wurst".

Autor: Bastelmaus (Gast)
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Günther N. schrieb:
> Ich würde aber vorschlagen für die Spannungsmessung einen
> Vielfachmesser mit Zeigerinstrument zu verwenden.Dem ist die
> Oberwelligkeit "Wurst".

Ich bin mir nicht so sicher ob ein Dreheiseninstrument bei solch hohen 
Frequenzen noch exakt funktioniert.
Die Theorie ist das die kraft auf die Anzeigenadel mit I^2 steigt.
Die Trägheit der Nadel sorgt für eine art Integration, und zusammen mit 
einer quadratisch gewichteten Skala und voilà haben wir ein 
Anzeige-instrument für Effektivspannungen. Allerding kann ich mir 
vorstellen das wegen der induktivität der Spule, bei hohen Frequenzen 
der Strom nicht mehr exakt der Spannung folgt.

Deshalb mein Vorschlag, besser einen true rms-to-dc converter 
verwenden.
Z.B. AD536 oder AD636 oder AD736

Autor: Sven (Gast)
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1. Das Tru-RMS kann bis 40kHz, aber dann nur noch Sinus. Ich weiss jetzt 
nicht genau, ob da ein reiner Sinus rauskommt, muss ich mal schauen.

Jedenfalls hat es bei einem 11.5V Halogentrafo wasum die 7V angezeigt.

2. Der Glühlampen-Vergleich scheint mir etwas russisch... Auch wäre es 
nett, wenn das transportabel einsetzbar ist und nicht nur im Labor.

3. Ripple? Das ist kein Ripple, das ist ne satte AM. Wenn ich die mit 
L-C filtere, bekomme ich am Ende - nichts. Also ohne Gleichrichten wird 
das nichts.

Autor: Hanswurst (Gast)
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Auf dem Oszi ist das eine mit 100 Hz amplitudenmodulierte 40kHz
Schwingung

Einfach den Spannungsverlauf einer Halbwelle integrieren;-)

Autor: Sven (Gast)
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Weiss denn heutzutage keiner mehr, was eine Amplitudenmodulation ist? 
Rundfunkbastler schon alle tot? Nur noch Digitalkiddies hier?

Wenn ich eine AM-Spannung integriere, siebe oder wie auch immer den 
Mittelwert bilde, wird das Ergebnis null, weil die keinen 
Gleichspannungsanteil hat.

Also muss ich die vorher einweg- oder zweiweg-gleichrichten. Dann kann 
ich die Spannung sieben. Dummerweise hängt die Spannung von der Form der 
Modulationsfrequenz ab. Daher die Frage, ob es zu den Alternativen

Gleichrichtung (muss kalibriert werden)
ohmsche Last vergleichen (Glühlampe, nicht für den Feldeinsatz)
True-RMS-Chip (aufwendig)

noch weitere Ideen gibt.

Autor: oszi40 (Gast)
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> Gleichrichtung (muss kalibriert werden)
Da es keine Sinusform ist, hilft auch nicht Ueff * 1,4=Spitzenwert zu 
rechnen. Weiterhin wäre der Spannungsabfall über dem Gleichrichter zu 
betrachten.
Eine dumme Idee wäre noch einen Motor anzuschließen und die Drehzahl zu 
vergleichen? Das geht aber auch schlecht, das die Motorinduktivität als 
Störgröße einfließt.
Bleibt neben der Glühlampenvergleichsmethode nur noch das schnelle, 
scheibchenweise Zerlegen und schnelle messen der einzelnen Scheiben um 
daraus anschließend den Effektivwert zu berechnen. Dabei werden sich 
aber auch einige Ungenauigkeiten einschleichen wie bei jedem 
Sägeschnitt?

Autor: Johannes (Gast)
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> Wenn ich eine AM-Spannung integriere, siebe oder wie auch immer den
> Mittelwert bilde, wird das Ergebnis null, weil die keinen
> Gleichspannungsanteil hat.

Um den Effektivwert (RMS) einer Spannung zu berechnen, wird nicht die 
Spannung integriert, sondern die Spannung wird zuerst quadriert, dann 
integriert und durch die Zeit dividiert und danach die Wurzel berechnet 
(RMS = root mean square). Das kann eigentlich jedes moderne Oszi direkt 
berechnen.

Ansonsten gibt es noch die Möglichkeit, einen Widerstand an die Spannung 
anzuschließen und den Temperaturanstieg im Widerstand zu messen, damit 
bekommst du auch einen Effektivwert. Man kann dann hinterher eine 
Gleichspannung an den Widerstand anlegen und diese so einstellen, dass 
sich die selbe Temperaturerhöhung ergibt wie mit der Wechselspannung. 
Die Gleichspannung entspricht dann dem Effektivwert der Wechselspannung.

Es gibt auch Messgeräte, die nach so einem ähnlichen Prinzip arbeiten 
(z.B. Hitzdrahtmesswerk).

Autor: Günther N. (guenti)
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Wenn ich das alles hier so lese,bekomme ich Zweifel an mir 
selbst.Vermutlich ist eine schnellstmögliche Anmeldung meiner Person in 
einer Psychatrie angezeigt.Mein steinalter "Vielfachmesser III"aus 
DDR-Zeiten zeigt im Wechselspannungsbereich die  Ausganngsspannung eines 
elektronischen Halogentrafo's relativ genau an (wobei mich die genaue 
Höhe der Spannung noch nie interessiert hat,die Messung hat nur 
informativen Charakter,quasi der Nachweis ob das Ding überhaupt Spannung 
liefert).

Sven schrieb:
> Der Glühlampen-Vergleich scheint mir etwas russisch...

Das mag sein,es funktioniert aber.

Die Amerikaner haben für ihre Astronauten für eine Million Dollar einen 
Kugelschreiber enwickeln lassen,welcher auch in der Schwerelosigkeit 
schreibt!Die Russen lösten das Problem sehr einfach.Sie geben ihren 
Kosmonauten Bleistifte mit.

Autor: RainerK (Gast)
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Günther N. schrieb:
> "Vielfachmesser III"

Dreheisenmesswerk ?

Es grüßt RainerK

Autor: juppi (Gast)
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> "Vielfachmesser III"

Das ist ein Drehspulgerät kein Dreheisen.

Autor: RainerK (Gast)
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juppi schrieb:
> Das ist ein Drehspulgerät kein Dreheisen.

Dann hat die Kombination von Gleichrichtung und Zeigerspule wohl eine 
Integrationseigenschaft, die RMS-nahe Messwerte liefert.

Herzlichen Glühstrumpf ! ;-)

Es grüßt RainerK

Autor: Sven (Gast)
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Das True-RMS zeigt ja nach Laune 6,7V, 3,3V oder 1,5V an.

Das Drehspulgerät zeigt wenigstens 9V an.

Wenn ich den Spannungsabfall über den Leitungen messen will, ist die 
Glühlame zu ungenau.

Ich werd mal die Schaltung mit den Schottkys aufbauen, weil ich keine 
Germaniumdioden da habe.

>> Die Amerikaner haben für ihre Astronauten

http://de.wikipedia.org/wiki/Space_Pen

Autor: Harry (Gast)
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Hallo,
bin grade an einer Klausur wo ich wissen muss wie eine 100 Hz 
amplitudenmodulierte 40kHz Schwingung auf dem Oszi aussieht?
Kann mir das jemand sagen?

Danke.

Gruss
Harry

Autor: MaWin (Gast)
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Du kannst schreiben, du könntest es nicht aufzeichnen,
weil du erst 400 perfekte gleich hohe Sinuswellen zeichnen müsstest, 
bevor die erste interessante Stelle kommt, und 400 Schwingungen 
nebeneinander beim Besten Willen nicht auf DIN A4 passen, die wären ja 
nicht mal einen halben Millimeter breit und dein Stift hat schon eine 
0.5er Mine.

Autor: Harald Wilhelms (Gast)
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Erich schrieb:

> Eine einmalige Kontrolle würde ich (näherungsweise) über zwei identische
> Lasten durchführen, die 2. Last dabei an einem herkömlichen 50Hz
> Regel(trenn)trafo angeschlossen.
> Als Last entweder Glühlampen (Helligkeiten vergleichen)

Ein solcher Vergleich funktioniert mit einem Fettfleckphotometer
sogar recht präzise.
Gruss
Harald

Autor: Harry W. (harry_w)
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...aber ich könnte sie doch zusammenfassend zeichnen und dies vermerken.
Wie sehen denn die Schwimgungen aus, wohl auch sinusförmig aber  im 100 
Hz Takt, also die ganze Schwingung länger.

Autor: ulrich (Gast)
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Bei 40 kHz kommen auch einige Dreheiseninstrumente schon an ihre 
Grenzen, einfach durch Wirbelströme. Auch viele andere Analoge 
Instrumente zeigen da Überrachende Dinge an: mein altes analoges 
Mulitmeter hat bei 5 V und 50 kHz schon mal bis zu 700 V angezeigt ( ca. 
70% Ausschlag fast unabhängig vom Messbereich).

Zur Messung hilft dann wirklich nur eine gute, d.h. schnelle 
RMS-messung. 40 kHz gehen noch mit den meisten üblichen RMS-DC Wandler 
ICs. Thermische Wandler wie die Glühlampe sind gut, aber teuer oder halt 
eine Bastellösung. Das Problem mit der zu kleinen Spannung kann man 
durch eine Verstärkung lösen. Es geht auch digital per Sampling mit 
kurzer Abtastzeit und genügend Werten. Die Abtastrate selber muss gar 
nicht so hoch sein, Hauptsache die S&H Zeit passt und die Samples sind 
repräsentativ.

Autor: Harry W. (harry_w)
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..das Problem ist, ich muss eine Handskizze auf Papier abliefern.
Die wollen sicher nichts kompliziertes, wa einfaches.

Autor: ulrich (Gast)
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Am einfachsten wäre ein gutes Multimeter. Das geht sogar ohne Skizze. Es 
muss auch nur Ture RMS bis etwas über 40 kHz können. Durch die 
Modulation mit den 100 Hz kommen auch keine wesentlich höheren 
Frequenzen mit rein - selbst wenn bei den 100 Hz noch die 20. Oberwelle 
mit drin ist gäbe es dann auch erst 42 kHz als obere Bandgrenze.

Ein noch erschwingliche Lösung wäre auch ein billiges Digitales Scope 
mit Rechenfunktion, so wie das hier:
http://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=79941;PROVID=2402

Das ist zwar sonst eher etwas langsam, aber hierfür reicht es. Dafür ist 
der Preis im Rahmen dessen was sonst ein DMM mit True RMS kostet.

Autor: Harry W. (harry_w)
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danke, aber ich möchte für diese eine Aufgabe kein Oszi oder dergleichen 
kaufen. Nett gemeint.
Kann mir denn niemand sagen wie solch eine Kurve ( in Form einer 
einfachen Handskizze !) aussehen könnte?

Autor: Sven (Gast)
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Ist google schon wieder kaputt?

http://de.wikipedia.org/wiki/Amplitudenmodulation

Autor: Harald Wilhelms (Gast)
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ulrich schrieb:

> Am einfachsten wäre ein gutes Multimeter. Es
> muss auch nur Ture RMS bis etwas über 40 kHz können.

Leider ist es nicht ganz einfach, solche Geräte zu finden. Wenn man
wirklich alle "Elektronischen Trafos" erfassen will, braucht man wohl
auch noch 70kHz. Das billigste was mir da bislang untergekommen ist,
war dieses hier:

http://www.pinsonne-elektronik.de/pi2/pd53.html

Oder kennt jemand noch günstigere Geräte mit RMS im hohen kHz-Bereich?
Gruss
Harald

Autor: Sven (Gast)
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Das kannst Du knicken. Ich hab die Verläufe bei verschiedenen Lasten 
gemessen. Das geht lastabhängig bis 70kHz hoch, die Trägerfrequenz ist 
natürlich kein Sinus, sondern je nach Last irgendwas zwischen leicht 
abfallenden Rechteck und Sägezahn. Da müsste das True-RMS schon mit 
500kHz samplen oder halt thermisch messen.

Ich habs letztlich bei einer Ausmessung der Amplitude auf dem Oszi und 
einer Gleichrichtung mit Schottkydioden und Siebung belassen, das gab 
schon gut vergleichbare Werte.

Und ohne Last am Trafo messen geht eh nicht, weil der Wandler ohne Last 
erst gar nicht anspringt.

Autor: Harry (Gast)
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Hallo,
bin grade an einer Klausur und stehe auf dem "Schlauch".
Vielleicht kann mir jemand helfen:
Folgene Aufgabe:
Angenommen, eine rotationssymmetrische 20W Halogenreflektorlampe
( Accentline von Philips,Systemleistung 25W)hätte eine zwischen 0-30°
(beidseitig) homogene Lichtstärke von 1000 cd und die Lichtstärke fiele 
jenseits der 30° abrupt auf null zurück.
Wie hoch ist der Lichtstrom der Reflektorlampe?
Welche Lampenlichtausbeute besitzt die Reflektorlampe?
Wäre super wenn mir da jemand helfen könnte.

Danke euch.

Harry

Autor: Harald Wilhelms (Gast)
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Harry schrieb:
> Hallo,
> bin grade an einer Klausur und stehe auf dem "Schlauch".
> Vielleicht kann mir jemand helfen:
> Folgene Aufgabe:
> Angenommen, eine rotationssymmetrische 20W Halogenreflektorlampe
> ( Accentline von Philips,Systemleistung 25W)hätte eine zwischen 0-30°
> (beidseitig) homogene Lichtstärke von 1000 cd und die Lichtstärke fiele
> jenseits der 30° abrupt auf null zurück.
> Wie hoch ist der Lichtstrom der Reflektorlampe?
> Welche Lampenlichtausbeute besitzt die Reflektorlampe?
> Wäre super wenn mir da jemand helfen könnte.
>
> Danke euch.
>
> Harry

...und was hat das mit Schaltnetzteilen zu tun?
Gruss
Harald

Autor: Harry (Gast)
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sorry, stimmt, natürlich nichts.
Dachte dass es vielleicht trotzdem jemand weiß.
Sorry....

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