Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Pulssteuerung und Spulen


von Dominik L. (Firma: Dominik Lackner) (nosnbora)


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Hallo!

Ein nicht so tief in der materie der Elektronik steckender bastler sucht 
Antworten :) hoffe sie hier zu finden!

Mich würde interessieren wie oft man eine Spule pro Sekunde beschalten 
kann. so, dass auch noch Zeit bleibt um die volle induktivität pro 
einschaltimpuls zu erhalten, also sie nicht mit dem nächsten 
ausschaltimpuls abzuwürgen, auszubremsen.
Wie viel geht da?

Und mit welcher Schaltung könnte ich die spule dann pulsen?
Habe was von mosfets gelesen, doch deren Treiber verwirren mich etwas.
Gibt es solche platinen auch fertig?

Also einfach eingangsSpannung anlegen, mit einem poti die schaltimpulse 
pro Sekunde einstellen und das Ding pulst den Saft automatisch zur spule 
durch bis man es von Hand abschaltet.

Denk ich da zu einfach?

Achja, es soll nicht einfach ein und aus geschaltet werden sondern pro 
Puls soll sich die polarität der spule ändern (nord-süd-nord-süd etc.. )

Wäre über eure Hilfe sehr dankbar :)

Lg Dominik

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Dominik L. schrieb:
> Mich würde interessieren wie oft man eine Spule pro Sekunde beschalten
> kann. so, dass auch noch Zeit bleibt um die volle induktivität pro
> einschaltimpuls zu erhalten, also sie nicht mit dem nächsten
> ausschaltimpuls abzuwürgen, auszubremsen.
Moment, ich brauche einen Augenblick, um mich aus diesem mentalen Knoten 
wieder zu befreien.
Die Induktivität ist bei einer idealen Spule ideralerweise konstant und 
unabhängig vom Strom. Man hat also immer die "volle Induktivität". Und 
was willst du da Ausbremsen und Abwürgen?

> Wie viel geht da?
Das kommt auf die Induktivität, den Widerstand der Spule, der 
versorgenden Spannung und den gewünschten Strom an...

> Denk ich da zu einfach?
Möglicherweise sogar in die ganz falsche Richtung?

> Achja, es soll nicht einfach ein und aus geschaltet werden sondern pro
> Puls soll sich die polarität der spule ändern (nord-süd-nord-süd etc.. )
Warum sagst du nicht einfach, was du womit machen willst? Was ist das 
für eine Spule und warum soll die gepulst werden?

: Bearbeitet durch Moderator
von Dominik L. (Firma: Dominik Lackner) (nosnbora)


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Hi und Danke für die schnelle Antwort!

Ich dachte mir schon, dass ich mich da unverständlich ausdrücke, sorry.

Das mit dem abwürgen vergessen wir mal, verbale inkontinenz oder so..

Angenommen ich hab eine Spule die ich mit 24v dc versorge. Widerstand 
weiß ich nicht und stromaufnahme ist nebensächlich.

Mich würde einfach interessieren wie oft pro sekunde man nun dieser 
spule das Magnetfeld wechseln kann. Zirka! Bewegen wir uns da im hz oder 
gar schon im MHz Bereich?

Ich mache noch gar nichts damit, weil ich s erstmal etwas durchsteigen 
sollte in diesem Gebiet.

So, und wenn nun feststeht wie oft man die spule umpolen kann, mit 
welcher Schaltung kann man das realisieren?

Bitte verlangt keine Erklärung warum und wofür ich das brauche, ich will 
nur wissen was möglich ist.
Die Aufgabentellung setzt ja nicht wirklich voraus, dass man wissen muss 
was das Ding dann machen soll.

Freundliche Grüße Dominik

von Klaus (Gast)


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Mach es dir doch erst mal einfach. Betrachte deine Spule als RL-Glied 
bestehend aus dem Wicklungswiderstand und der Induktivität. Dann nimm 
mal an, die Ansteuerung wäre ein Sinus mit 24V Amplitude. Jetzt kannst 
du die Impedanz deines RL-Glides in Abhängigkeit von der Frequenz deines 
Sinus berechnen und daraus wiederum den Strom, der durch die Spule 
fließt.

So kannst du sehen, ab welcher Frequenz noch ein nennenswerter Strom 
fließt und ein Magnetfeld erzeugt.

MfG Klaus

von HildeK (Gast)


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Dominik L. schrieb:
> volle induktivität
Du meinst vermutlich die volle magnetische Kraft bei einem 
Elektromagneten?

Da jede Spule neben der Induktivität L einen ohmschen Drahtwiderstand R 
hat, gibt es eine berechenbare Zeitkonstante. Die ist tau = L/R. Wenn du 
ca. 3-5 mal diese Zeitkonstante nimmst, dann ist das die Zeit, bis du 
praktisch den Maximalstrom erreichst.
Also: es dauert länger bei großem L bzw. kleinem R.
Ansonsten kannst du quasi jede Frequenz nehmen, nur eben wird der 
maximale Strom, begrenzt durch den Spulenwiderstand, nur unterhalb einer 
Frequenz von 1/5tau erreicht.
Sollte die Spannungsquelle einen Innenwiderstand haben, musst du den bei 
der Berechnung zum Spulenwiderstand addieren.

von Polwechsler (Gast)


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Dominik L. schrieb:
> Mich würde einfach interessieren wie oft pro sekunde man nun dieser
> spule das Magnetfeld wechseln kann. Zirka! Bewegen wir uns da im hz oder
> gar schon im MHz Bereich?
>
> Ich mache noch gar nichts damit, weil ich s erstmal etwas durchsteigen
> sollte in diesem Gebiet.
>
> So, und wenn nun feststeht wie oft man die spule umpolen kann, mit
> welcher Schaltung kann man das realisieren?
>
> Bitte verlangt keine Erklärung warum und wofür ich das brauche, ich will
> nur wissen was möglich ist.
> Die Aufgabentellung setzt ja nicht wirklich voraus, dass man wissen muss
> was das Ding dann machen soll.

Die Frage, was möglich ist, hängt damit zusammen, was getan werden soll.

Wenn aber die Spule einfach nur so passiv in der Gegend herumhängt, wenn 
Du so fragst kann man die Spule beliebig schnell umpolen. Klaus hat 
das so gesehen, ganz passend dargestellt. Die Spule ist einfach ein 
Wechselstromwiderstand. Auch ist die Frequenz mit der ein äusseres 
Magnetfeld umgepolt wird in keiner Weise begrenzt.

von Polwechsler (Gast)


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HildeK schrieb:
> Dominik L. schrieb:
>> volle induktivität
> Du meinst vermutlich die volle magnetische Kraft bei einem
> Elektromagneten?

Das wollte er ausdrücklich nicht meinen, denn er schrieb:
> Die Aufgabentellung setzt ja nicht wirklich voraus, dass man
> wissen muss was das Ding dann machen soll.

wobei ich Deine Hilfsbereitschaft ausdrücklich nicht kritisieren will.

von Dominik L. (Firma: Dominik Lackner) (nosnbora)


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Oh mann hier ist noch was los, schon lange kein so aktives Forum mehr 
gesehen :)

Danke an alle Beteiligten, die Posts haben die Infos geliefert die ich 
suchte.
Und hildek hat schon recht, ich meinte damit die magnetische Kraft. 
Keine Ahnung wie dort induktivität hingekommen ist ;)

Kann mir auch noch jemand beim schaltschema helfen? wie gesagt, habe 
wenig Ahnung sobald die Technik so klein wird.. bin zwar elektrisch 
bewandert aber nicht so sehr in diese Richtung.

Toll wärs natürlich wenn's so ein taktmodul schon fertig gibt.

Lg Dominik

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Dominik L. schrieb:
> Angenommen ich hab eine Spule die ich mit 24v dc versorge. Widerstand
> weiß ich nicht und stromaufnahme ist nebensächlich.

Dann fehlt immer noch eine wichtige Angabe: wie groß ist die 
Induktivität deiner Spule?

> Mich würde einfach interessieren wie oft pro sekunde man nun dieser
> spule das Magnetfeld wechseln kann. Zirka! Bewegen wir uns da im hz oder
> gar schon im MHz Bereich?

Es gibt keine obere Grenze.

Man kann das auf zwei Arten betrachten:

1. du legst eine konstante Spannung U an eine (ideale) Spule mit der 
Induktivität L an. Das geschehe zum Zeitpunkt 0 und der Strom durch die 
Spule sei in diesem Moment ebenfalls 0. Dann steigt der Strom durch die 
Spule linear an: I(t) = U/L * t

Also je großer die Spannung ist, desto schneller. Und je kleiner die 
Induktivität ist, desto schneller.

Zahlenbeispiel: eine sogenannte UKW-Drossel [1] hat eine Induktivität 
von typisch 12µH. Wenn du da für 1s eine Spannung von 24V anlegst, 
fließen am Ende I = 24V/(0.000012Vs/A)*1s = 2000000A

Natürlich nur theoretisch. Weil du weder eine Spannungsquelle hast, die 
2 Megaampere liefern kann noch eine Spule finden wirst, die das aushält. 
Aber stell dir einfach vor, du würdest den Strom nur für 10ns (die 
Periodendauer bei 100MHz) anlegen. Auch dann würde der Strom noch bis 
auf 20mA steigen.


2. es liegt eine Wechselspannung der Frequenz f an der Spule L an. Der 
effektive Widerstand der Spule (korrekter Begriff: die Impedanz) ist 
abhängig von der Frequenz: Xl = 2*Pi*f*L. Wenn die Spule jetzt an einer 
(Wechsel)Spannungsquelle mit der Spannung (Effektivwert) U angeschlossen 
ist, dann läßt sich der Strom (ebenfalls Effektivwert) genau so wie für 
einen Widerstand ausrechnen: I=U/Xl.

Zahlenbeispiel: die o.g. UKW-Drossel werde an eine Wechselspannung mit 
24V und einer Frequenz von 100MHz angeschlossen. Xl=7.54K, I=3.2mA


Schlußfolgerung: wenn die Frequenz höher wird, dann fließt zwar weniger 
Strom durch die Spule (und das Magnetfeld wird entsprechend schwächer). 
Aber es gibt keine Frequenz, bei der der Strom auf 0 fällt. Man kann 
natürlich eine praktische Grenze festlegen, etwa daß das Magnetfeld 
mindestens so groß sein soll wie das Erdmagnetfeld. Das ist dann aber 
eine ganz andere Fragestellung.

[1] https://www.google.de/search?q=UKW-Drossel&tbm=isch

von Der Andere (Gast)


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Dominik L. schrieb:
> stromaufnahme ist nebensächlich.

Das ist genau dein Problem.
Der Strom durch die Spule ist eben nicht nebensächlich, sondern die 
Ursache daß sich ein magnetisches Feld aufbaut. Und die Stärke des Felds 
ist proportional zum Strom.
Also musst du zuerst wissen wie groß der Strom sein muss.

Dann kannst du mit:
Axel S. schrieb:
> Spule linear an: I(t) = U/L * t
bei gegebener Spannung und bekannter Induktivität ausrechnen wie lange 
es dauert bis dein Magnetfeld ausreichend stark aufgebaut ist.

Damit es schneller geht brauchst du bei gegebener Spule entweder mehr 
Zeit oder eine höhere Spannung.

von Der Andere (Gast)


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Der Andere schrieb:
> damit es schneller geht brauchst ... entweder mehr Zeit oder
ist natürlich völliger Blödsinn. Bitte vergessen :-)

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Dominik L. schrieb:
> Angenommen ich hab eine Spule die ich mit 24v dc versorge. Widerstand
> weiß ich nicht und stromaufnahme ist nebensächlich.
> Mich würde einfach interessieren wie oft pro sekunde man nun dieser
> spule das Magnetfeld wechseln kann.
Weil das Magnetfeld über die "Rechte-Faust-Regel" 
(https://de.wikipedia.org/wiki/Korkenzieherregel) direkt und 1:1 mit dem 
Strom zusammenhängt, sind alle die Parameter, die ich abgefragt hatte, 
für die Beantwortung der Frage nötig. Denn diese Parameter tauchen alle 
in der Formel für den Strom in einer Induktivität auf...

Also gilt was Lothar M. schrieb:
>> Wie viel geht da?
> Das kommt auf die Induktivität, den Widerstand der Spule, der
> versorgenden Spannung und den gewünschten Strom an...

Der Andere schrieb:
> Dann kannst du mit:
> Axel S. schrieb:
>> Spule linear an: I(t) = U/L * t
> bei gegebener Spannung und bekannter Induktivität ausrechnen wie lange
> es dauert bis dein Magnetfeld ausreichend stark aufgebaut ist.
Diese vereinfachte Formel ignoriert natürlich irgendwelche 
Spulenwiderstände. So wird z.B. in einer 10W-Magnetspule für ein 
24VDC-Ventil der Strom sich irgendwann bei einem halben Ampere 
stabilisieren...

von Dominik L. (Firma: Dominik Lackner) (nosnbora)


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Danke an alle, jetzt hab ich wieder einigen Stoff zum Nachdenken ;)
So langsam wird's klarer.

Nur muss ich noch rausfinden wie ich die spule dann möglichst schnell 
und wiederkehrend umpole.
Meine Suche nach polwendeschalter ergab leider nichts außer relais mit 
5ms ansprechzeit und 2ms abfallzeit..
Aber das wird die häufigen schaltvorgänge nicht lange mitmachen... 
Außerdem zu langsam. Jemand eine Idee wie ich die polung schneller 
gedreht bekomme? Vielleicht mit Elektronik/platinenbauteilen?

Lg Dominik

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Dominik L. schrieb:
> Danke an alle, jetzt hab ich wieder einigen Stoff zum Nachdenken ;)
> So langsam wird's klarer.

Na hoffentlich.

> Nur muss ich noch rausfinden wie ich die spule dann möglichst schnell
> und wiederkehrend umpole.
> Meine Suche nach polwendeschalter ergab leider nichts außer relais mit
> 5ms ansprechzeit und 2ms abfallzeit..

LOL. Wenn irgend etwas wirklich schnell geschaltet werden soll, dann 
ist Schalter kein geeigneter Suchbegriff. Denn Schalter impliziert 
eine mechanische Betätigung. Und die ist nur für komische Interpretionen 
des Wortes schnell.

> Jemand eine Idee wie ich die polung schneller
> gedreht bekomme? Vielleicht mit Elektronik/platinenbauteilen?

Natürlich mit Elektronik. Schon ein Ausgang eines Arduino kann einige 
Millionen Schaltvorgänge in der Sekunde. Allerdings kann er nur 
verhältnismäßig wenig Spannung (typisch 5V) und Strom (typisch 20mA) 
liefern.

Wenn es mehr Bums haben soll, brauchst du einen Verstärker. So etwas 
gibt es preiswert als NF-Verstärker. Eigentlich gedacht zur Ansteuerung 
von Lausprechern (in denen - hoppala - doch tatsächlich auch eine Spule 
sitzt, deren Magnetfeld umgepolt werden soll) kann man die auch 
zweckentfremden. Je nach Typ sind die bis 100kHz tauglich.

Für noch höhere Frequenzen wird die Schaltungstechnik anspruchsvoller. 
Man spricht dann (basierend auf der typischen Anwendung) von Sender- 
Endstufen. Wenn man einen Mittelwellensender bauen wöllte, müßte man bis 
2MHz kommen. Für einen UKW-Sender sind es 100MHz.

Und auch hier gibt es nach oben fast keine Grenze. In einem Mikrowellen- 
herd steckt beispielsweise ein Sender mit 2.5GHz.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Dominik L. schrieb:
> Nur muss ich noch rausfinden wie ich die spule dann möglichst schnell
> und wiederkehrend umpole.
Das schnelle Umpolen allein reicht nicht. Denn wenn du eine Spule nur 
schnell "umpolst", dann stellt sich ein mittlerer Strom ein, der 
ziemlich konstant ist.
Wenn du abwechselnd das "maximale" und dann wieder kein Magnetfeld 
willst, dann musst du es schaffen, den Strom schnellstmöglich 
aufzubauen, wieder auf 0 zu bringen, wieder aufzubauen und wieder auf 0 
zu bringen usw. usf...

von Dominik L. (Firma: Dominik Lackner) (nosnbora)


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Hallo!

Hab mal nach nf verstärkern gesucht,
Die Boards sind alle ziemlich gleich aufgebaut und soweit auch klar.

Man hat die Einspeisung vom Netz, und zwei Ausgänge zu den lautsprechern 
(stereo), in diesem Fall meine spulen.

Doch jedes Board hat natürlich einen line in für das tonsignal das er 
verstärken soll. womit ersetze ich dieses signal, oder brauch ich das 
nicht um mit dem poti eine Frequenz an den Ausgängen zu erzeugen?

Es gibt auch Boards mit 2 potis die explizit als Volume und Frequency 
Adjustment angegeben sind. Welchen dieser beiden Zwecke hat nun ein poti 
das allein auf einem board ist?

Und wenn ich zwei spulen gegengleich  pulsen will müsste die eine 
richtig an den Speaker Ausgang und die andere umgepolt anschließen, 
richtig? Damit die eine blöd gesagt "Flasch herum startet"

Lg Dominik

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Dominik L. schrieb:

> Hab mal nach nf verstärkern gesucht,
> Die Boards sind alle ziemlich gleich aufgebaut und soweit auch klar.
...
> Doch jedes Board hat natürlich einen line in für das tonsignal das er
> verstärken soll. womit ersetze ich dieses signal, oder brauch ich das
> nicht um mit dem poti eine Frequenz an den Ausgängen zu erzeugen?

OMG! Dir fehlen so dermaßen Grundlagen, das kriegst du auf absehbare 
Zeit nicht hin. Und es hat auch keinen Sinn, dir hier immer Details zu 
erklären, wenn dir schon der grobe Überblick fehlt.

Tu dir einen Gefallen und kaufe ein Buch für Elektronik-Einsteiger. Oder 
wenn es sowas in deiner Gegend noch gibt: leihe es in einer Bibliothek. 
Dann nutze die kommenden Feiertage dazu, es zu lesen.

von Dominik L. (Firma: Dominik Lackner) (nosnbora)


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Ich weiß deine Kritik zu schätzen, natürlich lese ich sehr viel um in 
diesem Bereich sicherer zu werden, aber zu sagen, dass ich es nicht 
schaffe ist schlicht unnötig.

Ich bin auch kein koch und noch immer nicht verhungert, alles klar? ;)

Bei jedem meiner Projekte bin ich als neuling und unwissender gestartet, 
und es war jedes mal ein Erfolg. Und der erste Schritt davon war immer 
ein Forum in dem man sich dumm angestellt hat. Alles weitere kommt 
durchs machen..

Wenn es dir zu viel Arbeit ist mir weiter zu helfen ist das kein 
Problem, vielleicht nimmt sich ein anderer Zeit mir meine Fragen zu 
beantworten oder zu erklären wie ich besser fragen sollte.

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