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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Selbstgewickelte Spule ausmessen


Autor: Daniel (Gast)
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Hallo!

Also ich muss für ein kleines Projekt eine Spule selbst wickeln. Das
Problem dabei ist, dass die Induktivität sehr genau sein sollte.(auf mH
genau!!)

Die Frage ist nun, wie ich nach dem wickeln die Induktivität nachmessen
bzw. gegebenenfalls den Schwingkreis , welcher aus dieser Spule und
einem Kondensator in Serie besteht, abstimmen kann!

Hat diesbezüglich jemand Inforamtionen zu Hande? Welche Gerätschaften
brauche ich dafür?
Ich hätte von meinem Vater ein sogenanntes "Dipmeter" zu Hause, weiß
aber nicht wie die Beschaltung bzw. der Messaufbau für so einen Zweck
(abstimmen eines Serienschwingkreises auf eine bestimmte
Resonanzfrequenz ) auszusehen hat!

Danke!

Autor: Michael Wilhelm (Gast)
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Vor einigen Jahren musste ich einmal eine Drossel ohne Bezeichnung
ausmessen. Folgendes:
Funktionsgenerator nehmen, einen Tiefpass aufbauen (recht hochohmig
wegen dem Innenwiderstand des FG), danach das Oszi nehmen und den 3dB
Punkt heranziehen, um den Frequenzabfall zu bestimmen. danach rechnen.

MW

Autor: AxelR. (Gast)
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Hallo,
sehr genau sein sollte.(auf mH
genau!!)

meinst Du auf µH genau, oder auf mH genau?
Wie groß muss die Spule denn sein? Für eine Frequenzweiche?
Wenn Du, ausser dem DIP-Meter, nichts weiter zur Verfügung hast,
könntest Du die eine Halbbrücke aufbauen.
Du nimmst deine Soundkarte (oder einen Tongenerator) und stellst eine
Frequenz ein. Ein 100 Ohm Widerstand in Reihe mit der Spule bildet
einen Spannungsteiler. Wenn Du nun über der Spule die halbe Spannung
messen kannst, die der erzeugten (Wechsel)Spannung entspricht, ist der
Wechselstromwiderstand deiner Spule genauso gross wie dein Widerstand
(hier 100 Ohm).
Aus der Frequenz und dem Wechselstromwiderstand kannst Du nun die
Induktivität berechnen. Den Ohmschen Widerstand der Spule lass mal
ausser acht.

Wechselstromwiderstand= 2 x PI x Frequenz x Induktivität.

Umstellen nach Induktivität müsstest Du selber...

statt dem 100Ohm Widerstand kannst Du Dir auch eine bekannte
Induktivität nehmen. Ist die Spannung zwischen beiden U/2, sind beide
Induktivitäten (in etwa) gleich

Gruß
AxelR.

Autor: geebee711 (Gast)
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Ich nehme immer den Networkanalyzer. :-P

Ansonsten schliess ich mich den Vorpostern an.

Autor: Daniel (Gast)
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Ok,prima!

Networkanalyser habe ich keinen zur Hand, aber ich werde die anderen
Methiden durchprobieren ;-)

Zur Genauigkeit: Es geht um die Spule des Serienschwingkreises für die
U3280M RFID Base Station von Atmel :-)

Da hab ich die Vorgabe von 1.35mH und einen C von 1.2 nF.

Wie auch immer, habe in Erfahrung gebracht, dass die Spule recht
kritsch ist, daher möchte ich diese sauber wickeln :-)


Mfg

Autor: Daniel (Gast)
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Korrektur zu oben:

U2270B ist natürlich die richtige Bezeichnung der Base Station, nicht
U3280M :-)

Sorry...

Autor: karadur (Gast)
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Hallo

wenn du ein Dipmeter hast schalte einen bekannten Kondensator mit der
Spule zu einem Parallelschwingkreis zusammen. Koppel das Dipmeter lose
an( paar cm weg vom Schwingkreis ) und suche die Resonanzfrquenz.
Der Rest ist Mathematik.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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die Sache ist nun, da wir wissen, was Du vorhast, wesentlich einfacher.
Du nimmst einen 125Khz Generator und stimmst auf Maximum ab...

Autor: Daniel (Gast)
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Hmmm, na wenn das so einfach geht, wär das schon super....

Also einfachen Frequenzgenerator hab ich zuhause, damit sollte das
schon hinhauen :-)

Mann, dass ich auf das Einfachste nicht gekommen bin!
Das heißt also ich schalte die Spule mit dem C ganz einfach in Serie
und lege an die eine Seite der Reihenschaltung das 125kHz Signal an und
messe auf der anderen Seite mit einem Oszilloskop, bis die Amplitude des
Signals am größten ist.

Ist das so richtig?

Autor: Christian Rötzer (Gast)
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Du kannst auch einfach Deine Zielschaltung anwerfen, und die
Stromaufnahme auf Maximum trimmen, da es sich um einen
Serienschwingkreis handelt. Aber Amplitude auf Maximum ist ebenfalls
ok.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Daniel, wenn Du die Spule und den Kondensator in REIHE schaltest, wirst
Du am Oszi ein Spannungsminmum bei Resonanz erhalten.

Wenn Du die Spule und den Kondensator PARALLEL schaltest, wirst Du ein
Spannungsmaximum feststellen. Schliess den Generator nicht einfach so
an den Schwingkreis, sondern verwende einen Vorwiderstand von vlt.
1Kohm.
(Sonst kann die Spannung ausserhalb der Resonanz ja nicht
zusammenbrechen, weil der generator "nachschiebt")

Ich habe das jetzt mal mit Absicht so geblümt erklärt, sorry.

AxelR.

Autor: Feadi (Gast)
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Hallo,

wer sehr oft Spulen ausmessen muss, sollte vielleicht sowas bauen:
http://www.sprut.de/electronic/pic/projekte/lcmete...

Gruß, Feadi

Autor: Daniel (Gast)
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@Axel Rühl:

Ok! Danke für die Aufklärung :-)

Nur wie meinst du das mit "außerhalb der Resonanz nicht
zusammenbrechen?"

Bei der Serienresonanz bricht die Spannung ja BEI Resonanz
zusammen(also ein Minimum) und nicht außerhalb?!

Oder hab ich dich falsch verstanden?!

Autor: karadur (Gast)
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Hallo

ein Dipmeter nutzt die Resonanz aus. Wenn der Schwingkreis auf Resonanz
geht zieht er Energie, was das Dipmeter anzeigt.

Autor: AxelR. (Gast)
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Bei Serienresonanz ja, bei Parallelresonanz genau umgekehrt.
Kann ja jeder machen, wie er will...

Autor: Marc Mk (macmek)
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Ich habe den Vorschlag von AxelR. aufgebaut doch dabei gibt es 
Abweichungen:
Es ist 10 uH aufgedruckt, aber gemessen und umgerechnet erhalte ich 7uH.
Oder es ist 3mH aufgedruckt, aber gemessen und umgerechnet erhalte ich 
5,9 mH ?

Dabei wäre es so einfach, die Skala auf Kanal 1 halbieren und dann nur 
noch am Frequenzgenerator drehen bis beide Signale gleich gross sind.

Woher kommt die Abweichung und wie kann man sie kompensieren ?
(Durch die Spule ist es ja eine Art "belasteter Spannungsteiler" ?
Hat der fliessende Strom einen Einfluss ?)

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Daniel,

>Die Frage ist nun, wie ich nach dem wickeln die Induktivität nachmessen
>bzw. gegebenenfalls den Schwingkreis , welcher aus dieser Spule und
>einem Kondensator in Serie besteht, abstimmen kann!

Ich habe das mal für eine Rogowski-Spule mit 10mH machen müssen. Dazu 
nahm ich die Schaltung aus dem Anhang.

Man variiert solange die Frequenz eines Sinusgenerators, bis sich am 
Ausgang des OPamp ein Maximum ergibt. Mit dieser Frequenz geht man dann 
in die Thomson-Formel und erhält ziemlich genau die Induktivität.

Der 26R Widerstand im Bildchen ist der Widerstand der Rogowski-Spule. 
Falls deine selbtgewickelte Spule einen niedrigeren Widerstand hat, mußt 
du einen Mindestwiderstand von 10R (für 10mH) einfügen, so wie im Bild. 
Sonst wird die Phasendrehung für den TL081 ungemütlich und er fängt an 
zu schwingen.

Kai Klaas

Autor: Dennis U. (atmegadennis)
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Hallo Daniel, für den besagten RFID leser benötigst du keine soooo tolle 
Spule, du kannst den aufgewickelten Draht direkt aus der Packung nehmen 
und es funzt, wenn du Dich hier mal in anderen Foren umsiehst, wirst du 
merken, das mehrere Leute diesen Bausatz bereits gebaut haben und jeder 
seine Eigene Meinung zu der Spule hat. Meine Erfahrungen habe ich Dir 
oben geschildert.

Ich habe zum Einbau in meine Haustür dann eine fertige Luftspule von der 
Angelika mit 1,5mH bestellt, mit der geht des Ding durch den Putz durch 
sher zufriedenstellend.

Autor: Marc Mk (macmek)
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Kann mir jemand sagen, wie ich den Messfehler kompensieren kann ?

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Bist du denn sicher, daß deine Vergleichsobjekte auch die Induktivität 
haben, die drauf steht?

Autor: Marc Mk (macmek)
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Ja, das wurde in der Fabrik aufgedruckt. (Wenn nicht mehr drin ist, was 
drauf steht, dann gute Nacht...)

Und weil sich die Frequenz ändert, wenn ich statt 100 Ohm mit 50 Ohm 
messe. (Von 3,5 kHz auf 2,8 kHz sinkt)

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Welche Toleranzen haben denn die Vergleichsspulen? 20% sind nicht 
ungewöhnlich...

Autor: Marc Mk (macmek)
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Über die erste Spule finde ich nichts mehr, aber bei der zweiten steht 
im Datenblatt +-20%  (Autsch), das erklärt einiges, aber nicht alles.

Wenn ich mit der gleichen Spule messe, aber die Serie-Widerstände 
ändere, ändert sich die Resonanzfrequenz und damit auch der berechnete 
Wert der Spule erheblich.
(4,5 mH bei 100 Ohm und 2,8 mH bei 50 Ohm von 3mH +-20%)

L = XL / ( 2  Pi  f)
Irgendetwas fehlt doch in der Formel ?

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Marc,

mit meiner Methode (siehe Anhang) ergibt sich ohne Widerstand eine 
Resonsnanzfrequenz von 29058 Hz, bei 50 Ohm 29057 Hz und bei 100 Ohm 
29050 Hz. Die Abweichung ist also nur 0,03%. Mit der Thomson-Formel 
ergibt sich deshalb bei der Induktivitätsbestimmung eine Abweichung von 
weniger als 0,06%.

Die umgeformte Thomsonformel sieht so aus:

L = 1 / ((2  pi  f)^2 * C)

"C" ist die 10nF aus der Schaltung und "f" ist die Resonanzfrequenz, bei 
der die Amplitude der Sinsuspannung am Ausgang des OPamp maximal wird.

"C" sollte ein 1%-iger Styroflexkondensdator sein. Mißt man die 
Kapazität von "C" zusätzlich mit einem genauen C-Meter, lassen sich mit 
dieser Methode die Induktivitäten von Spulen äußerst genau messen.

Ein Tipp: Die Schaltung arbeitet stabil, wenn der Serienwiderstand über 
5 Ohm liegt. Darunter kann die Schaltung instabil werden, da dann die 
Phasendrehung der Gegenkopplung kritisch wird.
Außerdem solltest du die zu messende Induktivität mit kurzen Anschlüssen 
direkt an die Schaltung hängen, um Steukapazitäten klein zu halten.

Kai Klaas

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