Hallo!
ich habe einen selbstgebauten Koaxialshunt, der aus 20 Stk. in parallel
geschalteten 1kOhm SMD-Widerstand besteht. Da es wenig induktiv und
frequenzabhängig sein soll ist die Platine in einer Blechkiste gebaut
und mit BNC als Eingangs- und Ausgangsbuchse.
Nach dem Löten habe ich einen genauen 50 Ohm gemessen - schön.
Problem ist aber: wenn ich 2 V (50 Hz) eingebe, ich messe einen Strom
von 15,88 mA. Damit ergibt sich nach dem Ohmschen Gesetz U = I*R einen
Widerstand von 63.09 Ohm. Kann es an der BNC-Buchse liegen? Aber die
zusätzliche 13 Ohm durch die Buchse kommt mir bisschen viel vor. Wie
kann ich die Genauigkeit verbessern? Da ich den Shunt zur Strommessung
brauche ist es mir wichtig dass der 50 Ohm auch 50 Ohm bleibt. Habt Ihr
vielleicht Vorschläge?
Danke im voraus und Grüße!
Tomo
tomo schrieb:> ich habe einen selbstgebauten Koaxialshunt, der aus 20 Stk. in parallel> geschalteten 1kOhm SMD-Widerstand besteht. Da es wenig induktiv und> frequenzabhängig sein soll ist die Platine in einer Blechkiste gebaut> und mit BNC als Eingangs- und Ausgangsbuchse.
Ein 50Ω Shunt? In einem Aufbau, der sowieso nominal 50Ω Wellenwiderstand
hat? Ergibt irgendwie keinen Sinn. Ein 50Ω Lastwiderstand wäre etwas
anderes.
> Nach dem Löten habe ich einen genauen 50 Ohm gemessen - schön.> Problem ist aber: wenn ich 2 V (50 Hz) eingebe, ich messe einen Strom> von 15,88 mA.
Woher kommen deine 2V @ 50Hz? Welche Kurvenform? Wie gemessen? Wenn das
ein Shunt ist, was ist die Last? Und wie hast du den Strom gemessen?
> Kann es an der BNC-Buchse liegen?
Wohl eher ein simpler Meßfehler. Sagt dir "stromrichtige Messung" vs.
"spannungsrichtige Messung" etwas?
Anbei das Bild.
Gemessen mit 2V AC.
Falls du meintest wie es aussieht mit DC - warum soll ich es in DC
messen?
Von oben kommt die Eingangsspannung und unten die Ausgangsbuchse zur
Strommessung. Auf der zweiten kleinen Platine ist eine Schutzschaltung,
die aber zurzeit nicht verwendet wird, die Verbindung mit der
Shunt-Platine ist daher abgelötet, soll hier somit keinen Einfluss
haben. Die Platine sind andersum eingebaut, die Widerstände sieht man
daher hier auch nicht.
Hoffe das hilft.
tomo schrieb:> Kann es an der BNC-Buchse liegen?
Nein, wenn du sie nicht völlig falsch angelötet hast. Eher am
Innenwiderstand deines Strommessgeräts im 20mA Messbereich. Da ist ein
Wert von 10 Ohm nicht ungewöhnlich.
tomo schrieb:> Falls du meintest wie es aussieht mit DC - warum soll ich es in DC> messen?
Weil man mit DC oftmals genauer misst. Und weil die Frequenz-
abhängigkeit der Messung normalerweise bei 50Hz noch keine
Rolle spielt.
> Ein 50Ω Shunt? In einem Aufbau, der sowieso nominal 50Ω Wellenwiderstand hat?
Ergibt irgendwie keinen Sinn. Ein 50Ω Lastwiderstand wäre etwas anderes.
Es handelt sich um eine Strom und Spannungsmessung bei höherfrequente
Hochspannung. Es wird zunächst ein Messsystem mit einem internen Shunt
50 Ohm verwendet. Um die Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu
gewährleisten, möchte ich bei der UI-Messung über einen Spannungsteiler
(Uu) bzw. Shunt (Ui) und ein DAQ System auch einen 50 Ohm verwenden.
> Woher kommen deine 2V @ 50Hz? Welche Kurvenform? Wie gemessen? Wenn das ein
Shunt ist, was ist die Last? Und wie hast du den Strom gemessen?
Ich wollte die Frequenzabhängigkeit von dem Shunt messen. Meine
Spannungsquelle ist jetzt ein Frequenzgenerator, damit ich die 2 V für
verschiedene Frequenzen eingeben kann. Der Frequenzgenerator wird am
Eingang direkt angeschlossen und am Ausgang ein Multimeter für den
Strom. In diesem Fall ist mein Shunt also mein Last, oder doch nicht?
> Wohl eher ein simpler Meßfehler. Sagt dir "stromrichtige Messung" vs.
spannungsrichtige Messung" etwas?
Ja, ist doch wie ich es gemessen habe? Oder habe ich es irgendwie falsch
verstanden?
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> Nein, wenn du sie nicht völlig falsch angelötet hast. Eher am Innenwiderstand
deines Strommessgeräts im 20mA Messbereich. Da ist ein Wert von 10 Ohm nicht
ungewöhnlich.
Falsch gelötet ist es nicht. Ohne das Anlegen der Spannung habe ich
einen genauen 50 Ohm gemessen. Das verwendete Messgerät ist ein LM2330
Multi 13S Multimeter, leider habe ich keine Angabe gefunden, wie hoch
der Innenwiderstand ist.
tomo schrieb:> Ich wollte die Frequenzabhängigkeit von dem Shunt messen. Meine> Spannungsquelle ist jetzt ein Frequenzgenerator, damit ich die 2 V für> verschiedene Frequenzen eingeben kann. Der Frequenzgenerator wird am> Eingang direkt angeschlossen und am Ausgang ein Multimeter für den> Strom. In diesem Fall ist mein Shunt also mein Last, oder doch nicht?
Hast du die Spannung am Shunt auch gemessen, oder dich nur darauf
verlassen das die eingestellten 2V des Funktionsgenerators stimmen?
Gruß,
Maije
tomo schrieb:> Das verwendete Messgerät ist ein LM2330> Multi 13S Multimeter, leider habe ich keine Angabe gefunden, wie hoch> der Innenwiderstand ist.
Dazu finde ich leider auch nichts. Wenn du ein zweites Multimeter hast,
kannst du den Innenwiderstand deines LM2330 13S nachmessen. Wie oben
geschrieben: ca. 10 Ohm ist in kleinen Strommessbereichen recht üblich.
tomo schrieb:>> Wohl eher ein simpler Meßfehler. Sagt dir "stromrichtige Messung" vs.> spannungsrichtige Messung" etwas?> Ja, ist doch wie ich es gemessen habe? Oder habe ich es irgendwie falsch> verstanden?
Wie denn jetzt? Hast du Stromrichtig oder Spannungsrichtig gemessen? Die
Frage ist wichtig, wenn du zwei Messgeräte gleichzeitig einsetzt (nicht
nacheinander erst Strom und dann Spannung misst). Das geht entweder
stromrichtig oder spannungsrichtig (aber nicht beides gleichzeitig).
In deinem Fall wäre die Spannungsrichtige Messung vorzuziehen. Denn dein
Strommessgerät schluckt wahrscheinlich einen signifikanten Teil der
Spannung (während dein Spannungsmessgerät kaum etwas signifikantes vom
Strom abzwacken dürfte). In kleinen Messbereichen ist die
Spannungsmessung meist viel näher an der idealen Messung als die
Strommessung.
tomo schrieb:> leider habe ich keine Angabe gefunden, wie hoch der Innenwiderstand ist.
Tzpisch für viele Multimeter ist ein Spannungsabfall von 200mV
bei "Vollausschlag". Versuch doch mal im nächst grösserem Strom-
bereich zu messen.
Lothar M. schrieb:> Ich würde da zuallererst einfach mal die Widerstandsmessfunktion meines> Multimeters ausprobieren...
Das hat er wohl bereits. Die Wahrscheinlichkeit, das bei seiner
zweiten Messung der Widerstand des Amperemeters nicht berück-
sichtigt wurde, ist wohl am grössten.
tomo schrieb:> Problem ist aber: wenn ich 2 V (50 Hz) eingebe, ich messe einen Strom> von 15,88 mA.
Wie hast du das gemessen?
Bei 50Ω empfiehlt es sich, das Voltmeter parallel zum Widerstand zu
schalten und das Ampermeter zwischen Signalquelle und Last/Voltmeter.
Harald W. schrieb:> Die Wahrscheinlichkeit, das bei seiner> zweiten Messung der Widerstand des Amperemeters nicht berück-> sichtigt wurde, ist wohl am grössten.
Oder andersrum: es wird eben nicht die zum gemessenen Strom gehörige
Spannung über dem Shunt zur Berechnung genommen.
> Nach dem Löten habe ich einen genauen 50 Ohm gemessen - schön.> Problem ist aber: wenn ich 2 V (50 Hz) eingebe, ich messe einen Strom> von 15,88 mA. Damit ergibt sich nach dem Ohmschen Gesetz U = I*R einen> Widerstand von 63.09 Ohm.
Das Ohmsche Gesetz gilt nur bei DC oder reinen Widerständen. Da du bei
DC und AC unterschiedliche Werte bekommst, heißt das, dass deine
Anordnung kein reiner Widerstand sondern eine komplexe Impedanz ist. Da
kannst du mit deinem Multimeter nichts Sinnvolles messen. Lass dir
Strom and Spannung simultan am Oszilloskop anzeigen - dann kannst du
schonmal grob abschätzen ob kapazitive oder induktive Anteile
überwiegen. Alternativ würde dir ein VNA gleich die Impedanz über
Frequenz liefern.
> Den VNA für 50Hz will ich sehen :-)
Gibt's schon, z.B. Keysight ENA-Serie "5 Hz to 20 Ghz" ;-) Oder auch
Adapter.
Aber bei seinem "HF"-Aufbau, geh ich davon aus, dass er normalerweise
schon höhere Frequenzen hat und die 50Hz nur genommen hat, weil sie
gerade zur Verfügung standen.
Wenn's wirklich nur um Frequenzen im Audio-Bereich geht, könnte man sich
evtl mit ner Soundkarte was zurechtbasteln - würd mich nicht wundern,
wenn's da schon was Fertiges für Boxen-/Filterbau gibt.
Um einen möglichst reinen ohmschen Widerstand für niedrige Frequenzen zu
bekommen, kann er evtl mit seinem Aufbau einfach solange rumspielen, bis
er bei den AC-Messungen auch die erwarteten 50Ω bekommt. Ich würd mal
mit dem Entfernen der Koaxkabel anfangen ...
foobar schrieb:> Ich würd mal mit dem Entfernen der Koaxkabel anfangen ...
...und die Widerstände durch Kohleschicht-Widerstände ersetzen (oder
andere induktionsarme Modelle), wenn es andere sind.
Aber bei 50Hz glaube ich nicht so recht, daß es daran liegen soll...
> Aber bei 50Hz glaube ich nicht so recht, daß es daran liegen soll...
Ja, ich vermute auch eher den "Wer misst misst Mist"-Effekt. Multimeter
sind bei AC eh mehr Schätzeisen als Messgerät.
foobar schrieb:> Das Ohmsche Gesetz gilt nur bei DC oder reinen Widerständen. Da du bei> DC und AC unterschiedliche Werte bekommst, heißt das, dass deine> Anordnung kein reiner Widerstand sondern eine komplexe Impedanz ist.
Bei 50Hz gehört dazu schon einiges. Die Anschlussdrähte der verwendeten
Komponenten werden da nicht viel zu Stande bringen. Es geht um 50Hz,
nicht 500MHz.
Bei der 50 Hz Messung dürfte es der Widerstand des Strommessers sein der
Stört. Auch die nominal 50 Ohm am Ausgang des Funktionsgenerators müssen
nicht so genau sein.
Die Schaltung hat ein kleines Problem mit dem Koax Kabel zum Abgriff der
Spannung am Widerstand. Bei hohen Frequenzen sind das auch noch einmal
50 Ohm die parallel sind.
Ein passendere Aufbau wäre eher so etwas wie ein Pi Dämpfungsglied (z.B.
10 oder 20 dB), so dass die 50 Ohm an Eingang nur wenig von der Last am
Ausgang abhängt. Trotzdem sollte der Ausgang bis am Messgerät /
Verstärker noch richtig abgeschlossen sein.
Lurchi schrieb:> Die Schaltung hat ein kleines Problem mit dem Koax Kabel zum Abgriff der> Spannung am Widerstand. Bei hohen Frequenzen sind das auch noch einmal> 50 Ohm die parallel sind.
Das kommt drauf an, was "hohe Frequenzen" sind und wie das Koaxkabel
abgeschlossen ist.
Wolfgang schrieb:> Bei 50Hz gehört dazu schon einiges.
Nun, wenn man 50Hz über hunderte oder tausende km überträgt, gibts
da schon induktive und kapazitive Effekte. Aber davon ist der TE
ja weit entfernt.
