Hallo zusammen ,
ich benötige mal die Hilfe von HF Profis.
Im Anhang habe ich den betreffenden Schaltplan hochgeladen.
Es handelt sich um einen temperaturkompensierten Schwingkreis für einen
induktiven Näherungssensor.
Ich wollte die Schaltung nach diesem Plan nachbauen.
Unten links im Schaltplan unter den Spulen ist ein 1µF Kondensator zu
sehen und genau um den geht es.
Der sollte doch nach meinem Verständnis auch ein Keramik Kondensator
sein und NP0 oder CG0 aufweisen oder ?
Das Problem ist nur , das ich 1µF Keramik Kondensatoren nicht in NP0
finden kann. Gibt es die überhaupt ?
Oder ist der Kondensator evl. kein Keramik Kondensator ?
Der Vollständigkeit halber nenne ich noch die Werte der anderen
Bauteile.
Die Spule ist aus 10x0,05 HF Litze mit 23µH.
Sie ist bifilar angeschlossen auf einem 7,4mm x 3,9mm Schalenkern.
C1 ist 1nF und C2 200pF.
R3 hat 200 Kilo Ohm , Re 300 Ohm und Rc 600 Ohm.
Der Schwingkreis arbeitet mit ca. 1 MHz.
Wer kann mir da helfen ? Bin für jede Info dankbar.
Gruß
Alex
Alex schrieb:> chaltplan unter den Spulen ist ein 1µF Kondensator zu> sehen und genau um den geht es.>> Der sollte doch nach meinem Verständnis auch ein Keramik Kondensator> sein und NP0 oder CG0 aufweisen oder ?
Nein, für 1Mhz ist das praktisch ein Kurzschluß, da liegt nur
Gleichspannung an. Dafür muss der Kondensator nur einen möglichst
niedrigen Scheinwiderstand haben. Kannst ja mal ausrechnen, wie groß
der Blindwiderstand von 1µF bei 1MHz ist ;-)
Die Schwingkreiskondensatoren müssen den Temperaturmoeffizienten der
Induktivität kompensieren und auch dafür ist selten NP0 die richtige
Wahl.
Oft passt N750 einigermassen, aber das musst du ausprobieren, evtl auch
verschiedene Tk kombinieren.
Einen wirklich temperaturkompensierten Oszillator zu bauen ist nicht so
einfach, wie es aussieht, da kommt es auf Kleinigkeiten an.
Alex schrieb:> Die Spule ist aus 10x0,05 HF Litze mit 23µH.> Sie ist bifilar angeschlossen auf einem 7,4mm x 3,9mm Schalenkern.
Einen solchen Kern würde ich vermeiden. Es gibt zwar solche Kerne mit
einem großen eingeschliffenen Luftspalt und einem Abgleichstift, aber
wenn du das nicht hast, hängt die Induktivität enorm von der Größe des
Luftspalts ab. Das ist praktisch nicht stabil zu bekommen.
Alex schrieb:> Es handelt sich um einen temperaturkompensierten Schwingkreis für einen> induktiven Näherungssensor.
Mich würde interessieren ob zu der Schaltung noch irgendwo ein paar
erklärende Worte existieren, die Funktionsweise des Oszillators und die
Wirkungsweise der Temperaturkompensation, hast Du noch einen Link oder
einen anderen Literaturhinweis zu der Schaltung?
Äxl (geloescht) schrieb:>>für einen induktiven Näherungssensor.> Das wird eine offene Schalenkernhälfte sein...
Stimmt, das hatte ich übersehen.
Allerdings stellt sich da die Frage, weshalb das Ding
temperaturkompensiert sein muss. Unabhängigkeit von der Betriebsspannung
wäre imho wichtiger.
Meines Wissens haben solche Sensoren auch keinen HF-Ausgang, sondern
zeigen das Abreissen der Schwingung anhand einer Strom- oder
Spannungsänderung im Oszillator an.
Den 1uF würde ich als Folie ausführen mit 100nF keramisch parallel.
C1, C2 als NP0 oder Syroflex. Oft ist es gut, solche Cs mit einem dünnen
Wachsüberzug zu versehen, dann stört Zugluft nicht mehr sonderlich.
(NP0 hat nach meiner Erfahrung oft auch eine kleine Temp.-Drift)
Philip schrieb:> NP0 hat nach meiner Erfahrung oft auch eine kleine Temp.-Drift
Wofür, glaubst Du, steht NP0?
Wenn, geht es aber um den Tk des ganzen Oszillators, und Wicklungen auf
Kunststoff-Spulenkörpern haben i.d.R. einen positiven Tk, den man mit
dem negativen Tk des Schwingkreiskondensators versucht zu kompensieren.
Hp M. schrieb:> weshalb das Ding> temperaturkompensiert sein muss. Unabhängigkeit von der Betriebsspannung> wäre imho wichtiger.
Konstante Betriebsspannung bereitzustellen ist ein Kinderspiel,
konstante Temperatur dagegen eher weniger. Ofmals sollen solche Geräte
von -40°C bis +70°C einwandfrei und ohne Änderung ihrer Eigenschaften
funktionieren.
nachtmix schrieb:>> NP0 hat nach meiner Erfahrung oft auch eine kleine Temp.-Drift>> Wofür, glaubst Du, steht NP0?
Sicher nicht für 0,000000000000000000000000000 über den kompletten
Temperaturbereich. ;-)
Bernd K. schrieb:> Mich würde interessieren ob zu der Schaltung noch irgendwo ein paar> erklärende Worte existieren
Frequenzbestimmendes Element sind natürlich der Serien- und der
Parallelschwingkreis, deren hier gezeigte Anordnung ein
!Bandpass!-Halbe-Glied bildet. Im der hier gezeigten Anwendung fallen
die obere und die untere Grenzfrequenz des Bandpass zusammen, sodass die
Anordnung idealerweise nur eine Frequenz durchlässt. In diesem Fall ist
die Phasendrehung des Bandpass
0 (null) Grad. Die Anordnung der Transistoren dreht das verstärkte
Signal um 360 bzw 0 Grad und koppelt es auf den Eingang des Bandpass
zurück, das System oszilliert. Die Stärke der Mitkopplung wird durch das
Verhältis der Widerstände R_c und R_e bestimmt.
Der Arbeitspunkt der Transistoren ist durch Gegenkopplung stabilisiert.
Bei geschickter Anordung der Transistoren auf der Leiterplatte dürfte
der Oszillator weitgehend temperaturstabil sein.
Interessant ist das Schaltbild der Spulen. Gemeint ist vermutlich, dass
die Felder der Spulen sich gegenseitig auslöschen, sodass der Oszillator
!nicht! schwingt. Sobald die Kopplung der Spulen unterbrochen wird,
schwingt das System, es ensteht ein detektierbares Signal, dessen genaue
Frequenz für Sensorfunktion unerheblich ist.
G. O. schrieb:> Interessant ist das Schaltbild der Spulen. Gemeint ist vermutlich, dass> die Felder der Spulen sich gegenseitig auslöschen, sodass der Oszillator> !nicht! schwingt. Sobald die Kopplung der Spulen unterbrochen wird,> schwingt das System, es ensteht ein detektierbares Signal, dessen genaue> Frequenz für Sensorfunktion unerheblich ist.
Guten Abend zusammen ,
G.O.(aminox86) hat die Schaltung zu 100 % richtig analysiert !
Die Spule ist aus 10 x 0,05 HF Litze gewickelt und bifilar angezapft.
Sprich es wurde eine einzelne Ader der HF Litzen Spule gegensinnig
angeschlossen.
Die Schaltung habe ich in einem Fachartikel aus dem Jahr 1990 gefunden.
Ich hänge euch mal die komplette Beschreibung an.
O.G du kennst dich ja scheinbar super aus mit der HF Materie.
Kannst du mir sagen was eine geschickte Anordnung der Transistoren wäre
?
Und könntest du mir was zu dem 1µF Kondensator in den Schaltplan sagen ?
Was könnte das für ein Typ von Kondensator sein ?
Ich wollte die Schaltung funktionsfähig aufbauen.
Würde mich über gute Tipps bei der Bauteileauswahl freuen , da ich von
dem HF Bereich null Ahnung habe.
Gruß
Alex
Alex schrieb:> ...hat die Schaltung zu 100 % richtig analysiert !
Zuviel der Ehre. Nachdem ich den erläuternden Text gelesen habe
genehmige ich mir 51% ;-).
Laut Text handelt sich bei dem Oszillator um einen induktiven Dreipunkt-
-Oszillator (Hartley), dessen !Spulengüte! temperaturkompensiert werden
soll,
die Schwingfrequenz bzw der Frequenzgang ist zunächst einmal von
untergeordneter Bedeutung. Um die Kompensation durchzuführen, jongliert
der Autor mit den !Wicklungwiderständen! (im Text R_1 und R_2) der
beiden Teilspulen. Ich zitiere
1
"Diese Bedingung zweier Spulen mit gleicher Induktivität und verschiedenen Verlustwiderständen läßt sich z.B. realisieren, wenn man für die Rückkopplungswicklung L2 eine oder mehrere Adern einer HF-Litze verwendet."
Für den praktischen Aufbau ist daher notwendig, die ohmschen
Widerstände der Teilwicklungen genau zu bestimmen um dann die Werte der
übrigen Bauelemente nach der im Text genannten Kompensations-bedingungen
sowie die Werte der Widerstände für die Kreisverstärkung zu errechnen.
Ob die Schwingfrequenz temperaturstabil sein soll hängt sicherlich von
der Folgeschaltung und der Anwendungsumgebung ab, für mich ist es
Geschmackssache.
Was die Temperaturkompensation des Arbeitspunktes der Transistoren
angeht, vergiss was ich geschrieben habe, die Dioden sind zu diesem
Zweck vorgesehen. Der 1µF-Kondensator schließt den HF-Kreis. Sein Wert
ist unkritisch, der Blindwiderstand sollte bei der sich einstellenden
Schwingfrequenz, ich sag´ mal, 10-mal kleiner sein als der
Emitterwiderstand, sein Temperaturgang ist ohne Bedeutung.
G. O. schrieb:> Für den praktischen Aufbau ist daher notwendig, die ohmschen> Widerstände der Teilwicklungen genau zu bestimmen um dann die Werte der> übrigen Bauelemente nach der im Text genannten Kompensations-bedingungen> sowie die Werte der Widerstände für die Kreisverstärkung zu errechnen.
Hallo O.G. ,
vielen Dank für deine Ausführung.
Kannst du mir sagen wie man praktisch die Widerstände der Teilwicklungen
messen kann ? Denn die sollen ja bei ihrer Arbeitsfrequenz , also @ 1
MHz gemessen werden.
Habe da kein Plan wie man das macht.
Einfach ein Multimeter dranhängen ist da ja nicht. :-)
G. O. schrieb:> Ob die Schwingfrequenz temperaturstabil sein soll hängt sicherlich von> der Folgeschaltung und der Anwendungsumgebung ab, für mich ist es> Geschmackssache.
Naja ganz so Geschmackssache ist es nicht , denn durch den
Temperaturgang verändert sich der Schaltabstand der Spule zum
Metallobjekt.
Ich hätte dann bei verschiedenen Temperaturen unterschiedliches
Ansprechverhalten.
Das darf nicht sein und daher das ganze Theater mit der Kompensation.
Gruß
Alex
Ein anderer Ansatz waere die Temperatur digital zu kompensieren. Da die
Kapazitaet eines Kondensers mit der Spannung abnimmt, kann man durch
aendern der Spannung die Frequenz verschieben. Vielleicht wuerd's auch
analog gehen.
dünnwandiger Flachbandtroll schrieb:> Ein anderer Ansatz waere die Temperatur digital zu kompensieren.
In der Praxis taucht bei solchen Sensoren das Problem auf daß die
Temperatur in der Spule selbst gemessen werden müsste um die
temperaturbedingte Änderung der Spulengüte ausreichend genau
kompensieren zu können, es treten je nach Bauform signifikante
Temperaturunterschiede zwischen der Spule und dem Rest der Schaltung auf
deren Auswirkungen leider durchaus in der selben Größenordnung liegen
wie die zu messende Größe selbst.
Ich habe sogar irgendwo mal ein Patent gesehen wo man tatsächlich soweit
geht zusätzlich noch einen Gleichstrom durch die Spule zu schicken um
den Widerstand des Kupfers zu messen.
Bernd K. schrieb:> Ich habe sogar irgendwo mal ein Patent gesehen wo man tatsächlich soweit> geht zusätzlich noch einen Gleichstrom durch die Spule zu schicken um> den Widerstand des Kupfers zu messen.
Dann hätte man auch soviel Gleichstrom durch die Spule schicken können
um gleichzeitig die Wicklungstemperatur zu stabilisieren.
Mit einer Brückenschaltung geht das leicht.
Wie genau berechnet man denn die beiden Widerstände (Rc und Re) für die
Kreisverstärkung ?
Das habe ich in dem Artikel nicht verstanden.
Kann mir das bitte jemand erklären ?
Gruß
Alex
Temperaturgang des Oszillators bei der Anwendung als induk.
Näherungsschalter zu kompensieren in der Amplitude und/ oder Frequenz,
damit der Schaltabstand temperaturunabhängig wird, das dürfte die
Aufgabenstellung sein, die von einigen Sensorherstellern scheinbar
gelöst worden ist.
Was mich in diesem Zusammenhang interessieren würde ist, wie manche
Hersteller den Schaltabstand auf unterschiedliche Materialien (Stahl,
Alu, Kupfer...)konstant halten können. Viele Sensorhersteller geben für
den Schaltabstand Korrekturfaktoren für unterschiedliche Materialien an.
Manche behaupten jedoch, den Schaltabstand unabhängig vom Zielmaterial
konstant zu halten.
Hallo Holger ,
das könnte dir die Frage beantworten.
In dem Dokument was ich dir hier angehangen habe , wird sehr schön
beschrieben wie das geht.
Gruß
Alex
Würde mich aber noch immer noch freuen , wenn sich einer erbarmen würde
und mir erklären könnte, wie man die beiden Widerstände Re und Rc in der
Schaltung berechnen kann.
Und wie kommt der in dem Artikel auf die Verstärkung ?
Anhand der regen Downloads bin ich ja wohl nicht allein damit. ;-)
Wo sind die Experten ?
Gruß
Alex
Holger schrieb:> Was mich in diesem Zusammenhang interessieren würde ist, wie manche> Hersteller den Schaltabstand auf unterschiedliche Materialien (Stahl,> Alu, Kupfer...)konstant halten können.
Es ändert sich nicht nur die Spulengüte bei Annäherung sondern auch die
Induktivität. Bei ferromagnetischen Werkstoffen wird sie größer, bei
nicht ferromagnetischen aber elektrisch leitenden Werkstoffen wird sie
kleiner. So kann man beides messen (Güte und Induktivität) und damit
eine Auswertung bauen die auf mehrere Materialien gleichermaßen
anspricht oder besonders gut nur auf ein bestimmtes Material.
Die ehemaligen deutschen Wehrmachtsfunkgeräte waren gerühmt und führend
in jener Zeit für ihre Frequenzstabilität und Ablesegenauigkeit. Auf dem
Giebiet der Keramik, Spulen und Kondensator Konstruktion wurde da
absolutes Spitzenarbeit geleistet. R&S hatte da auch viel Pionierarbeit
geleistet. Im Vergleich dazu waren die USA gezwungen ihre Geräte mit
Schwingquarzen zu stabilisieren.
Die deutschen Geräte waren alle mit Präzisionsabstimmeinrichtungen und
definiert einstellbar in der Frequenz. Der Köln E Spitzen Empfänger
hatte 500Hz Ablesegenauigkeit und Stabilität. Das gleiche galt für die
Senderanstimmung. Die besten (U-Boot) SE dieser Art waren
vollautomatisch abgestimmte Wunderwerke und Sendemaschinen. Ein Köln RX
wurde nach 70 Jahren eingeschaltet und immer noch auf 500Hz im KW
Bereich genau.
Unter anderen gab es:
Ultra stabile Keramikspulen mit eingebrannten Silberbelegen und
reproduzierbaren Temperaturgang
Keramikkondensatoren mit genau definiertem Tempeaturverhalten
Grdruckte Schaltungen mit Keramiksubstrat und aufgedampften
Leiterbahnen. Solche Konstruktionen waren extrem temperatur- und
rüttelfest.
Bi-metallische Schwingkreiskorrektureinrichtungen.
Leider ist die Auswahl an Kerkos mit unterschiedlichen Tempcos sehr
gering geworden. Die früheren bekannten deutschen Kerko Hersteller wie
zB. Stettner gibt es nicht mehr. Auch sind moderne Spulen mit
eingebrannten Windungen extrem schwer oder nur teuer zu bekommen. Das
Zeitalter für Präzisions Analog Frequenzerzeugung ist vorbei. Heute
arbeitet man mit DDS und PLL Methoden.
Hier kann man mehr darüber lesen:
http://www.cdvandt.org/
Schwingkreis_kompensiert.png
(120 KB)
