Hallo liebe Freunde,
und zwar befinde ich mich im moment in einer Versuchreihe um
herauszufinden, wie man wohl am praktischsten die Induktivität einer
Spule messen kann.
Folgender Ansatz:
Z=(R^2-Xl^2)^0.5
Z=(R^2-(omega*L)^2)^0.5
Das alles dann umformen nach L
L=((Z^2-R^2)^0.5)/(2*pi*f) mit Z=U/I
Das alles habe ich in Power Cassy einporgrammiert. Vorher habe ich den
ohmschen Widerstand der Spule gemessen und der betrug 3,8Ohm also habe
ich direkt 14,44 für das R^2 eingesetzt.
Jetzt bin ich gerade dabei das Gerät durchmessen zu lassen.
Ich habe den befehl gegeben für alle ganzzahligen Frequenzen zwischen
100Hz und 5000Hz einmal eine solche Messung durchzuführen. Hat dafür
jetzt knapp 3 stunden gebraucht und ganz fertig ist er auch noch nicht
und hier ist was dabei heraus kam.
So im bereich von 500-2000Hz etwa passt alles und es ist schon konstant
aber danach komm ich gar nicht mehr klar.
Kann das allein aus Messungenauigkeiten vom Gerät kommen?!
Die ganze Schaltung ist ja nur 2 kabel die die Spule und das Gerät
miteinander verbinden.
Außerdem habe ich die Angabe vom Hersteller herausgesucht: 5% Abweichung
+ 0.5% der oberen Messgrenze. Je höher also die Frequenz ist, desto
ungenauer.
Aber sooo start und so ungenau?!
Ich finde keine Erklärung dafür.
Rot ist die Induktivität, welche Konstant sein sollte. Anfang und Ende
sind da sehr komisch...
Schwarz ist der Strom. Warum wird der Widerstand der Spule bei immer
höher werdenden Frequenzen so "hoppelig" ? Hat da jemand eine Ahnung.
Immerhin heißt es ja Xl=omega*L lässt also kein Spielraum mit anderen
Variablen, zumindest auf dem ersten Blick behaupte ich mal.
Hallo Anas,
> Warum wird der Widerstand der Spule bei immer> höher werdenden Frequenzen so "hoppelig" ?
Das ist die Eigenresonanz der Spule.
Gruss Klaus.
Anas Ayad schrieb:> Die ganze Schaltung ist ja nur 2 kabel die die Spule und das Gerät> miteinander verbinden.
der Schein trügt - "nur" 2 Kabeln sind es nicht. Zwischen den Kabeln
gibt es Streukapazität. Auch Spule ist ungleich Spule. Zwischen den
Windungen gibt es ebenfalls Streukapazität. Das heisst es ist kein
ideales L was du vor dir hast, sondern eine RLC Kombination.
Dafür brauchst du ein Ersatzschaltbild. Dominieren L und C in Serie,
gibt es eine Frequenz bei der Z gegen 0 geht. Scheint so, als ist das
dein Fall.
Schon mal witzig, zu glauben, dass hier jeder
Power Cassy kennt.
Wenn das Ding Stunden für eine poplige
Impedanzermittlung braucht, möchte man das
Ding auch nicht kennen...
Wenn du dir jetzt mal Gedanken darüber machst,
was so eine "programmierbare Spannungs- oder
Stromquelle (Leistungsfunktionsgenerator) mit
integrierter Strom- oder Spannungsmessung"
an realen Bauelementen macht und erkennt, bist
du schon einen Schritt weiter.
Hat so eine Spule vielleicht auch (ungewollte)
Kondensator-Eigenschaften?
Zwei Dinge:
@ egonotto:
Das habe ich auch schon vorher gemacht. Ich hatte da einen ähnlichen
Gedankenansatz. Der Widerstand verändert sich schon "stark". Es war ein
47Ohm widerstand, welcher bei höher werdenden Frequenzen bis auf +1 Ohm
hochgegangen ist.
@Daniel: kann gut sein aber so technisch begabt bin ich jetzt auch
nicht... Auch wenn ich es seehr gerne wäre.
@Daniel nochmal:
Undzwar besteht ein andere Teil meiner Arbeit daraus die
Resonsanzfrequenz zu messen wo Z nur noch gleich R ist. Ich habe die
gleiche Spule auch mal mit einen 1*10^-6 F Kondensator in eine RLC
Reihenschaltung eingebunden und dann f0 ermittelt. Lag bei 2377Hz. Jetzt
aber verstehe ich diese seeehr ungenaue verhalten nicht wirklich. Der
f-Z-Graph macht nämlich auch solche Hügelchen.
Zudem heißt es ja für Xc=1/(omega*C) also, dass bei höheren Frequenzen
das Xc ingesamt zu null tendiert, aber bei mir scheint, dass genau
umgekehrt der Fall zu sein.
Weil das Verhalten ist ja schon echt regelmäßig in dem Sinne, dass die
Amplituder der Hügel immer weiterwächst.
Anas Ayad schrieb:> Folgender Ansatz:>> Z=(R^2-Xl^2)^0.5
Z = R + jwL
Z*Z° = abs(Z)^2 = R^2 + (wL)^2
Z° ist konjugierte von Z
abs(Z) ist Betrag von Z
L = sqrt(abs(Z)^2 - R^2)/w
du hast ein Vorzeichenfehler oben
> Z=(R^2-(omega*L)^2)^0.5>> Das alles dann umformen nach L>> L=((Z^2-R^2)^0.5)/(2*pi*f) mit Z=U/I
das Ergebnis ist am Ende richtig
> Das alles habe ich in Power Cassy einporgrammiert. Vorher habe ich den> ohmschen Widerstand der Spule gemessen und der betrug 3,8Ohm also habe> ich direkt 14,44 für das R^2 eingesetzt.>> Jetzt bin ich gerade dabei das Gerät durchmessen zu lassen.>> Ich habe den befehl gegeben für alle ganzzahligen Frequenzen zwischen> 100Hz und 5000Hz einmal eine solche Messung durchzuführen. Hat dafür> jetzt knapp 3 stunden gebraucht und ganz fertig ist er auch noch nicht> und hier ist was dabei heraus kam.
wie wird die Frequenz geschaltet? Springt die Phase hart?
wenn ja, dürfen U und I erst nach abklingen des Sprunges
gemessen werden. Wie misst du U und I? Das sind ja die Amplituden
und keine Momentanwerte.
AD5933 hat intern DDS über die ein Sweep erzeugt wird.
Das Ding misst nicht nur Amplituden, sondern auch die
Phasenverschiebung.
Damit können komplexe Widerstände gemessen werden.
Von AnalogDevices gibt es ein Kit dazu. Eventuell kommt es in Frage
für dich. Ist es eine Arbeit für die Schule?
Bei mir kann ich auch die Phasenverschiebung anzeigen lassen genau so
wie Z und P und alles mögliche sich ergebende.
Für den Vorzeichenfehler entschuldige ich mich aber ich glaub du
wusstest schon was ich meinte.
Gemessen wird wie folgt:
Messdauer ist immer etwa 2 sekunden pro Frequenz. Am Anfang etwas mehr:
Der Formelbefehl dafür war schon in einem Beispiel vom Programmm
enthalten und deswegen habe ich das einfach übernommen.
es heißt, dass die Messdauer immer 2/f + 2 ist. also immer mindestens 2
Sekunden und
Ich hatte auch schon überlegt ob es die Einschwingzeit sein könnte,
weshalb dieser Verlauf zustande kommt, aber ich hab auch mal mit 20
sekunden pro Messungen einige Werte erstellen lassen und da kam das
gleiche heraus.
Bei sowohl U als auch I misst er immer die Effektivwerte genommen.
Ach ja und was mir ach aufgefallen ist, dass phi nicht zu 90° tendiert
sondern nur zu 85° EGAL wie viel höher die Frequenz ist, welche zur zeit
angelegt ist. Auch wundere ich mich etwas.
Kann es daran liegen?
Ach ja und die Arbeit ist für Schule. Ist meine Facharbeit in Physik LK
:)
Soweit läufts ganz ok... Aber ein bisschen Stress kommt jetzt doch auf,
weil Freitag Abgabe ist. Ich hoffe mein 1+ halten zu können
Wenn man wie hier falsche Messwerte bekommt, dann sollte man als erstes
mal prüfen ob überhaupt die programmierte Spannung am Prüfobjekt
anliegt. Dazu brauchst du nur ein Oszilloskop. Das steht bei euch
bestimmt rum. Schau dir damit die Amplitude der Sinusschwingung bei
verschiedenen Frequenzen an.
Soviel steht fest, deine komischen Messwerte kommen nicht von den
Eigenschaften der Spule.
So. Ich habe leider kein Oszilloskop zur Hand gehabt und konnte leider
nicht mehr nachmessen, woher diese vergleichsweise große Störung
herkommt.
Hat echt keine eine Idee woher das kommen könnte?!
Sicherlich hat die Spule eine Eigenresonanz aber soweit kann sich das
doch nicht darauf auswirken und wir sowieso keine Weges eine Ideal Spule
besitzen.
Als ich meinem Fachlehrer die Idee von Kapazitäten vorgestellt habe,
meinte er, dass die zu wenig Einfluss hätten dafür.
Ich meine das Verhalten im obigen Graphen ist ja schon sehr regelmäßig
aber ich finde einfach keine Erklärung dafür...
Danke für eure Hilfe :D
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