Hallo Zussammen,
für eine Messschaltung suche ich einen Operationsverstärker mit dem ich
kleinste Spannungsunterschiede messen kann, je kleiner der messbare
Spannungsunterschied bezogen auf Ground desto besser.
Auf welches "Leistungsmerkmal" muss ich bei der Auswahl achten ?
Welchen Typ von Operationsverstärker sollte ich dafür nehmen ?
Gibt es eine bessere Messmethoden, als mit einen OPV, um kleinste
Spannungsuntersiede zu messen ?
Sehr vielen Dank im vorraus für die Hilfe
>Auf welches "Leistungsmerkmal" muss ich bei der Auswahl achten ?
Rauschen, Bandbreite, Quellimpedanz,...
>Gibt es eine bessere Messmethoden, als mit einen OPV, um kleinste>Spannungsuntersiede zu messen ?
Manchmal lohnt ein Übertrager.
Du mußt schon mehr Details angeben.
cnongs schrieb:> für eine Messschaltung suche ich einen Operationsverstärker mit dem ich> kleinste Spannungsunterschiede messen kann, je kleiner der messbare> Spannungsunterschied bezogen auf Ground desto besser
Dann brauchst du wohl einen mit ziemlich vielen Bits Auflösung...
cnongs schrieb:> je kleiner der messbare> Spannungsunterschied bezogen auf Ground desto besser.
Da fängt das Problem schon an. Ground ist ein Meer aus Störungen,
Induktivitäten und Antennen, und kann bei schlechtem Layout alle paar cm
ein paar uV verschoben sein. Über Ground fließt alles was man sonst
nicht messen möchte. Für Messungen gegen Ground langt daher jeder
popelige Präzisions-OP aus der Schublade, da der sonstige Aufbau/Layout
viel mehr Probleme bereitet.
Falls du eine Spannung zwischen zwei Punkten messen wollen würdest,
könnte man dagegen schon problemlos bis ans thermische Rauschen unter
1uV heranmessen. Und das lässt sich dann noch durch Filterung
beseitigen. Aber gut, anderes Thema.
>Für Messungen gegen Ground langt daher jeder popelige Präzisions-OP aus>der Schublade, da der sonstige Aufbau/Layout viel mehr Probleme bereitet.
Na na...
Danke für die Antworten. Ich habe mal gegoogelt und unter den
Suchbegriff:
"Low Noise OpAmps" den hier gefunden :
http://cds.linear.com/docs/Datasheet/1028fa.pdf
Im Datenblatt steht: Voltage Noise 1.1nV/Hz Max at 1kHz
also kann ich mit dem schon mal ein Spannungsunterschied von 2 nV messen
:)
@smatlok
Ok, dann ist es also besser nicht gegen Ground zu messen, dann werde ich
die Spannung zwischen zwei Punkten messen.
Welche Spannung hat denn das thermische Rauschen bei Zimmertemperatur
und wie kann ich die messen ?
Was ist "kleinster Spannungsunterschied"?
1mV oder 1µV?
Ersteres ist locker zu messen und weiter zuverarbeiten.
Zweiteres unterliegt thermodynamischen Effekten die nur von Experten
beherrscht werden können.
>Im Datenblatt steht: Voltage Noise 1.1nV/Hz Max at 1kHz
Da steht auch was über den "Noise Current". Übersehen?
>also kann ich mit dem schon mal ein Spannungsunterschied von 2 nV messen>:)
Wenn deine Nutzsignal-Bandbreite weniger als 1Hz ist und die
Quellimpedanz so gering ist, daß der "Noise Current" keine Rolle spielt,
theoretisch ja.
>Ok, dann ist es also besser nicht gegen Ground zu messen, dann werde ich>die Spannung zwischen zwei Punkten messen.
Wie soll das gehen, wenn dein Signal ground-referenziert ist?
>Welche Spannung hat denn das thermische Rauschen bei Zimmertemperatur>und wie kann ich die messen ?
Von welcher Quellimpedanz sprechen wir denn?
Es ist bei der Auswahl des Verstärker ein großer Unterschied ob man
quasi Gleichspannung oder Wechselspannung messen will. Die OPs
Gleichspannung wären Zero Dirft oder Prräzisions Typen. Für
Wechselspannung dann eher Low Noise.
Gerade wenn es gegen GND geht muss man auch auf Störungen achten GND ist
nicht überall gleich GND - schon ein paar mA Strom über eine Leitung mit
1 mOhm gibt ein paar µV.
Wenn man die Signale kennt, oder sogar beeinflussen kann, kann man
einiges unterhalb des Rauschens messen. uV ist noch sehr gut machbar.
Fuer Weitere Auskuenfte muesste man mehr wissen, AC/DC, Bandbreite, usw.
Akazienhonig schrieb:> Manchmal lohnt ein Übertrager.>> Du mußt schon mehr Details angeben.
Ich möchte in dem Leiter Spannungen messen, die von einem äußeren sehr
schwachen wechselnden elektromagnetischen Feld induziert werden. Das
elektromagnetische Feld enthält die Signale die ich auswerten will.
Käsebrötchen schrieb:> Von welcher Quellimpedanz sprechen wir denn?
Ist die Quellimpedanz der Wechselstromwiderstand (Scheinwiderstand) des
Leiters ?
Ich möchte einen Leiter-Werkstoff verwenden der sehr gut
elektromagnetische Spannungen induziert.
Sollte ich dafür einen Leiter aus Eisen nehmen ?
Der Leiter hat z.b. folgende Abmessungen:
Durchmesser: 0,1
Länge: 20 mm
Ist der LT1028 OPV davür am besten geeignet od. misst ein
Standart-Oszilloskop genauer ?
Sehr vielen Dank für alle bisherigen Antworten :)
cnongs schrieb:> Standar*t*-Oszilloskop genauerhust
Oszilloskope sind im allgemeinen ziemliche Schätzeisen, sie heißen ja
auch nicht Oszillometer ;) Normale Oszilloskope sind zur Messung von
kleinen Spannungen gänzlich ungeeignet, da die kleinste Vertikalteilung
bestenfalls 1mV/Häuschen beträgt. Digiskops sind noch ungeeigneter, da
sie nicht unbeträchtlich rauschen. Spezielle Vorverstärker oder
Einschübe für die Tektronix 7000er oder 5000er Serie schaffen allerdings
bis 10µV/Häuschen. Heute leider nur noch gebraucht erhältlich.
Wenn die Induktionsspannung eher niederfrequent ist, ist ein Rauscharmer
OP wie der LT1018 wohl schon die richtige Wahl. Bei niedrigen Frequenzen
(z.B. 1 kHz) wird der Wechselstromwiderstand auch noch niedrig sein und
entspechend die Quellimpedanz niedrig. Mit guter Schirmung wäre
eventuell auch ein Übertrager möglich - das hängt dann aber von der
Frequenz ab.
Die Eingänge der normalen Oszilloskope sind hochohmig und haben
entsprechend ein höheres Rauschen - mehr so im Bereich 5-10 nV/Sqrt(Hz)
und dazu auch mehr 1/f Rauschen als ein Bipolarer OP. Ein digitales
Oszilloskop muss dabei nicht schlechter sein - der AD Wandler muss nicht
mehr Rauschen als der Eingangsverstärker. Schlecht sind da vor allem
die alten mit analoger Eimerkette.
Ulrich schrieb:> Mit guter Schirmung wäre> eventuell auch ein Übertrager möglich - das hängt dann aber von der> Frequenz ab.
Die Frequenzen werden vorraussichtlich nicht höher als 5000 Hz betragen.
Wie funktioniert ein Übertrager ?
Ich kann ja den Leiter nicht abschirmen, in dem die Spannung induziert
werden soll.
Der Übertrager ist an sich ein Transformator - nur halt nicht für
Netzfrequenz und optimiert für geringe Störungen. Ein Abschrimung
braucht man ggf. um den Übertrager, damit der nicht gleich magentische
Störungen einfängt.
Die Signal Spannung wird z.B. um den Faktor 10 oder 100 hoch
transformiert - dafür erhöht sich aber auch die Impedanz um den Faktor
100 bzw. 10000.
Das ist dann sinnvoll wenn man eine Wirklich niderohmige Quelle unter
vielleicht 5 Ohm hat.
Erstmal würde ich es ohne den Übertrager probieren. Die sind ohnehin
schlecht zu bekommen und eher teuer. Also lieber einen guten OP wie den
LT1028 und ggf. auch 2 oder 3 davon zusammen.
@ cnongs (Gast)
>für eine Messschaltung suche ich einen Operationsverstärker mit dem ich>kleinste Spannungsunterschiede messen kann, je kleiner der messbare>Spannungsunterschied bezogen auf Ground desto besser.
Sehr sinnvolle Angabe.
>Die Frequenzen werden vorraussichtlich nicht höher als 5000 Hz betragen.
Hmmm.
>Wie funktioniert ein Übertrager ?
Siehe Transformatoren und Spulen.
>Ich kann ja den Leiter nicht abschirmen, in dem die Spannung induziert>werden soll.
Wärte aus sinnlos, dann wird ja nix mehr induziert ;-)
Jaja, da sind wir mal wieder, mitten in einer vollkommen unsinnigen,
weil in den endlosen Weiten des Weltall schwebenden Diskussion ohne
Substanz.
Lies mal was über Netiquette und beschreibe dein Vorhaben
GUNDLEGEND. Mit ZAHLEN!
MFG
Falk
>Ich möchte in dem Leiter Spannungen messen, die von einem äußeren sehr>schwachen wechselnden elektromagnetischen Feld induziert werden. Das>elektromagnetische Feld enthält die Signale die ich auswerten will.
Hhm, meinst du ein elektrisches Feld, ein magnetisches Feld oder ein
elektromagnetisches Feld? Was meinst du mit "induziert"?
>Ich möchte einen Leiter-Werkstoff verwenden der sehr gut>elektromagnetische Spannungen induziert.
Du könntest ein Ebene-3-Kraftfeld errichten und mit dem Deflektor einen
Tachionenimpuls erzeugen.
Sorry, aber dein Satz ergibt irgend wie keinen Sinn.
>Der Leiter hat z.b. folgende Abmessungen:>>Durchmesser: 0,1>Länge: 20 mm
Ist er als kapazitive Sensorfläche, als Leiterschleife für Magnetfelder
oder als Hertzscher Dipol für elektromagnetische Wellen geformt?
Falk Brunner schrieb:> Lies mal was über Netiquette und beschreibe dein Vorhaben> GUNDLEGEND. Mit ZAHLEN!
Ich möchte meine Messschaltung an Hand einer Skizze, siehe
messaufbau.png erläutern.
In einem elektromagnetisch abgeschirmten Kasten befinden sich zwei
Leiter. Leiter1 und Leiter2. In dem Leiter 1 fließt ein unbekannter sehr
schwacher Wechselstrom, dessen Verlauf ich erfassen will. Durch den
Wechselstrom im Leiter1 wird ein Magnetfeld erzeugt, welches auf
Leiter2 einwirkt und in diesem einen Strom induziert.
Nun möchte ich den Abstand zwischen den Leitern vergrößern (max. 50 cm)
und den Wechselstrom im Leiter1 verkleinern, bis an die Grenzen des
messbaren, ich möchte sozusagen berührungslos Strom messen ;)
Bis auf welchen Betrag kann ich den Strom im Leiter1 verringern, so dass
ich immer noch im Leiter2 mit dem OPV 5k Hz ablesen kann ?
Welches Messverfahren ist dafür am besten geeignet ?
Kürbissuppe schrieb:> Du könntest ein Ebene-3-Kraftfeld errichten und mit dem Deflektor einen> Tachionenimpuls erzeugen.
Sorry das sagt mir jetzt nix, klingt aber interessant.
Wie sollte der Deflektor aufgebaut sein ?
Wie messe ich den Tachionenimpuls ?
Sehr vielen Dank für die bisherigen antworten.
> ich möchte sozusagen berührungslos Strom messen ;)
Andere Leute haben dazu die Spule erfunden, das war in der Zeit bevor es
Mikrovolt Zerodrift OpAmps gab.
Noch andere Leute die Antenne, damit können sie Strom in anderen
Antennen um den ganzen Erdball rum messen.
Natürlich gibt es auch die blöde Vorrichtung, in der beide Drähte zu
kurz sind um als elektromagnetische Antenne zu wirken und nicht
aufgewickelt genug um als magnetische Antenne zu wirken.
Du siehst also daß die Fragestellung ohne weitere Rahmenbindingungen
unsinnig ist.
Die 5kHz kriegt man fast immer. Eine Kette von AC gekoppelten 5kHz
Bandpassverstaerkern. Eine Frage der Bandbreite. Noch besser geht's wenn
man die 5kHz als Referenz bekommt.
@ cnongs (Gast)
>Ich möchte meine Messschaltung an Hand einer Skizze, siehe>messaufbau.png erläutern.
Schon besser, reicht aber noch nicht.
>schwacher Wechselstrom, dessen Verlauf ich erfassen will. Durch den>Wechselstrom im Leiter1 wird ein Magnetfeld erzeugt,
In einen einfachen leiuter wird keine Spannung induziert, immer in eine
LeiterSCHLEIFE
>Nun möchte ich den Abstand zwischen den Leitern vergrößern (max. 50 cm)
Warum? Was ist denn das Ganze? Alles sehr mysteriös.
>und den Wechselstrom im Leiter1 verkleinern, bis an die Grenzen des>messbaren, ich möchte sozusagen berührungslos Strom messen ;)
Wie groß ist der Strom?
>Bis auf welchen Betrag kann ich den Strom im Leiter1 verringern, so dass>ich immer noch im Leiter2 mit dem OPV 5k Hz ablesen kann ?
Solche difusen Rückwärtsfragen bringen nicht viel.
Beschreibe dein Vorhaben NOCH grundlegender. Denn so wird es ziemlich
aufwändig.
>> Du könntest ein Ebene-3-Kraftfeld errichten und mit dem Deflektor einen>> Tachionenimpuls erzeugen.>Sorry das sagt mir jetzt nix, klingt aber interessant.>Wie sollte der Deflektor aufgebaut sein ?>Wie messe ich den Tachionenimpuls ?
;-)
http://de.wikipedia.org/wiki/Star-Trek-Technologie
MfG
Falk
cnongs schrieb:> Nun möchte ich den Abstand zwischen den Leitern vergrößern (max. 50 cm)> und den Wechselstrom im Leiter1 verkleinern, bis an die Grenzen des> messbaren, ich möchte sozusagen berührungslos Strom messen ;)
Du weißt aber schon daß die induzierte Spannung nichtlinear (je nach
Frequenz zu Abstand quadratisch bis kubisch) mit der Entfernung abnimmt.
Gruß Anja
Falk Brunner schrieb:> Wie groß ist der Strom?
Der Strom beträgt 2,5 pA und hat eine Frequenz von 5000 Hz.
Mit welchen Messverfahren könnte ich einen solchen Strom im Abstand von
50 cm messen.
Du möchtest also wissen, ob in einem 50cm entfernten Draht
3200 Elektronen hin und hergeschubst werden ?
Einfach hingucken, das kann man bestimmt sehen.
Mit etwas Glück kannst du sie einzeln abzählen,
die Menge ist doch überschaubar.
Habt ihr eigentlich alle gleich nach dem Kindergarten die Schule
geschmissen ?
Also 2.5pA/5kHz direkt zu messen, wenn du also den Draht durchtrennen
kannst um dich dazwischenklemmen, ist schon anspruchsvoll genug. Lösbar,
aber man kann's auch vergurken.
Kontaktlos sollte wohl zumindest 1.2uV in die Antenne induziert werden
können, damit die Schaltung mit endlichem Aufwand hinzubekommen ist.
Keine Ahnung wie viel Strom man da bei so ungünstigen Voraussetzungen im
Sendedraht braucht, aber wohl kaum unter 2.5mA. Erst bei 250mA würde ich
so einen Auftrag annehmen :-)
>Wie groß sollte denn der Stromm mindestens sein, dass ich ihn noch
messen kann ?
Sind die 5 kHz als Referenz verfuegbar ? Dann wuerde man einen Lock-in
verwenden. Und ein rechtes Stueck weiter runter messen wie ohne. Darf
ich die Leiter Geometrie selbst bestimmen ? zB 2 runde Schleifen mit
50cm Abstand ?
2,5pA und 5000Hz????? Und dann noch aus 50 cm Entfernung messen.
Also bei DC habe ich das mit Chopper-Verstärkern schon vor
ca. 25 Jahren (ICL7650) hinbekommen, mit entsprechendem
Aufwand -z.B. Teflon-Platinen- das funktionierte tadellos,
Aber ein so schwaches 5kHz-Signal und über 50cm,
als Bastler keine Chance.
Mit entsprechend teurem Equipment in einem guten Elektronik
labor (gute Abschirmung z.B.) mag es ein sehr erfahrener Entwick-
ler hinbekommen. Für unmöglich halte ich es nicht.
Ich frage mich allerdings, vorausgesetzt die Messung funktioniert,
wie stark die "Empfangseinheit" den "Sender", also die Leitung
mit den 2,5pA bei 5000Hz beeinflußt. Und damit die 2,5pA und
die Messung...
Ich schätze der TO weiß nicht auf was er sich mit seiner
"Elektronenzählerei" einläßt.
Des weitern: Wie genau sollen denn die 2,5pA aufgelöst werden?
Ich hatte es damals bis auf < 0,1 pA hinbekommen.
Ich gebe MaWin recht, direkt in den Draht gehängt ist die Aufgabe
anspruchsvoll aber lösbar.
Als Selbständiger Entwickler würde ich den Auftrg lieber ablehnen,
als Angestellter (Chef hat immer Recht) auf das erhebliche Risiko
hinweisen und erst mal eine Machbarkeitsstudie vorschlagen.
Man muesste vielleicht mal die Kopplung von 2 Drahtschlaufen mit einer
vorgegebenen Geometie rechnen. Dann die Frequenz einsetzen... Eine
machbare Aufgabe. Mir fehlt grad die Zeit. Und dann ueberlegen ob man
die erhaltene Spannung noch wie gut messen kann.
>In einem elektromagnetisch abgeschirmten Kasten befinden sich zwei>Leiter. Leiter1 und Leiter2. In dem Leiter 1 fließt ein unbekannter sehr>schwacher Wechselstrom, dessen Verlauf ich erfassen will. Durch den>Wechselstrom im Leiter1 wird ein Magnetfeld erzeugt, welches auf>Leiter2 einwirkt und in diesem einen Strom induziert.>Nun möchte ich den Abstand zwischen den Leitern vergrößern (max. 50 cm)>und den Wechselstrom im Leiter1 verkleinern, bis an die Grenzen des>messbaren, ich möchte sozusagen berührungslos Strom messen ;
Am aussichtsreichsten erscheint auf den ersten Blick vielleicht eine
Spule mit vielen Windungen und einem Kern mit hohem µr. Eine grobe
Näherungsrechnung liefert:
Einen geraden Leiter umgibt ein ringfrömiges Magnetfeld. Im Abstand "r"
ist
H = I / (2 x pi x r)
, wenn durch ihn der Strom "I" fließt. Ist
I = Io x sin (w x t)
, dann ist
H = Io / (2 x pi x r) x sin (w x t)
Befindet sich im Abstand "r" eine Spule mit "n" Windungen, deren
Querschnittsfläche "A" von dem Magnetfeld "H" durchsetzt wird, mit
B = µo x µr x H
dann wird in ihr die folgende Spannung induziert:
U = n x dPhi/dt = n x dB/dt x A = n x A x µo x µr x Io x w / (2 x pi x
r) x cos (w x t)
Mit Io = 2,5pA, w = 2 x pi x 5kHz und beispielsweise A = (1cm)^2 und r =
5cm folgt:
U = n x µr x 3,14x10^-17V x cos (w x t)
Die Amplitude ist mit 0,0000314pV x n x µr also extrem winzig.
Jetzt gilt es nur noch eine Spule mit passendem "µr" und "n" zu wickeln,
sodaß einerseits die Apmlitude genügend groß wird, andererseits aber die
Induktivität dennoch so klein bleibt, daß sie bei 5kHz keinen zu großen
Wechselstromwiderstand aufweist. Da die Induktivität proportional zu
"µr" und "n^2" ist, wird man wohl die Windungszahl "n" möglichst klein
halten und dafür "µr" möglichst groß wählen.
Aber selbst, wenn man µr=100000 und n=1000 wählt und damit die Amplitude
immer noch im Nanovoltbereich liegt, dürfte das schon eine viel zu große
Induktivität zur Folge haben...
> Am aussichtsreichsten erscheint auf den ersten Blick vielleicht eine> Spule mit vielen Windungen und einem Kern mit hohem µr.
Vergiss es.
Alleine die Windungskapazität ist zwangsweise höher als 1pF und frisst
dir damit den ganzen Strom auf.
cnongs (Gast) schrieb:
> also kann ich mit dem schon mal ein Spannungsunterschied von 2 nV messen> Wie funktioniert ein Übertrager ?> bis an die Grenzen des> messbaren, ich möchte sozusagen berührungslos Strom messen ;)
Du möchtest bis an die "Grenzen des Messbaren" gehen, weißt aber noch
nicht mal was ein Übertrager ist? Wie wäre es sich erst mal ein paar
Grundlagen anzueignen und dann so in ein, zwei Jahren die Frage nochmal
zu stellen?
> Wie groß sollte denn der Stromm mindestens sein, dass ich ihn noch> messen kann ?
Am besten so groß, dass dein 0815-DMM ihn auch noch einigermaßen genau
messen kann??
(nur so als spontaner Einfall; deine Anfrage hier ist ja auch eher
spontaner Natur entsprungen oder?)
Nichts für ungut, gutes Gelingen!
;)
Hallo,
wenn man sich an die "Grenzen des Messbaren" herantasten will, dann muss
man sich auch allmählich Gedanken über quantenmechanischen Effekte
machen, z.B. Flussquantisierung.
Ich glaube kaum, dass man mit einem normalen Übertrager oder
"Empfangsspule" solch eine Auflösung hinbekommt. Üblicherweise werden
für solche Zwecke sog. SQUID-Magnetometer eingesetzt, z.B. in der
neurologischen Forschung, um Gehirnströme aufzuzeichnen, oder in den
Materialwissenschaften, um die Homogenität von Legierungen zu bestimmen.
Solch ein SQUID-Magnetometer einzusetzen, ohne die physikalischen
Grundlagen zu kennn, ist ziemlich unsinnig. Die Auflösung kann man dort
ggf. auch noch steigern, indem man dem eigentlichen Josephson-Kontakt
noch einen ebenfalls supraleitenden Transformator vorschaltet.
SQUID-Magnetometer sind inklusive Zubehör auch nicht wirklich handlich
und wartungsarm, vor allem auf Grund des Helium-Kryostaten, wobei es
seit einiger Zeit auch welche auf HTSL-Basis gibt, die man mit
Stickstoff kühlen kann, was die Sache erheblich vereinfacht. Auf den
magnetisch abgeschirmten Raum kann man meist nicht verzichten; man
vereinfacht die Abschirmung, wenn man beim Bau des Gebäudes keine
Stahlarmierungen verwendet, in denen z.B. Thermospannungen bzw. -ströme
induziert werden.
Um 2,5pA in 50cm Abstand zu messen (mit welcher Auflösung denn?), könnte
man solch einen Aufbau vielleicht im Rahmen von ein bis zwei
Doktorarbeiten, d.h. drei bis zehn Jahren, realisieren. Ich habe leider
keinen aktuellen Überblick, wo die Preise kommerzieller SQUID-Hersteller
zur Zeit liegen.
Berücksichtigt man die obigen Ausführungen und hat genug Geld in der
Portokasse, wird die Sache zum Kinderspiel.
Gruß
Andreas Schweigstill
Andreas Schweigstill schrieb:> .... Üblicherweise werden> für solche Zwecke sog. SQUID-Magnetometer eingesetzt, z.B. in der> neurologischen Forschung, um Gehirnströme aufzuzeichnen, oder in den> Materialwissenschaften, um die Homogenität von Legierungen zu bestimmen.
Hallo Andreas,
der erste Satz in diesem Thread mit echtem Realitätsbezug. Jetzt gibt es
2 Möglichkeiten: niemand ausser mir geht überhaupt drauf ein, oder die
übermächtige Mehrheit, die nicht die geringste Ahnung von der Sache hat,
diskutiert die Lösung nieder. Die Chance, dass der Fragesteller was
damit anfangen kann und womöglich sein Problem damit löst, ist weit
geringer als ein Lottogewinn.
Gruss Reinhard
Hallo,
der Fragesteller hat doch folgende Anforderungen genannt:
1. besser als mit einem OP
2. 2,5pA aus 50cm Entfernung
3. Lösung an den "Grenzen des Messbaren"
Gerade die Anforderung, 2,5pA auf solch eine Entfernung zu messen, ist
schon arg heftig, scheint aber nicht zu diskutieren zu sein.
Er hat keineswegs die Forderung aufgestellt, das ganze möglichst
preisgünstig zu realisieren.
Wenn ich selbst vor solch eine Aufgabe gestellt würde, wäre mir
natürlich auch klar, dass der mit Abstand einfachste und
erfolgversprechenste Weg darin bestünde, eine geeignete Messvorrichtung
direkt in den Draht einzuschleifen. Schon das ist bei dem geringen Strom
eine echte Herausforderung.
Gruß
Andreas Schweigstill
Vielleicht meinte er aber
"Grenzen des für ihn Messbaren"
und beim Strom bestand Verhandlungsbereitschaft
"Wie groß sollte denn der Strom mindestens sein,
dass ich ihn noch messen kann ?"
mit der Betonung auf ICH.
Da kommt man mit 250mA vermutlich hin.
Und der Rest war Selbstüberschätzung des Fragestellers.
Wobei ich mich frage, woher die Vorgabe 2.5pA überhaupt stammt. Jeder
Husterer erzeugt höhere Stöme.
"Tschuldigung! Ich sehe gerade, das soll nicht 2.5pA heißen, sondern
2.5µA! Macht das einen großen Unterschied?"
Eddy Current schrieb:> "Tschuldigung! Ich sehe gerade, das soll nicht 2.5pA heißen, sondern> 2.5µA! Macht das einen großen Unterschied?"
Damals(tm) an der Uni wollte ein Wissenschaftler 10g doppelt
isotopenreines Natriumchlorid in einer bestimmten Reinheitsstufe kaufen
und hatte deswegen bei Merck eine Angebotsanfrage eingereicht. Statt
dass prompt das Angebot kam, rief einige Wochen später ein Mitarbeiter
aus der strategischen Produktplanung an und erkundigte sich danach, ob
eine Finanzierungszusage der DFG oder des Forschungsminiteriums vorläge.
Danach würde man sich dann ggf. um die Planung der entsprechenden
Fertigungsanlage kümmern, da die geforderte Reinheitsstufe nur mittels
präparativer Massenspektroskopie zu erreichen wäre.
>Ich glaube kaum, dass man mit einem normalen Übertrager oder>"Empfangsspule" solch eine Auflösung hinbekommt. Üblicherweise werden>für solche Zwecke sog. SQUID-Magnetometer eingesetzt, z.B. in der>neurologischen Forschung, um Gehirnströme aufzuzeichnen, oder in den>Materialwissenschaften, um die Homogenität von Legierungen zu bestimmen.
Wiki sagt, daß ein solches SQUID Magnetfeldänderungen detektieren kann,
die geringer als ein Flußquantum sind, also 2,07x10^-15Vs.
Gemäß
>Einen geraden Leiter umgibt ein ringfrömiges Magnetfeld. Im Abstand "r">ist>>H = I / (2 x pi x r)>>, wenn durch ihn der Strom "I" fließt. Ist>>I = Io x sin (w x t)>>, dann ist>>H = Io / (2 x pi x r) x sin (w x t)>>Befindet sich im Abstand "r" eine Spule mit "n" Windungen, deren>Querschnittsfläche "A" von dem Magnetfeld "H" durchsetzt wird, mit>>B = µo x µr x H
herrscht in 5cm Entfernung vom Draht und in einer Fläche von (1cm)^2
aber nur der Fluß
Phi = B x A = 1,2566µ x 2,5p x (0,01)^2 x Vs/ (2 x pi x 0,05) x sin (w x
t) = 10^-21Vs x sin (w x t)
Die Amplitude des Flusses wäre also kleiner als 1 Millionstel dieses
Flußquantums!
Ich hatte bei meinem Vorschlag, ein SQUID zu verwenden, vorher nicht
nachgerechnet. Um so mehr belegt die obige Rechnung, die ich aber auch
nicht überprüft habe, wie aussichtslos das Unterfangen wäre, die
Detektierung mit einer einfachen Spule durchzuführen.
>Ich hatte bei meinem Vorschlag, ein SQUID zu verwenden, vorher nicht>nachgerechnet. Um so mehr belegt die obige Rechnung, die ich aber auch>nicht überprüft habe, wie aussichtslos das Unterfangen wäre, die>Detektierung mit einer einfachen Spule durchzuführen.
Nichts anderes wollte ich damit zum Ausdruck bringen...
OK, dann ist es klar. Ich habe nur schon zu häufig die Erfahrung
gemacht, dass aus der Unmöglichkeit, dass Verfahren A nicht
funktioniert, geschlossen wird, dass damit Verfahren B geeignet wäre,
weil niemand etwas Gegenteiliges behauptet hat.
Sehr vielen Dank für die Antworten.
also brauche ich ein SQUID-Manometer, mind. 3 Jahre Entwicklungszeit und
eine menge Geld, um den Strom im Abstand von 50 cm messen zu können.
Hmm, besteht vieleicht die Möglichkeit, über eine Art aktives
Messverfahren das Signal zu erfassen ?
Ich möchte dazu drei Varianten vorstellen, zu denen ich gerne eure
Meinung wissen würde.
Variante 1 "zusätzliches Magnetfeld"
Im Abstand von 50 cm wird durch den Leiter2 ein elektromagnetisches
Feld erzeugt, dessen Stärke bekannt ist und eingestellt werden kann.
Dieses wirkt auf das zu untersuchende Magnetfeld im Leiter1 ein.
Sind die Magnetfelder von Leiter1 und Leiter2 in gleicher Richtung wird
das Magnetfeld verstärkt. Sind sie entgegengerichtet wird es geschwächt.
Ist es möglich, diese Änderung im Leiter 3 zu erfassen ?
Variante2 "labiles Gleichgewicht"
Im Leiter 1 wird ein labiles Gleichgewicht erzeugt. (Ich weiß nur nicht
wie ;) ) hmm...vieleicht durch zwei elektromagnetische Wellen, die sich
im Leiter 1 auslöschen ?
Durch die elektromagnetische Welle im Leiter1 "kippt" dann das
Gleichgewicht in eine Richtung und die elektromagnetische Welle von
Leiter2 od. Leiter3 "wird dominant" und dann messbar.
Variante 3 "Kettenreaktion"
Auf der Wegstrecke vom Leiter1 zum Leiter2 stehen "Energieeinheiten" zur
verfügung, in denen Energie gespeichert ist.
Das elektromagnetische Feld vom Leiter 1 überträgt seine Energie auf die
erste naheliegende Energieeinheit1 diese uberträgt sie unter
Energieabgabe zur nächsten Energieeinheit2 weiter bis zum Leiter 2, an
der sie dann gemessen werden kann. Wie Dominosteine, die nacheinander
umkippen.
Ich weiß die Beschreibungen sind sehr allgemein gehalten und nur grobe
Ansätze. Ich würde mich trotzdem sehr freuen eure Meinung dazu zu hören.
Gibt es vieleicht ein anderes aktives Messverfahren das durch Hinzugabe
von Energie die Information nach außen trägt ;)
cnongs schrieb:> also brauche ich ein SQUID-Manometer, mind. 3 Jahre Entwicklungszeit und> eine menge Geld, um den Strom im Abstand von 50 cm messen zu können.
Nein, wie Thunfischbrötchen kurz überschlagen hat, könnte man damit wohl
ein Magnetfeld messen, das um sechs Größenordnungen stärker wäre. Selbst
wenn da noch ein kleiner Rechenfehler enthalten wäre und man noch
irgendwelche technischen oder physikalischen Tricks fände, die die
Auflösung um den Faktor 1000 steigern sollten, wäre man noch drei
Größenordnungen vom Ziel entfernt.
Und letztendlich hätte man dann auch nur nachgewiesen, dass in dem
Leiter irgendein Strom fließt. Von einer echten Messung könnte dann
immer noch nicht die Rede sein. Ebenfalls wäre noch das Problem zu
lösen, wie man eine geeignete Abschirmung vornimmt. Mit einer kleinen
Blechdose ist es nicht getan, sondern eher mit einem eigenen, speziell
dafür konstruierten Gebäude.
Wie wir schon an anderer Stelle festgestellt haben, ist ein Strom von
2,5pA auch schon bei einer direkten Messung schwer, aber immer noch
realisierbar darstellbar.
In jedem Fall muss man sich auch noch Gedanken darüber machen, welche
Störungen auftreten können und auch werden.
> Hmm, besteht vieleicht die Möglichkeit, über eine Art aktives> Messverfahren das Signal zu erfassen ?
Ja, durch Einbringen der Messvorrichtung direkt in den Leiter 1. Die
Übertragung nach draußen kann ja durchaus auch auf optischem Wege
geschehen. Im Batteriebetrieb sollten durchaus auch einige zig bis
hundert Betriebsstunden möglich sein.
cnongs schrieb:> ok, also scheidet der SQUID-Magnetometer aus.>> Könnte ich das Signal mit einem Metalldetektor erfassen ?
Wenn du einen guten nimmst, kann der dir verraten, ob die Leitung 1
existiert. Bei einem aus dem Bauhaus ist das in 50 cm Abstand schon
fraglich.
Gruss Reinhard
cnongs schrieb:> ok, also scheidet der SQUID-Magnetometer aus.>> Könnte ich das Signal mit einem Metalldetektor erfassen ?
Damit ist also der von mir oben skizzierte Fall eingetreten: "Das
höchstauflösende Verfahren, das derzeit existiert, besitzt eine
Auflösung, die immer noch meilenweit von meinen Anforderungen entfernt
ist. Aber in der Anleitung meines 10€-Metalldetektors aus dem Baumarkt
wurde nicht explizit ausgeschlossen, dass man ihn zum Nachweis von 2,5pA
in 50cm Entfernung nutzen könne!"
Mir kommt aber noch ein wesentlich besseres Verfahren in den Sinn:
Befestige doch einfach Leiter 2 an nur einem Ende. An das freie Ende
kommt ein Fähnchen. Dieses fängt an, im 5kHz-Takt zu wackeln, sobald
Leiter 1 mit dem entsprechenden Strom durchflossen wird. Man kann zwar
mit dem Auge die 5kHz nicht zuverlässig erkennen, aber die Kontur des
Fähnchens sollte unscharf aussehen.
Andreas Schweigstill schrieb:> Mir kommt aber noch ein wesentlich besseres Verfahren in den Sinn:> Befestige doch einfach Leiter 2 an nur einem Ende. An das freie Ende> kommt ein Fähnchen. Dieses fängt an, im 5kHz-Takt zu wackeln, sobald> Leiter 1 mit dem entsprechenden Strom durchflossen wird. Man kann zwar> mit dem Auge die 5kHz nicht zuverlässig erkennen, aber die Kontur des> Fähnchens sollte unscharf aussehen.>>>> Beitrag melden | Bearbeiten | Löschen |
..sehr witzig
Mein Anliegen ist es eine Art aktives Messverfahren zu finden, dass die
Information auffängt, speichert und zu einer Stelle bringt an der sie
gemessen werden kann. Warum soll so etwas nicht möglich sein.
@ cnongs (Gast)
>gemessen werden kann. Warum soll so etwas nicht möglich sein.
Weil dir um Größenordungen die Grundlagen fehlen, allein um das Problem
zu verstehen, geschweige denn, eine Lösung zu erarbeiten. Du schaffst es
ja nicht mal, den Aufbau und Sinn der Anordnung sinnvoll zu beschreiben,
siehe Netiquette.
FmG
Falk
>Mein Anliegen ist es eine Art aktives Messverfahren zu finden, dass die>Information auffängt, speichert und zu einer Stelle bringt an der sie>gemessen werden kann. Warum soll so etwas nicht möglich sein.
Dann zeig uns doch, wie es geht! Spule, SQUID und Metalldetektor (Oops,
ist ja auch ne Spule!) scheiden jedenfalls schon mal aus.
Nur zu, laß dich nicht von uns entmutigen...
cnongs schrieb:> ok, also scheidet der SQUID-Magnetometer aus.>> Könnte ich das Signal mit einem Metalldetektor erfassen ?
Hallo,
du merkst ja noch nicht mal, dass deine Beiträge hier reine Realsatire
sind. Aber du darfst zu unserer aller Unterhaltung ruhig noch ein
bisschen weitermachen.
Gruss Reinhard
cnongs schrieb:> Hallo Zussammen,>> für eine Messschaltung suche ich einen Operationsverstärker mit dem ich> kleinste Spannungsunterschiede messen kann, je kleiner der messbare> Spannungsunterschied bezogen auf Ground desto besser.>> Auf welches "Leistungsmerkmal" muss ich bei der Auswahl achten ?>> Welchen Typ von Operationsverstärker sollte ich dafür nehmen ?>> Gibt es eine bessere Messmethoden, als mit einen OPV, um kleinste> Spannungsuntersiede zu messen ?>>> Sehr vielen Dank im vorraus für die Hilfe
Lies dir doch mal z.B. das hier durch:
http://www.keithley.com/knowledgecenter/knowledgecenter_pdf/LowLevMsHandbk_1.pdf
Beschreibe doch einfach einmal, um was für einen Messaufbau es sich bei
der ganzen Angelegenheit handelt.
Und aus welchen Gründen kommt eine galvanische Kopplung mit Leiter 1
nicht infrage.
Exakt für die Messung von Gehirnströmen werden heutzutage doch viele
SQUID-Magnetometer gebaut:
http://tinyurl.com/4vu9lwy
Wenn es ohne den doch beträchlichen apparativen Aufwand ginge, würde man
das auch tun.
Ja aber das SQUID-Magnetometer ist nur eine passives Messverfahren.
Ich habe ja drei Ansätze vorgestellt, wie ein aktives Messverfahren
aufgebaut sein könnte.
cnongs schrieb:>> Ich habe ja drei Ansätze vorgestellt, wie ein aktives Messverfahren> aufgebaut sein könnte.
Dein Verfahren 1 funktioniert prinzipiell. Es ist damit möglich, die
Genauigkeit zu erhöhen (z.B. bessere Linearität). Aber die Auflösung
wird nicht besser.
Deine anderen beiden Verfahren sind leider Phantasiegebilde. Was deinem
Verfahren 2 einigermaßen nahe kommt, wäre eine Förster-Sonde. Aber die
ist eher für die Messung schwacher DC-Magnetfelder optimal (>0.1nT).
Offenbar weißt Du es ja eh besser als wir alle zusammen. Dann nimm doch
einfach Deinen LT1028, ein Stück Eisen mit dem Durchmesser 0,1 und einer
Länge von 20mm und baue das alles irgendwie zusammen.
Anschließend hast Du wirklich ein wunderschönes Gerät, mit dem Du
problemlos Gehirnströme aus 50cm Entfernung nachweisen kannst.
Mache Dich bitte niemals mit den physikalischen Grundlagen vertraut,
denn sie würden Dir nur im Weg stehen, so wie eine Hummel auch nicht
fliegen könnte, wenn sie wüsste, dass die gängigen aerodynamischen
Modelle ihr die Flugunfähigkeit attestieren würden.
Andreas Schweigstill schrieb:> so wie eine Hummel auch nicht> fliegen könnte, wenn sie wüsste, dass die gängigen aerodynamischen> Modelle ihr die Flugunfähigkeit attestieren würden.
Aber im Gegensatz zu dem Gerät fliegt die Hummel wirklich.
na ja, das Gerät vieleicht auch ... in den Müll? :-)
U.R. Schmitt schrieb:> Aber im Gegensatz zu dem Gerät fliegt die Hummel wirklich.> na ja, das Gerät vieleicht auch ... in den Müll? :-)
Nein, das Gerät wird schon ordentlich funktionieren. Auf die Idee mit
dem OP und dem Stück Eisen war bloß vorher noch nie jemand gekommen.
Manchmal sieht man bloß den Wald vor lauter Bäumen nicht.
Andreas Schweigstill schrieb:> Mache Dich bitte niemals mit den physikalischen Grundlagen vertraut,> denn sie würden Dir nur im Weg stehen, so wie eine Hummel auch nicht> fliegen könnte, wenn sie wüsste, dass die gängigen aerodynamischen> Modelle ihr die Flugunfähigkeit attestieren würden.
yeah!
>Ich habe ja drei Ansätze vorgestellt, wie ein aktives Messverfahren>aufgebaut sein könnte.
Na, dann fang mal mit dem Aufbau an und berichte uns uber die Ergebnisse
Deiner Messungen
MfG