Hallo,
ich habe folgendes Problem: ich betreibe ein Glühkathode, welche
Elektronen emittiert. Die Glühkathode hat natürlich zwei Anschlüsse,
über welche sie mit Energie versorgt wird (~0.5V, ~0,5A). Da der
Glühdraht Elektronen emittert, liegt zwischen dem hinführenden und
wegführenden Strompfad eine Stromdifferenz im der Größenordung ~100uA
vor, diese Stromdifferenz will ich messen. Es ist jedoch meiner Meinung
aufgrund der Messfehler sinnlos beide Ströme in der Größenordung ~100mA
zu messen und zu subtrahieren und ein vernünftiges Resultat für den
Emissionsstrom zu erhalten. Daher habe ich folgdene Überlegung: in jedem
Strompfad ein Shunt und anschließend mit einem Differenzverstärker oder
noch besser einem Instrumentenverstärker das Differenzsignal der
Spannungen auszuwerten.
Ist dies euerer Meinung nach ein sinnvoller Ansatz oder gibt es andere
einfachere Verfahren um Differenzströme zu messen?
Schon mal vielen Dank für Eure Hilfe!
Schöne Grüße
Physikalisch unglaublich, dass ein bereits ein Glühen Elektronen
aussenden kann, die Bindungskräfte sind doch in diesem Zustand noch gar
nicht überwunden, es wird also auch nichts emittiert, außer Photonen.
> Physikalisch unglaublich, dass ein bereits ein Glühen Elektronen> aussenden kann, die Bindungskräfte sind doch in diesem Zustand noch gar> nicht überwunden, es wird also auch nichts emittiert, außer Photonen.
Wieso physikalisch unglaublich? Wie funktioniert dann bitte die Röhre
aus der klassischen Elektrotechnik, eine Bildröhre,
Fluoreszenzanzeigen,...
Vgl. Edison-Richardson-Effekt. Bei yttriertem Iridium genügen wohl schon
1500K um Emissionsströme im mA-Bereich zu emittieren. Bitte nachrechnen
;)
> Nee. Ich wuerd die Gluehkathode ueber einen Trafo heizen und an dessen> Mittelabgriff den Strom gegen Masse oder sonstwohin messen.
Ist eigentlich ein sehr interessanter Ansatz, leider steht keine
Wechselspannung zur Verfügung. Außerdem würden Streueffekte des
Transformators, sowie die Wechselspannung an sich die restliche
hochempfindliche Auswerteelektronik negativ beeinflussen. Aber trotzdem
Danke für den Vorschlag!
>Physikalisch unglaublich, dass ein bereits ein Glühen Elektronen
aussenden kann, die Bindungskräfte sind doch in diesem Zustand noch gar
nicht überwunden, es wird also auch nichts emittiert, außer Photonen.
Es geht ja gar nicht ums aussenden. Eine Gluehkathode stellt Elektroden
zur Verfuegung, und die gehen raus mit ein paar hundert Volt angelegter
Spannung.
>>Physikalisch unglaublich, dass ein bereits ein Glühen Elektronen>>aussenden kann, die Bindungskräfte sind doch in diesem Zustand noch gar>>nicht überwunden, es wird also auch nichts emittiert, außer Photonen.>>Es geht ja gar nicht ums aussenden. Eine Gluehkathode stellt Elektroden>zur Verfuegung, und die gehen raus mit ein paar hundert Volt angelegter>Spannung.
Dass die Elektronen natürlich über ein E-Feld abgesaugt werden versteht
sich ja von selbst. Wobei hier durchaus 100-200V genügen, ich will je
keine Röngtenstrahlung erzeugen ;) Aber das E-Feld hat (fast) nichts mit
der Überwindung der Bindungskräfte der Elektronen zutun...
Der Elektronenstrom ist ja auch an der Anode deutlich messbar!
Aber im Prinzip geht es in diesem Thread ja um Möglichkeiten zur Messung
von Differenzen zwischen Strömen, die sicherlich auch in anderen
Gebieten interessant sind (Leckströme, parasitäre Effekte,...)
Ohne Kathodenstrom und Anodenspannung gibt es an der Anode nichts.
Nun sollen der Kathodenstrom gemessen werden. Ich wuerd ein isoliertes
Schaltnetzteil nehmen, und so die Gleichspannung fuer die Kathode
erzeugen. dann kann man den emitierten Strom auch gleich messen. Das
waer dann der Leckstrom zwischen Kathodensupply und irgendwas.
CJ schrieb:> Daher habe ich folgdene Überlegung: in jedem> Strompfad ein Shunt und anschließend mit einem Differenzverstärker oder> noch besser einem Instrumentenverstärker das Differenzsignal der> Spannungen auszuwerten.
das wird so nichts, weil dein Emissionsstrom verschwindend klein gegen
den Heizstrom ist. Die Messfehler überwiegen und die Messung wird
unbrauchbar.
Wie soll denn der Heizstrom erzegt werden? Eine gute Möglichkeit mit
Transformator mit Mittelabgriff wurde bereits genannt.
Eine andere Möglichkeit wäre ein Spannungsteiler 1:1 parallel zum
Heizfaden. Der Mittelpunkt des Spannungsteilers wird dann über eine
Strommessschaltung mit Masse verbunden. In diesem Fall kannst du den
Emissionsstrom direkt messen. Allerdings wird eine potentialfreie
Heizfadenversorgung benötigt.
Gruß,
Alexander
Alexander Dörr schrieb:> das wird so nichts, weil dein Emissionsstrom verschwindend klein gegen> den Heizstrom ist. Die Messfehler überwiegen und die Messung wird> unbrauchbar.
Deshalb eben der Gedanke mit der differentiellen Messung über einen
Instrumentenverstärker. Ich will ja daher nicht die absoluten Ströme
messen und anschließend subtrahieren, sondern lediglich die Differenz.
> Wie soll denn der Heizstrom erzegt werden? Eine gute Möglichkeit mit> Transformator mit Mittelabgriff wurde bereits genannt.> Eine andere Möglichkeit wäre ein Spannungsteiler 1:1 parallel zum> Heizfaden. Der Mittelpunkt des Spannungsteilers wird dann über eine> Strommessschaltung mit Masse verbunden. In diesem Fall kannst du den> Emissionsstrom direkt messen. Allerdings wird eine potentialfreie> Heizfadenversorgung benötigt.
Ich hab diesen Ansatz gerade eben durchsimuliert, funktioniert sehr gut
und ist auch recht einfach aufzubauen, eben bis auf die potentialfreie
Versorgung des Glühdrahts. Ansonsten sollte über den Mittelpunkt des
Spannungsteilers ja auch der gesamte Glühdraht auf einen definierten
Potenial im Vergleich zur Anodenspannung sein.
Vielen Dank für den Vorschlag.
Schöne Grüße
OR schrieb:> Ich würde eine LEM-Durchsteckwandler nehmen und beide Drähte> durchziehen. Dann dieht man die vorzeichenrichtige Summe im Messstrom.
die Idee, die Differenzbildung bereits im Magnetfeld zu machen, gefallt
mir. Ich befürchte aber, dass auf diese Weise Differenzströme im
Mikroamperebereich nicht gemessen werden können, da kleinste
Abweichungen in der Symmetrie die Gleichtaktunterdrückung
verschlechtern. Soll die Messung auf 1uA genau sein, muss bei 500mA
immerhin ein Verhältnis von 1:500000 erreicht werden.
Wie stark rauschen diese LEM-Wandler eigentlich?
Gruß,
Alexander
Nein, ein LEM ist da falsch. Denn er regelt mit einer in den
magnetischen Kreis eingefuegten Hallprobe das Feld auf Null. Das
bedeutet Offset probleme bei der Hall Probe. Man koennte sich einen LEM
selber bauen, und als Stromuebersetzer wickeln. Dh den Messdraht mit
1000 oder 10'000 Windungen versehen. Auf einem Ferrit E-Kern. Dann
wuerden aus 100uA 100mA, oder 1A.
Was spricht gegen ein isoliertes Supply fuer die Heizung ? Es geht dabei
im wesentlichen um einen Trafo, Eisen oder Ferrit, je nach Frequenz.
Mini Nilp schrieb:> Was spricht gegen ein isoliertes Supply fuer die Heizung ? Es geht dabei> im wesentlichen um einen Trafo, Eisen oder Ferrit, je nach Frequenz.
Ein potentialfreies Supply (DC) bedeutet mehr schaltungstechnischen
Aufwand, zudem soll die Spannungsquelle mit der der Glühdraht betrieben
wird regelbar sein. Für einen Versuchsaufbau ist dies wohl eine sehr
sinnvolle Lösung.
Mit Wechselspannung und Trafo möchte ich den Glühdraht aufgrund der
Empfindlichkeit der restlichen Schaltung (EMV) nicht unbedingt
betreiben.
Mir scheint ein kleiner 3W 50Hz Trafo, Gleichrichter, Cap, LM317 mit
Poti zur Einstellung schneller, und sicherer wie ein
Differenzverstaerker, der weniger wie 10uA/500mA = 20ppm
Differenzgleichlauf haben sollte.
