Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Filter um 860kHz Signal auf 24V DC zu sperren


von Thorsten B. (bear8234)


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Hallo

ich habe ein Problem mit einem auf eine 24V DC Versorgungsspannung 
aufmoduliertem Signal, welches ich ausfiltern muss.

Um mal kurz die Situation zu skizzieren:

Ich habe ein 24V DC Netzteil mit 10A (15A bis 3s), welches über eine 
Sammelschiene und Polwendeschaltungen 9 Antiebsmotoren versorgt. Jeder 
dieser Antriebsmotoren hat eine eigene Steuerung, welche u.a. 
Sanftanlauf u.ä. regelt. Zusätzlich senden diese Steuerungen ein Signal 
mit ca. 860kHz und ca. 0.8Vss aus, um sich gegenseitig zu erkennen. 
Diese Erkennung möchte ich nun "ausschalten", in dem ich das 
860kHz-Signal ausfiltere. Grund für das Signal ist eine 
Überlastsicherung des ursprünglich eingesetzten Netzteils, welches nur 
jeweils einen Antrieb versorgen konnte.
Ach ja, der Antrieb zieht im Schnitt ca. 0.6A, in Spitzen (ca. 
200-500ms) auch bis zu 1.2A.

Kann mit da jemand einen Tip geben, wie ein entsprechender Fitler 
aufzubauen ist? Vielen Dank im Vorraus..

Gruß Thorsten

von Michael R. (mexman) Benutzerseite


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Hallo Thorsten,

> mit ca. 860kHz und ca. 0.8Vss aus, um sich gegenseitig zu erkennen.
> Diese Erkennung möchte ich nun "ausschalten", in dem ich das

prinzipiell kein Problem.
Was Du wissen solltest ist, bei welcher max. Spannung denn das 
"Ausschalten" erkannt wird...... reicht z.B. eine Absenkung auf 80mVss 
oder musst Du darunter........oder..oder..oder.

Was hindert Dich, einen LC-Tiefpass zu nehmen?

> Ach ja, der Antrieb zieht im Schnitt ca. 0.6A, in Spitzen (ca.
> 200-500ms) auch bis zu 1.2A.

Das duerfte bei diesen aten keinerlei Problem sein!

Eine Drossel in Reihe und einen Kondensator parallel.....
Was da von den 860kHz noch durch kommt kannst Du einfach 
ausrechnen.....hoffe ich.


Gruss

Michael

von Thorsten B. (bear8234)


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Hallo Michael,

vielen Dank erst mal für die schnelle Antwort.

Man kann davon ausgehen, das eine Absenkung des "Ausschalt"-Signals auf 
80mVss ausreicht.

Was mögliche Lösungen des Problems angeht - ich bin offen für jeden 
Vorschlag, aber...

... leider werde ich es nicht zuwege bringen, einen LC-Filter richtig zu 
dimensionieren. Habe mal ein wenig im Netz gesucht und gelesen. Demnach 
müsste die Schaltung insgesamt wohl ungefähr so aussehen:


Netzteil 24V DC
max. 10A
(15A max. 3s)
                ___
+ O---*--------|    /|---L---*---O---+
      |        |   / |       |      _|_
      |        |  /  |       C     |_M_| Antrieb #1
      |        | /   |       |       |
- O------*-----|/____|-------*---O---+
      |  |      ___
      *--------|    /|---L---*---O---+
      |  |     |   / |       |      _|_
      |  |     |  /  |       C     |_M_| Antrieb #2
      |  |     | /   |       |       |
      |  *-----|/____|-------*---O---+
      |  |      ___
      *--------|    /|---L---*---O---+
         |     |   / |       |      _|_
         |     |  /  |       C     |_M_| Antrieb #3
         |     | /   |       |       |
         *-----|/____|-------*---O---+

               Einschalter mit Polwender

Welche Werte würdest du jetzt für L und C setzen?
Müsste man noch weitere Maßnahmen ergreifen (z.B. großen C vor dem 
Polwender o.ä.)?
Das ganze soll später als kleines LP-Modul designed werden.

Vielen Dank noch mal für deine Bemühungen einem "blinden" den Weg zu 
weisen... ;-)


Gruß Thorsten

von Karl (Gast)


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Nein die Filter müssen zwischen Versorgung und deinen Stellwandlern

von Karl (Gast)


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Nimmst halt mal was so um die 1mH als Spule und 1000µF als Elko (so 
gefühlsmäßig)

von Thorsten B. (bear8234)


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Hallo Karl,

Karl schrieb:
>die Filter müssen zwischen Versorgung und deinen Stellwandlern

Wegen der wechselden Polarität - korrekt?

Müsste also wie folgt aussehen:
1
                            _____
2
+ O---*------ L ---*-------|    /|-----O---+
3
      |            |+      |   / |        _|_
4
      |            C       |  /  |       |_M_| Antrieb #1
5
      |            |-      | /   |         |
6
- O------*---------*-------|/____|-----O---+
7
      |  |                  _____
8
      *------ L ---*-------|    /|-----O---+
9
      |  |         |+      |   / |        _|_
10
      |  |         C       |  /  |       |_M_| Antrieb #2
11
      |  |         |-      | /   |         |
12
      |  *---------*-------|/____|-----O---+
13
      |  |                  _____
14
      *------- L --*-------|    /|-----O---+
15
         |         |+      |   / |        _|_
16
         |         C       |  /  |       |_M_| Antrieb #3
17
         |         |-      | /   |         |
18
         *---------*-------|/____|-----O---+
19
20
                           Einschalter mit Polwender
Karl schrieb:
> 1mH als Spule und 1000µF als Elko

danke für die Vorlage... ;-)

Hab mal Bauteile gesucht und folgendes gefunden:

L: Ringkerndrossel 1.8mH, 250V AC, 1.5A
C: Elko radial  1000µF, 35V

Damit müsste sich (sofern ich richtig abgeschrieben habe) folgende 
Grenzfrequenz ergeben:

Das würde dann bedeuten, dass ein Signal mit über 800kHz um mehrere 
10er-Potenzen gedämpft wird - also quasi total ausgefiltert wird.

Liege ich da jetzt richtig oder hab ich noch was falsch?  Wenn alles OK 
ist könnte ich ja die entsprechende Schaltung mal designen.

Gruß Thorsten

von oszi40 (Gast)


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Thorsten Bruns schrieb:
> 860kHz

liegt im MW-Rundfunkbereich! Da sind 500pF und 70 Windungen ein 
Anhaltspunkt. Ein Elko hat in diesm Bereich nicht das ideale Bauteil. 
Nimm einfach ein Netzfilter. Auge zu Pollin.

von Thorsten B. (bear8234)


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Hallo oszi40,

jetzt komme ich etwas ins rotieren.

oszi40 schrieb:
> liegt im MW-Rundfunkbereich! Da sind 500pF und 70 Windungen

Ist das ein Problem mit der Frequenz?

Also mit 500pF kann ich ja was anfangen, aber was meinst du mit 70 
Windungen? Soll ich die Spule selber wickeln oder wie?

Leider kann ich bei Pollin auch nix finden zum Stichwort Netzfilter...

Bitte um kurze "Nachhilfe"... Danke.


Gruss Thorsten

von Klaus D. (kolisson)


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Netzfilter = Netzfilter
http://de.wikipedia.org/wiki/Netzfilter

http://www.pollin.de/shop/dt/OTI2OTQ3OTk-/Bauelemente_Bauteile/Passive_Bauelemente/Spulen_Filter/Netz_Entstoerfilter_DIT_ID_10AC_S.html



Das ist dann ein integrierter Tiefpass. Den Versuch sollte es nicht 
scheuen müssen.

Gruss k.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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wobei Netzfilter für Wechselstrom gedacht sind, DC kann die Drossel in 
die Sättigung treiben.

von Klaus D. (kolisson)


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Christoph Kessler (db1uq) schrieb:
> wobei Netzfilter für Wechselstrom gedacht sind, DC kann die Drossel in
> die Sättigung treiben.

interessanter Aspekt.

Gruss k.

von Thorsten B. (bear8234)


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Christoph Kessler (db1uq) schrieb:
> DC kann die Drossel in die Sättigung treiben.


Sollte man dann evtl. besser einen RC-Tiefpass einbauen um das Signal zu 
blocken?

Und wenn ja, welche Werte müsste man dann für R und C ansetzen?

von Klaus D. (kolisson)


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was spricht eigentlich dagegen eine billige Frequenzweiche für
Lautsprecher zu nehmen. Die gibt es auch mit Luftspule .
Dein Problem ist ja der relativ hohe Strom.
ggf. tut es sogar eine Neonröhrendrossel.

k.

von Thorsten B. (bear8234)


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Klaus De lisson schrieb:
> billige Frequenzweiche für
> Lautsprecher zu nehmen

Naja, im Prinzip spricht nichts dagegen, außer...

das billige Frequenzweichen bei ca. 8€ losgehen, ich 10 Stück brauche 
und eine Drossel sowie ein Elko mich zusammen nur rund 3€ kosten.

Die Platine braucht es eh, da ich ja noch den Polwender und die 
Anschlußklemmen unterbringen muss. Von daher spricht dann nur die 
"Wirtschaftlichkeit" gegen die Frequenzweiche.  Allerdings geht diese 
Annahme ja noch davon aus, das ich den Filter so realisieren kann, wie 
hier beschrieben:

Thorsten Bruns schrieb:
> L: Ringkerndrossel 1.8mH, 250V AC, 1.5A
> C: Elko radial  1000µF, 35V

Wenn mir jemand evtl. andere Vorschläge zur Filterauslegung macht, aus 
welchen Gründen sei mal dahingestellt, dann kann ich obige Betrachtung 
neu durchführen.

Bis hierhin möchte ich auf jedenfall erst mal allen Beteiligten für Ihre 
Beiträge, Hinweise und Anregungen danken.


Gruss Thorsten

von Fralla (Gast)


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Nimm keinesfalls eine so riesige Drossel mit 1.8mH wenn die Last bzw der 
Inverter sehr dynamisch ist. So eine Drossel hat in der Regel auch 
massive Kapazität.

Und nimm keinesfalls einen Elko, den sonst ist das Filter nicht mehr 
2ter Ordnung. Wäre egal wenn damit die Eckfrequenz sowiso so tief liegt. 
Aber ein Elko ist größer und kostet.

Mein Vorschlag wäre eine 2µH Drossel und ein(oder aus mehreren) 4µF 
Kerko. gibts alles in kompakter SMD ausführung uns ist sehr klein. 
Ergibt so -35dB Dämpfung.
Das Filter ist aber von hoher Güte, also sollte nicht die Schaltfrequenz 
des Netzteils oder die Pulsfrequenz des Inverters in der nähe sein. Wenn 
es nicht anders geht, dämpfen mit einem Elko...

MFG Fralla

von Thorsten B. (bear8234)


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Hallo Fralla,

danke für die Hinweise.

Fralla schrieb:
> keinesfalls eine so riesige Drossel...keinesfalls einen Elko
und
> Mein Vorschlag wäre eine 2µH Drossel und ein(oder aus mehreren) 4µF Kerko

Kann ich statt der KerKo's auch MKS-Folienkondensatoren nehmen? Die hab 
ich nämlich noch in meiner Bastelkiste liegen:

- WIMA MKS-Folienkondensator 2.2µF 50V=/30V~ 10%

und als Induktivität hab ich gefunden:

- FASTRON Entstördrossel 3µH 2A 20% (DCR=3mOhm)  mit 0,56€ von einem 
norddeutschen Versender mit 3 Buchstaben ;-)

Ich müsste dann also 2 von den Kondis parallel schalten, somit würde der 
Filter so aussehen:
1
+ O--- L ---+---+---O
2
            |   |
3
            C1  C2
4
            |   |
5
- O---------+---+---O

Mit den o.g. Werten hätte der Filter dann eine Grenzfrequenz von
- was für meine Anwendung wohl mehr als ausreichend ist :-)

Stimmt das alles jetz so in etwa?

Ach ja, dein Schlusssatz
>Das Filter ist aber von hoher Güte, also sollte nicht die Schaltfrequenz
>des Netzteils oder die Pulsfrequenz des Inverters in der nähe sein.
welche Bedeutung hat der genau? Muss ich da noch irgendwas besonderes 
beachten?

Gruss Thorsten

von Fralla (Gast)


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>Kann ich statt der KerKo's auch MKS-Folienkondensatoren nehmen?
klar.

>>Das Filter ist aber von hoher Güte, also sollte nicht die Schaltfrequenz
>des Netzteils oder die Pulsfrequenz des Inverters in der nähe sein.
>welche Bedeutung hat der genau? Muss ich da noch irgendwas besonderes
>beachten?
Es könnte sein, dass das Netzteil leicht zu schwingen beginnt, besonders 
wenn durch straken Lstsprung angeregt. Kann man aber schwer voraussagen. 
Am besten du mist die Spannung am Netzteil (Scope) um sicher zu gehen. 
Wenn es ein Problem gibt kann man das Filter immer noch dämpfen, aber 
versuchs mal so.

MFG Fralla

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Ich würde einen Saugkreis (Reihenschwingkreis) parallel schalten.  Hat
den Vorteil, dass die Kreisinduktivität nicht mit dem Gleichstrom
beaufschlagt wird (der sie dann in die Sättigung treibt).  Stattdessen
muss der Kreiskondensator die 24 V aushalten, was ja kein großes
Problem ist.

von Thorsten B. (bear8234)


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Hallo,

Jörg Wunsch schrieb:
> Saugkreis (Reihenschwingkreis) parallel schalten

Welche Werte für R, L und C sollte ich den nehmen um den gewünschten 
Effekt bei den bekannten Grundgrößen zu erreichen? Kann ich da bitte 
einen Tip bzw. Startwert bekommen?

Schaltungstechnisch müste das dann wohl so aussehen:
1
      +--- R2 - C2 - L2 ---+
2
      |                    |
3
+ O---*--- L1 -----*-------*------O
4
                   |       |
5
                  C11     C12
6
                   |       |
7
- O----------------*-------*------O
8
9
L1 = 3µH    C11 = C12 = 2.2µF

Vielen Dank

Gruss Thorsten

von Sepp (Gast)


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Wieso sollte ein Gleichstrom eine Indukvtität in die Sättigung Treiben? 
Wenn die Drossel für den Strom spezifiziert ist, kein Problem....

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Thorsten Bruns schrieb:
> Schaltungstechnisch müste das dann wohl so aussehen:

Huch, nein, viel zu kompliziert.  Der Reihenschwingkreis kommt
parallel zum Motor.  Eventuell dann noch zwei Drosseln in die
DC-Leitung des Motors (zusätzlich).

Werte?  Für 470 pF rechnet mir mein Taschenrechner 80 µH aus.

von Thorsten B. (bear8234)


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Sepp schrieb:
> Drossel für den Strom spezifiziert

Sollte ja passen, L1 ist für 2A ausgelegt, der Motor zieht (wie oben 
schon beschrieben) max. 1,2A.

Jörg Wunsch schrieb:
> Reihenschwingkreis kommt parallel zum Motor


Ach so... also so:
1
+ O--- L1 ---*------*------*------O
2
             |      |      |
3
             |      |      R2
4
             |      |      |
5
            C11    C12     C2
6
             |      |      |
7
             |      |      L2
8
             |      |      |
9
- O----------*------*------*------O

L1 = 3µH    C11 = C12 = 2.2µF

L2 = 100µH, 10% In=0.9A Isat=1.6A
C2 = 470pF, KerKo 100V
R2 = ???

Sorry für mein "dummes" rumgefrage, aber welchen Wert müsste ich bei 
diesen L und C für R nehmen? Ich hab da "grad" kein Durchblick mehr... 
:-(

Gruss Thorsten

von Michael R. (mexman) Benutzerseite


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> Sorry für mein "dummes" rumgefrage, aber welchen Wert müsste ich bei
> diesen L und C für R nehmen? Ich hab da "grad" kein Durchblick mehr...


Hallo Thorsten,

hast Du Dich schon mal mit LTSpice beschaeftigt?

Das spart viele Fragen, wen Du schon nicht manuell rechnen willst....


Gruss

Michael

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Thorsten Bruns schrieb:
> L2 = 100µH, 10% In=0.9A Isat=1.6A
> C2 = 470pF, KerKo 100V

Die beiden Werte musst du schon am Ende abgleichen auf deine 820 kHz,
d. h. real ausprobieren, an welcher Stelle der Kreis Resonanz hat.

Strom fließt durch diese Spule fast nicht.

> R2 = ???

10 Ω, kannst du auch ganz weglassen.

von Thorsten B. (bear8234)


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Hallo Jörg,

erst mal vielen Dank für alle Tips und Hinweise und auch für die 
"Geduld", alle meine Fragen zu beantworten.

Ich werde in den nächsten Tagen mal einen Prototyp aufbauen und mich 
"praktisch" dem Thema nähern. Wenn ich noch Fragen oder Probleme habe 
melde ich mich noch mal, das ist doch in Ordnung, oder?

Michael Roek schrieb:
> hast Du Dich schon mal mit LTSpice beschaeftigt?
> Das spart viele Fragen

Also LTSpice war mir bisher noch kein Begriff... aber ich hab mal 
"gegoogelt". Sieht eigentlich nicht soooo kompliziert aus, muss ich mich 
mal reinarbeiten.  Aber...

>wen Du schon nicht manuell rechnen willst....

von wollen kann kaum die Rede sein - es mangelt mir am Wissen. Ich hab 
keinen blassen Schimmer, wie ich z.B. so einen Saugkreis berechnen 
müsste um wenigstens so Anhaltswerte zu erhalten. Auch hab ich keine 
praktische Erfahrung - das ist mein erster Filter den ich aufbaue (und 
wenns nach mir geht auch mein letzter ;-) - meine Stärken liegen eher in 
der digitalen denn bei der analogen Technik. Von daher sind dann auch 
solche Kommentare nicht so ganz 100% hilfreich.
Aber ich werde mich, wie schon geschrieben, mal mit dieser Soft. 
beschäftigen - vielleicht kann ich damit dsa nächste mal mehr 
"Eigenleistung" bringen.

Einen schönen Abend noch...

Gruß Thorsten

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Thorsten Bruns schrieb:
> Ich hab
> keinen blassen Schimmer, wie ich z.B. so einen Saugkreis berechnen
> müsste um wenigstens so Anhaltswerte zu erhalten.

Naja, die Thomsonsche Schwingungsgleichung sollte man aber schon
im Physikunterricht gelernt haben. ;-)  Im Studium kommt dann nur
noch die Herleitung aus der Differenzialgleichung hinzu.

Die Anhaltswerte (ungefähre Größenordnung von L und C) haben wir
dir ja als Erfahrungswerte vorgegeben.

Praktisch bekommst du aber keine Spule so genau zu kaufen (oder selbst
gewickelt), dass du sie in den Kreis einsetzen kannst und sie dann
mit der berechneten Kapazität auf genau 820 kHz resonant ist.  Du
musst das Gebilde also am Ende messen können, in irgendeiner Form.

von Olof G. (ole)


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Moin,

irgendwie kommen mir die Randbedingungen bekannt vor. Geht es hierbei um 
Velux-Antriebe?

Falls ja, würde mich interessieren, ob du Alles erfolgreich in Betrieb 
nehmen konntest.

Viele Grüße

von Thorsten B. (bear8234)


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Hallo

> irgendwie kommen mir die Randbedingungen bekannt vor. Geht es hierbei um
> Velux-Antriebe?

Yep, genau um die ging es hier.


> Falls ja, würde mich interessieren, ob du Alles erfolgreich in Betrieb
> nehmen konntest.

Ja, die Anschaltung läuft nun seit mehr als 1 Jahr störungsfrei.

Zur Info hab ich mal Filter ( hängt der Polwender mit dran) mit 
Dimensionierung als Grafik beigefügt.

Gruß Thorsten

von Olof G. (ole)


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Moin,

wenn ich richtig informiert bin, laufen aktuelle Velux-Rollläden (ab 
2013?!?) im fabrikneuen Zustand noch im Polwende-Betrieb. (Kann das 
jemand bestätigen/dementieren?)
Sollten diese aber einmal ein anderes Gerät "hören" schalten sie diesen 
Betriebsmodus ab. Und zwar dauerhaft!!!

Zum Betrieb an normalen Jalousie-Aktoren müsste der Filter allerdings in 
den Bereich zwischen Polwender und Antrieb, da diese Aktoren 
zusammengelegte Anschlussklemmen haben.

Aber das sollte ja kein Problem darstellen, wenn die Kondensatoren als 
bipolare ausgeführt werden.
Die Induktivität kann dann auch gleich als Stromkompensierte Drossel 
ausgeführt werden.

Viele Grüße

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