Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik L Power-Checker


von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


Lesenswert?

Hallo zusammen, speziell K.M. falls du das liest,

bin darüber gestolpert: 
Beitrag "Re: Verhalten Überstrom Ferrittrafo, Selbstbau?"

Das Ding gefällt mir, will ich mir auch bauen. Hätte allerdings ein paar 
Fragen dazu:

Ist der OP wirklich notwendig, oder geht es auch ohne? (An der 
Originalversion vom Elm Chan gefällt mir die Versorgung aus einer 
9V-batterie)

Die drei Drosseln, welche Werte (Induktivität/Strom) sollen die haben?

Die Stütz-Elkos sind mit 3 x 2.2mF (Millifarad!) eh schon recht fett... 
trotzdem möchtest du sie vergrößern... auf wieviel?

Danke!

von ArnoR (Gast)


Lesenswert?

Michael Reinelt schrieb:
> Ist der OP wirklich notwendig, oder geht es auch ohne?

Das hängt vom gewünschten Strombereich und von der Auflösung des Oszi 
ab. Bei 10mR Messshunt bekommst du 10mV/A. Wenn mit OPV, dann würde ich 
einen Low-Offset-Single-Supply-Typ nehmen, damit man die negative 
Versorgung einspart.

> (An der
> Originalversion vom Elm Chan gefällt mir die Versorgung aus einer
> 9V-batterie)

Das gilt aber nur für den Impulsteil mit den NE555, den Strom für die zu 
untersuchende Spule kann der 9V-Block nicht liefern.

> Die drei Drosseln, welche Werte (Induktivität/Strom) sollen die haben?

Wenn man die Typenbezeichnung in eine Suchmaschine eingibt, findet die 
die entsprechenden Datenblätter. Allerdings denke ich, dass die Drosseln 
alle eher schädlich sind. Die Dr in der Gateleitung führt zum Schwingen 
der Gatespannung und die anderen beiden machen den Snubber bzw. die 
Freilaufdiode teilweise unwirksam.

von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


Lesenswert?

ArnoR schrieb:
> Das hängt vom gewünschten Strombereich und von der Auflösung des Oszi
> ab. Bei 10mR Messshunt bekommst du 10mV/A. Wenn mit OPV, dann würde ich
> einen Low-Offset-Single-Supply-Typ nehmen, damit man die negative
> Versorgung einspart.
Verstehe.

>> (An der
>> Originalversion vom Elm Chan gefällt mir die Versorgung aus einer
>> 9V-batterie)
>
> Das gilt aber nur für den Impulsteil mit den NE555, den Strom für die zu
> untersuchende Spule kann der 9V-Block nicht liefern.
Das ist klar, aber da aus der Hauptversorgung vermutlich recht starke 
Impulse gezogen werden, wäre es ohnehin besser den Impulsteil 
vollständig entkoppelt zu haben... (und eine Autobatterie als 
Hauptversorgung zu verwenden :-O )


>> Die drei Drosseln, welche Werte (Induktivität/Strom) sollen die haben?
>
> Wenn man die Typenbezeichnung in eine Suchmaschine eingibt, findet die
> die entsprechenden Datenblätter.
Ok, dann muss ich mich vertippt haben. Ich werds nochmal versuchen...

> Allerdings denke ich, dass die Drosseln
> alle eher schädlich sind. Die Dr in der Gateleitung führt zum Schwingen
> der Gatespannung und die anderen beiden machen den Snubber bzw. die
> Freilaufdiode teilweise unwirksam.

Aha? Nun, bin neugierig was K.M. dazu meint, ich hatte den Eindruck der 
wüsste was er tut, wenns um Induktivitäten und Snubber geht :-)

Aber ich hab schon wieder ein paar Fragen mehr:

- macht es Sinn die Spannungsfestigkeit der Elkos zu erhöhen, um (für 
größere Induktivitäten) mit mehr Spannung messen zu können?

- welche Impulsbreiten treten da ungefähr auf (bzw. welchen brummstrom 
sollten die Elkos aushalten?)

von ArnoR (Gast)


Lesenswert?

Michael Reinelt schrieb:
> Aha? Nun, bin neugierig was K.M. dazu meint, ich hatte den Eindruck der
> wüsste was er tut, wenns um Induktivitäten und Snubber geht :-)

Den Eindruck habe ich eher bei elm-chan (und die verwenden keine 
Drosseln). Auch die Wahl des TL071 ist eher ungeschickt.

> - macht es Sinn die Spannungsfestigkeit der Elkos zu erhöhen, um (für
> größere Induktivitäten) mit mehr Spannung messen zu können?

Kommt drauf an was du messen willst.

> - welche Impulsbreiten treten da ungefähr auf (bzw. welchen brummstrom
> sollten die Elkos aushalten?)

Das musst du dir aus der Funktionsgleichung der Schaltung und den 
Drosseleigenschaften Induktivität und Sättigungsstrom abschätzen.

von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


Lesenswert?

So, das Ding wäre (fast) fertig. Fast deswegen, weil ich finalen Shunt 
erst bekomme, momentan hängt ein Provisorium dran. ich hab mcih dann 
ziemlich am Original von Elm-Chan angehalten.

Die Frage nach den Elkos hat sich insofern erledigt, als ich 4 Stück 
neue nie benutzte 4700uF/35V/40mOhm ESR in meiner Wühlkiste gefunden 
habe, die nun endlich einer sinnvollen Verwendung zugeführt wurden.

Das Ding ist geil! Für mich als Induktivitäten-Hasser ist es extrem 
spannend und lehrreich zu sehen, wann und wie hart eine Spule (oder 
eigentlich ja der Kern) in die Sättigung geht.

Speziell wenn man jede Menge Drosseln mit dürftigsten Angaben rumliegen 
hat, ist es extrem praktisch, ganz schnell Induktivität und 
Sättigungsverhalten zu bestimmen. Und das geht wirklich blitzschnell 
(speziell wenn man ein Oszi mit Cursor-Funktion hat. So nebenbei hab ich 
damit endlich verstanden, wozu der Cursor eigentlich gut ist :-)

Konkret hatte ich hier einen Flyback-Übertrager, bei dem mehr als unklar 
ist, ob er überhaupt 5A verträgt, oder da schon hoffnungslos gesättigt 
ist. Nun, er geht erst bei 30A in die Sättigung (Kern dürfte 
überdimensioniert sein)

Nachbau sehr zu emfehlen, speziell wenn man sich ab und zu mit 
Schaltwandlern beschäftigt!

: Bearbeitet durch User
von ArnoR (Gast)


Lesenswert?

Naja, ich finde die beiden Schaltungen nicht so gut. Aufgabe ist es 
doch, Induktivität und Sättigungsverhalten (-Strom) zu bestimmen. Dazu 
wird an die Spule für eine gewisse Zeit, die vom Benutzer abgeschätzt 
und korrigiert werden muss, eine bekannte Spannung gelegt und der 
Stromanstieg am Oszi beobachtet. Die Zeit muss dabei so eingestellt 
werden, dass man abhängig von der unbekannten Induktivität und dem 
unbekannten Sättigungsstrom ein brauchbares Oszibild bekommt. Das finde 
ich sehr ungeschickt.

Viel besser wäre eine Schaltung, die einfach eine bekannte Spannung an 
die Spule legt und bei einem wählbaren Strom abschaltet. Das hat den 
Vorteil, dass die Induktivität nicht mehr in die Einstellungen eingeht, 
aber genauso im Oszillogramm ermittelt werden kann. Da die Induktivität 
über viele Größenordnungen variiert, der Sättigungsstrom aber nur über 
etwa 2 oder 3 Decaden, ist das eine erhebliche Vereinfachung ohne irgend 
einen Nachteil. Die Einstellungen sind nur noch von einer Größe (dem 
Sättigungsstrom) abhängig und man hantiert nur noch mit dem ohnehin zu 
messenden Strom, aber nicht mehr mit der eigentlich uninteressanten 
Zwischengröße Zeit.

Dank der Inspiration durch diesen Thread, läuft bei mir so eine 
Schaltung in der Simulation bereits zur vollsten Zufriedenheit. Ich 
werde die auch demnächst mal aufbauen und nach ausgiebigem Test evtl. 
vorstellen.

von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


Lesenswert?

ArnoR schrieb:
> Naja, ich finde die beiden Schaltungen nicht so gut. Aufgabe ist es
> doch, Induktivität und Sättigungsverhalten (-Strom) zu bestimmen. Dazu
> wird an die Spule für eine gewisse Zeit, die vom Benutzer abgeschätzt
> und korrigiert werden muss, eine bekannte Spannung gelegt und der
> Stromanstieg am Oszi beobachtet. Die Zeit muss dabei so eingestellt
> werden, dass man abhängig von der unbekannten Induktivität und dem
> unbekannten Sättigungsstrom ein brauchbares Oszibild bekommt. Das finde
> ich sehr ungeschickt.

geht aber in der Praxis ratz-fatz! Spule rein, einschalten, Poti 
raufdrehen (Schlimmstenfalls mit dem Drehschalter auf den nächsten 
bereich gehen, falls im ersten keine Sättigung erreicht wird). 
Ablesen/rausmessen mit Cursor dauert viel länger als ein schönes Bild zu 
kriegen...

> Da die Induktivität über viele Größenordnungen variiert
Also die Drosseln bei denen mich das Sättigungsverhalten interessiert 
(wir reden hier nicht über Schwingkreis- oder Bandfilter-Spulen oder 
sowas, sondern über "Power inductors") bewegen sich bei mir in einem 
recht engen Bereich.

> Dank der Inspiration durch diesen Thread, läuft bei mir so eine
> Schaltung in der Simulation bereits zur vollsten Zufriedenheit. Ich
> werde die auch demnächst mal aufbauen und nach ausgiebigem Test evtl.
> vorstellen.

Da ich ohnehin grad SMD-löten übe, melde ich mich schon mal als 
Beta-Tester :-)

von ArnoR (Gast)


Lesenswert?

Michael Reinelt schrieb:
> geht aber in der Praxis ratz-fatz!

Mag sein, das ändert aber nichts daran, dass man in diesen Schaltungen 
ausschließlich mit einer Größe (Zeit) hantiert, die vollkommen 
uninteressant ist und die man außerdem noch in Abhängigkeit von 2 
Unbekanten wählen muss. Mit meinem Vorschlag entfallen diese Nachteile 
und die Einstellung wird viel simpler und plausibler. Aber wenn du 
lieber bei deiner Schaltung bleiben willst, kannst du das natürlich tun.
>
>> Da die Induktivität über viele Größenordnungen variiert
> Also die Drosseln bei denen mich das Sättigungsverhalten interessiert
> (wir reden hier nicht über Schwingkreis- oder Bandfilter-Spulen oder
> sowas, sondern über "Power inductors") bewegen sich bei mir in einem
> recht engen Bereich.

Und trotzdem ist es ein deutlicher Vorteil, wenn man die in den 
Einstellungen nicht berücksichtigen muss. Außerdem ist die Schaltung 
nicht nur für dich ;-).

von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


Lesenswert?

ArnoR schrieb:
> Aber wenn du lieber bei deiner Schaltung bleiben willst, kannst du das
> natürlich tun.

Nix da. Ich schrieb: "Da ich ohnehin grad SMD-löten übe, melde ich mich 
schon mal als Beta-Tester"

von K.M. (Gast)



Lesenswert?

hab momentan sehr wenig Zeit, daher nur ein parr schnelle Bemerkungen 
von mir

Michael Reinelt schrieb:
> Ist der OP wirklich notwendig, oder geht es auch ohne?

Sich geht das.
Meine Überlegung hierzu war: Ich hatte keinen Präzisionsshunt und nahm 
einfach ein paar mm Widerstandsdraht. Mit dem OpAmp konnte ich dann eine 
am Oszi bequem abzulesende/umrechenbare Spannung einstellen.

> Originalversion vom Elm Chan gefällt mir die Versorgung aus einer
> 9V-batterie

Die +/- Spannungsversion und damit die Wahl des TL071 geht auf die 
Standardspannungsinfrastruktur zurück. So Ziemlich jedes Modul das ich 
baue wird über einen genormten Stecker mit +5V/+-12V & RS232/USB für die 
PC Steuerung versorgt - spaart ne Menge Infrastruktur.

Eine Single Supply wie z.B. LM358 schien mir etwas zu langssam (Slew 
Rate) für sehr kleine (<1µH) Induktivitäten mit ihren sehr steilen 
Stromanstiegen. Aber da gibts jede Menge besseres.
(Als ich das Ding baute, wusste ich noch noch nicht obs was taugt, 
desswegen hab ich mir in der ersten Runde nicht sehr viel Mühe gegeben)

> Die drei Drosseln, welche Werte (Induktivität/Strom) sollen die haben

Ich hab das einfach auf die Schnelle mit CuLack & Lochraster aufgebaut 
und und solang entsört bis nichts mehr klingelte.

Die BLM18 Drossel in der Gateleitung war notwendig da ein sehr 
hochfrequentes Klingel während des Schaltens auftraten und ich den 
Gatewiderstand nicht weiter erhöhen wollte.
Die Dinger haben bei hohen Frequenze ein sehr hohen Ohmschen Widerstand, 
siehe DB.

ArnoR schrieb:
> Die Dr in der Gateleitung führt zum Schwingen
> der Gatespannung
siehe oben, konnte am Oszi nichts dergleichen feststellen.
Für "normalere" Drosseln hast du natürlich recht.

> Die Stütz-Elkos sind mit 3 x 2.2mF (Millifarad!) eh schon recht fett...
> trotzdem möchtest du sie vergrößern... auf wieviel?

Hau soviel rein wie du hast oder Platz findest.
Bei einigen 10A fällt dann doch sehr schnell Die Spannung ab und dies 
täuscht ein grösseres L vor bzw. maskiert eine bereits beginnende 
Sättigung.
(siehe anhang trace 2 = Lade Elko Spannung)

Desswegen hab ich ja auch einen V-Monitor Ausgang.

Michael Reinelt schrieb:
> welchen brummstrom
> sollten die Elkos aushalten

Egal was du nimmst die 50-60A wirst du sowieso nicht realistisch 
erreichen.
Ich hab mir dazu keine Gedanken gemacht, wenn sie hin sind sind sie hin 
und bis dahin gibts jede Menge Spass.

Michael Reinelt schrieb:
> macht es Sinn die Spannungsfestigkeit der Elkos zu erhöhen, um (für
> größere Induktivitäten) mit mehr Spannung messen zu können?

> - macht es Sinn die Spannungsfestigkeit der Elkos zu erhöhen, um (für
> größere Induktivitäten) mit mehr Spannung messen zu können?

Aber sicher.
Ich hätte mir auch desswegen 25V gewünscht hatte aber nichts besseres 
da. Mein Schaltplan ist für mich einfach eine Beschreibung des verbauten 
Ist Zustands, nicht was sinnvoll ist. Jeder möge daher das ganze nur als 
Anregunbg nehmen und mit eigenem Verstand nachbauen.

Michael Reinelt schrieb:
> Nachbau sehr zu emfehlen, speziell wenn man sich ab und zu mit
> Schaltwandlern beschäftigt!

Meine Rede, das war für mich auch der beste 5-min. Hack seit langem.

Die Schaltung/das Messprinzip kann man sicher je nach Geschmack in sehr 
viele Richtungen erweitern.

Ich würde jedoch auf jeden Fall die Ladekondensatoren auf mind. 10-20mF 
erhöhen.

von K.M. (Gast)



Lesenswert?

grrr.... schon wieder wurde der lange Dateiname zerhackt.

von Hermann (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Ein L-Sättigungs-Messer hat mich schon lange interessiert. Ich habe mal 
die Anregung von ArnoR aufgenommen und eine Schaltung aufgebaut, bei der 
man die Spannung und den maximalen Strom einstellen kann.
Da ich die Messungen mit einem DSO mache, ist die Schaltung für 
Einzelimpulse ausgelegt. Das hat den Vorteil, dass der Strombedarf sehr 
gering ist (9V-Batterie wäre ausreichend) und die Induktivität ist hoch 
überlastbar ohne Schaden zu nehmen.
Die Schaltung ist recht einfach: Die Gatter dienen zur Entprellung des 
Tasters und triggern das Flip-Flop zum Impuls-Start. Der Transistor 
sorgt für die richtige Stellung des FF beim Einschalten. Der Komparator 
setzt das FF beim Erreichen des Stroms zurück. Der OP misst die SPG an 
der Induktivität zur Kontrolle und zum Triggern. Mit dem LM317 wird die 
gewünschte Spg eingestellt. Ein Widerstand zur Strombegrenzung war 
nötig, sonst würgt er die Spg-Versorgung übermäßig beim Laden der 30mF.
Ich habe bisher keine Probleme festgestellt und meine Anforderungen sind 
voll erfüllt.
Im Anhang der Schaltplan, der Aufbau und eine Mustermessung (400µH).

von ArnoR (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hermann schrieb:
> Ich habe mal
> die Anregung von ArnoR aufgenommen und eine Schaltung aufgebaut...

Schön, dass dir die Sache gefällt.

Ich selbst habe das Prinzip damals gleich wieder begraben, weil der 
ohmsche Wicklungswiderstand das Messergebnis verfälscht und man außerdem 
die Induktivität aus der Steilheit der Kurve unter Berücksichtigung der 
Messspannung und des Widerstandes berechnen muss. Dazu wäre ich zu faul.

Statt dessen wünschte ich mir eine Schaltung und Anzeige auf dem Oszi, 
die das direkte Ablesen der Induktivität, des Stromes und damit auch der 
Sättigung erlaubt und außerdem den Wicklungwiderstand rausrechnet. Also 
so wie auf der angehängten Grafik von Elm-Chan.

Dies kann man erreichen, indem man einen konstanten Stromanstieg di/dt 
in die Spule einspeist. Man erhält dann eine Spannung 
UL=L*di/dt+i(t)*Rw. Wenn man einen passenden Wert für di/dt voreinstellt 
(z.B. 1A/µs) und den rechten Summand wieder abzieht, dann ist die 
Y-Achse auf dem Oszi direkt die Induktivität und die X-Achse (Zeit) der 
Strom. Die Schaltung braucht auch keine bekannte Meßspannung mehr. An so 
einer Schaltung bin ich gerade dran.

von Hermann (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

ArnoR schrieb:
> die das direkte Ablesen der Induktivität, des Stromes und damit auch der
> Sättigung erlaubt und außerdem den Wicklungwiderstand rausrechnet.

Das wäre natürlich ideal. Ursprüglich wollte ich die Rechnerei mit einem 
µP machen. Aber die Spg-Messung ist viel zu langsam. Bei hohem 
Wicklungs-R ist keine vernünftige Messung möglich. Eine Eisen-Drossel 
mit 19H und 200R sieht dann so aus wie im Bild. In die Sättigung kriegt 
man die bei 24V gar nicht. Die Anfangssteilheit erlaubt gerade noch die 
Bestimmung der Induktivität, da fließt ja noch kaum Strom.
Einspeisen von di/dt und i(t)*R abziehen - wie ist da Dein Plan? 
Gesteuerte Konstantstromquelle - und dann? Habe auch schon über 
Wechsel-Spg und Synchrongleichrichter nachgedacht, aber noch keine 
Lösung.

von ArnoR (Gast)


Lesenswert?

Hermann schrieb:
> Einspeisen von di/dt und i(t)*R abziehen - wie ist da Dein Plan?
> Gesteuerte Konstantstromquelle - und dann?

Genau, gesteuerte Stromquelle, diesen Strom bestimmen und auf den 
Wicklungswiderstand skalieren (per Poti einstellbare Stromquelle, die 
vom Ausgangsstrom gesteuert ist, mit optischer Kontrolle am Oszi auf 
eine weitgehend waagerechte Linie weit unterhalb der Sättigung) und dann 
am Ausgang abziehen. Die Potistellung zeigt dann den Widerstand. Man hat 
zwar eine zusätzliche Einstellung vorzunehmen, bekommt dafür aber auch 
eine zusätzliche Information, nämlich den Wicklungswiderstand.

von Hermann (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

ArnoR schrieb:
> vom Ausgangsstrom gesteuert ist, mit optischer Kontrolle am Oszi auf
> eine weitgehend waagerechte Linie weit unterhalb der Sättigung
Von der Idee klingt das ganz gut. Aber man braucht dann ja auch mehrere 
Messungen in unterschiedlichen Bereichen (unterhalb und in der 
Sättigung). Ich glaube auch, dass mit der waagerechten Linie schwer der 
Wicklungswiderstand zu treffen ist. Ich denke da an die Messung im 
Anhang:
Die Drossel hat 4,8H und 54R. Am Beginn sieht sie schön nach einer 
konstanten Induktivität aus. Der Einfluss der 54R ist erst am Schluss zu 
erkennen. D.h. ich befürchte, dass das R sehr schwer abzugleichen ist.
Aber Versuch macht klug...
Bei meinen Messungen habe ich den Eindruck, dass der Widerstand nicht so 
gravierenden Einfluss hat. Aus der Anfangssteilheit bei kleinem Strom 
läßt sich die Induktivität bestimmen. Den Sättigungsstrom wird man etwas 
zu hoch einschätzen, da der Widerstandseinfluss die Kurve nach unten 
verbiegt. Aber es geht ja vorwiegend darum, die Sättigung zu vermeiden 
und nicht um die exakte Bestimmung des Einsatzes. Den Widerstand kann 
man ohnehin einfach mit einem Ohmmeter messen.
Trotzdem, eine direkte Messung wie in dem Elm-Chan-Bild hat natürlich 
großen Reiz.

von ArnoR (Gast)


Lesenswert?

Hermann schrieb:
> Bei meinen Messungen habe ich den Eindruck, dass der Widerstand nicht so
> gravierenden Einfluss hat.

Für Induktivitäten im H-Bereich hab ich noch keine Rechnungen gemacht.
Eine typische Speicherdrossel PISR 10µ hat 10A Sättigungsstrom und 29mR 
Wicklungswiderstand. Wenn man 1V am Oszi haben möchte, muss man einen 
Stromanstieg von 0,1A/µs für mindestens 100µs reinjagen. Bei 10A gibt 
das dann 0,29V am Wicklungswiderstand, also 29% zuviel. Die Kurve hat 
also einen sehr deutlichen Anstieg, den man recht gut ausgleichen kann.

Natürlich kann man mit höheren Spannungen am Oszi (Stromsteilheiten) 
arbeiten und damit den Fehler verringern. Die Zeit bis zum Erreichen der 
Stromgrenze sinkt dabei entsprechend ab. Allerdings hat das auch 
Grenzen, da man die Subtraktion in Echtzeit machen muss.

von Hermann (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Ja, das ist nachvollziehbar.
Dass der Widerstand nicht so großen Einfluß auf die Messung hat, bezog 
sich auch auf meine Messmethode. Dazu wieder ein Bild im Anhang. 12,5µH 
an 5V ergibt 10A in 25µs. Die Induktivität hatte zwar nur 6mR, aber es 
kommen noch 15mR des 30mF-Cs und 6mR des Mosfets hinzu. Es fehlen bei 
10A also 27mR*10A=0,27V als treibende Spannung für die Induktivität. Das 
sind 5% von den 5V. Damit sieht die Kurve gerade aus und aus dem 
Diagramm rechne ich am Anfang und Ende der Kurve die gleiche 
Induktivität aus.
Naja, es bleibt eben eine Schätzung, wenn man am Oszi abliest.

von ArnoR (Gast)


Lesenswert?

Hermann schrieb:
> 12,5µH
> an 5V ergibt 10A in 25µs. Die Induktivität hatte zwar nur 6mR, aber es
> kommen noch 15mR des 30mF-Cs und 6mR des Mosfets hinzu. ...
> Das sind 5% von den 5V.

Das würde nach meinem letzten Vorschlag bei 1V nur einen Fehler von 6% 
machen und bei 5V nur noch 1,2%, weil die Innenwiderstände von Elko und 
Mosfet nicht mehr eingehen.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.