Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Luftspule ändert ihren Wert, ist das normal?


von Jan P. (jan1234)


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Hallo,
Ich stehe grade vor einem kleinen Rätsel. Ich möchte eine luftspule 
wickeln, von etwa 220nH. Ich wickel also einem 0,6mm kupferlackdraht auf 
einer kleinen rundstange mit 2,00mm Durchmesser auf. Auf dieser Website 
hier

http://www.b-kainka.de/bastel95.htm

Habe ich die Werte eingetragen. Spulendurchmesser 3,47mm auf Länge 12mm 
mit 15 Windungen. Raus kommt 226nH. Passt auch. Solange die Spule auf 
dem Rundstahl von 2,00 mm Durchmesser ist, messe ich den tatsächlichen 
Wert von : 0,27 MikroHenry.
Gemessen habe ich mit einem LC messgerät  von ebay.

AE20204 LC-Messgerät mit USB, als bausatz selber gelötet.
Ist auch eigentlich genau, wenn ich Festinduktivitäten messe, zeigt es 
mir die Werte + / - 10 nH an.

Wenn ich aber die Spule runternehme, dann sinkt der Wert auf 80nH

Ist das normal?

Danke und Grüße

von Robbespierre 2 (Gast)


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Und es wundert dich jetzt, daß die Spule mit einem Eisenkern eine andere 
Induktivität hat als mit einem "Luft"kern?

Dann lese dir bitte erst mal ein Mittelstufenbuch Physik durch.
Oder suche nach dem Stichwort "Relative Permeabilität" (µr).

von ArnoR (Gast)


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Jan Peters schrieb:
> Wenn ich aber die Spule runternehme, dann sinkt der Wert auf 80nH
>
> Ist das normal?

Ja ist es. Ohne Kern sinkt die Permeabilität im Innern der Spule auf ~1 
ab, mit Stahlkern ist der Wert entsprechend größer (bessere magnetische 
Leitfähigkeit).

von Possetitjel (Gast)


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Jan Peters schrieb:

> Ich möchte eine luftspule wickeln,
                  ^^^^^^^^^

> Solange die Spule auf dem Rundstahl von 2,00 mm Durchmesser
                            ^^^^^^^^^

Du siehst auch den Widerspruch, den ich sehe?


> Wenn ich aber die Spule runternehme, dann sinkt der Wert auf 80nH
>
> Ist das normal?

Ähh.... ja. Klar. Eine Spule mit "Kern" hat eine andere (höhere)
Induktivität als ohne. Eine Luftspule ist eben eine Spule mit
Luft als Kern.

von npn (Gast)


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Robbespierre 2 schrieb:
> Und es wundert dich jetzt, daß die Spule mit einem Eisenkern eine
> andere
> Induktivität hat als mit einem "Luft"kern?
>
> Dann lese dir bitte erst mal ein Mittelstufenbuch Physik durch.
> Oder suche nach dem Stichwort "Relative Permeabilität" (µr).

Wenn ich Jan richtig verstanden habe, hat er die Wickeldaten einer 
Luftspule berechnet. Diese stimmen bei ihm aber nur, wenn er die Spule 
auf den benannten Kern wickelt. Ohne Kern hat er bedeutend weniger. Es 
ging (meiner Meinung nach) nicht darum, daß die Induktivität ohne Kern 
weniger wird (was ja logisch ist) als vielmehr darum, daß der berechnete 
Wert nicht mit der realen Luftspule übereinstimmt.

von Joachim B. (jar)


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Jan Peters schrieb:
> Ich wickel also einem 0,6mm kupferlackdraht auf
> einer kleinen rundstange mit 2,00mm Durchmesser auf. ..sinkt der Wert auf > 80nH

Jan Peters schrieb:
> Habe ich die Werte eingetragen. Spulendurchmesser 3,47mm

seht ihr den Unterschied?

2mm Durchmesser auf Länge 12mm und 15 Windungen ergibt rechnerisch als 
Luftspule auf genannter Seite 75nH

mit D= 3.47mm ergibt sich die gewünschten 220nH

also sollte man doch einen Holzspiess oder Metalldraht mit 3,5mm zum 
wickeln nehmen und danach die Spule ohne vermessen.

: Bearbeitet durch User
von npn (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> seht ihr den Unterschied?

Okay, zugegeben, das habe ich nicht bemerkt :-)
In diesem Fall ist die Abweichung völlig in Ordnung.
Ich hatte angenommen, daß er auch das gewickelt hat, was er berechnet 
hat.

von Joachim B. (jar)


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von Seppel (Gast)


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Jan Peters schrieb:
> Spulendurchmesser 3,47mm

Ist das auch der gemittelte Durchmesser? Bei einem Wickelkern von 2mm 
müßte der Draht dann ja 1,5mm haben. Das wäre ein ganz schöner Prügel.

von Jan P. (jan1234)


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Vielen Dank für die ausführlichen Antworten.
Mir geht es nur zu wissen, ob der Abfall des Wertes normal ist, nachdem 
ich die Spule vom Metallstab runternehme. Nur darum geht es mir.

Auf der Website die ich angegeben habe, geht der Autor von der 
Berechnung einer Luftspule aus. Zwar mögen die Spulenwerte etwas 
abweichen, aber das soll jetzt nicht so von großer Bedeutung sein.

Eine luftspule soll ja ohne Kern sein. Wenn ich alles exakt so eingebe 
auf der Website, ist das immerhin gut, weil ich kann ich mich so den 
gewünschten HenryWert annähern.

von Jan P. (jan1234)


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Achso Joachim, danke für das Foto !!

Dann weiß ich jetzt wo der Fehler liegt. Ich habe den 
Spulenaussendurchmesser genommen. Ich muss dann wohl den 
innendurchmesser angeben.
Dann ist der Fehler klar

von Stefan S. (chiefeinherjar)


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Doch, das hat alles seine Richtigkeit. Wie die Anderen auch schon 
geschrieben haben beeinflusst die Permeabilität des Rohres die 
Induktivität SEHR stark, wie du selbst herausgefunden hast.
Auf diesem Prinzip basieren auch einige (günstige und selbstgebaute) 
Metallsucher. Man hat eine große Spule die Teil eines Schwingkreises 
ist. Dieser ist bekanntlich auch Abhängig von der Induktivität sowie den 
verwendeten Kapazitäten. Verändert sich die Induktivität durch ein Stück 
leitendes Metall, so wird die Frequenz des Schwingkreises verändert und 
dies lässt sich detektieren. Dazu gab es hier auch mal einen Thread...

: Bearbeitet durch User
von Jan P. (jan1234)


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Achso Joachim, danke für das Foto !!

Dann weiß ich jetzt wo der Fehler liegt. Ich habe den
Spulenaussendurchmesser genommen. Ich muss dann wohl den
innendurchmesser angeben.
Dann ist der Fehler klar

von npn (Gast)


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Jan Peters schrieb:
> Ich muss dann wohl den innendurchmesser angeben.

Genau genommen den mittleren Durchmesser. Also sozusagen die Mitte des 
Drahtes. Wenn du also wie in deinem obigen Beispiel als Wickelkörper ein 
Rundmaterial von 2mm hast und wickelst 0,6mm Kupferlackdraht drauf, hast 
du einen Spulendurchmesser von 2,3mm. Alles klar?

von oszi40 (Gast)


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Wickle mal 3 gleiche Spulen und vergleiche die Werte. Schon ein 
verbogener Draht reicht für eine kleine Verstimmung bei HF.

von uwe (Gast)


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> Spulenaussendurchmesser genommen. Ich muss dann wohl den
> innendurchmesser angeben.
Also die Meisten Formeln die ich kenne benutzen den Mittleren 
Durchmesser.
Also die Mitte vom Kupferlackdraht also Durchmesser Draht/2.
Also Innendurchmesser + (Drahtdurchmesser/2)
oder Außendurchmesser - (Drahtdurchmesser/2)

von Joachim B. (jar)


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Jan Peters schrieb:
> Ich möchte eine luftspule
> wickeln, von etwa 220nH.

npn schrieb:
> Wenn du also wie in deinem obigen Beispiel als Wickelkörper ein
> Rundmaterial von 2mm hast und wickelst 0,6mm Kupferlackdraht drauf, hast
> du einen Spulendurchmesser von 2,3mm. Alles klar?

er wollte aber 220nH und das wird mit 2,3mm nix, dazu wäre schon 3,5mm 
nötig oder wie du rechnest, 3,2mm (+0,3mm für die Drahtdicke)

aber wie mein alter Ausbilder schon meinte und wie ich selber erfahren 
durfte, mit 1-2 mal wickeln ist es nie getan, er sollte sich auf mind. 
10x wickeln einstellen bis der gewünschte Wert erreicht ist.

: Bearbeitet durch User
von npn (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> er wollte aber 220nH

Ich wollte das nur als Beispiel nehmen zur Verdeutlichung des "mittleren 
Durchmessers".

von uwe (Gast)


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> 0,6mm kupferlackdraht
> Rundstahl von 2,00 mm Durchmesser
macht 2,3mm Mittleren Durchmesser und
> Länge 12mm
> 15 Windungen
=0,099µH

von Possetitjel (Gast)


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npn schrieb:

> Jan Peters schrieb:
>> Ich muss dann wohl den innendurchmesser angeben.

In der Literatur ist es üblich , den mittleren Durchmesser
zu verwenden.
Welchen Durchmesser man auf der Seite von B. Kainka tatsächlich
angeben muss, bleibt wohl sein Geheimnis, denn das steht nirgends.
Zumindest habe ich die Angabe nicht gefunden.

Ich würde in der Tat den mittleren Durchmesser eingeben; da ist
der Fehler am geringsten, falls es doch nicht stimmt :)

> Genau genommen den mittleren Durchmesser. Also sozusagen die
> Mitte des Drahtes.

Richtig.

> Wenn du also wie in deinem obigen Beispiel als Wickelkörper ein
> Rundmaterial von 2mm hast und wickelst 0,6mm Kupferlackdraht
> drauf, hast du einen Spulendurchmesser von 2,3mm. Alles klar?

Neee. Meiner Meinung nach nicht.

Wickeldorn von 2.0mm und Drahtdurchmesser 0.6mm gibt einen
mittleren Spulendurchmesser von 2.6mm. Die 0.3mm Drahtradius
kommen links UND rechts dazu.

von npn (Gast)


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Possetitjel schrieb:
> Die 0.3mm Drahtradius kommen links UND rechts dazu.

Du hast ja sowas von Recht! :-))

von Bitflüsterer (Gast)


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@ TO

Vielleicht noch ein kleiner praktischer Tip: Fast alle Einflüsse durch 
Fehler beim Wickeln und Einbau "verringern" die tatsächliche 
Induktivität. Um wieviel hängt "davon" ab. Muss man ausprobieren.

Auf jeden Fall kannst Du durch Auseinanderdrücken der Windungen die 
Induktivität verringern. Umgekehrt ist die nachträgliche Erhöhung der 
Induktivität einer frisch gewickelten Luftspule (d.h. mit eng 
zusammenliegenden Windungen) nicht möglich.

Es empfiehlt sich also die Spule mit z.B. 10% oder mehr überschüssiger 
Induktivität zu berechnen und zu wickeln und nach dem Einbau auf den 
endgültigen Wert "abzugleichen".

Ein weiterer Tip bezieht sich auf die berechnete Windungszahl. Für 
Handhabung und Einbau ist eine ganzzahlige Wicklungszahl am besten - die 
Anschlüsse stehen dann beide parallel in die selbe Richtung. Zwar kann 
man auch eine Windungszahl von X,9 oder X,1 noch irgendwie "hinbiegen" 
aber dabei vermindert sich (durch unsere menschl. Unfähigkeit) wieder 
die Induktivität. Theoretisch kann man den Wert durch Änderung am 
Durchmesser noch erhöhen, aber das ist mit Augenmaß und Hand (auch mit 
Zange und Pinzette) sehr schwierig - braucht jedenfalls lange Erfahrung.
Daher mein Tip, die berechnete Windungszahl auf den nächsten 
ganzzahligen Wert aufzurunden und dann durch Auseinanderdrücken der 
Windungen abgleichen. Oft wird durch die Aufrundung auch der 10% 
"Vorhalt" von meinem ersten Tip erreicht. Falls nicht lieber 'ne Windung 
mehr.

Merke: Die gezielte Erhöhung der Induktivität einer Luftspule ist für 
einen Unerfahrenen sehr schwierig. Ein Erfahrener vermeidet das und 
verringert sie lieber nachträglich.

von Jan P. (jan1234)


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Ja sehr richtig,
Habe nochmal nachgemessen, der Wert der Spule ohne kern, liegt
Bei 0,12 MikroHenry ( Messegerät bleibt da stehen)
Durchmesser 2,6mm ; Länge 12mm ; 15 n

Alles ok, bin bestens bedient :))

von uwe (Gast)


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>Possetitjel schrieb:
> Die 0.3mm Drahtradius kommen links UND rechts dazu.

>Du hast ja sowas von Recht! :-))
Muß ich mich anschließen, hab den selben Fehler gemacht.
Zwei dumme ein Falscher Gedanke.

von npn (Gast)


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uwe schrieb:
> Muß ich mich anschließen, hab den selben Fehler gemacht.
> Zwei dumme ein Falscher Gedanke.

Passiert. Aber zum Glück gibt es Leute, die aufpassen :-)

von Seppel (Gast)


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Seppel schrieb:
> Jan Peters schrieb:
>> Spulendurchmesser 3,47mm
>
> Ist das auch der gemittelte Durchmesser? Bei einem Wickelkern von 2mm
> müßte der Draht dann ja 1,5mm haben. Das wäre ein ganz schöner Prügel.

Sag ich doch.

von Joachim B. (jar)


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Jan Peters schrieb:
> Ich möchte eine luftspule
> wickeln, von etwa 220nH.

Jan Peters schrieb:
> der Wert der Spule ohne kern, liegt
> Bei 0,12 MikroHenry ( Messegerät bleibt da stehen)
> Durchmesser 2,6mm ; Länge 12mm ; 15 n
>
> Alles ok, bin bestens bedient :))


mit -46% zufrieden, manno bist du genügsam, klappt das auch beim Gehalt?

von Jan P. (jan1234)


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Joachim B. schrieb:
> Jan Peters schrieb:
>> Ich möchte eine luftspule
>> wickeln, von etwa 220nH.
>
> Jan Peters schrieb:
>> der Wert der Spule ohne kern, liegt
>> Bei 0,12 MikroHenry ( Messegerät bleibt da stehen)
>> Durchmesser 2,6mm ; Länge 12mm ; 15 n
>>
>> Alles ok, bin bestens bedient :))
>
>
> mit -46% zufrieden, manno bist du genügsam, klappt das auch beim Gehalt?


Ist fast 100%
Laut Berechnung kommt da 127nH raus, und wenn das messgerät bei 0,12 
MikroHenry stehen bleibt, bin ich sehr zufrieden

Wenn es mit dem Gehalt doch auch so wäre ;))

von Joachim B. (jar)


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Jan Peters schrieb:
> Laut Berechnung kommt da 127nH raus, und wenn das messgerät bei 0,12
> MikroHenry stehen bleibt, bin ich sehr zufrieden

Mist, habe gerade meinen universal mikrocontroller.net Transistortester 
bekommen, aber eine frisch gewickelte Spule erkennt der nur mit 0,12 Ohm

muss ich damit wohl ans LCR

> Wenn es mit dem Gehalt doch auch so wäre ;))

was zufrieden bei -46% ?

von Jan P. (jan1234)


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>
>> Wenn es mit dem Gehalt doch auch so wäre ;))
>
> was zufrieden bei -46% ?

Nein, dass man fast 100% Gehalt übrig hat

von foo (Gast)


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Jan Peters schrieb:
> Durchmesser 2,6mm ; Länge 12mm

Was soll das denn werden?
Für eine Drossel sind solche Abmessungen u.U. akzeptabel, aber wenn du 
für einen Schwingkreis eine möglichst hohe Güte anstrebst, sind lange 
Spulen ungünstig. Bessere Werte erhältst du, wenn Länge und Durchmesser 
anähernd gleich sind.

von Jan P. (jan1234)


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foo schrieb:
> Jan Peters schrieb:
>> Durchmesser 2,6mm ; Länge 12mm
>
> Was soll das denn werden?
> Für eine Drossel sind solche Abmessungen u.U. akzeptabel, aber wenn du
> für einen Schwingkreis eine möglichst hohe Güte anstrebst, sind lange
> Spulen ungünstig. Bessere Werte erhältst du, wenn Länge und Durchmesser
> anähernd gleich sind.

Das sollte nur ein Test werden. Ich stecke es im Steckboard, und noch 
nicht in eine Platine. Deswegen passen die Abmaße. Für eine Platine 
würde ich einen größeren Durchmesser nehmen, um den Steckabstand kleiner 
einzuhalten. Ist nur ein Versuch grade.

von voltwide (Gast)


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Was ist das eigentlich für ein Messgerät, dass solch kleine 
Induktivitäten messen kann? Und bei welcher Frequenz wird gemessen?

von c-hater (Gast)


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Possetitjel schrieb:

> In der Literatur ist es üblich , den mittleren Durchmesser
> zu verwenden.
> Welchen Durchmesser man auf der Seite von B. Kainka *tatsächlich*
> angeben muss, bleibt wohl sein Geheimnis, denn das steht nirgends.
> Zumindest habe ich die Angabe nicht gefunden.

???

JavaScript im Browser ist grundsätzlich OpenSource, kann höchstens 
"obfusciert" werden (ist es hier aber nicht).

Und im JS-Quelltext stehen auch die Formeln drinne, nach denen berechnet 
wird. Und das sind ganz klar genau die aus der Literatur, wo mit dem 
mittleren Durchmesser gerechnet wird.

von Jan P. (jan1234)


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voltwide schrieb:
> Was ist das eigentlich für ein Messgerät, dass solch kleine
> Induktivitäten messen kann? Und bei welcher Frequenz wird gemessen?

Wie ich schon erwähnt habe, ein bausatz den ich selber gelötet habe
Bei ebay erhältlich

AE20204 LC-Messgerät mit USB

Festinduktivitäten wie 100nH oder 680 nH zeigt es mir + / -  10nH genau 
an. Mir reicht es erstmal

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