Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Starke Magnetische-Wechselfelder in Verstärkerschaltungen


von Rostilj J. (virus01)


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Hallo zusammen,

Ich habe eine Frage bezüglich der Wirkung von *magnetischen 
Wechselfeldern* auf die differentielle Eingänge von 
Instrumentenverstärkern.

Im Anhang habe ich einen Aufbau beigefügt. Links habe ich eine 1kOhm 
Wheatstonesche Brücke. Die Versorgungsspannung der Brücke ist 2V, d.h. 
die differentiellen Signale schwingen um 1V herum. Die differentiellen 
Signale haben ein Spektrum von DC-12MHz. Rechts habe ich einen 
Instrumentenverstärker (genauer den AD8421: 
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8421.pdf)

Nun befindet sich der gesamte Aufbau in einem magnetischen Wechselfeld 
mit derselben Frequenz wie die differentiellen Signale. Die Feldstärke 
beträgt bis zu 1.5mT. Dabei treten die Wechselfelder in die Fläche, die 
von den differentiellen Signalen aufgespannt wird, fast senkrecht ein.

Wie kann ich den Einfluss der dabei induzierten Spannung modellieren, da 
diese sich in der Realität in meinen Messungen stark auswirkt? Kann ich 
da einfach eine Spannungsquelle an die zwei differentiellen Leitungen 
packen?
Sieht der Verstärker die Signale als Gleichtaktsignal oder als 
differentielles Signal?

Um den Einfluss der Wechselfelder zu verkleinern, habe ich die Leitungen 
bereits verdrillt, aber eine kleine Fläche an der Brücke und am 
Verstärker bekommt man trotzdem da die Pins etwas voneinander entfernt 
sind (SOIC8 Gehäuse).

Vielen Dank,
virus01

von Uli, der Wilde (Gast)


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Um die Probleme zu wissen ist doch schon viel. Nun wird's schwierig.
Das Nutzsignal ist auf derselben Frequenz wie die Stoerung. Dh, eine 
aufgespannte Leiterflaeche induziert bezueglich dem Nutzsignal einen 
DC-Offset.
Erzaehl doch mal worums geht. Allenfalls muesste mann etwas am Aufbau 
aendern.

von Rostilj J. (virus01)


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Ich versuche mit der Wheatstonesche Brücke die magnetische Feldstärke 
eine Spule zu messen.(Sensor basiert auf den magnetoresistiven Effekt).

Mit dem Offset habe ich eigentlich keine Probleme. Es ist eher so, dass 
ich bei höheren Frequenzen (>2MHz) ein stärkeres Signal kriege als bei 
niedrigeren (Bei gleichbleibender magnetischer Feldstärke). Deswegen 
vermute ich die induzierte Spannung überlagert sich mit dem Nutzsignal 
und verstärkt diese. Jetzt weiß ich nur nicht in welcher Weise. Sind 
dabei beide diff. Signale betroffen und damit ein Gleichtaktsignal? Wird 
das Gleichtaktsignal vielleicht in ein differentielles Signal 
umgewandelt?
Eigentlich sind ja differentielle Signale immun gegen Störungen von 
Außen, aber es sind hier halt starke und höherfrequente Felder 
vorhanden.
Danke

von Klaus R. (klara)


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Hallo,
kannst Du den Bereich nicht zusätzlich abschirmen?

HF-Gehäuse,
http://www.schubert-gehaeuse.de/images/Weissblechgehaeuse_1.jpg

Mumetall, Folie
http://www.orgoneshop.com/?open=71&product=113

mfg klaus

von Rostilj J. (virus01)


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Das Problem ist, ich will gerade das messen, was ich abschirme. D.h. 
mindestens der Sensor und ein Teil der differentiellen Leitung sind im 
Feld.

Aber als Abschirmung des Verstärkers und der Schaltung die danach die 
Signale verarbeitet werde ich den Tipp mit dem Weissblechgehäuse mal im 
Hinterkopf behalten. Ab welcher Frequenz ist das Gehäuse wirksam? Das 
sind ja solche wie in den Empfängern in TV-Receivern. Irgendwo habe ich 
gelesen erst ab 20MHz. Das wäre etwas spät/weit für meine Anwendung. Ich 
weiß dass das Mu-Metall für relativ niedrige Frequenzen geeignet ist, 
aber mit denen habe ich keine Probleme.

Danke
virus01

: Bearbeitet durch User
von Hp M. (nachtmix)


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Uli, der Wilde schrieb:
> Dh, eine
> aufgespannte Leiterflaeche induziert bezueglich dem Nutzsignal einen
> DC-Offset.

Oha, du hast gerade den Gleichstromtransformator erfunden.


Wechselfelder kann man auch mit möglichst dicken Platten aus gut 
leitendem Material (Cu, Al) abschirmen, bei Gleichfeldern hilft nur 
magnetisierbares Material, -Weicheisen oder Mumetall (Permalloy).
Vielleicht kannst du so etwas oberhalb und unterhalb deiner Leiterplatte 
anbringen.
Aber Vorsicht, das Feld wird dabei nur verdrängt und konzentriert sich 
dafür an den Kanten der Platten.

Evtl. hilft es aber auch die symmetrische Leitung nicht zu layouten 
sondern sie in Form zweier miteinander verdrillter CuL-Drähte 
auszuführen und ggfs. noch zusätzlich in einem Metallrohr oder anderer 
Abschirmung zu führen.

P.S.:

Rostilj J. schrieb:
> Deswegen
> vermute ich die induzierte Spannung überlagert sich mit dem Nutzsignal
> und verstärkt diese.

... oder schwächt sie ab. Das hängt von der Polarität ab.
Eine Phasenverschiebung ist auch möglich.
Jedenfalls zunächst als Differenzspannung, aber durch Unsymmetrien 
können auch Gleichtaktkomponenten auftreten.

Hast du schon mal an die Verwendung einer Kompensationsspule gedacht?
Die ordnet man auf einem verformbaren Stück Draht o.ä. an, damit man sie 
durch Verbiegen genau auf Minimum justieren kann.

: Bearbeitet durch User
von Jens G. (jensig)


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>die differentiellen Signale schwingen um 1V herum. Die differentiellen
>Signale haben ein Spektrum von DC-12MHz. Rechts habe ich einen
>Instrumentenverstärker (genauer den AD8421:
...
>Nun befindet sich der gesamte Aufbau in einem magnetischen Wechselfeld
>mit derselben Frequenz wie die differentiellen Signale. Die Feldstärke

Ich habe eher den Eindruck, der AD8421 ist vollkommen ungeeignet für 
Dein Vorhaben. Denn der kann doch gerade mal eine UnityGain von 10MHz. 
Wie willst Du damit 12MHz abhandeln wollen?
Und seine PSRR (Gleichtaktsignalunterdrückung) geht praktisch gegen 0 
bei 12MHz (ist ja noch nichtmal in dessen Diagrammen vermerkt). Da muß 
man sich nicht wundern, daß am Ausgang die Störung größer als das 
Nutzsignal wird.
Ich denke, Du brauchst einen deutlich höherfrequenteeren 
Instrumentenverstärker.

von Klaus R. (klara)


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Rostilj J. schrieb:
> Aber als Abschirmung des Verstärkers und der Schaltung die danach die
> Signale verarbeitet werde ich den Tipp mit dem Weissblechgehäuse mal im
> Hinterkopf behalten. Ab welcher Frequenz ist das Gehäuse wirksam? Das
> sind ja solche wie in den Empfängern in TV-Receivern. Irgendwo habe ich
> gelesen erst ab 20MHz. Das wäre etwas spät/weit für meine Anwendung.

Bei mir habe ich zumindest das 50 Hz Netzbrummen (nebst Oberwellen) 
erfolgreich abschirmen können. Ich habe einen hochwertigen RIAA 
Phonovorverstärker gebaut. Die Nennverstärkung beträgt 40 dB (bei 1 kHz) 
und 60 dB bei 9 Hz. Um die Störungen besser messen zu können habe ich 
die beiden Kanäle in Reihe geschaltet. Das 50 Hz Brummen wurde somit mit 
ca. 114 dB verstärkt. Ich konnte die Wirksamkeit der verschiedenen 
Schirmungen so quantitativ besser beurteilen. Ohne besondere Schirmung 
trat der Sinus deutlich mit bis zu 0,2 Veff auf. Letztlich verschwand 
der Sinus im Rauschen bei 50 mVeff. Die Störungen konnte ich noch bis 
30-35 mVeff herunterdrücken. Das Spektrum der Störungen war 
niederfrequenter Art, wurde so bis 120 dB verstärkt. Was mich dann doch 
etwas überraschte, LTspice hatte in der Simulation ein (Output) Rauschen 
im Frequenzbereich 30 Hz - 20 kHz von 32,7 µV je Kanal vorausgesagt.

Das Weissblechgehäuse hat eine Wandstärke von 0,83 mm. Magnetfelder im 
mT - Bereich dürften da deutlich geschwächt werden. Ab 50 kHz wird der 
Skineffekt zusätzlich dämpfen.

Bei der Suche nach Mumetall stiess ich auf Folie aus Mumetall. Das 
könnte auch interessant sein.

mfg klaus

von Hp M. (nachtmix)


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Jens G. schrieb:
> Und seine PSRR (Gleichtaktsignalunterdrückung) geht praktisch gegen 0

PSRR ist die Unterdrückung vom Störungen auf der Versorgung.
Die Unterdrückung von Gleichtaktstörungen heisst CMRR.

von Rostilj J. (virus01)


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Die Tipps zu der Schirmung werde ich versuchen mal anzuwenden. 
Niederfrequente Felder
stören mich wie gesagt nicht. Die Wandstärke der Schirmung für 
höherefrequente Felder muss ich glaube ich nach der Skintiefe auslegen.

Die Leitungen habe ich bereits als CuL-Drähte ausgeführt und sehr gut 
verdrillt.
Der Effekt war da etwas kleiner, aber immernoch da.

Ich habe mal die differentiellen Signale im Oszi direkt beobachtet. Ich 
habe einen Sensor genommen, der eine höhere Spitze-Spitze-Spannung der 
differentiellen Signale rausgibt, die Signale bis zu 2 SMA Stecker 
gebracht und direkt an den Oszi geschaltet (1meg Abschluss). Dabei habe 
ich tatsächlich eine Phasenverschiebung gesehen bis zu dem Punkt, an dem 
beide Signale phasengleich sind. Es ist ungefähr auch der Punkt, an dem 
dieser Sensor dabei seine Bandbreite erreicht. Dann aber erhöhe ich die 
Frequenz weiter (auf 2MHz und mehr) und ein differentielles Signal wird 
dabei stärker als das andere. Dadurch erreiche ich diese unerwünschte 
Verstärkung.

Im Anhang habe ich mal ein Bild aus dem Oszi hinzugefügt (Feldfrequenz 4 
MHz).
In Geld ist der Strom gegeben, der das magnetische Feld erzeugt. In Blau 
und Bila habe ich die differentiellen Signale und in Rot die Differenz 
der beiden Signale gegeben. Die Differenz ist ja für meinen Verstärker 
entscheidend. Man sieht ja hier ganz gut, dass die Differenz nur 
deswegen entsteht, weil das eine Signal größer als das andere ist. Meine 
Vermutung ist, dass dies an der induzierten Spannung liegt. Ich kann mir 
nur noch nicht genau modellieren und mir ausmalen, wie diese auf die 
Leitung wirkt und warum auf die eine mehr als die andere.

Kompensatitonsspule finde ich gerade nur im Zusammenhang mit 
Blindleistungskompensation!? Haben die einen ähnlichen Effekt wie 
Ferritperlen?

Danke

: Bearbeitet durch User
von Rostilj J. (virus01)


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Bei kleiner Verstärkung habe ich mit selber erzeugten differentiellen 
Signalen mit dem 8421 eine Bandbreite bis zu 8MHz erreicht. Ich muss 
auch erstmal nicht höher kommen.

PSRR sollte denke ich kein Problem darstellen, eher dann CMRR, was 
ebenfalls nicht aufgeführt ist für höhere Frequenzen, aber ich schätze 
mal noch etwa 40dB bei 1MHz, da muss ich mal bei Analog Devices 
nachfragen.

Da ich nicht so eine große Verstärkung brauche (verwende um die G 
(Gain)=10), sind bei mir die niederfrequenten Störungen glaube ich nicht 
so ausgeprägt. Der AD8421 hat dabei auch eine ziemlich gute CMRR für 
50Hz von 100dB glaube ich, denke da sieht man nichts von den niedrigen 
Frequenzen.

Mumetall-Folie habe ich auch mal gefunden, scheint aber etwas 
unpraktisch zum Handhaben zu sein. Außerdem muss man da mit der 
Sättigung aufpassen. Zurzeit scheint es jedoch so, dass ich diese Art 
der Abschirmung nicht brauche, sonder etwa ab 1MHz.


Danke

von Uli, der Wilde (Gast)


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Also, das Magnetfeld einer Luftspule wuerd ich rechnen, nicht messen 
wollen.
Trotzdem, fassl die geometrische Konfiguration zu komplex ist muss man 
messsen.
Da das Stoersignal, sprich Nutzsignalanteile aber neben dem Sensor 
vorbei, wahrscheinlich als Offset einkoppelt, muss man eben kalibrieren. 
Im Falle eines Magnetfeldes hat man das Glueck, das auch zu koennen. 
Schau nach unter Helmholtz.
Das bedeutet bei einer Doppelkreisspulen konfiguration, bei der der 
Abstand gleich dem Durchmesser ist, hat man im innerten geometrischen 
Drittel eine ausgezeichnete Homogenitaet. Diese Konfiguration laesst 
sich hervorragend rechnen und auch bauen. Solange man die Eigenresonanz 
viel hoeher wie die Messfrequenz haelt kann man einiges messen.

Zurueck zur urspruenglichen Frage. Das Stoersignal und das Nutzsignal 
lassen sich so nicht trennen. Falls man die beiden trennen wollte, 
muesste man die Anregung der Wheatstonbruecke mit AC machen...

Irgendwie kam noch nicht raus, ob das Testobjekt der Sensor, oder das 
selbst Feld ist.

von Rostilj J. (virus01)


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Ich benutze eine kleine Zylinderspule die mir etwa ein Wechselfeld von 
2mT erzeugt und dort drinnen habe ich dann meinen Sensor. Ich denke das 
Feld sollte da drinnen ebenfalls recht homogen sein. Ich weiß nicht ob 
ich mit der Helmholtz-Spule ein Feld mit höherer Frequenz hinkriege. Das 
Feld in der Zylinderspule schätze ich über eine Rechnung ab und sweepe 
die Frequenzen einmal durch von DC bis etwa 8MHz und messe dabei mein 
verstärktes Ausgangssignal. Wegen DC kann ich leider keine AC-Kopplung 
machen.

Danke

von Hp M. (nachtmix)


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Rostilj J. schrieb:
> Kompensatitonsspule finde ich gerade nur im Zusammenhang mit
> Blindleistungskompensation!? Haben die einen ähnlichen Effekt wie
> Ferritperlen?

Nein, das ist ein (Luft-)Spülchen, das man mit der gestörten Spannung in 
Reihe schaltet, und dessen Induktionsspannung etwas grösser ist als die 
Störung.
Durch Justieren der Richtung der Spule kann man die induzierte Spannung 
dann soweit abschwächen, dass sie die Störspannung gerade aufhebt.

Du könntest auch parallel zu deinen Signaladern ein zweites Paar 
verlegen, dessen Störspannung ebenso gross ist, aber gegenphasig.

Rostilj J. schrieb:
> Dabei habe
> ich tatsächlich eine Phasenverschiebung gesehen bis zu dem Punkt, an dem
> beide Signale phasengleich sind. Es ist ungefähr auch der Punkt, an dem
> dieser Sensor dabei seine Bandbreite erreicht. Dann aber erhöhe ich die
> Frequenz weiter (auf 2MHz und mehr) und ein differentielles Signal wird
> dabei stärker als das andere.

Kann es sein, dass das durch kapazitive Kopplung von der Erregerspule 
auf den Sensor zustande kommt?

: Bearbeitet durch User
von Jens G. (jensig)


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@Hp M. (nachtmix)

>Jens G. schrieb:
>> Und seine PSRR (Gleichtaktsignalunterdrückung) geht praktisch gegen 0

>PSRR ist die Unterdrückung vom Störungen auf der Versorgung.
>Die Unterdrückung von Gleichtaktstörungen heisst CMRR.

Oh ja, sorry. Aber CMRR ist bei 12MHz auch im Ar...

@Rostilj Jemoj (virus01)

>PSRR sollte denke ich kein Problem darstellen, eher dann CMRR, was

So lange die Betriebsspannung schön sauber, ist dann ja.

>ebenfalls nicht aufgeführt ist für höhere Frequenzen, aber ich schätze
>mal noch etwa 40dB bei 1MHz, da muss ich mal bei Analog Devices
>nachfragen.

Die werden Dier wohl nix definitves sagen könne, weild er IC einfach 
nicht für solche Frequenzen ausgelegt, spezifiziert und vermessen ist.

>Da ich nicht so eine große Verstärkung brauche (verwende um die G
>(Gain)=10), sind bei mir die niederfrequenten Störungen glaube ich nicht
>so ausgeprägt. Der AD8421 hat dabei auch eine ziemlich gute CMRR für
>50Hz von 100dB glaube ich, denke da sieht man nichts von den niedrigen
>Frequenzen.

Wieso plötzlich niederfrequente Störungen. Ging es nicht um Störungen im 
Bereich der Nutzfrequenz?
Wenn man also Deine Rechnungweiterechnet, dann ist CMRR bei 10MHz nur 
noch 20dB, und bei G=10 nur noch 0dB. Also gar nix mehr ...

von Rostilj J. (virus01)


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Hp M. schrieb:
> Nein, das ist ein (Luft-)Spülchen, das man mit der gestörten Spannung in
> Reihe schaltet, und dessen Induktionsspannung etwas grösser ist als die
> Störung.
> Durch Justieren der Richtung der Spule kann man die induzierte Spannung
> dann soweit abschwächen, dass sie die Störspannung gerade aufhebt.
>
> Du könntest auch parallel zu deinen Signaladern ein zweites Paar
> verlegen, dessen Störspannung ebenso gross ist, aber gegenphasig.

Achso, d.h. die Richtung muss so gewählt werden, dass das Magnetfeld 
immer dieselbe Wirkung auf die Spule als auch auf die Signalleitungen 
hat. Deswegen will ich die Wirkung des Magnetfelds auf meine 
Signalleitungen erstmal modellieren und verstehen, damit ich sowas 
anwenden kann. Schalte ich dann einfach in jeder Leitung zwei dieser 
kleinen Spulen dazu, bzw. verdrille die differentiellen Leitungen, bilde 
dann aus jeder einen kleine Luftspule und verdrille die dann weiter 
zusammen bis zum Verstärker?
Zum zweiten Tipp:
Wo schließe ich denn das zweite paar an, falls ich sowas versuche will? 
Der Aufbau ist schon recht klein, ich bilde praktische an den 
differentiellen Anschlüssen des Sensors eine kleine Fläche und an den 
Anschlüssen des Instrumentenverstärkers. Diese sind sehr kleine, aber 
wohl genügend.
Danke

von Rostilj J. (virus01)


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Jens G. schrieb:
> Wieso plötzlich niederfrequente Störungen. Ging es nicht um Störungen im
> Bereich der Nutzfrequenz?
> Wenn man also Deine Rechnungweiterechnet, dann ist CMRR bei 10MHz nur
> noch 20dB, und bei G=10 nur noch 0dB. Also gar nix mehr ...

Ich wollte nur nochmal sagen, dass ich kein Problem mit niederfrequenten 
Störungen habe, sondern ab etwa 2MHz Probleme kriege. Ja wenn ich so 
weiterrechte könnte das echt ein Problem sein mit dem geringen CMRR bei 
höheren Frequenzen.
Aber ich sehe das Problem ja ohne den Verstärker (siehe Oszibild). Ich 
denke ich muss daran arbeiten, den Effekt den man da jetzt z.B. bei 4MHz 
in der Abbildung sieht, zu verringern.

Danke


Nochmal das Problem aufgegriffen:
Wenn ich einen Sensor zur Messung des Magnetfeldes benutze dessen 
Ausgangssignal (differentielles Peak-to-Peak) bei z.B. 800kHz bereits 
auf nur 20mV einbricht (bei 30kHz sind es noch 200mV), kriege ich dann 
ab etwa 1-2MHz eine immer höhere Differenzspannung (bis zu 120mV). Diese 
wird durch meine Verstärker verstärkt und somit mein Ergebnis 
verfälscht. Die Vermutung ist, dass diese nur durch die induzierte 
Spannung hervorgerufen wird. Dann bricht das Signal ab etwa 8, 9 MHz mit 
Verstärker wieder ein, da dann seine Verstärkung abfällt. Schließe ich 
die differentiellen Signale direkt an den Oszi (ohne Verstärker) an, 
sehe ich, dass die Differenzspannung kontinuierlich ansteigt. (siehe 
Bild oben)

: Bearbeitet durch User
von Jens G. (jensig)


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Sind die Oszigramme mit Brücke aufgenommen? Frage nur, da eine Spule pur 
ohne Massebezug auch ein differentielles Signal abliefern würde (wäre 
vielleicht auch einen Test wert)
Eigentlich könnte man kapazitive Effekte dafür verantwortlich machen - 
gewisse Phasenverschiebung von 10° haste ja. Also vermutlich die Brücke 
nicht sehr symmetrisch ausgebaut (evtl. auch gegenüber Umgebung)

: Bearbeitet durch User
von Rostilj J. (virus01)


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Jens G. schrieb:
> Sind die Oszigramme mit Brücke aufgenommen? Frage nur, da eine
> Spule pur
> auch ein differentielles Signal abliefern würde (wäre vielleicht auch
> einen Test wert)
> Eigentlich könnte man kapazitive Effekte dafür verantwortlich machen -
> gewisse Phasenverschiebung von 10° haste ja. Also vermutlich die Brücke
> nicht sehr symmetrisch ausgebaut (evtl. auch gegenüber Umgebung)

Die Oszigramme sind nur mit der Brücke (Sensor) aufgenommen. Die 
differentiellen Signale dabei direkt über 2 SMA Buchsen und Coaxialkabel 
an den Oszi.

Also die Brücke hat tatsächlich eine Kapazität intern (parallel zu jedem 
Widerstand), die mir die Bandbreite begrenzt. Messungen am 
Network-Analyzer ergaben aber, dass die beiden Ausgänge symmetrisch über 
alle nötigen Frequnzen sind.

Durch die begrenzte Bandbreite des Sensors sollte ich ja keine Signale 
mehr über 1MHz kriegen. Später werde ich andere Sensoren verwenden (mit 
mehr Bandbreite), deswegen habe ich vorhin die 8,12 MHz erwähnt und 
warum mir der Frequenzbereich wichtig ist.
Ich kriege halt über 1MHz dann dieses unsymmetrische Signal (aber 
phasengleich). Ich werde versuchen einen Schirm um die Leitungen zu 
benutzen und den Effekt mal nachmessen. Ich darf halt nicht alles 
abschirmen, da ich ja das Feld messen will.


Danke für die zahlreichen Beiträge

: Bearbeitet durch User
von Hp M. (nachtmix)


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Rostilj J. schrieb:
> kriege ich dann
> ab etwa 1-2MHz eine immer höhere Differenzspannung (bis zu 120mV). Diese
> wird durch meine Verstärker verstärkt und somit mein Ergebnis
> verfälscht. Die Vermutung ist, dass diese nur durch die induzierte
> Spannung hervorgerufen wird.

Induktiv oder kapazitiv. Beide Komponenten nehmen mit steigender 
Frequenz zu, während dein Nutzignal (Hallgenerator?) wohl kaum noch 1mV 
beträgt.

Bei konstanter Magnetfeldstärke wird insbesondere bei den hohen 
Frequenzen die Spannung der Erregerspule ziemlich hoch sein und die 
kapazitive Kopplung nimmt ebenfalls zu, so dass insgesamt diese 
Störkomponente quadratisch zu f steigt.
Hast du die Erregerspule, wenn sie mehrere Windungen hat, 
elektrostatisch abgeschirmt?

P.S.:
Allerdings ist auch mir nicht klar, weshalb du einen so lahmen 
Verstärker für HF nimmst.

: Bearbeitet durch User
von Uli, der Wilde (Gast)


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Eine Wheatstonebruecke von 1kOhm mit 1MHz laufen zu lassen ist schon 
sportlich. Denn eine kleine Kapazitaet von zB 160pF mit 1kOhm haben eine 
Grenzfrequenz von 1MHz. Verdrille Leitungen haben schnell mal 100pF/m, 
ich wuerd sagen, man kann iregndwas messen. Auch Signalueberhoehungen.

von Rostilj J. (virus01)


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Hp M. schrieb:
> Induktiv oder kapazitiv. Beide Komponenten nehmen mit steigender
> Frequenz zu, während dein Nutzignal (Hallgenerator?) wohl kaum noch 1mV
> beträgt.
>
> Bei konstanter Magnetfeldstärke wird insbesondere bei den hohen
> Frequenzen die Spannung der Erregerspule ziemlich hoch sein und die
> kapazitive Kopplung nimmt ebenfalls zu, so dass insgesamt diese
> Störkomponente quadratisch zu f steigt.
> Hast du die Erregerspule, wenn sie mehrere Windungen hat,
> elektrostatisch abgeschirmt?

Der Sensor basiert auf den magnetoresistiven Effekt. Die Kapazität des 
Sensors wird da sehr schnell wirksam, sodass mein differentielles Signal 
bis 800kHz abfällt. Dann aber steigt es ab 1MHz an. Ich weiß nicht ob es 
induktiv oder kapazitiv ist, man sieht aber dass die differentiellen 
Signale phasengleich sind, aber unterschiedlich in der Amplitude.

Guter Hinweiß mit der kapazitiven Kopplung. An diese habe ich garnicht 
gedacht. Die Spule hat einen Durchmesser von 1cm, in diese bringe ich 
den Sensor ein. Ich habe da etwa 30 Windungen benutzt. Elektrostatisch 
habe ich nichts abgeschrimt. Kann das ein Problem sein?

Danke

von Uli, der Wilde (Gast)


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Ja. sicher, denn das militesla kommt nicht von nichts. Da musst du ein 
paar volt an der spule anlegen. Ein kakzitive Kopplung bedeutet das 
Spulensignal erscheint grad am Ausgang.
Testen, durch auf den Rucken drehen des Sensors. Ist die Phase gleich 
geblieben ?

von Rostilj J. (virus01)


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Uli, der Wilde schrieb:
> Eine Wheatstonebruecke von 1kOhm mit 1MHz laufen zu lassen ist
> schon
> sportlich. Denn eine kleine Kapazitaet von zB 160pF mit 1kOhm haben eine
> Grenzfrequenz von 1MHz. Verdrille Leitungen haben schnell mal 100pF/m,
> ich wuerd sagen, man kann iregndwas messen. Auch Signalueberhoehungen.

Die Brücke mit 15kOhm hat etwa eine Kapazität von 30pF. Stimmt, durch 
verdrillen verringere ich die Grenzfrequenz nur noch, aber ich weiß echt 
nicht was ich dann nach der Grenzfrequenz messe.
Danke

von Rostilj J. (virus01)


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Uli, der Wilde schrieb:
> Ja. sicher, denn das militesla kommt nicht von nichts. Da musst du
> ein
> paar volt an der spule anlegen. Ein kakzitive Kopplung bedeutet das
> Spulensignal erscheint grad am Ausgang.
> Testen, durch auf den Rucken drehen des Sensors. Ist die Phase gleich
> geblieben ?

Der Sensor misst nur in seiner Längsachse (SOIC8 Gehäuse) positiv und 
negativ. Was erreiche ich, wenn ich den Sensor auf der Rücken drehe? 
Phasenverzögerung andersrum oder?

Ich hab mal im Anhang paar Messung beigefügt (Sensor normal drinnen). 
100kHz noch alles gut, 900kHz auch erwartet wegen den Kapazitäten, 2MHz 
phasengleich und unterschiedlich stark (-->Problem). Auf den Rücken 
drehen versuche ich auch noch.

Vielen Dank

von Uli, der Wilde (Gast)


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Eben. Kopplungen. Mach mal kapazitive Kopplungen weg durch einen 
eingeschobenen Masseschirm. Die Schwierigkeit dabei : Wirbelstroeme 
verhindern.

von Rostilj J. (virus01)


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Uli, der Wilde schrieb:
> Eben. Kopplungen. Mach mal kapazitive Kopplungen weg durch einen
> eingeschobenen Masseschirm. Die Schwierigkeit dabei : Wirbelstroeme
> verhindern.


Falls ich es morgen zeitlich schaffe, werde ich einen Masseschirm mal 
einbauen. Soll das dann so aussehen wie ich es skizziert habe im Anhang? 
Der Sensor ist dabei ebenfalls auf Masse gelegt. Die Zylinderachse zeigt 
in die Zeichenebene hinein. Wie lang sollte der Schirm sein?

Die Wirbelströme werden ja dann mein Magnetfeld abschwächen !?

Vielen Dank

: Bearbeitet durch User
von Uli, der Wilde (Gast)


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Der Masseschirm darf nicht geschlossen sein, denn sonst ist er ein 
Kurzschluss und das Feld ist kaputt. Also einen Schnitt gegenueber dem 
Erdpunkt genuegt.

von Rostilj J. (virus01)


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Uli, der Wilde schrieb:
> Der Masseschirm darf nicht geschlossen sein, denn sonst ist er ein
> Kurzschluss und das Feld ist kaputt. Also einen Schnitt gegenueber dem
> Erdpunkt genuegt.

Sry verstehe nicht so ganz, ist wohl recht spät :) Ich darf ihn nicht 
als Hohlzylinder in die Spule einfügen sonst kreisen die Wirbelstrome 
und machen mein Feld kaputt?
Danke

von Uli, der Wilde (Gast)


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Mach auf der Gegenseite des Erdanschlusses einen Schnitt in der Schirm, 
dann ist er nicht mehr geschlossen fuer einen induzierten Strom. Heisst 
es gibt keinen Wirbelstrom. Als kapazitiven Schirm genuegt er aber.

von Rostilj J. (virus01)


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In Ordnung ich verstehe, ich werde es morgen mal versuchen und von den 
Ergebnissen dann berichten.

Vielen Dank für die zahlreichen Antworten :)
Schönen Abend noch

von Rostilj J. (virus01)



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So hallo zusammen,

Ich hab heute neue Erkenntnisse gewonnen. Außerdem habe ich den Tipp mit 
der Schirmung gegen el. Felder angewandt.

Im Anhang habe ich paar Bilder eingefügt. Das erste Bild zeigt den 
Aufbau. Dabei habe ich für die Messungen den IC (also die Brücke) U$1 
rausgenommen und an die differentiellen Signale nur einen Widerstand R1 
parallel geschaltet (90kOhm, 15kOhm). Diese Leitungen habe ich dann an 
die SMA Buchsen weitergeleitet und dann per coax an das Oszi. Man sieht 
hier das Ergebnis für eine Frequenz von 3MHz einmal ohne Schirmung im 
Inneren der Spule und einmal mit Schirmung.

Man sieht deutlich einen Unterschied. Kann ich da jetzt sagen, dass die 
kapazitive Kopplung vermindert wurde oder habe ich einfach irgendwie das 
Magnetfeld verändert?

Der Unterschied in der Amplitude der beiden Signale war mir zunächst 
nicht erklärbar, dann ist mir aber aufgefallen, dass ich unter einer der 
Leitungen eine Versorgungsleitung und eine GND Leitung route (beigefügt 
im 4. Bild... ich weiß das ist ganz schlecht für diff. Leitungen. Wenn, 
dann muss ich beide gleichmäßig kreuzen, außerdem sollte man die 
Bypass-Kapazität oben behalten. War wegen einem engen Aufbau nicht 
möglich, da überlege ich mir aber noch was) -> wahrscheinlich 
schwächt/verstärkt diese Versorgung und GND Leitung über kapazitive 
Kopplung diese differentielle Leitung, was zu unsymmetrien führt. Stimmt 
das so?

Nun habe ich auch mit der Brücke das Signal vermessen, einmal mit und 
einmal ohne innere Schirmung. Die diff. Signale wurden mit der Schirmung 
in der Amplitude gut abgeschwächt, aber die waren dann soweit 
phasenverschoben, dass sich insgesamt ein stärkeres Differenzsignal mit 
Schirmung ergab, als ohne Schirmung...

Danke,
Schöne Grüße,
virus01

: Bearbeitet durch User
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