Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Rauschfilterung mit dem Instrumentationsverstärker


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von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> Eigentlich macht es doch keinen Unterschied, ob die Lichtschranke
> zwischen Plus und Minus oder zwischen Plus und der virtuellen Masse
> angeschlossen ist. Außer natürlich vom Betrag der Spannung her (8V bzw.
> 4V), oder?

Wenn du die Widerstände an der Lichtschranke gleich gelassen hast, dann 
fließt jetzt natürlich weniger Strom (wegen des geringeren Spannungshubs 
am Widerstand). Und der Strom fließt jetzt über die "untere Hälfte" 
deines virtuelle Masse Schaltkreises, während er vorher daran vorbei 
geflossen ist.

Rolf schrieb:
> Über dem Kollektorwiderstand mit 22Ohm (am npn-Transistor) fällt
> übrigens während des Betriebes keine Spannung ab. Am 22Ohm am
> npn-Transistor etwa 0,19V. Ist das normal?

Du meinst: am 22Ohm Kollektorwiderstand des pnp (oben) fällt nichts ab, 
am 22 Ohm Kollektorwiderstand des npn (unten) fallen 0,19V ab, korrekt? 
Klingt so, als würden von +Ub über die Lichtschranke 10mA auf die 
virtuelle Masse fließen und von dort über den unteren 22Ohm Widerstand 
auf -Ub. Daran wäre nichts auszusetzen.

Ein bisschen dubios bleibt, warum zuvor die Bauteile abgeraucht sind. 
Vielleicht hilft deiner Massererzeugung, dass jetzt ein definierter 
Strom in den unteren Zweig fließt (und die Schaltung nicht ständig 
zwischen sourcen und sinken umschalten muss - der OPV muss bei jedem 
Umschalten der Stromrichtung erst mal 1,4V springen und dabei 
hoffentlich nicht zu sehr überschwingen).

Vielleicht war in deinem Aufbau gesten auch einfach was falsch, und 
heute hast du den Fehler nicht mehr drin.

von Rolf (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Wenn du die Widerstände an der Lichtschranke gleich gelassen hast, dann
> fließt jetzt natürlich weniger Strom (wegen des geringeren Spannungshubs
> am Widerstand). Und der Strom fließt jetzt über die "untere Hälfte"
> deines virtuelle Masse Schaltkreises, während er vorher daran vorbei
> geflossen ist.

Moin Achim, vielen Dank.
Richtig, jetzt fließt weniger Strom. Aber das reicht aus.
Ich habe noch zusätzlich in die Spannungsversorgungsschaltung ein 
100K-Poti eingefügt, um den Pos. Eingang des OPVs auf halbe 
Betriebsspannung einzustellen.
Gestern hatte ich nur 120kOhm-Widerstände ohne das Poti drin. Heute habe 
ich die gegen 220KOhm ersetzt und, wie gesagt, noch ein Poti rein.

Aber das macht eigentlich kein Unterschied, oder?


Gruß
Rolf

von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> Gestern hatte ich nur 120kOhm-Widerstände ohne das Poti drin. Heute habe
> ich die gegen 220KOhm ersetzt und, wie gesagt, noch ein Poti rein.
>
> Aber das macht eigentlich kein Unterschied, oder?

Ne, kein Unterschied.

Vielleicht waren der Killer gestern doch die ständigen "Lastwechsel" 
durch deine Feldmühle und damit einhergehende Schwingungen (nach 
Lastübernahme) am OPV. Mit dem überlagerten Gleichstrom vom Optokoppler 
fallen diese Lastwechsel jetzt weg.

Wie viel Kapazität hängt den hinten an deiner virtuellen Masse? Du 
benutzt sie doch eigentlich nur für den Ref-Pin des AD620 und als 
Bezugspotential für die nachgeschalteten Verstärker, oder?

Du kannst die Übernahmeverzerrungen (und daraus evtl. angekickte 
Nachschwinger) bei deinem virtuelle Masse Erzeuger übrigens deutlich 
reduzieren, wenn du noch einen Widerstand zwischen den Basen und 
Emittern der Transistoren einfügst (meinetwegen 200Ohm). Kleine Ströme 
um 0 herum treibt der OPV dann alleine (ohne dass einer der Transistoren 
öffnet). Erst wenn mehr als 0,7V/200Ohm=3,5mA benötigt werden, kommt 
Strom durch den Transistor dazu. Und beim Lastwechsel gibt es einen 
kontinuierlichen Übergang, keinen Sprung der Basisspannung um 1,4V. 
(Wobei es - wie schon geschrieben - sein kann, dass mit dem Gleichstrom 
deiner Lichtschranke jetzt gar keine Lastwechsel mehr auftreten und nur 
noch die untere Hälfte deines Masseschiebers benötigt wird).

von Rolf (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Vielleicht waren der Killer gestern doch die ständigen "Lastwechsel"
> durch deine Feldmühle und damit einhergehende Schwingungen (nach
> Lastübernahme) am OPV. Mit dem überlagerten Gleichstrom vom Optokoppler
> fallen diese Lastwechsel jetzt weg.

Vielen Dank.
Ich tendiere auch dazu. Lurchi sprach weiter oben auch, dass "- 
vielleicht wenn der OPV instabil wird".
Wie gesagt, es rauchte nur der eine 22 Ohm am npn-Transistor (BC547C) 
durch.


> Wie viel Kapazität hängt den hinten an deiner virtuellen Masse? Du
> benutzt sie doch eigentlich nur für den Ref-Pin des AD620 und als
> Bezugspotential für die nachgeschalteten Verstärker, oder?


Ich befinde mich mit der Schaltung momentan noch auf dem Steckbrett. 
Exakt. Auch kein Anzeigegerät oder Koaxialkabel am Ausgang.


Nachdem das Problem heute behoben war, habe ich die Phase zwischen dem 
Lichtschrankensignal und dem Ausgangssignal des AD620 (nahezu) 
ausgeglichen.
Dazu habe ich noch eine Verändnisfrage:

Am Ausgang des Umschaltbaren Verstärkers (Wechsel zwischen 
Spannungsfolger und Invertierendem Verstärker) müssten doch eigentlich 
alle Rechtecke "nach oben geklappt sein". Wieso sind diese Spitzen 
richtig (mechanische Abgleich)?

http://www.hcrs.at/FELDMU.HTM



Gruß
Rolf

von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> Ich tendiere auch dazu. Lurchi sprach weiter oben auch, dass "-
> vielleicht wenn der OPV instabil wird".

Die Zeile hast du aus einem anderen Beitrag von mir. Ist also keine 
unabhängige Bestätigung von zwei Personen sondern nur zwei mal mein 
gleicher Sermon ;-)

Rolf schrieb:
> Wie gesagt, es rauchte nur der eine 22 Ohm am npn-Transistor (BC547C)
> durch.

Hm: ich hatte es oben so gelesen, dass die ganze Kette 
(22-Ohm-Widerstände plus Transistoren) defekt seien.

Rolf schrieb:
> Am Ausgang des Umschaltbaren Verstärkers (Wechsel zwischen
> Spannungsfolger und Invertierendem Verstärker) müssten doch eigentlich
> alle Rechtecke "nach oben geklappt sein".

In dem fall werden sie alle nach unten geklappt (wenn du das 
Referenzsignal um 180° in der Phase schiebst wird es umgekehrt). Ist 
beides gleich gut, du bekommst dann halt am Ausgang des Lock-In eine 
negative Gleichspannung statt einer positiven.

Rolf schrieb:
> Wieso sind diese Spitzen
> richtig (mechanische Abgleich)?

Die Spitzen sind die Nulldurchgäne des Signals vor dem Gleichrichter. 
Wenn die genau auf der Nulllinie liegen, dann erfolgt die Umschaltung 
genau im richtigen Moment. Wenn du in der Phase etwas zu spät kommst, 
dann geht die Ausgangsspannung noch ein bisschen "auf die falsche 
Seite", ehe der Gleichrichter dann umschaltet.

von Rolf (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Hm: ich hatte es oben so gelesen, dass die ganze Kette
> (22-Ohm-Widerstände plus Transistoren) defekt seien.

Danke.
Nein. Es rauchte nur der 22-Ohm-Widerstand am npn. Danach war aber der 
npn-Transistor auch hin (habe den getestet). Meine Vermutung war dann, 
dass es nach dem Austausch des Widerstandes nicht mehr rauchte, weil 
einer der Transistoren defekt war und somit die Problemstelle lahmgelegt 
war.

Achim S. schrieb:
> Die Spitzen sind die Nulldurchgäne des Signals vor dem Gleichrichter.
> Wenn die genau auf der Nulllinie liegen, dann erfolgt die Umschaltung
> genau im richtigen Moment. Wenn du in der Phase etwas zu spät kommst,
> dann geht die Ausgangsspannung noch ein bisschen "auf die falsche
> Seite", ehe der Gleichrichter dann umschaltet.

Achso, das unterste Signal repräsentiert nicht den Ausgang des 
Verstärkers, der durch das Referenzsignal umgeschaltet wird?
Das Signal ist also wie nach jeder Gleichrichtung ohne Glättung?


Gruß
Rolf

von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> Nein. Es rauchte nur der 22-Ohm-Widerstand am npn. Danach war aber der
> npn-Transistor auch hin (habe den getestet).

Das klingt dann ziemlich danach, dass du beim Einbau der Lichtschranke 
gestern versehentlich einen Kurzschluss von der verschobenen Masse auf 
die untere Versorgung fabriziert hast.

Hast du evtl. mit dem Oszi an der Schaltung gemessen, und eine 
GND-Klemme des Oszis an die verschobene Masse, die andere GND-Klemme mit 
-Ub verbunden? Dann hast du wieder was dazugelernt :-) Die GND-Klemmen 
des Oszi sind untereinander und mit PE verbunden. Wenn man sie an 
unterschiedliche Potentiale in der Schaltung hängt, dann schließt man 
die kurz.

Rolf schrieb:
> Achso, das unterste Signal repräsentiert nicht den Ausgang des
> Verstärkers, der durch das Referenzsignal umgeschaltet wird?
> Das Signal ist also wie nach jeder Gleichrichtung ohne Glättung?

Das Signal ist "... Pin 7 von U2 (Gleichgerichtetes Signal, im Bild 
Ch3)". Es ist also phasenrichtig gleichgerichtet, aber nocht nicht 
geglättet.

Dein Verständnisproblem ist wahrscheinlich immer noch, dass du 
erwartest, dass nach der phasenrichtigen Gleichrichtung alle Halbwellen 
nach oben geklappt sein müssen.

Alle Halbwellen nach unten ist aber genau so gut wie alle Halbwellen 
nach oben. Wenn man die Lichtschranke um genau 180° verschiebt (oder 
wenn man ihr Ausgangssignal invertiert) hat man ebenfalls wieder eine 
phasenrichtige Gleichrichtung.

von Rolf (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Hast du evtl. mit dem Oszi an der Schaltung gemessen, und eine
> GND-Klemme des Oszis an die verschobene Masse, die andere GND-Klemme mit
> -Ub verbunden? Dann hast du wieder was dazugelernt :-) Die GND-Klemmen
> des Oszi sind untereinander und mit PE verbunden. Wenn man sie an
> unterschiedliche Potentiale in der Schaltung hängt, dann schließt man
> die kurz.

Das ist es. Exakt.
Die eine Masse habe ich an -Ub gehängt, weil die Lichtschranke an Plus 
und Minus angeschlossen war und ich dementsprechend die -Ub als 
Bezugspotential genutzt habe.
Die andere Masse hatte ich auf der virtuellen Masse, um das 
Ausgangssignal des AD620 zu überprüfen.
Ohhhhh Mannnnn

Viele Dank Achim, wieder was Essentielles gelernt.

von Rolf (Gast)


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Achso, aus Interesse:
Wieso ist der OPV nicht durchgebrannt?
Hat der npn-Transistor sich geopfert?
Hohe Ströme soll ja diese Gegentaktstufe liefern.



Gruß
Rolf

von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> Wieso ist der OPV nicht durchgebrannt?
> Hat der npn-Transistor sich geopfert?

Der OPV hatte nur über die BE-Strecke des Transistors Kontakt zum 
Kurzschluss. Und selbst wenn die nicht durchgebrannt wäre, ist der TL061 
meiner Erinnerung nach kurzschlussfest (er liefert nicht mehr Strom, als 
er vertragen kann).

von Rolf (Gast)


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Moin Achim, Moin Lurchi.

Mit der phasenrichtigen Gleichrichtung stimmt noch was nicht.
Lichtschranke und AD620(gelb) sind in Phase. Bei dem gleichgerichtete 
Signal (grün) hängen aber irgendwie einige Rechtecke unten.
Könnte das mit der instabilen Frequenz des Motors zusammenhängen?


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Alles in Ordnung, jetzt funktioniert es. Hatte einen Widerstand 
vergessen.

Wenn ich das Feld umpole, ändert sich die Richtung der Rechtecke jedoch 
nicht. Sie bleiben immer noch nach oben geklappt.
Wie kann das sein?


Gruß
Rolf

von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> Wenn ich das Feld umpole, ändert sich die Richtung der Rechtecke jedoch
> nicht. Sie bleiben immer noch nach oben geklappt.
> Wie kann das sein?

??

Eigentlich gar nicht. Da is wohl irgendwas faul.

Wenn es am Gleichrichterausgang nicht richtig ist, dann betrachte halt 
mal den Gleichrichtereingang. Sind AD620-Signal und Lichtschrankensignal 
da in Phase? Wechselt die Phase, wenn das Feld umgepolt wird? Ist das 
Steuersignal für die Switches in Phase mit dem Lichtschrankensignal? Hat 
es die richtigen Pegel, so dass die Switches korrekt umschalten? 
(inzwischen bezieht sich dein Lichtschrankensignal ja nicht mehr auf -Ub 
sondern auf die verschobene Masse. Passt das, um die Switches richtig 
anzusteuern?)

von Rolf (Gast)


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Danke.
Der PNP-Transistor wird warm.
Der Kollektorstrom beträgt 15mA.
Bei 12V Versorgung wird er heißer als bei 9V.
Ist der immer noch überlastet?


Gruß
Rolf

von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> Ist der immer noch überlastet?

überlastet wird er nur, wenn er "zu warm" wird.

15mA*(12V/2)=90mW

Das ist für einen BC557 (falls du den nutzt) ein vernünftiger Wert. Dann 
muss er halt einige 10° über die Umgebungstemperatur ansteigen (ohne 
Temperaturdifferenz könnte er keine Wärme abgeben). Wenn du mit der 
Fingerspitze ein paar Sekunden dranfassen kannst, ohne zurückzuziehen, 
dann ist er nicht zu heiß.

Da inzwischen klar ist, weshalb die Schaltung gestern abrauchte, 
könntest du die Lichtschranke auch wieder auf -Ub laufen lassen und den 
pnp enlasten. Aber nötig ist es wahrscheinlich nicht.

von Lurchi (Gast)


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Die Transistoren werden halt warm wenn da 15 mA fließen und 6 V an 
Spannung abfallen. 90 mW ergeben für einen kleinen (TO92) Transistor 
halt schon eine Erwärmung, aber nicht unbedingt zu viel.

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank.
Am Gleichrichter ist noch was faul.
Das Signal am Gleichrichtereingang, also neg. Eingang des OPVs ist nicht 
dasselbe wie am AD620 obwohl nur ein Widerstand dazwischen ist. Es 
fehlen die zweiten Rechtecke.


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi,

hast Du eine Idee, warum auch bei Umpolung des Feldes sich nichts ändert 
an der Gleichrichtung?


Gruß
Rolf

von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> Am Gleichrichter ist noch was faul.
> Das Signal am Gleichrichtereingang, also neg. Eingang des OPVs ist nicht
> dasselbe wie am AD620 obwohl nur ein Widerstand dazwischen ist.

Nein: der Eingang des Gleichrichters ist vor dem Widerstand, nicht 
dahinter (am OPV-Eingang). Das Signal hinter dem Widerstand muss 
natürlich anders aussehen als vor dem Widerstand (sonst bräuchte man den 
Widerstand nicht).

Überleg  dir mal, wie viel vom Signal du bei einer simplen 
Inverterschaltung hinter dem Widerstand noch siehst.

Rolf schrieb:
> Es
> fehlen die zweiten Rechtecke.

Du bist sicher nicht überrascht, dass ich aus dieser Beschreibung nicht 
unmittelbar vor Augen habe, wie das Signal konkret aussieht.

von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> Am Gleichrichter ist noch was faul.
> Das Signal am Gleichrichtereingang, also neg. Eingang des OPVs ist nicht
> dasselbe wie am AD620 obwohl nur ein Widerstand dazwischen ist.

Nein: der Eingang des Gleichrichters ist vor dem Widerstand, nicht 
dahinter (am OPV-Eingang). Das Signal hinter dem Widerstand muss 
natürlich anders aussehen als vor dem Widerstand (sonst bräuchte man den 
Widerstand nicht).

Überleg  dir mal, wie viel vom Signal du bei einer simplen 
Inverterschaltung hinter dem Widerstand noch siehst.

Rolf schrieb:
> Es
> fehlen die zweiten Rechtecke.

Du bist sicher nicht überrascht, dass ich aus dieser Beschreibung nicht 
unmittelbar vor Augen habe, wie das Signal da konkret aussieht.

Nochmal für deine Fehlersuche:

Achim S. schrieb:
> Sind AD620-Signal und Lichtschrankensignal
> da in Phase? Wechselt die Phase, wenn das Feld umgepolt wird?

von Rolf (Gast)


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Danke Achim.

Achim S. schrieb:
> Nein: der Eingang des Gleichrichters ist vor dem Widerstand, nicht
> dahinter (am OPV-Eingang). Das Signal hinter dem Widerstand muss
> natürlich anders aussehen als vor dem Widerstand (sonst bräuchte man den
> Widerstand nicht).

Dann stimmt es. Lichtschranke und AD620 sind in Phase.

Ich glaube das Problem gefunden zu haben.
Die Information über die Umpolung des Feldes bzw. das "Vorzeichen" des 
Feldes steckt doch im Ausgangssignal des AD620. Dort, wo vorher Maximas 
waren müssen nach der Umpolung Minimas auftreten.
Meine Mechanik polt nicht um. Egal wie ich das Feld anlege, das AD620 
Ausgangssignal (plua/minus) bleibt in Phase, also Maxima und Minima an 
derselben Stelle.


Gruß
Rolf

von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> Egal wie ich das Feld anlege, das AD620
> Ausgangssignal (plua/minus) bleibt in Phase, also Maxima und Minima an
> derselben Stelle.

Der Phasenvergleich ist nur sinnvoll in Bezug auf das 
Lichtschrankensignal. An welcher Stelle des Oszi-bilds die Maxima und 
Minima erscheinen hängt nur davon ab, wie du den Oszi-Trigger 
einstellst.

Aber wenn Maxima und Minima des AD620 Ausgangs immer in Phase zum 
Lichtschrankensignal sind (und nicht auf die Umpolung des Felds 
reagieren), dann ist etwas faul.

Wie erzeugst du denn dein "Testfeld", und wie polst du es um?

von Rolf (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Wie erzeugst du denn dein "Testfeld", und wie polst du es um?

Danke.

Ich habe mir aus Aluminiumpapier und Karton einen Zylinderkondensator 
gebastelt. An die Platten lege ich eine hohe Gleichspannung an. Die 
Gegenplatte der Feldmühle lege ich dabei ebenfalls auf den Minus dieser 
Versorgungsspannung. Die Sektorplatten sind also gleichmäßig vom Feld 
durchsetzt.


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Die Umpolung geschieht durch das Vertauschen der Anschlussklemmen an 
Zylinderkondensator.


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Mir ist leider nicht klar, warum sich die Phase Zwischen dem 
Ausgangssignal des AD620 und dem Lichtschrankensignal ändert, wenn das 
Feld umgepolt wird.
Phasenänderung bei Umpolung bedeutet, dass eine Phasenverschiebung 
auftritt?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Bei der Feldmühle ist normal der eine Pol des Feldes die Schaltung der 
Feldmühle selber, bzw. das Potential es Flügels (die virtuelle Masse). 
Für das Testfeld braucht man also nur noch eine Elektrode, meist einfach 
nur mit etwas Abstand. Wenn der Abstand nicht so groß (z.B. 1 cm) ist, 
braucht man auch keine hohe Spannung. Da reichen dann ggf. auch 9 V 
schon aus.

Die Eingangsstufe misst den Strom zum Umladen der Empfänger-Elektroden. 
Mit dem Vorzeichen des externen Feldes ändert sich da auch das 
Vorzeichen des Stromes.

von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> Phasenänderung bei Umpolung bedeutet, dass eine Phasenverschiebung
> auftritt?

Nein, ein Vorzeichenwechsel (was genau so aussieht wie die eine 
Verschiebung der Kurve um eine halbe Periode)

Rolf schrieb:
> Ich habe mir aus Aluminiumpapier und Karton einen Zylinderkondensator
> gebastelt.

Ein Zylinderkondensator? Wie bringst du die Fehldmühle zwischen Innen 
und Außenzylinder? Oder meinst du einen Plattenkondensator?

Rolf schrieb:
> Die
> Gegenplatte der Feldmühle lege ich dabei ebenfalls auf den Minus dieser
> Versorgungsspannung.

du legst die Platte der Feldmühle auf das Potential einer Elektrode 
deines Kondensators? Immer auf das Potential der "unteren" Elektrode 
oder immer auf das Potential der "negativeren" Elektrode? Ich hab noch 
nicht vor Augen, wie das Feld in deinem Aufbau tatsächlich ausschaut.

von Rolf (Gast)


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Lurchi schrieb:
> Bei der Feldmühle ist normal der eine Pol des Feldes die Schaltung der
> Feldmühle selber, bzw. das Potential es Flügels (die virtuelle Masse).
> Für das Testfeld braucht man also nur noch eine Elektrode, meist einfach
> nur mit etwas Abstand. Wenn der Abstand nicht so groß (z.B. 1 cm) ist,
> braucht man auch keine hohe Spannung. Da reichen dann ggf. auch 9 V
> schon aus.


Danke.

Aber durch den selbstgebastelten Plattenkondensator ändert sich nichts, 
oder funktioniert deswegen die Polangabe der Schaltung nicht?


Gruß
Rolf

von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> Aber durch den selbstgebastelten Plattenkondensator ändert sich nichts,
> oder funktioniert deswegen die Polangabe der Schaltung nicht?

Tut mir leid, aber ohne wenigstens einer Skizze deines Aufbaus sage ich 
zu der Umpolung nur noch eins: wenn sich das Vorzeichen des AD620 
Ausgangssignals bei Umpolung wirklich nicht ändert, dann änderst du in 
deinem Aufbau sehr wahrscheinlich die Feldrichtung nicht.

Und noch mal, weil es wichtig ist: das Vorzeichen des AD620-Ausgangs ist 
nur sinnvoll zu bewerten im Vergleich zum Lichtschrankensignal. Wenn du 
nur den AD620-Ausgang auf dem Oszi betrachtest, siehst du ihm das 
Vorzeichen nicht an.

von Rolf (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Ein Zylinderkondensator? Wie bringst du die Fehldmühle zwischen Innen
> und Außenzylinder? Oder meinst du einen Plattenkondensator?

Sorry, verschrieben. Es ist natürlich ein Plattenkondensator.

Achim S. schrieb:
> du legst die Platte der Feldmühle auf das Potential einer Elektrode
> deines Kondensators? Immer auf das Potential der "unteren" Elektrode
> oder immer auf das Potential der "negativeren" Elektrode? Ich hab noch
> nicht vor Augen, wie das Feld in deinem Aufbau tatsächlich ausschaut.

Ausgangspunkt ist eine beidseitig mit Kupfer beschichtete 
Kunststoffplatte. Beide Platten sind dementsprechend gegeneinander 
isoliert.
Die obere Kupferschicht ist zu vier Sektoren gefräst. Als Gegenplatte 
bezeichne ich somit die unterste Kupferschicht dieser Kunststoffplatte.

Diese Gegenplatte lege ich mechanisch in die unterste Platte des 
Kondensators durch Ausschneiden eines Kreises.
Die oberste Kupferschicht liegt unter der obersten Kondensatorplatte und 
unter dem Flügelrad.

Die unterste Kondensatorplatte lege ich beispielsweise auf Minus. Die 
Gegenplatte auf dasselbe Potential. Die oberste Kondensatorplatte auf 
den Pluspol.


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Und noch mal, weil es wichtig ist: das Vorzeichen des AD620-Ausgangs ist
> nur sinnvoll zu bewerten im Vergleich zum Lichtschrankensignal. Wenn du
> nur den AD620-Ausgang auf dem Oszi betrachtest, siehst du ihm das
> Vorzeichen nicht an.

Ich glaube, langsam verstehe ich es. Aber müsste in Channel 3 im obigen 
Link:
http://www.hcrs.at/FELDMU.HTM
(Mechanischer Abgleich)

das Signal nicht unterhalb der x-Achse verlaufen? Daraus wird ja die 
negative geglättete Spannung gewonnen.


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Die Ebene hinter den Messeleckroden muss mit der Schaltung der Feldmühle 
verbunden sein, also etwa der Virtuellen Massen. Mit einem Externen 
Netzteil für das Testfeld hat man ggf. auch wieder ein Masse-problem.

Was entscheidend ist, ist die obere Elektrode relative zu Virtuellen 
Masse der Feldmühle.

von Rolf (Gast)


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Lurchi schrieb:
> Die Ebene hinter den Messeleckroden muss mit der Schaltung der
> Feldmühle
> verbunden sein, also etwa der Virtuellen Massen. Mit einem Externen
> Netzteil für das Testfeld hat man ggf. auch wieder ein Masse-problem.
>
> Was entscheidend ist, ist die obere Elektrode relative zu Virtuellen
> Masse der Feldmühle.

Unglaublich wie viel man über die Feldmühle lernen kann.

Vielen Dank Lurchi, dieser Aspekt hatte mir noch gefehlt.
Allerdings erinnere ich mich, beim Ladungsverstärker gelesen zu haben, 
dass man durch ihn kein Problem mit der Isolierung hat, eben durch die 
virtuelle Masse.

Das heißt jetzt, ich kann die unterste Kondensatorplatte wegnehmen, nur 
an die obere eine Spannung anlegen (beispielsweise der Pluspol einer 
batterie) und die Gegenplatte mit der virtuellen Masse der Schaltung 
verbinden?


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi,

Jetzt funktioniert die Umpolung. Ich habe jetzt nur die Elektrode an der 
oberen Kondensatorplatte.
Allerdings sind die Signale sehr schlecht.
Darf die Gegenplatte, an der die virtuelle Masse angefügt ist, nicht 
geerdet sein?
Bei mir ist die Gegenplatte nämlich noch über die Haltestangen der 
Feldmühle geerdet.


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Die Platte hinter den Elektroden und auch das Rad und das Gehäuse 
sollten schon verbunden sein. Ob die ganze Feldmühle dann geerdet ist, 
oder nicht hängt von der Anwendung ab, oft wird das der Fall sein. Es 
sollte für die Signalqualität aber keinen unterschied mehr machen.

Dass das Signal "schlechter" / kleiner geworden ist, kann damit 
zusammenhängen, dass ein großes falsches Signal weggefallen ist, dass 
das eigentliche Signal überlagert hat. Man kann von der Feldmühle keine 
so stabile Messung wie direkt mit dem Voltmeter erwarten, etwas Rauschen 
muss man da schon erwarten, denn schließlich ist der Eingang extrem 
hochohmig. Man muss halt ggf. etwas länger mitteln.

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank.

Der Anhang zeigt das AD620-Signal(gelb) und das gleichgerichtete 
Signal(in grün), wenn das Feld durch den Pluspol einer 100-V-Spannung 
erzeugt wird.

Sind die Signale im Erwartungsbereich oder kann man da ggf. noch was 
verbessern?

Wie meinst Du das mit dem Signalwegfall?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Das Signal sieht doch eigentlich noch ganz ordentlich aus, bis auf die 
Spikes gegen Ende der positiven Phase. Da sollte man ggf. klären ob das 
ein übersprechen von der Lichtschranke oder ggf. eine Störung vom Motor 
ist. Der Teil sollte sich vermeiden lassen oder zumindest reduzieren.

Die Feldmühle misst eine Feldstärke - die Angabe 100 V macht nur Sinn, 
wenn man auch den Abstand hat.

Bei der Schaltung könnte man ggf. am AD620 die Widerstände auf z.B. 10 M 
Vergrößern - das sollte mehr Signal geben. Für weniger Rauschen könnte 
man den AD620 noch durch 3 Rauscharme JFET OPs ersetzen, vor allem wenn 
man die höheren Widerstände nutzt. Um weniger Empfindlich auf 
Schwankungen in der Phase von der Lichtschranke zu sein, könnte man ggf. 
die Bandbreite des Signals vom AD620 noch etwas reduzieren. Ein Filter 
ist aber auch extra Aufwand.

Theoretisch könnte man den Synchrongleichrichter noch auf eine Variante 
mit Totzeit ändern - das ist aber schon ein deutlicher Aufwand. Damit 
würden die negativen Spitzen beim gleichgerichteten Signal größtenteils 
ignoriert werden.

Ein anderer Punkt könnten Schwankungen bzw. Drift in der Motordrehzahl 
sein. Bei konstantem Feld ist das Signal etwa proportional zur Drehzahl. 
Wenn es sein muss könnte man die Geschwindigkeit regeln bzw. mit messen 
und berücksichtigen.

Es könnte sich lohnen das Ausgangssignal der Feldmühle mal für längere 
Zeit (Minuten) anzusehen, um dort das Rauschen zu beurteilen. Viele der 
Störungen werden ja noch weg-gefiltert um kommen am Ausgang gar nicht 
an.

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank.
Wie kann ich jetzt entscheiden, wie groß die Grenzfrequenz des Tiefpass 
sein muss?
Könnte ich mir dazu im FFT-Modus die Störungen im gleichgerichteten 
Signal anschauen und dann entscheiden, was gedämpft werden müsste?


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi,

in Bezug auf das hochohmige Anzeigegerät am Ausgang der Feldmühle wähle 
ich eine Grenzfrequenz von 1Hz.
Richtet sich die Wahl des Widerstandes des RC-Filters nach dem 
Kondensator, den man bekommen kann?
Ich habe noch einen Keramikkondensator 105, kann ich den Widerstand so 
bemessen, dass beide auf die 1Hz kommen?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Die Wahl des Widerstandes kann in Grenzen nach den verfügbaren 
Kondensatoren gehen. Eine 1 Hz Grenzfrequenz ist schon eher störend 
langsam - da müsste man schon relativ lange auf Einschwingen warten. 
Meist zieht man ein leichtes Schwanken der Anzeige einer langsamer Drift 
vor. Ich würde da so eher 2-5 Hz für das Filter am Ausgang wählen, also 
so das die einzelnen Wandlungen bei ADC schon nicht mehr so stark 
korreliert sind. Etwas Filterwirkung hat die Anzeige auch noch. 1 µF und 
50 K gibt gibt irgendwas um die 3 Hz.

Falls eine Filterung des Signal vor dem Gleichrichter gewünscht ist, 
dann eher so bei 5 mal der Modulation, also eher 1 kHz.

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank Lurchi.

Ich überlege mir gerade die Schaltung mit dem LM393 zur Anzeige der 
Übersteurung.
Der output voltage swing des AD620 beträgt min. -Vs+1,1 und max. Vs-1,1.
Gehen wir von einer Versorgungsspannung von +-5V aus (10V-Akku für meine 
Schaltung).
Der Komparator des LM393 soll also eine LED ansteuern für den Fall, dass 
das Maximum der Ausgangsspannung des AD620 größer als 3,9V ist. 
Entsprechendes gilt für das Minimum der Ausgangsspannung.

Es handelt sich aber bei dem Ausgangssignal des AD620 um ein 
Rechtecksignal. Wie kann der Komparator solch ein Signal mit der 
Gleichspannung der Versorgung vergleichen, da es nach einer halben 
Periode sein Vorzeichen wechselt?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Mit 2 der Komparatoren kann man einen Fenstervergleicher machen:
Einer prüft auf zu hohe Spannung und der andere auf zu niedrige. Die 
Ausgänge sind Open Collektor: man kann also direkt zusammenschalten, als 
oder Verknüpfung. Eine entsprechende Schaltung sollte sich im Datenblatt 
des LM393 oder LM339 (4 fach version) finden.

Wenn man die LED dann nicht direkt, sondern über einen Transistor, kann 
man per Kondensator als die Pulse dehnen, so dass man auch eher kurze zu 
hohe Pulse erkennen kann.

von Rolf (Gast)


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Danke, klar soweit.

Ein zusätzliches UND-Gatter wird also nicht benötigt?

Mir ist nicht ganz klar, wie ich die beiden Ausgänge des LM393 UND-mäßig 
verknüpfe ohne ein zusätzliches Gatter; auch im Datenblatt steht dazu 
nichts.



Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Die Ausgänge beim LM393 schalten nur nach GND. Halt beiden Ausgänge 
zusammen und ein Widerstand nach +10 V, bzw. dort direkt die LED mit 
Vorwiderstand. Früher bei TTL Logic mit Open Collector nannte man das 
wired AND.

Die Komparatoren dann so das, der Ausgang high ist, wenn das Signal im 
erlaubten Bereich ist. Also einmal das Signal auf den invertierenden und 
einmal auf den nicht invertierenden Eingang.

von Rolf (Gast)


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Danke Lurchi.

Als nächstes möchte ich noch einen Offset-Abgleich meiner Schaltung 
durchführen.

Um die Offset-Spannung am Ausgang der Schaltung zu messen, schließe ich 
die Eingänge am AD620 einfach zusammen (Ohne Eingangssignal). Über die 
Messwiderstände liegen diese dann praktisch auf Masse?

http://www.hcrs.at/FELDMU.HTM
Der Offset-Abgleich an U2C erzeugt im Prinzip eine entgegengesetzte 
Spannung am Eingang des OPVs. Welche Funktion übernehmen die Dioden? 
Dienen sie als Spannungsstabilisierung?

Könnte man den Offset-Abgleich auch mit einem Widerstand in Reihe zum 
nicht invertierenden Eingang schaffen?



Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi.
Eine allgemeine Frage zu meiner Spannungsversorgung.
Ist die jetzige Schaltung für die Spannungsversorgung (OPV mit 
Gegentaktverstärker) stabil genug bei Akkubetrieb?
Ich meine in Bezug auf die Reproduzierbarkeit von Messwerten. Die 
Schaltung wird später mit vollem Akku höchstens eine halbe Stunde 
betrieben.

Oder wäre ein Spannungsregler besser?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Die 2 Dioden erzeugen eine nicht besonders stabile Referenzspannung für 
den Offsetabgleich. Je nach Spannungsversorgung / Regelung könnte ggf. 
auch eine einfacher Spannungsteiler besser sein. Ein Widerstand in Reihe 
zum Eingang geht nur eingeschränkt zum Offsetabgleich, nämlich dann wenn 
der Biasstrom hoch und halbwegs konstant ist (etwa NE55532) und dann 
auch nur in eine Richtung.

Der Offset hat 2 Komponenten: einmal Übersprechen und Offsets in der 
Schaltung. Die kann man mit kurzgeschlossenen Eingängen abgleichen wie 
vorgeschlagen. Der andere Anteil ist eine eher kleine Spannung (ggf. 
unter der Rauschgrenze) aus der Austrittsarbeit der Materialien. Da muss 
man sich entscheiden welches Material man als Referenzpunkt haben will. 
Diesen Anteil gleicht man ab, ähnlich der Kalibrierung mit einem 
Konstanten Feld und dann ohne Spannung und ggf. verschiedenen Abständen. 
Hier geht es aber nur um weniger als 1 V an der Platte.

An sich sollte die Schaltung keine geregelte Spannung benötigen. Die 
4066 vertragen aber nur eine begrenzte Spannung (je nach Version etwa 
10-20 V).

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank.
Die Offsetspannung ist in meiner Schaltung negativ. Wäre es so wie im 
Anhang möglich, wobei ich auf die positive Versorgungsspannung gehe? 
Ggf. noch ein Widerstand zwischen Poti und Ub+.


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Im Prinzip kann es mit der Einfachen Schaltung gehen. Allerding müsste 
der Widerstand für den Offset sehr groß werden. Für einen Offset im mV 
Bereich ist man da ggf. im 100 M Bereich, und gerade um 0 wird der 
Widerstand sehr groß. Bei großen Offset würde sich auch die Verstärkung 
ändern.
Da ist die Schaltung mit dem extra Spannungsteiler schon einfacher und 
besser - nur die Dioden sind nicht unbedingt die beste Lösung.

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi.

Beeinflusst der extra Spannungsteiler in der Schaltung oben ( nicht 
meine) nicht auch die Verstärkung des Endverstärkers?



Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Die Schaltung mit nur dem Widerstand beeinflusst die Verstärkung ein 
wenig (so im Bereich 0.1% je Einstellung des Potis). Die Variante mit 
den Diode oder eine Teiler vorweg hat auch einen Einfluss auf die 
Verstärkung (eher so 1% Bereich), allerdings ist der Einfluss praktisch 
konstant, stört also nicht.

von Rolf (Gast)


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Danke.
Ich habe jetzt die Schaltung 2.3 im Link genommen.

https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/opa2.htm

Mache ich zuerst den Offsetabgleich und dann die Kalibrierung mit dem 
Endverstärker auf eine bestimmte Feldstärke?
Weil beides beeinflusst sich ja ein wenig.



Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


Angehängte Dateien:

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Eine andere Möglichkeit im Anhang.

Um mit diesem Abgleichnetzwerk die eingestellte Eich-Verstärkung (Poti 
am OPV) so wenig wie möglich zu beeinflussen, muss dazu der 
Quellwiderstand des Abgleichnetztwerkes besonders niederohmig sein?

Was hältst Du von dieser Schaltung, wenn ich den Quellwiderstand niedrig 
mache?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Bei der Schaltung nach 2.3 beeinflussen sich Gain- und Offset-Abgleich 
ggf. recht stark. Da muss man ggf. interativ vorgehen: also etwa erst 
Offset dann Gain und dann noch einmal Offst und ggf. Gain.

von Rolf (Gast)


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Ok, wie gut wäre ein Spannungsteiler am nichtinvertierenden Eingang ohne 
die Dioden?
Was würdest Du für ein Abgleichnetzwerk verwenden?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Je nach Aufbau ist der Offset den man ausgleichen muss auch gar nicht so 
groß, dann tut es auch die einfache Version, etwa nach Schaltung 11 
(ohne C2 und viel kleinerem R5) aus dem elektronik-kompendium. Bei wenig 
Offset sind auch die Dioden kein Problem.

Wenn die Versorgung einigermaßen stabil ist, könnte man die Schaltung so 
wie mit den Dioden verwenden, nur mit Widerständen an Stelle der Dioden. 
Als nächst bessere Version dann 1.2x V Referenzen (wie LM385?) statt der 
Dioden.

von Rolf (Gast)


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Lurchi schrieb:
> Je nach Aufbau ist der Offset den man ausgleichen muss auch gar nicht so
> groß, dann tut es auch die einfache Version, etwa nach Schaltung 11
> (ohne C2 und viel kleinerem R5) aus dem elektronik-kompendium. Bei wenig
> Offset sind auch die Dioden kein Problem.

Danke.
Nur bei Schaltung 11 hat man wieder das Problem, dass die Verstärkung 
(Poti anstelle von R1) durch das Abgleichnetzwerk beeinflusst wird, 
oder?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Ein Poti bei R1 wäre da um gezielt die Verstärkung zu verstellen. Der 
Poti für die Offseteinstellung ist doch in der Schalung schon drin. Bei 
einem nur kleinen Offsetbereich (z.B. +-100 mV und entsprechend kleines 
R5) ist der Einfluss auf die Verstärkung sehr gering. Auch ein R4 größer 
als der Widerstand von P1 hilft die Wechselwirkung klein zu halten. Also 
etwa P1 = 10-50 K, R4 = 47 K und R5 = 220 Ohm - 2,2 K (je nach 
Einstellbereich). R2 = 47 K und R1 = z.B. 22 K + Poti .

Der 100 Ohm Widerstand und der Kondensator am OP sind da, um am Ausgang 
auch kapazitive (etwa ein längeres Kabel) Last zu erlauben, die haben 
mit dem Offset nichts zu tun.

von Rolf (Gast)


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Danke Lurchi,
mit der Schaltung funktioniert es. Es ist so, dass man erst die 
Eichverstärkung mit Poti(R1) einstellt und danach einen Offsetabgleich 
durchführt.
Eine anschließende Messung zeigt, dass die Verstärkung sich kaum 
geändert hat.


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Wenn die Schaltung etwas länger in Betrieb ist, hat sich danach der 
Offset vergrößert, der zuvor abgeglichen wurde.
Woran kann das liegen?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Mit der Zeit werden die OPs etwas warm. Auch einige Elkos brauchen ggf. 
etwas Zeit bis die Ladeströme abgeklungen sind. Auch die Lichtschranke 
kann durch die Eigenerwärmung ggf. eine leichte Drift in der Phase 
zeigen. Mit der Erwärmung der Platine ändert sich ggf. auch da der 
Abstand zum Flügelrad oder die DK des Platinenmaterials etwas. 
Schließlich kann sich auch die Motordrehzahl ändern, über die Temperatur 
oder die Spannung.

Wie viel Änderung beim Offset ist es denn ?

von Rolf (Gast)


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Lurchi schrieb:
> Wie viel Änderung beim Offset ist es denn ?

So um die 10mV.


Ich würde die Schaltung morgen im Plattenkondensator testen. Ich würde 
von 100V bei 3cm Abstand beginnen und dann in Zehner-Schritten gegen 
Null fahren und jeweils die Ausgangsspannung messen.
Die Kalibrierung mit dem Endverstärker ist mir noch nicht so klar. Bei 
diesem Vorgehen könnte ich dann auf die 100V bei 3cm Abstand 
kalibrieren. Welche Ausgangsspannung der Gesamtschaltung stelle ich dann 
mit dem Endverstärker ein? 100mV wird auf der Feldmühlen-Website 
gemacht.


Gemessen wird übrigens doch mit einem Multimeter am Ausgang eines 20m 
langen Koaxialkabels.
Bei Anschluss des Koaxialkabels an den Endverstärker treten keine 
Störungen auf. Die Gleichspannung liegt also nahezu ohne Beeinflussung 
am Multimeter nach 20m Koaxialkabel) an.
Würdest Du trotzdem am Endverstärker eine Lead-Kompensation durchführen 
beispielsweise durch einen Widerstand in Reihe?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Zwischen den letzten OP und das Koax Kabel sollte auf alle Fälle ein 
Widerstand (so im Bereich 100 Ohm, auch wenn es ein 50 Ohm Kabel ist). 
Das sollte auch noch außerhalb der FB Schleife des OPs gehen. Viele OPs 
mögen keine so hohe Kapazitive Last.

10 mV Änderung beim Offset sind eigentlich schon eine ganze Menge, außer 
da ist eine Menge Verstärkung hinter dem Gleichrichter. Bleibt denn die 
Frequenz einigermaßen konstant und passt die Phase ?

Welchen Wertebereich man am Ausgang wählt ist eigentlich nicht so 
wichtig. 100 mV sind schon eher wenig. Ein Bereich von etwa +-2 V wäre 
vermutlich passend. Die Verstärkung der letzten Stufe sollte in der 
Regel nicht so hoch sein. Mehr als etwa ein Faktor 10 sollte es eher 
nicht sein. Wenn das Signal sehr kleine ist, müsste man eher vorne AC 
mäßig verstärken.

von Rolf (Gast)


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Lurchi schrieb:
> 10 mV Änderung beim Offset sind eigentlich schon eine ganze Menge, außer
> da ist eine Menge Verstärkung hinter dem Gleichrichter. Bleibt denn die
> Frequenz einigermaßen konstant und passt die Phase ?

Die Verstärkung des letzten OPVs ist nicht größer als 10. Relativ gut in 
Phase.

Wird zuerst die Verstärkung am letzten OPV eingestellt und dann der 
Offset abgeglichen?



Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi,

habe das noch einmal kontrolliert. Die Abgleichdrift ist doch nicht 
größer als 2 bis 3mV.

Ich hatte kurze Zeit einen Fehler in der Schaltung. Die Schaltung hatte 
eine Stromaufnahme von 0.2A. Dabei wurde der 4066 heiß. Danach war es 
wieder in Ordnung. Am AD620 waren nur die Eingänge miteinander 
verbunden. Ich meine, eine Oszimasse war drin.
Kann das Steckbrett einen Wackelkontakt haben?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Wackelkontakte beim Steckbrett sind nichts ungewöhnliches, bei den 
billigen schon fast der Normalfall. Über die Erde von Oszilloskop und 
Erde am Netzteil kann man auch Unheil anrichten. Die 4066 sind aber 
relativ robust und in Zweifelsfall günstig zu ersetzen.

2-3 mV sind zwar immer noch viel, aber für das Steckbrett auch nicht so 
schlecht. Ein Teil des Offsets kann schließlich durch übersprechen von 
der Lichtschranke und ggf. parasitären Kapazitäten kommen. Die sind beim 
Steckbrett nicht unbedingt so stabil.

Von der Tendenz her würde ich erst den Nullpunkt einstellen und dann die 
Verstärkung. Wenn man viel verstellt muss man ggf. das auch noch einmal 
wiederholen - wenn es sowieso nur wenig ist, das man verstellt ist die 
Reihenfolge egal.

von Rolf (Gast)


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Danke.
Ja, wenn man bedenkt, dass mein Unterbrecherplättchen der Lichtschranke 
noch aus einer zugeschnittenen Pappe hergestellt ist.

Bei 300V und 3cm Abstand herrschen im Plattenkondensator etwa 10kV/m.
Mit dem Poti am letzten OPV komme ich aber dann nur bis auf 1V herunter. 
Dementsprechend ist die Verstärkung durch den AD620 wohl zu hoch.

Könnte man als Gain-Widerstand des AD620 ein Poti in Reihe mit einem 
Widerstand einfügen, um den Gain-Widerstand und damit die Verstärkung 
einstellbar zu machen?
Auch um später aus einer Übersteuerung herauszukommen (herausgeführtes 
Gain-Poti)?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Potis sind nicht besonders stabil. An sich reicht auch eine Poti für 
eine feine Einstellung der Verstärkung. Für den Gain Widerstand am AD620 
könnte man also auch Widerstände für ein paar Stufen vorsehen und dann 
etwa per Jumper auswählen, bzw. auf dem Steckbrett einfach umstecken. 
Das hätte auch den Vorteil, dass die Umschaltung der Verstärkung 
reproduzierbar ist, also keine neue Kalibrierung braucht auch wenn man 
zwischen 2 oder 3 Stufen wechselt.

von Rolf (Gast)


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Lurchi schrieb:
> Das hätte auch den Vorteil, dass die Umschaltung der Verstärkung
> reproduzierbar ist, also keine neue Kalibrierung braucht auch wenn man
> zwischen 2 oder 3 Stufen wechselt.

Danke.
Im Datenblatt des AD620 sind einige Gain-Widerstände vorgeschlagen. Sind 
denn auch die Werte dazwischen möglich?

Wieso ist dadurch keine neue Kalibrierung notwendig, wenn mit 
Festwiderständen eingestellt wird?


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi.

Der Gleichspannungs-Teiler hat eine Höhe von etwa 4,50m. Minimale 
Prüfspannung ist 100kV und maximale Prüfspannung 1,2MV.

Nach der Faustformel für das elektrische Feld ergibt sich für die 
minimale Feldstärke: E=U/d=(100kV)/(4,50m)=22,2KV/m
Maximale Feldstärke: E=266,7kV/m

Die Faustformel gilt natürlich nur für einen idealen Plattenkondensator. 
Wie groß würdest Du die effektive Feldstärke an der Feldmühle demnach 
schätzen? 250kV/m bei 1,2MV oder weniger?

Die Feldstärken sind relativ hoch. Würdest Du für diese 
Betriebsbedingungen den Endverstärker geringer bemessen in seiner 
Verstärkung.
Worauf sollte ich bei den genannten Betriebsbedingungen in Bezug auf die 
Verstärkerschaltung noch achten?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Die DC Verstärkung (hinter dem Gleichrichter und Filter) sollte eher 
nicht so hoch sein, vielleicht ein Faktor 2-10. Viel Verstärkung braucht 
man da nur, wenn man so hohe Störungen hat, die sonst die Schaltung in 
die Sättigung bringen könnten.

Bei einer so hohen Feldstärke sollte rauschen nicht mehr so das Problem 
sein. Für eine definierte Feldstärke kann die mechanische Form der 
Feldmühle ggf. wichtig werden. Also eher eine Flache Bauform, und ggf. 
ohne scharfe Ecken / Kanten.

Bei genügendem Abstand und passender Form sollte die Näherung Spannung 
durch Abstand schon etwa hinkommen. Viel mehr als eine Überhöhung um den 
Faktor 1,5-2 sollte man durch einen passende Form vermeiden. Also 
vielleicht 400 kV/m als Maximalwert.

von Rolf (Gast)


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Lurchi schrieb:
> Bei einer so hohen Feldstärke sollte rauschen nicht mehr so das Problem
> sein. Für eine definierte Feldstärke kann die mechanische Form der
> Feldmühle ggf. wichtig werden. Also eher eine Flache Bauform, und ggf.
> ohne scharfe Ecken / Kanten.

Ich dachte daran, die Feldmühle zusammen mit der Antenne (und Schaltung) 
für die Wechselfeldmessung in einem gemeinsamen Kunststoff-Koffer 
unterzubringen. Sensorplatten und Antenne liegen dann, wenn man den 
Koffer öffnet, in einer Ebenen. Unten im Koffer dann die abgeschirmten 
Schaltungen.

Also wäre es besser, die Schaltungen und die Sonden durch geschirmte 
Leitungen von einander zu trennen?
Dadurch könnte man auch den "Empfangsteil" der Feldmühle separat flach 
gestalten.


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Die Höhe für die Feldmühle ist vor allem durch den Motor vorgegeben. 
Weniger als die Länge des Motors wird schwer. Vom Gehäuse sollte es eher 
eine Metallgehäuse (zumindest Leitfähige Oberfläche) werden, so dass die 
Oberseite mit der Feldmühle eine relativ ebene Fläche (größer als die 
eigentliche Feldmühle) wird. Die Ränder dann definiert abgerundet, etwa 
ein Viertelkreis an den Seiten. Ein Koffer hätte unschöne scharfe Kanten

Da sollte eigentlich genügend Platz auch für die Elektronik sein, 
zumindest für die erste Verstärkerstufe. Extern wären dann wohl nur die 
Anzeige und ggf. Akkus.

von Rolf (Gast)


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Lurchi schrieb:
> Ein Koffer hätte unschöne scharfe Kanten

Vielen Dank.
Der Koffer wäre zwar nicht aus Metall, aber beeinflusst trotzdem das 
Feld aufgrund seiner Polarisationsladungen?


Die Felder, die von dem Wechselspanungsteiler (50Hz) erzeugt werden, 
sind ähnlich stark wie die oben genannten Werte für den 
Gleichspannungsteiler.
Wäre es geeignet, den ungesteuerten Gleichrichter (OPV mit Dioden und 
Addierer) als Verstärker für die Wechselfeldmessung zu verwenden?
Dementsprechend ohne den AD620 am Eingang.

Welche "Antenne" würdest Du mir dazu empfehlen? Eher eine Spule mit 
einigen Windungen oder eine magnetische Antenne?

Die Hauptstörquelle (50Hz-Netzbrumm) befindet sich ebenfalls auf 50Hz. 
Wie könnte man diese Störung unterdrücken ohne das Nutzsignal vom 
Wechselspanungsteiler (50Hz) ebenfalls zu dämpfen?


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi,

Manchmal wird der 4066 warm während des Betriebes. Nach dem Abschalten 
ist es wieder weg.
Worauf deutet das hin, wenn der 4066 warm wird?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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So ein Fehler am 4066 deutet auf so etwas wie Latch-up hin. Das kann 
passieren, wenn an einem der Pins eine Spannung außerhalb des 
Versorgungsbereichs anliegt. Das kann z.B. beim hochfahren passieren.
Je nach Stärke des Netzteils wird beim Latchup ggf. auch der Chip 
zerstört - teils auch sichtbar an fehlendem Oberteil.

Fall man die ursprüngliche Ursache nicht beseitigen kann, hilft es ggf. 
die Versorgung über einen Widerstand zu schicken und dann einen nicht so 
großen Abblockkondensator (z.B. 10-100 nF) zu haben. Damit wird der 
Strom begrenzt. Normal sollte der 4066 ja weniger als 1 µA benötigen.

Eine Möglichkeit wäre gff. noch dass die Schaltung als ganzes anfängt zu 
schwingen, etwa durch parasitäre Kopplungen oder wegen fehlender 
Kondensatoren an der Versorgung. Dadurch können dann überschwinger in 
der Spannung entstehen, die ggf. den 4066 auch ohne Latchup warm werden 
lassen.

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank.
Während dieses Fehlers zeigt mir das Spannungsversorgungsgerät eine 
Stromaufnahme von 0,3A an. Nach Abschalten ist dann meistens der Fehler 
wieder verschwunden.
Deutet diese erhöhte Stromaufnahme der gesamten Schaltung ebenfalls auf 
ein Latchup oder ein Schwingen hin?

Ich werde jeweils einen Elko und einen Keramikkondensator zwischen "+" 
und GND und zwischen "-" und GND schalten. Welche Werte würdest Du 
vorschlagen?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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0.3 A an Stromaufnahmen sind eigentlich zu viel nur für ein Schwingen. 
Es kann immer noch sein, dass Schwingungen dann ein Latchup triggern, 
bzw. dabei ggf. noch unter der Schwellen zum echten Latch-up bleiben. 
Das spricht mehr für ein Latch-up oder ähnliches.

Übliche Abblockkondensatoren bei nicht so sehr schnellen Schaltungen 
sind 100 nF. Je nach Spannungsregler wären ggf. noch 10 µF oder so als 
Elko angebracht. Gerade bei LDOs sollte man da ins Datenblatt schauen, 
welche Kondensatoren am Regler passend sind.

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi.

http://www.hcrs.at/FELDMU.HTM

Verhindern die Kondensatoren C3 und C2 einen Latch-Up des 4066 oder 
dienen sie nur dem Ableiten höherfrequenter Störungen?


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Wenn ich die Kondensatoren C2 und C3 mit jeweils 100nF einfüge wie in 
der Schaltung oben, geht die Stromaufnahme auf 300mA.
Ich verstehe das nicht. Irgendwas ist noch falsch, obwohl die Schaltung 
insgesamt funktioniert.
Könnte ich mit dem Oszilloskop überprüfen, ob da ein Latch-up drin ist?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Die Kondensatoren an der Versorgungsspannung dienen dazu höherfrequente 
Schwankungen / überschwinger auf der Versorgung zu verhindern. Unter 
ungünstigen Umständen könnten starke Überschwinger auf der Versorgung 
ein Latchup begünstigen, es kann aber auch andere Gründe geben. Direkt 
mit dem Oszilloskop sieht man ein Latch-up eher nicht. Am ehesten sieht 
man ein zusammenbrechen der Versorgung auf vielleicht 2 V, zumindest für 
das Betroffene IC.

Bei eher konstant 300 mA spricht das eher für eine Pfad wo zu viel Strom 
fließt. Das könnte etwa die virtuelle Masse sein, wenn da die Schaltung 
schwingt. Für den Motor wären 300 mA ggf. gar nicht zu viel.

Wie sieht denn die Schaltung (einschließlich Spannungsversorgung) nun 
aus ?

von Rolf (Gast)


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Vielen dank Lurchi.

Noch einmal das jetzige Problem der Schaltung:

1.) Wenn ich die Versorgungsspannung anschließe und wieder abtrenne (den 
Plus- oder Minuspol, wobei das Spannungsversorgungsgerät eingeschaltet 
bleibt), ist die Stromaufnahme unterschiedlich. Mal ist sie im normalen 
Bereich von 24mA (alles dran, Lichtschranke etc.), dann wieder springt 
sie plötzlich auf 300mA, wobei der 4066 und der OPV heiß werden. Nach 
dem Ausschalten und erneutem Anschalten ist die Stromaufnahme wieder 
normal.

2.) Wenn ich einen 100nF-Keramikkondensator zwischen einen Pol, Plus- 
oder Minus-Pol, und der virtuellen Masse anschließe, erhöht sich die 
Stromaufnahme um rund 10mA.

3.) Ich habe jetzt jweils einen Elko (2,2µF) zwischen Plus und 
virtueller Masse und Minus und virtueller Masse geschaltet. Danach war 
das Problem unter 1.) anscheinand behoben. Als ich aber das Signal auf 
den AD620 gelegt habe, ging die Stromaufnahme wieder auf 300mA hoch 
84066 und OPV wurden heiß). Danach trat dieses Problem nicht auf, 
24mA-Stromaufnahme.
Durch die Elkos tritt das Problem unter 2.) auch nicht mehr auf.

Irgenwas ist noch faul.
Ich vermute auch (wegen 2.)), dass etwas mit der virtuellen Masse nicht 
stimmt.
Woran kann es liegen bzw. wie kann ich eine Prüfung vornehmen?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Das klingt sehr nach einem Schwingen der virtuellen Masse. Das kann mit 
Kapazitiver Last für einen OP am Ausgang oder am Emitterfolger ggf. 
schon mal passieren. Einige der für die virtuelle Masse gezeigten 
Schaltungen waren auch so dass man Schwingungen erwarten kann.

Wenn man den Strom über die virtuelle Masse kleine hält, sollte man dort 
mit sehr wenig Strom auskommen. Da reicht dann ggf. einfach ein 
Spannungsteiler, etwa 2 mal 4,7 K und dann etwa 10µF+100 nF zur 
Stabilisierung dazu. Die extra Transistoren sind jedenfalls nicht nötig. 
Über den Teiler kann man ggf. auch gleich die LED für die Lichtschranke 
versorgen - man braucht also nicht einmal extra Ruhestrom und kann dann 
relative niederohmige Widerstände nehmen (dann etwa LED + 1 K und 1.2 
K).

Ein Schwingen sollte mit dem Oszilloskop zu sehen sein.

von Rolf (Gast)


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Lurchi schrieb:
> Das kann mit
> Kapazitiver Last für einen OP am Ausgang oder am Emitterfolger ggf.
> schon mal passieren. Einige der für die virtuelle Masse gezeigten
> Schaltungen waren auch so dass man Schwingungen erwarten kann.

Vielen Dank.
Ein Koaxialkabel ist noch nicht am Ausgang der Schaltung angeschlossen. 
Das Problem tritt auch im Leerlauf auf.

Lurchi schrieb:
> Ein Schwingen sollte mit dem Oszilloskop zu sehen sein.

Wie kann ich das genau messen?

Lurchi schrieb:
> Wenn man den Strom über die virtuelle Masse kleine hält, sollte man dort
> mit sehr wenig Strom auskommen. Da reicht dann ggf. einfach ein
> Spannungsteiler, etwa 2 mal 4,7 K und dann etwa 10µF+100 nF zur
> Stabilisierung dazu. Die extra Transistoren sind jedenfalls nicht nötig.

Also anstelle der Gegentaktstufe (Transistoren) die Spannungsteiler?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Wenn da nichts großen dran hängt reicht ein Spannungsteiler für die 
virtuelle Masse: möglich wäre da z.B.  rote LED (als Anzeige ob an) - 1 
K - virtuelle Masse - 1,2 K - IR LED der Lichtschranke. Dazu dann halt 
Kondensatoren an der virtuellen Massen.

Dir Schaltung mit den Transistoren bräuchte man nur wenn da viel Strom 
über die Masse fließt. Hier ist das aber nicht der Fall.

von Rolf (Gast)


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Lurchi schrieb:
> Wenn da nichts großen dran hängt reicht ein Spannungsteiler für
> die
> virtuelle Masse: möglich wäre da z.B.  rote LED (als Anzeige ob an) - 1
> K - virtuelle Masse - 1,2 K - IR LED der Lichtschranke. Dazu dann halt
> Kondensatoren an der virtuellen Massen.
>
> Dir Schaltung mit den Transistoren bräuchte man nur wenn da viel Strom
> über die Masse fließt. Hier ist das aber nicht der Fall.

Verstehe ich es richtig? Durch die Gegentaktstufe bestehend aus den 
beiden Transistoren ergibt sich das Schwingen der Masse und damit das 
geschilderte Verhalten?

Würde das fehlerhafte Schwingen auch verschwinden, wenn man einfach nur 
die Transistoren weglässt?


Gruß
rolf

von Rolf (Gast)


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Wie kann ich verhindern, dass die Schaltung im Anhang eine schwingende 
virtuelle Masse erzeugt?
Ich habe jetzt nur die zwei Elekos drin.


Gruß
Rolf

von changman (Gast)


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Hallo, der obere Elko ist falsch gepolt.

von Rolf (Gast)


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Danke.
Korrekt.

Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi.
Mir ist aufgefallen, dass das Problem erst aufgetreten ist, seitdem ich 
ein Spannungsversorgungsgerät verwende. Bei Batteriebetrieb trat es 
soweit ich weiß nicht auf. Werde das noch einmal überprüfen.

Kann es sein, dass die unsaubere Versorgungsspannung die Masse zum 
Schwingen bringt?

Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Ich verstehe das nicht.
Jetzt ist die Stromaufnahme wieder 300mA. Wenn ich Elkos mit 2,2myF wie 
oben im Bild einfüge, ist sie bei 15mA.


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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In die Spannungsversorgung oben im Anhang habe ich jeweils wie 
dargestellt zwei 220µF Elektrolytkondensatoren und zwei 100nF 
Keramikkondensatoren eingefügt.
Im Leerlauf und während des Betriebes tritt nun keine sprunghaft erhöhte 
Stromaufnahme auf.

Wenn ich allerdings während des Betriebes die Signalanschlüsse vom AD620 
trenne oder vertausche, tritt wieder eine erhöhte Stromaufnahme von 
300mA auf.

Ist die Schaltung durch die Kondensatoren jetzt stabiler geworden?
Warum tritt trotzdem noch eine Stromüberhöhung auf, wenn die Signale am 
AD620 unterbrochen werden?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Die Schaltung für die virtuelle Masse kann schwingen - das ist sogar 
recht wahrscheinlich. Abhilfe wäre es z.B. dem OP und R1/R2 wegzulassen.

Wenn die Masse unbedingt genau in der Mitte sein soll, dann ggf. R3 und 
R4 weglassen und dafür einen Kondensator (z.B. 1-10 nF) in der direkten 
Rückkopplung am OP und etwa 10 K zum "Ausgang". Dazu dann noch ein 
Widerstand zwischen den OP und die Transistoren oder von den Emittern 
der Transistoren zur virtuellen Masse.

Wenn das Problem nur mit dem Netzgeräte auftritt, kann es auch noch 
sein, dass das Netzgerät Massebezug (PE) hat und dann über das ebenfalls 
geerdete Oszilloskop einen Kurzschluss macht.

von Rolf (Gast)


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Lurchi schrieb:
> Wenn die Masse unbedingt genau in der Mitte sein soll, dann ggf. R3 und
> R4 weglassen und dafür einen Kondensator (z.B. 1-10 nF) in der direkten
> Rückkopplung am OP und etwa 10 K zum "Ausgang".

Vielen Dank.
Ja, ich würde die Spannungsversorgungsschaltung mit OPV gerne behalten.

Im Anhang habe ich die Ergänzungen eingefügt. Mir ist nicht ganz klar, 
was Du mit "10 kOhm zum Ausgang" meinst. Korrekt eingezeichnet?


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi.
Folgendes verstehe ich nicht:

Wenn ich die Schaltung mit der symmetrischen Spannungsversorgung (Bild 
oben) ohne Elkos und Kerkos betreibe, konnte ich Folgendes beobachten.

Wenn ich die Tastkopfmasse auf die virtuelle Masse gelegt habe und einen 
Eingang (Signal von der Messplatte) am AD620 mit dem Tastkopf berührt 
habe, stieg die Stromaufnahme der gesamten Schaltung auf 80 bis 300mA.

Ohne Kerkos und Elkos ist die Schaltung also instabil gegenüber 
kapazitiver Belastung.

Wieso verhindern die Kondensatoren dieses Verhalten?
Warum steigt bei einer Schwingung der virtuellen Masse die 
Stromaufnahme?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Wenn die Schalung schwingt, werden abwechselnd die Kondensatoren an der 
virtuellen Masse geladen und entladen - das braucht Strom.

Je nach Schaltung kann es auch noch passieren das über Kapazitive 
Kopplung andere ICs zu hohe oder zu niedrige Spannungen bekommen und 
dann ggf. extra Strom verbrauchen.

Die Schaltung mit der Virtuellen Masse ist mit und ohne den 
Kondensatoren am Ausgang schlecht: entweder empfindliche auf kapazitive 
Last (z.B. Oszilloskopmasse an vGND) oder schon gleich mit viel 
Kapazitiver Last.

Eine bessere Version für die Virtuelle Masse habe ich angehängt. Die 
beiden Transistoren kann man ggf. durch eine direkte Verbindung zum OP 
ersetzen, wenn der Strom unter etwa 10 mA bleibt. C4 ist optional. R3 
sollte ggf. kleiner werden, wenn mehr Kapazität an den Ausgang kommt.

von Rolf (Gast)


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Viele, vielen Dank für Deine Mühe.

Der Kondensator C2 mit 10µF ist ein Keramikkondensator sowie die übrigen 
Kondensatoren auch?

Der Widerstand R3 beträgt 100 Ohm oder kleiner?



Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi,

Noch einen Effekt, den ich beobachten kann:
Wenn ich 100nF Kerkos von den Versorgungsspannungsanschlüssen des AD620 
auf virtuelle Masse anschließe, steigt die Stromaufnahme auf 80mA.

Das passiert aber nur, wenn die vier Elkos in der Versorgung nicht drin 
sind.


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi,

die verbesserte Schaltung funktioniert.
Die Schwingung tritt nicht mehr auf bei kapazitiver Belastung.

Ich habe den 10µF als 47µF Elko eingefügt.
Hattest Du die 10µF auch als Elko vorgesehen?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Die 10 µF dürfen auch Elkos sein. Bei 10 µF wird es mit normalen 
Kondensatoren auch schon etwas schwieriger.

von Rolf (Gast)


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Danke.
Die vorherige Schaltung hatte tatsächlich eine Schwingung drin, 400kHz 
etwa, je nachdem, wie genau man die Resonanzfrequenz mit der kapazitiven 
Last getroffen hat. Mit Deiner verbesserten Schaltung sind die Effekte 
nun verschwunden.

Zwei Sachen noch:

Wenn ich die Versorgungsspannung erhöhe, steigt auch die Stromaufnahme 
der gesamten Schaltung. Ist das ok?
Bei 10V ist sie etwa bei 8mA im Leerlauf.

Ich hatte versehentlich die Verbindung vom nichtinvertierenden Eingang 
zum Spannungsteiler R1, R2 unterbrochen, dadurch stiegt die 
Stromaufnahme wieder auf 300mA.
In Ordnung oder Hinweis auf einen Fehler?


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Zwei Sachen noch:

Wenn ich die Versorgungsspannung erhöhe, steigt auch die Stromaufnahme
der gesamten Schaltung. Ist das ok?
Bei 10V ist sie etwa bei 8mA im Leerlauf.

Sorry, hatte mich vertan.
Ich habe die Rückkopplung, also die Verbindung vom invertierenden 
Eingang zum Knoten R4 und C1 unterbrochen. Dabei stieg der Strom wieder 
auf 140mA.
Ist das normal?



Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Mit der Unterbrechung könnte der OP schwingen. Um den zustand würde ich 
mir keine so großen Gedanken machen.

Das der Strom mit der Versorgung etwas ansteigt ist normal. Soweit ich 
mich erinnere ist das für die TL072 und ähnliche normal.

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank.

Im Anhang habe ich die Schaltung für die Übersteuerung eingefügt.

Die +-3,9V sind der Bereich, in dem der AD620 arbeiten soll bzw. nicht 
in Sättigung ist. Das stelle ich mit dem Spannungsteiler ein.

Ist der Versorgungsanschluss des LM393 so korrekt, also an -+10V?

Wenn alles im "Fenster" von +-3.9V ist, müsste die LED leuchten?



Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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So wie ich es sehen sind die Eingänge der Komparatoren gerade 
vertauscht: wenn alles im erlaubten Bereich ist, sollten die 
Komparatoren am Ausgang auf "high" sein, also einen höhere Spannung am 
(+) Eingang.

Eine +-10 V Versorgung für den Komparator kann hinkommen. In der Regel 
wird es die selbe Versorgung sein wie für die OPs die man überwacht. Bei 
Batteriebetrieb also eher weniger als +-10 V.

+-10 V wären jedenfalls zu viel für die meisten der 4066.

von Rolf (Gast)


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Lurchi schrieb:
> So wie ich es sehen sind die Eingänge der Komparatoren gerade
> vertauscht: wenn alles im erlaubten Bereich ist, sollten die
> Komparatoren am Ausgang auf "high" sein, also einen höhere Spannung am
> (+) Eingang.

Danke, also -3,9V am invertierenden Eingang des oberen OPVs?
Beziehen sich die Spannungen an den Eingängen der OPV auf die virtuelle 
Masse? -3,9V gegen GND also?

Lurchi schrieb:
> +-10 V wären jedenfalls zu viel für die meisten der 4066.

Richtig, meine Schaltung läuft mit +-5V.


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Die +-3,9 V Vergleichspegel vertauschen kommt auch hin. Also -3,9 V oben 
und +3,9 V beim Komparator unten.

Die Schwellen sollten da sein wo die Grenzen der OPs / des INA liegen, 
ober man die Spannung gegen die virtuelle Masse misst oder nicht ist 
egal. Die Limits sind in der Regel relativ zur Versorgungsspannung des 
ICs.

Mit +-5 V Versorgung reicht es beim LM393 als Gleichtaktbereich von -5 V 
bis etwa -3,5 V -> der 3,9 V Pegel geht damit also noch nicht. Da 
sollten es dann wenigstens etwa +6 V sein. Es darf auch unsymmetrisch, 
z.B. -5 V und +7 V sein. Alternativ könnte man ggf. das Limit auf z.B. 
3.4 V senken und so im Zweifelsfall etwas früher einen Überlauf anzeigen 
um im Gleichtaktbereich des LM393 zu bleiben. Der nachfolgende OP muss 
beim erlaubten Signalhub auch berücksichtigt werden: für den TL072 geht 
es da z.B. nur bis etwa 3 V über die negative Versorgung des OPs. D.h. 
bei +-5 V für den OP nur bis -2 V.

von Rolf (Gast)


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Lurchi schrieb:
> Der nachfolgende OP muss
> beim erlaubten Signalhub auch berücksichtigt werden: für den TL072 geht
> es da z.B. nur bis etwa 3 V über die negative Versorgung des OPs. D.h.
> bei +-5 V für den OP nur bis -2 V.

Vielen Dank.
Ich verwende einen LMC6484. Demnach müsste es kein Problem geben, oder?


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi.

Ich habe die gesamte Schaltung jetzt im kompletten Betrieb getestet also 
bei Anschluss der Feldmühle.
Läuft alles stabil bei 12V mit einer Stromaufnahme von rund 22mA.
Auch bei kapazitiver Last (Oszi) bleibt alles stabil. Auch die 
Transistoren bleiben kalt.

Eine Kleinigkeit aber: wenn ich unter Betrieb die Eingangsleitungen am 
AD620 häufig vertausche (bei 1/2 Mal nicht), steigt die Stromaufnahme 
auf 100mA.
Eine Vertauschung über die Polarität des Feldes zeigt diesen Effekt 
nicht.

Später sind die Eingänge natürlich fest verlötet. Braucht man sich über 
diesen Effekt jetzt keine Sorgen zu machen?


An welchen Stellen in der Schaltung würdest Du Kontrollmessungen 
durchführen, um sicherzugehen, dass wirklich alles stabil arbeitet?


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Es hat sich noch ein Problem ergeben. Durch die Lichtschranke ist die 
Versorgungsspannung jetzt unsymmetrisch.
Am Minus liegen -4V gegen virtuelle. GND und an Plus 5.8V an.

Ich denke ich werde auf einen Spannungsregler umsteigen. Diese jetzige 
Versorgung ist einfach ungeeignet.


Kannst Du mir einen Regler zur Erzeugung einer symmetrischen Spannung 
von +-6V und Batterieversorgung empfehlen. Gibt es da etwas 
integriertes, dass man durch Kondensatoren ergänzt?
Ich will nicht unbedingt die Schaltung aus der Literatur kopieren.


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi.

http://www.qsl.net/dh1stf/

Was hälst Du von der Versorgungsspannungsschaltung, Spannungsregler 7805 
und der Baustein ICL 7660?
Könnte man die Schaltung noch abändern oder verbessern?

Ich möchte die Schaltung mit einem einzigen 12V-Akku betreiben und die 
Schaltung mit +-6V versorgen.


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Ich bin kein Fan des ICL7660. Die Ladungspumpe erzeugt ziemlich viel 
Störungen und braucht einiges an Aufwand die vom Rest der Schaltung fern 
zu halten. Das ist die virtuelle Masse schon eleganter - insbesondere 
bei der Schaltung für die Feldmühle braucht man kaum Strom gegen Masse 
und könnte die Schaltung auch noch einfacher machen (einfach nur 
Spannungsteiler, oder wenigstens nur 1 Transistor und dann der Strom für 
die LED als Last).

Aufpassen muss man ggf. noch mit kapazitiver Last am Ausgang, auch da 
kann der OP ggf. schwingen. Schon 2 m Koaxkabel sind ggf. zu viel für so 
manchen OP.

Ein Punkt den man ggf. noch verbessern kann, wäre der 
Eingangsverstärker: der AD620 ist für eine sehr hochohmige Quelle wie 
hier nicht optimal.

Ein anderer Punkt wäre ggf. eine Regelung für die Motordrehzahl.

von Rolf (Gast)


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Danke.

Durch die Lichtschranke ist die
Versorgungsspannung jetzt unsymmetrisch.
Am Minus liegen -4V gegen virtuelle. GND und an Plus 5.8V an.
Wie kann man das korrigieren ohne die Lichtschranke an Plus und Minus 
anzuschließen?


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Ist ein Spannungsregler nicht unbedingt notwendig für die Versorgung der 
Feldmühle bei Batteriebetrieb?
Aber ohne Spannungsregler ist die symmetrische Batteriespannung doch 
nicht sehr stabil?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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An sich bracht die Schaltung keine stabilisierte Spannung. Fehler sind 
aber ggf. durch indirekte Effekte über Fehler der OPs usw. möglich. Die 
Spannungsversorgung muss auch nicht symmetrisch sein: +7 V und -4 V sind 
ggf. auch OK.  Beim 4066 muss man ggf. etwas aufpassen mit der maximalen 
Spannung. Auch die Lichtschranke könnte eine leichte Verschiebung der 
Schaltschwelle je nach Strom für die LED haben - viel hebt sich aber 
auch wieder auf wenn die Schwelle von der Versorgungsspannung abgeleitet 
wird.

Für höchste Präzision wäre ein Spannungsregler natürlich besser. Ob man 
das für die Feldmühle wirklich braucht glaube ich eher nicht. Der 
Aufwand für einen Regler ist aber auch nicht mehr so hoch. Wichtiger 
dürfte ein geregelte Motordrehzahl sein.

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank.

Wechen Regler (integrierte Bausteine etc.) könntest Du mir empfehlen als 
Versorgung mit einer Batterie?

Die Motordrehzahl ist wichtig, das habe ich slbst beobachtet, wie sich 
eine nicht konstante Drehzahl auf die gleichgerichtete Spannung 
auswirkt.
Ist eine Motorregelung aufwendig? Welchen Regler könntest Du mir hier 
empfehlen?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Die Regelung der Motordrehzahl kann schon relativ aufwändig werden. Über 
die Lichtschranke hat man bereits eine Messgröße (Frequenz).

Es gibt auch spezielle ICs für die Drehzahlregelung. Die alten Typen 
sind aber kaum noch zu bekommen und neu macht man es eher per µC. Mit 
etwas Glück findet man eine Schaltung etwa für Plattenspieler oder 
Kassettendecks.

Im Prinzip könnte ein 4046 (PLL Baustein aus der CMOS Serie) passen: den 
VCO im 4046 als festen Oszillator nutzen und den Frequenzvergleicher 
dann als PLL mit dem Motor als "VCO". Man wird da also zusätzlich noch 
so etwas wie einen OP für den Loop-Filter und einen Leistungstransistor 
brauchen.

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank.
Könntest Du mir einen Spannungsteiler zeichnen, der stabil ist 
(notwendige Kondensatoren) und auch symmetrisch bleibt bei Belastung 
durch die Lichtschranke.
Sehe es genauso, dass das ausreicht.
Mir raucht grade total der Kopf.


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi,

Wenn ich die Lichtschranke zwischen Plus und Minus anschließe, dann ist 
die Spannung wieder symmetrisch +-5V.

Warum wird Deine verbesserte Schaltung unsymmetrisch im Betrag, wenn man 
die Lichtschranke zwischen Plus und GND anschließt?

Kann man das so zwischen Plus und Minus (Widerstände angepasst) lassen?


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Ich werde doch einen Spannungsregler verwenden:
https://www.google.de/search?q=TRN+1-0521&ie=utf-8&oe=utf-8&client=firefox-b&gfe_rd=cr&ei=2H0tWbXRFOeA8Qfs14uwDA

Der Schaltung steht damit eine symmetrische Versorgungsspannung von +-5V 
zur Verfügung.
Reicht Deiner Meinung nach ein Ausgangsspannungshub von 5V aus, um mit 
der Feldstärke unter einem Teiler (max. 1,2MV) messtechnisch umgehen zu 
können?


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Ich habe mich entschieden, +-7V zu verwenden.
Dazu will ich diese Schaltung verwenden:
Beitrag "7815 = L7815? Z-Dioden bei Spannungsversorgung?"

Die symmetrische Eingangsspannung erzeuge ich mit in Reihe geschalteten 
1,5V Batterien. Ist eigentlich kein Problem, dass ich diese Batterien 
dann zweimal brauche.

Was hälst Du von der Schaltung? Kannst Du mir noch was empfehlen?


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi,

Im Anhang habe ich die Schaltung eingefügt, die meine gesamte Schaltung 
jetzt mit symmetrischen -+6V versorgt.

Irgendwelche Schwingungen treten jetzt nicht mehr auf.
Ich verwende zur Speisung zwei Batterie, was kein Problem ist.

Ist diese Schaltung Deiner Meinung nach ok? Würdest Du noch Elkos 
einfügen?



Gruß
Rolf

von Ralf (Gast)


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Rolf schrieb:
> Würdest Du noch Elkos
> einfügen?

Ja, aber nur max. je 10µF am Ausgang. Bei mehr schwingt's.

von Rolf (Gast)


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Danke Ralf.

Die Spannung ist etwas unsymmetrisch bei Belastung mit 20mA 
(Feldmühlenschaltung), 6V und auf der anderen Seite -5.9V.
Ich vermute es liegt daran, dass die 9V-Blockbatterien nur noch bis 
knapp unter 8V geladen sind.

Würdest Du dem zustimmen?


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi,

mich interessiert Deine Meinung zu der geregelten Spannungsversorgung 
(Anhang oben). Ist die Schaltung geeignet oder muss man noch mit 
Problemen während des Betriebes rechnen bzw. kann man noch etwas 
verbessern?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Die 7806 / 7906 verbrauchen schon relativ viel Strom für eine 
Batteriebetriebene Schaltung. Es gibt heute deutlich sparsamere Regler 
und LDOs, so dass man mit weniger Spannung auskommt.

Eigentlich liegt fast keine Last auf der virtuellen Masse wenn man dann 
nichts falsch macht, braucht man den ganzen Umweg nicht und eine 
einfache virtuelle Masse reicht aus.

Der wesentliche Teil des Stromverbrauch wird sowieso der Motor sein. Der 
wesentliche Teil der wohl noch fehlt ist eine Drehzahlreglung.

von Rolf (Gast)


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Lurchi schrieb:
> Die 7806 / 7906 verbrauchen schon relativ viel Strom für eine
> Batteriebetriebene Schaltung. Es gibt heute deutlich sparsamere Regler
> und LDOs, so dass man mit weniger Spannung auskommt.

Vielen Dank.
Was könntest Du mir an sparsameren LDOs empfehlen, mit symmetrischen 6V 
Ausgang, die auch den Motor mitversorgen können?


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Ok, angenommen man nimmt einen Spannungsteiler zur Erzeugung der 
virtuellen Masse.
Die Hauptlasten sind die Lichtschranke mit 20mA und der Motor mit 50mA.

Wie ermögliche ich es, dass die virtuelle Masse zwischen dem 
Spannungsteiler den Strom aufnehmen kann?


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi.

Eine kleine Zwischenfrage zur Spannungsversorgung der CMOS-Schalter 
4066:

Ich habe den 4066 an -6V und an +6V in meiner Schaltung angeschlossen.
Ist das richtig oder müsste er zwischen +6V und der virtuellen Masse?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Die 4066 sollten schon an die +-6 V. Schließlich sind auch die Signal zu 
beiden Seiten der Masse, also etwa +-2-3 V.

Für die Verstärkerschaltung und den Motor würde ich getrennte Regler 
nehmen, denn viele der Motoren verursachen schon recht viel Störungen. 
Wenn der Motor eine extra Drehzahlregelung hat, wird man eher gar keine 
Spannungsregelung für den Motorstrom selber benötigen. Das macht dann 
die Drehzahlregelung.

Sparsame LDOs wären etwa LM2951 oder MCP1703. Der MCP1703 ist aber für 
kleinere Spannungen also für so etwas wie eine 10 V Spannung eher nicht 
geeignet. So super sparsam muss es ja auch nicht sein, weil schon viel 
Strom für die LED und den Motor benötigt wird.

Die Virtuelle Masse muss eigentlich nur eine ganz kleinen Strom von 
vielleicht 0.1 mA für das Anzeigemodul (Eingangsstrom) und den DC 
Verstärker liefern. Das geht auch per Teiler, denn es macht nichts, wenn 
sich der Spannungspegel etwas verschiebt - Fehler entstehen da erst in 
2. Ordnung also etwa wegen der nicht perfekten Gleichtaktunterdrückung 
oder weil der R_on des 4066 von der Spannung abhängt. Den Strom für die 
Lichtschranke kann man auch gleich für den Teiler für die virtuelle 
Masse nutzen. D.h. der Teiler kann mit etwa 2 mal 330 Ohm (ggf. mehr 
wenn die Lichtschranke mit weniger Strom auskommt) schon recht 
niederohmig ausfallen. Für einen Strom von 0.1 mA verschiebt sich die 
virtuelle Masse dann nur noch um etwa 17 mV. AC Strom kann durch Elkos 
abgefangen werden.

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank Lurchi,

ich bleibe bei der Versorgungsschaltung aus dem Anhang oben mit den 
L7806/L7906.
Zwei Akkus mit je 12V halten mehr als ausreichend für 45 Minuten 
Kalibrierzeit.
9V-Blockbatterien halten schon knapp 2 Stunden.
Im Datenblatt wird vorgeschlagen, 0,33µF und 0,1µF Kerkos zu verwenden.
Würdest Du noch was an der Versorgungsschaltung einfügen oder 
verbessern?

Ich werde den Motor bezüglich konstanter Drehzahl testen (noch nicht 
geliefert) und dann entscheiden, ob es bei einem L7805 bleibt oder eine 
extra Regelung benötigt.


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Nachtrag:

Könntest Du mir den Spannungsteiler mit virtueller Masse und 
Kondensatoren als Schaltplan zeichnen. WÄre super nett.
Vielleicht teste ich das morgen auch noch.

Die Lichtschranke müsste dafür nicht anders angeschlossen werden, also 
weiterhin zwischen +6V und GND?


Gruß und Dank

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi,

noch eine allgemeine Frage:

Ich habe mir überlegt, die gesamte Feldmühle in einem Eimer (wie 
beispielsweise ein Farbeimer) unterzubrinegn.
Und zwar folgendermaßen: Den Deckel des Eimers stelle ich aus einer 
stabilen Aluminium oder Kuperferplatte her. In diesen Metalldeckel säge 
ich in der Mitte ein Loch aus, das vom Durchmesser her der Messplatte 
der Feldmühle entspricht. Die Messplatte liegt also in einer Ebenen mit 
dem Metalldeckel, darüber kreist wie bekannt der Rotor.
Der übrige Eimer soll aus Kunststoff sein, in dem unten die Schaltung 
zur Signalverarbeitung und die Akkus untergebracht sind.
Auf dem Deckel kann ich ggf. noch den Hauptschalter sowie die LEDs zur 
Übersteuerung anbringen (eventuell noch die Jumper für unterschiedliche 
Verstärkungen).

Wäre diese Idee gut in Bezug auf den Metalldeckel? Der Metalldeckel 
wirkt dann zusätzlich als homogenisierende Platte eines 
Plattenkondensators.
Oder verfälscht der Eimer das Feld zu stark?

So eine kleine Feldmühle wie in der Literatur ist eher zu empfindlich 
für die recht grobe Umgebung unter dem Hochspannungsmessteiler.
Den Eimer kann man dann praktisch wegtragen usw.



Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Um das Feld nicht zu stark zu beeinflussen, sollte die Feldmühle eher 
flach sein. Ein Eimer ist also falsch, weil viel zu hoch im Vergleich 
zum Durchmesser. Eher würde ich so etwas die eine Keksdose (ca. 25 cm 
Durchmesser und 8 cm hoch) wählen. Auch da wäre noch flacher besser, 
aber der Motor wird vermutlich etwa 4-5 cm als Minimum vorgeben.

Von der Oberseite sollte eher das Flügelrad in einer Ebene mit dem Rest 
des Gehäuses sein. ggf. kriegt man es auch so hin, daß der Deckel noch 
auch die fertige Feldmühle passt.

Schalter und LED sollten eher an die Seiten, oder wenn an der Oberseite, 
dann eher versenkt und am Rand.

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank,

noch eine Frage zur Dimensionierung:

Wie groß würdest Du die Messplatte, die Sektoren und das Flügelrad 
machen auch in Bezug auf die hohe Feldstärke (zwischen 20kV/m und 
270kV/m) unter dem Teiler?
Wie kann man das theoretisch/physikalisch abschätzen/begründen?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Aus der Feldstärke kann man die Oberflächenladungen und damit die 
Signalstärke je Fläche errechnen. Je größer die Fläche, desto kleinere 
Felder kann man noch auflösen. Da kann man also eine Fläche berechnen 
die man mindestens braucht, um eine gegebene Feld noch aufzulösen.

Über die Kapazität der Flachen und die angenommenen Widerständen kann 
Größe man noch mit einem etwa rechteckigen Signal rechnen kann. Das 
könnte man etwa also obere Sinnvolle Grenze sehen. Ich fürchte 
allerdings, das dieses Limit eher zu groß ist und damit kaum relevant. 
Man könnte auch die Eingangsstufe entsprechend anpassen.

Für ein halbwegs homogenes Feld würde ich das Flügelrad nicht viel mehr 
als 1/3 des Durchmessers des Gehäuses machen (so rein vom Gefühl her).

Je größer der Flügel, desto mehr Lärm und Wind macht der auch, auch da 
gibt es ein oberes Limit für die Größe.

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank Lurchi.

Zwei Sachen noch zu meiner Spannungsversorgung:

1) Die Spannungsregler sind etwas unsymmetrisch (fertigungsbedingt). So 
erzeugt der L7806 6,05V und der L7906 6,12V.
Kann man das etwas korrigieren, beispielsweise durch Dioden oder etwas 
ähnliches?

2)
Reichen die symmetrischen +-6V Versorgungsspannung aus, um Feldstärken 
von 20kV/m bis 270kV/m verarbeiten zu können oder sind +-7,5V wie in der 
Literatur besser?


Gruß
Rolf

von Ralf (Gast)


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Rolf schrieb:
> Die Spannungsregler sind etwas unsymmetrisch (fertigungsbedingt). So
> erzeugt der L7806 6,05V und der L7906 6,12V.
> Kann man das etwas korrigieren, beispielsweise durch Dioden oder etwas
> ähnliches?

Ja, entweder mit einstellbaren Spannungsreglern (LT1086) oder mit einem 
Power OPV L165 oder TDA2030 (siehe Bild, der TCA365 ist veraltet).

Wenn Du unbedingt experimentieren willst, dann schalte Deine beiden 12V 
Akkus in Reihe und schließ einen LM7818 dahinter. dann hast Du schon mal 
18 Volt. Daran schließt Du die Schaltung mit dem L165. Jetzt erhälst Du 
2 mal 7,5 Volt (3 Volt Verlust weil nicht Rail to Rail). Wenn Du einen 
der beiden 47k Widerstände als 100k Trimmer auslegst, kannst Du die 
beiden Ausgangsspannungen exakt symmetrisch einstellen. Ideal wäre 7,500 
Volt. Das geht, wenn der 18 Volt Festspannungsregler auch einstellbar 
ist (siehe LT1086).

Funktion:
Die Eingangsspannung (+Vs und -0) darf zwischen +8...+36V groß sein. Die
Ausgangsspannungen haben dann immer den halben Wert (+4...+18V an VQ+
und Masse bzw. -4...-18V an VQ- und Masse). Der
Leistungsoperationsverstärker L165 hat die geringste Erwärmung, wenn
beide Ausgangslastwiderstände (Verbraucher) gleich groß sind, bei
unterschiedlichen Lastwiderständen regelt er die Ausgangsspannungen zu
gleichen Teilen aus, beide Ausgangsspannungen sind immer gleich groß
egal wie unterschiedlich die Ausgangslasten sind. Es dürfen auch
Glühlampen angeschlossen werden. Der OP enthält eine interne Strom und
Verlustleistungsbegrenzung. Bei induktiven Lasten je eine Diode in
Sperrichtung parallel zum Ausgang schalten. Max. Ausgangsstrom 3 Ampere.

viel Spaß beim experimentieren.

von Lurchi (Gast)


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Die Versorgung für die Schaltung muss nicht symmetrisch sein. +-6 V 
nominal sind gut, aber +7 V und -5 V sind ähnlich gut (je nach 
Gleichtaktbereich der OPs ggf. sogar besser). Entsprechend unkritisch 
ist auch ein virtuelle Masse statt der 2 Regler. Die virtuelle Masse 
darf ja auch ein einfacher Spannungsteiler sein, auch sich da die 
Spannung unter Last verschiebt.

Die Empfindlichkeit der Feldmühle hängt von den Widerständen von den 
Eingangspads nach Masse ab. Eine zu hohe Empfindlichkeit ließe sich also 
immer reduzieren. D.h. man könnte auch die Schaltung für einen +-2,5 V 
oder +2 V und -3 V Versorgung auslegen. Bei kleinerer Versorgung muss 
man halt ggf. die Verstärkung am Eingang nicht ganz so hoch wählen.

Wichtiger wäre das die Regelung (Drehzahl oder ggf. ersatzweise 
Spannung) für den Motor getrennt ist, denn Störungen von Motor können 
(und werden es wahrscheinlich auch) Frequenzen enthalten, auf die die 
Schaltung reagiert. D.h. der Synchron-Gleichrichter kann gerade diese 
Störungen nicht unterdrücken, denn sie sind Synchron zum Motor.

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank, Lurchi.

1)
Ich bin gerade mit dem Layout der Spannungsversorgung beschäftigt.
Würdest Du in die Versorgung oben mit den L78ern noch Kondensatoren 
außer den vier 100nF Kerkos einfügen?


2)
Wie füge ich den Hauptschalter ein? Ich habe ja zwei Versorgungsakkus.



Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Für den Schalter gibt es 2 Polige Ausführungen um beiden Akkus etwa zur 
gleichen Zeit abzuschalten. Den Motor und die Restliche Elektronik 
könnte man auch einfach mit separaten Schaltern bedienen. Außer ggf. die 
Lichtschranke für eine Drehzahlregelung haben die nichts gemeinsam.

Die 78xx kommen mit einfach 2 Kondensatoren (z.B. 100 nF) aus. Bei den 
79xx muss man ggf. nachlesen im Datenblatt. Die sind ggf. etwas 
wählerischer (fast wie LDOs) und brauchen ggf. noch so was wie 47 µF als 
Elko dazu.

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank, Lurchi.

Im Datenblatt des L7806 gibt es eine Beispielschaltung auf Seite 26 mit 
der Bezeichnung "split power supply".
Entspricht das meiner Anwendung als symmetrische Spannungsversorgung?
Welche Aufgabe haben die 1N4001, dienen sie der Gleichrichtung?


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi,

sind die Kondensatoren (0.33µF und 0,1µF) im Datenblatt des L7806 
Keramikkondensatoren?
Könnte man auch Folienkondensatoren nehmen, wie bei einige Feldmühlen in 
der literatur gemacht wird?
Was ist der Unterschied zwischen Folkos und Kerkos für diese Anwendung 
(Netzteil)?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Die Kodensatoren am 7806 können keramische oder Folienkondensatoren 
sein.
Durch die kleine Bauform als MLCC und die höhere Dämpfung sind die 
keramischen Kondensatoren auch eher besser. Die meisten (keine zu hohe 
parasitäre Induktivität) der Folienkondensatoren sind aber auch gut 
genug.

Früher hat man eher Folienkondensatoren genommen, heute sind keramische 
deutlich günstiger und als SMD auch besser zu löten, weil nicht so 
hitzeempfindlich.

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank.
Die Dioden verhindern ein Latch-up.
Würdest Du die als notwendig erachten für die Schaltung oder eher 
weglassen?


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi,

würdest Du die Dioden einfügen oder weglassen?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Die Dioden als Schutz an den Spannungsreglern würde ich schon vorsehen. 
Bei der +- Versorgung mit 2 Reglern vor allem die, die eine Negative 
Spannung am Ausgang begrenzen. Die werden beim nicht ganz gleichzeitigen 
Schalten ggf. wirklich benutzt.

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank, Lurchi.

In der Bibliothek von Eagle finde ich nur die Diode 1N4004.
Die Abessungen stimmen soweit mit den 1N4001, die ich benötige, überein. 
Kann man also einfach die 1N4004 als Symbol für die 1N4001 nehmen?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Natürlich kann man die 1N4004 statt der 1N4001 nutzen. Das gilt für das 
Symbol, das Layout und sogar für das Bauteil.

Die Fragen werden langsam wirklich trivial - bald kommen dann so Fragen, 
ob der Strom bergab schneller fließt als bergauf.

von Ralf (Gast)


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Lurchi schrieb:
> Die Fragen werden langsam wirklich trivial

Mensch Lurchi, ich habe großen Respekt vor Dir, dass Du den 348 Fragen 
brav standgehalten hast. Weiter so!

von Rolf (Gast)


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Lurchi schrieb:
> Die Fragen werden langsam wirklich trivial - bald kommen dann so Fragen,
> ob der Strom bergab schneller fließt als bergauf.

Sorry wegen der simplen Frage. Ich wollte nur sicher gehen.
Danke für Deine bisherige Geduld.

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi,

noch eine Frage zum Hauptschalter und zur einstellbaren Verstärkung 
meiner Feldmühle:

Würdest Du den Schalter am Gehäuse befestigen und mit Leitungen zwischen 
den Akkus und der Spannungsversorgungsschaltung (L7806/L7906) 
anschließen, also ich meine, nicht direkt auf der Platine (L7806/L/7906) 
aufbringen? Die Platine hat ja ohnehin schon einen Abstand zur Hülle der 
Feldmühle.


Falls eine Übersteuerung auftritt (elektriche Feldstärke zu groß), will 
ich die Verstärkung umschalten können bzw. den Gain-Widerstand am AD620 
verringern. Wie könnte man von außen darauf zugreifen ich meine, Jumper 
wären recht klein. Würde ein Drehpotenziometer immer wieder eine neue 
Kalibrierung erfordern?


Gruß
Rolf

von Ralf L. (ladesystemtech)


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Rolf schrieb:
> Würde ein Drehpotenziometer immer wieder eine neue
> Kalibrierung erfordern?

Ein 6-stufiger Drehschalter mit Metallfilm-Festwiderständen ist 
präziser, weil die Verstärkungsfaktoren exakt immer in das gewünschte 
Raster einrasten. Zum Beispiel: 2, 5, 10, 20, 50, 100. Das verbessert 
die Wiederholgenauigkeit!

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank Ralf.

Eine Kalibrierung mit dem Endverstärker ist aber bei einem neu 
eingestellten Gain-Widerstand nicht notwendig?


Gruß
Rolf

von Ralf L. (ladesystemtech)


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Rolf schrieb:
> Eine Kalibrierung mit dem Endverstärker ist aber bei einem neu
> eingestellten Gain-Widerstand nicht notwendig?

Wenn Du es sowieso besser weißt, dann hättest Du die Frage gar nicht 
erst stellen brauchen, oder?

Gruß
Ralf

von Rolf (Gast)


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Ralf L. schrieb:
> Wenn Du es sowieso besser weißt, dann hättest Du die Frage gar nicht
> erst stellen brauchen, oder?

Sorry Ralf.

Ich frage nur, weil Lurchi hatte das weiter oben einmal angesprochen. 
Mir ist nur nicht genau klar, warum eine Kalibrierung notwendig sei, 
wenn man ein Drehpotentiometer verwendet. Bei festen Widerständen, die 
durch Jumper verbunden werden, jedoch nicht.


Gruß
Rolf

von Ralf L. (ladesystemtech)


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Probier's aus. Stelle ein Poti auf einen Widerstandswert ein und lese 
den Wert vom Multimeter ab. Dann verdrehe das Poti und versuche den 
gleichen Wert noch einmal einzustellen ohne dabei auf das Multimeter zu 
schauen!

Jetzt hast Du es auch gemerkt, woll!

von Rolf (Gast)


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Korrekt.
Das verstehe ich.
Meine Problem ist, ob man die Feldmühle am Endverstärker neu kalibrieren 
muss, wenn man einen anderen Gain-Widerstand (jetzt ein 
Stufenpotentiometer) eingestellt hat.
Du dachtest, ich frage wegen der reproduzierbaren Potieinstellbarkeit. 
Mit dem Potiversuch oben hast Du natürlich absolut Recht.


Gruß
Rolf

von Ralf L. (ladesystemtech)


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Rolf schrieb:
> Du dachtest, ich frage wegen der reproduzierbaren Potieinstellbarkeit.

Ja, das habe ich Fälschlicherweise tatsächlich gedacht. Es tut mir leid.


Gruß
Ralf

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi,

der AD620 geht schon bei +-3,9V an seinem Ausgang in Sättigung, obwohl 
er mit symmetrischen 6V betrieben wird.
Der Output-Swing müsste also größer sein als +-3,9V.

Woran kann das liegen?


Gru
Rolf

von Ralf L. (ladesystemtech)


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Rolf schrieb:
> Woran kann das liegen?

Weil der AD620 vermutlich kein Rail to Rail Typ ist. Deswegen wurde in 
der Originalschaltung auch eine Versorgungsspannung von +-7,5 Volt 
vorgesehen.

Lehne Dich doch einfach an den fertigen Schaltplan an, der weiter oben 
bereits vorgeschlagen wurde.


Gruß
Ralf

von Rolf (Gast)


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Danke Ralf.

Richtig, aber im Datenblatt wird ja die maximale Ausgangsspannung bei 
verschiedener Versorgung angegeben. Bei Speisung mit 6V (Bereich 5V bis 
18V) gilt Uaus=Us-1,4V.
Es müsste also höher sein als bei Speisung mit +-4.5V.


Gruß
Rolf

von Achim S. (Gast)


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Der AD620 ist kein einzelner OpAmp sondern ein Instrumentenverstärker, 
der aus mehreren integrierten OpAmps besteht. Deswegen gibt es dabei 
nicht nur das Limit des Augangspins (das du zitierst), sondern man muss 
auch beachten, dass kein interner Knoten ans Limit gerät.

Die geeignete Betrachtung dafür ist der sog. Diamond Plot. Bei einigen 
InstrVerstärkern findet man die Abbildungen im Datenblatt. Bei Analog 
Devices gibt es dafür ein schönes online-Tool.

http://www.analog.com/designtools/en/diamond/#difL=-0.04&difR=0.04&difSl=-0.04&gain=100&l=0&pr=AD620&r=0&sl=0&tab=1&ty=2&vn=-6&vp=6&vr=0

Dort kann man die konkreten Spannungswerte eintragen und sieht, ob etwas 
an ein Limit anschlägt oder nicht. Ich habe in dem Link oben mal 
vernünftige Werte eingetragen, und da sollte bei 3,9V am Ausgang sicher 
noch nichts limitieren. Gib bitte die tatsächlichen Werte deines Aufbaus 
(Verstärkung, Eingangsspannung, Gleichtaktspannung) ein und kontrolliere 
das nach.

Wenn der Diamond-Plot sagt, dass nichts limitiert, dann glaube ich dem 
im Allgemeinen. Deshalb die Nachfrage: worauf beruht deine Aussage, dass 
der Verstärker bei +-3,9V in Sättigung geht? Hast du entsprechende 
Oszi-Messungen? Dann zeig sie bitte.

Oder beruht die Aussage auf deine Übersteuerungsanzeige?
Beitrag "Re: Rauschfilterung mit dem Instrumentationsverstärker"
Dann sollte dir klar sein, dass die LED nur anzeigt, dass die Spannung 
einen bestimmten Wert überschreitet. Sie zeigt nicht an, dass der AD620 
in Sättigung geht.

von Rolf (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Wenn der Diamond-Plot sagt, dass nichts limitiert, dann glaube ich dem
> im Allgemeinen. Deshalb die Nachfrage: worauf beruht deine Aussage, dass
> der Verstärker bei +-3,9V in Sättigung geht? Hast du entsprechende
> Oszi-Messungen? Dann zeig sie bitte.
>
> Oder beruht die Aussage auf deine Übersteuerungsanzeige?
> Beitrag "Re: Rauschfilterung mit dem Instrumentationsverstärker"
> Dann sollte dir klar sein, dass die LED nur anzeigt, dass die Spannung
> einen bestimmten Wert überschreitet. Sie zeigt nicht an, dass der AD620
> in Sättigung geht.

Hallo Achim.
Vielen Dank für den wichtigen Hinweis.
Meine Aussage, dass der AD620 bei jetziger Versorgungsspannung von +-6V 
bei 3,9V in Sättigung geht, beruht auf einer Messung mit dem Ozilloskop 
und der Anzeige der LED.
Die Referenzspannung für den LM393 beträgt 3,9V. Kurz nachdem die LED 
leuchtet, kann man auf dem Odzilloskop erkennen, dass das Ausgangssignal 
übersteuert bzw. die Amplitude flach wird.


Gruß
Rolf

von Achim S. (Gast)


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dass die LED leuchtet bedeutet also nur, dass die Spannung größer als 
3,9V ist - über Sättigung sagt das erst mal gar nichts.

Hast du deine konkreten Spannungswerte jetzt mal in das Diamond Plot 
Tool eingegeben? Was ist das Ergebnis?

Was die Beobachtung mit dem Oszi angeht, wiederhole ich mich:

Achim S. schrieb:
> Hast du entsprechende
> Oszi-Messungen? Dann zeig sie bitte.

Mach bitte aussagekräftige Messung, auf der man sowohl den Ausgang des 
AD620 als auch zumindest eine Versorgungsspannung sinnvoll ablesen kann. 
Mach weiterhin am besten zwei Messungen, wo einmal die angebliche 
Sättigung auftritt und einmal das ungesättigte Signal zu sehen ist, 
damit man was zum Vergleichen hat.

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank für Deine Unterstützung Achim.

Achim S. schrieb:
> Hast du deine konkreten Spannungswerte jetzt mal in das Diamond Plot
> Tool eingegeben? Was ist das Ergebnis?

Ja, ich habe das Tool ausprobiert. Mit den jetzigen Betriebswerten ist 
ein Spannungshub (output voltage swing) von -4,8V bis +4,6V möglich.

Achim S. schrieb:
> Mach bitte aussagekräftige Messung, auf der man sowohl den Ausgang des
> AD620 als auch zumindest eine Versorgungsspannung sinnvoll ablesen kann.
> Mach weiterhin am besten zwei Messungen, wo einmal die angebliche
> Sättigung auftritt und einmal das ungesättigte Signal zu sehen ist,
> damit man was zum Vergleichen hat.

Am Montag werde ich noch einmal entsprechende Messungen machen. Ich 
vermute, dass es an den verwendeten Tastköpfen liegt. Die Tastköpfe, die 
ich verwendet habe, gehören eigentlich nicht zu dem 
Keysight-Oszilloskop. Sie zeigen einen Spitze-Spitze-Wert von 80V an und 
lassen sich nicht weiter einstellen (keinen x1- oder x10-Schieber).


Gruß
Rolf

von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> Sie zeigen einen Spitze-Spitze-Wert von 80V an

Das bedeutet, auf dem Oszi werden bei der Begrenzung 80V angezeigt, aber 
du "weißt" dass es knapp über 3,9V sind, weil deine LED erst kurz zuvor 
anging?

Dann ist die Aussage "der AD620 geht bei 3,9V in Sättigung" wirklich 
ziemlich gewagt (respektive irreführend) und du solltest tatsächlich 
zuerst die Messung in Ordnung bringen.

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank.

Ja.
Was ich nur sagen kann ist, dass, wenn die LED leuchtet, das 
Ausgangssignal des AD620 noch in Ordnung ist, aber kurz danach 
(Feldstärke erhöhen) die Sättigung sichtbar auf dem 
Oszilloskop-Bildschirm eintritt.
Die Referenzspannung von 3,9V ist die Sättigungsspannung bei Versorgung 
mit symmetrischen 4,5V, die ich zuvor hatte. Das müsste also noch am 
Fensterkomparator geändert werden.

Ich weiß jedoch nicht, ob dieser genannte Bereich zwischen LED-Leuchten 
und Sättigung einem Volt entspricht, weil dann wäre es korrekt.


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Abend Achim.

Eine Frage habe ich noch zur einstellbaren Verstärkung des AD620.
Im Falle einer Übersteuerung des AD620 würde ich gerne den 
Verstärkungswiderstand (Gain) einstellbar gestalten.

Gibt es ein Potentiometer, das diskrete Einrastpunkte besitzt, die 
relativ genaue Widerstandswerte für entsprechende Verstärkung bieten?


Gruß
Rolf

von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> Gibt es ein Potentiometer, das diskrete Einrastpunkte besitzt, die
> relativ genaue Widerstandswerte für entsprechende Verstärkung bieten?

Jetzt hätte ich fast die Suchmaschine angeworfen ob es vielleicht 
wirklich irgendwo so ein exotisches Teil gibt. Aber ist ja eigentlich 
gar nicht mein Job, sondern deiner.

Oben wurden dir schon die Hinweise gegeben, wie man so eine 
Verstärkungseinstellung üblicherweise macht.

Ansonsten die Rückfrage: über wie viele Größenordnungen mit wie feiner 
Abstufung willst du die Verstärkung denn einstellbar machen? Ich kann 
mir grade nicht so richtig vorstellen, dass mehr als 3 oder 4 
Messbreichseinstellungen sinnvoll wären.

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank.

Achim S. schrieb:
> Ansonsten die Rückfrage: über wie viele Größenordnungen mit wie feiner
> Abstufung willst du die Verstärkung denn einstellbar machen? Ich kann
> mir grade nicht so richtig vorstellen, dass mehr als 3 oder 4
> Messbreichseinstellungen sinnvoll wären.

Ich bin mir noch etwas unsicher und habe folgendes Problem.
Ich betreibe meine Schaltung bzw. die Messplatten momentan noch mit 
einem selbstgebastelten Plattenkondensator mit einer Feldstärke von 
maximalen 10kV/m.

Die Feldstärke beim späteren Betrieb unter dem Hochspannungsmessteiler 
reicht von minimalen 22kV/m (bei kleinster Kalibrierspannung) bis zu 
270kV/m (bei maximaler Kalibrierspannung).

(Nach der Faustformel für das elektrische Feld ergibt sich für die
minimale Feldstärke: E=U/d=(100kV)/(4,50m)=22,2KV/m
Maximale Feldstärke: E=266,7kV/m)

Der Teiler ist für Testzwecke nicht zugänglich, ich kann also nicht eben 
mal die Schaltung darunterhalten und so die richtigen Gain-Widerstände 
ermitteln.
Ich fürchte, dass die jetzige Bemessung meiner Schaltung (499 Ohm 
Gain-Widerstand des AD620 und Endverstärker) zur Übersteuerung beim 
Betrieb unter dem Teiler führen würde.

Wie kann ich das grob abschätzen?
Ist das elektrostatische Feld unter dem Teiler vielleicht geringer als 
im Plattenkondensator?


Gruß
Rolf

von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> Ich betreibe meine Schaltung bzw. die Messplatten momentan noch mit
> einem selbstgebastelten Plattenkondensator mit einer Feldstärke von
> maximalen 10kV/m.
>
> Die Feldstärke beim späteren Betrieb unter dem Hochspannungsmessteiler
> reicht von minimalen 22kV/m (bei kleinster Kalibrierspannung) bis zu
> 270kV/m (bei maximaler Kalibrierspannung).

Und die 10kV/m deiner aktuellen Schaltung nutzen den Spannungsbereicht 
deines AD620 bereits aus? Dann würde ich an deiner Stelle zwei 
Verstärkungseinstellungen für den AD620 vorsehen. Eine, die ca. 5 mal 
kleiner ist als die aktuelle Verstärkung. Und eine, die 50 mal kleiner 
ist. Ein einfacher Umschalter reicht. Und wenn das dann nicht aufgeht 
(weil eine der Annahmen nicht gepasst hat), dann musst du halt hinterher 
noch einmal umlöten.

Rolf schrieb:
> Ist das elektrostatische Feld unter dem Teiler vielleicht geringer als
> im Plattenkondensator?

Gib mal eine brauchbare Übersicht, wie das Feld in deinem Testaufbau 
geformt wird und wie am Ausgang deines HV-Teilers. Nichts, was man sich 
in 300 Einzelbeiträgen zusammensuchen muss sondern eine klare Skizze, 
die beide Situationen (z.B. Aufbau des HV-Teilers, Geometrie der 
Elektroden) klar gegenüber stellt. Dann kann man vielleicht etwas dazu 
sagen.

Worum handelt es sich eigentlich bei deinem Gesamtprojekt? Ist das so 
was wie eine Studienarbeit oder ist es ein bezahltes Auftragsprojekt, 
bei dem es nur auf das Endergebnis ankommt?

Wenn es eine Studienarbeit/Abschlussarbeit sein sollte, dann wäre es 
imho angemessen, wenn du dir selbst Gedanken zu solchen Fragen machst, 
diese hier klar vorstellst und zur Diskussion stellst. Nichts spricht 
bei einer Studienarbeit dagegen, dass du dir Hilfe suchst. Aber es 
spricht schon etwas dagegen, dass du das Nachdenken anderen überlässt 
(die nicht mal die konkreten Randbedingungen vor Ort kennen).

Wenn es sich um ein bezahltes Auftragsprojekt handeln sollte, dann wäre 
es imho angemessen, wenn du Lurchi als Unterauftragsnehmer engagierst 
und ihn an der Bezahlung beteiligst ;-)

von Rolf (Gast)


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Hallo Achim.

Ich habe heute noch einmal eine Messung bezüglich der Übersteuerung des 
AD620 durchgeführt. Der richtige Tastkopf zusammen mit der richtigen 
Einstellung des Tastkopfverhältnisses im Menü des Oszilloskops.

Die Übersteuerung tritt erwartungsgemäß bei rund +5,23V (Manximalwert) 
und -5,9V (Minimalwert) auf. Laut Simulationstool also ok (-4,8V und 
+4,6V). Zusätzlich noch kontrolliert durch eine parallele 
Peak-to-Peak-Messung mit einem Multimeter.
Die Übersteuerungsanzeige aus Fensterkomparator und LEDs konnte ich 
dementsprechend auf eine neue Referenzspannung von +-5V einstellen.


Achim S. schrieb:
> Worum handelt es sich eigentlich bei deinem Gesamtprojekt? Ist das so
> was wie eine Studienarbeit oder ist es ein bezahltes Auftragsprojekt,
> bei dem es nur auf das Endergebnis ankommt?

Es ist eine Abschlussarbeit.


Achim S. schrieb:
> Wenn es eine Studienarbeit/Abschlussarbeit sein sollte, dann wäre es
> imho angemessen, wenn du dir selbst Gedanken zu solchen Fragen machst,
> diese hier klar vorstellst und zur Diskussion stellst. Nichts spricht
> bei einer Studienarbeit dagegen, dass du dir Hilfe suchst. Aber es
> spricht schon etwas dagegen, dass du das Nachdenken anderen überlässt
> (die nicht mal die konkreten Randbedingungen vor Ort kennen).

Geht klar.

Achim S. schrieb:
> Gib mal eine brauchbare Übersicht, wie das Feld in deinem Testaufbau
> geformt wird und wie am Ausgang deines HV-Teilers. Nichts, was man sich
> in 300 Einzelbeiträgen zusammensuchen muss sondern eine klare Skizze,
> die beide Situationen (z.B. Aufbau des HV-Teilers, Geometrie der
> Elektroden) klar gegenüber stellt. Dann kann man vielleicht etwas dazu
> sagen.

Werde ich tun.


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Achim,

mir ist noch etwas an der Schaltung in der Literatur aufgefallen, das 
mir unklar ist.

http://www.hcrs.at/FELDMU.HTM

In der Hauptschaltung zur Signalverarbeitung  gibt es noch zusätzlich 
die Signaleingänge ST2 und ST4, die jeweils eine Invertierung der 
Eingänge ST1 und ST3 darstellen (zu erkennen an dem Minus vor dem 
Bezeichner).
ST2 und ST4 sind jeweils direkt auf die virtuelle Masse geschaltet.

Geht es einfach darum, die unbenutzten Metallflächen der 
Feldmühlenmechanik auf GND der Schaltung zu beziehen? Dann hätte aber 
doch auch ein einziger Anschluss genügt, oder?


Gruß
Rolf

von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> In der Hauptschaltung zur Signalverarbeitung  gibt es noch zusätzlich
> die Signaleingänge ST2 und ST4, die jeweils eine Invertierung der
> Eingänge ST1 und ST3 darstellen (zu erkennen an dem Minus vor dem
> Bezeichner).

Nein, nicht wirklich eine Invertierung. +In1 und -In1 (an ST1 und ST2) 
bedeutet, dass das Eingangssignal In1 zwischen diesen beiden Punkten 
anliegt.-In1 entpsricht dem Bezugspotential für +In1.

Wie im Text beschrieben wird, wird das Eingangssignal über eine 
geschirmte (Koax)Leitung an den Verstärker geführt. Der Schirm dieser 
Leitung wird an ST2 auf die Masse des Verstärkers gelegt. Am anderen 
Ende der Leitung wird damit die Grundplatte der Feldmühle auf Masse 
gelegt.

von Rolf (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Wie im Text beschrieben wird, wird das Eingangssignal über eine
> geschirmte (Koax)Leitung an den Verstärker geführt. Der Schirm dieser
> Leitung wird an ST2 auf die Masse des Verstärkers gelegt. Am anderen
> Ende der Leitung wird damit die Grundplatte der Feldmühle auf Masse
> gelegt.

Vielen Dank, Achim.

Sorry, hätte ich selbst drauf kommen müssen, steht ja direkt im ersten 
Satz unter der Schaltung.
Habe aber irgendwie nicht im Hinterkopf gehabt, dass ein Koaxialkabel 
auch immer einen Anschluss für die Schirmung haben muss.
Wieder was gelernt.


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


Angehängte Dateien:

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Ich habe im Anhang die spätere Betriebsumgebung der Feldmühle 
aufgezeichnet. Darunter ist mein jetziges Testfeld im Plattenkondensator 
gezeigt.

Die Felderzeugung geschieht am Hochspannungsteiler durch den obersten 
Koronaring, der Sprühentladungen verhindern soll.
Der Untergrund der Halle stellt sogesehen ein großes Dielektrikum dar. 
Ich denke, dass man in guter Näherung das Feld in der Nähe der Feldmühle 
als gut homogen annehmen darf. Ich denke auch, dass die Feldmühle nicht 
übersteuern wird, da das Feld am Boden insgesamt schwächer ist als im 
Plattenkondensator.

Gibt es oder kennst Du eine Software, mit der man dieses 
elektrostatische Feld, erzeugt durch den Koronaring, simulieren bzw. 
nachbilden kann?


Gruß
Rolf

von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> Ich denke, dass man in guter Näherung das Feld in der Nähe der Feldmühle
> als gut homogen annehmen darf.

Nach den Abständen in der Zeich würde ich auch davon ausgehen.

Rolf schrieb:
> Ich denke auch, dass die Feldmühle nicht
> übersteuern wird, da das Feld am Boden insgesamt schwächer ist als im
> Plattenkondensator.

Im schlimmsten Fall musst du halt nach der ersten Testmessung noch 
einmal umlöten. Du solltest nur darauf achten, dass bei der ersten 
Testmessung eine Verstärkungseinstellung verfügbar ist, aus der du 
ablesen kannst, um wie viel die Verstärkung daneben ist (also lieber 
eine zu schwache Verstärkung vorsehen, der man ansieht, welcher Faktor 
noch fehlt als eine zu hohe Verstärkung mit Sättigung, der man nicht 
ansieht, um welchen Faktor man daneben liegt.

Rolf schrieb:
> Gibt es oder kennst Du eine Software, mit der man dieses
> elektrostatische Feld, erzeugt durch den Koronaring, simulieren bzw.
> nachbilden kann?

Das realistisch zu simulieren dürfte aufwändig werden. Zu den "üblichen 
Verdächtigen" gehört comsol. Die geben natürlich auch an, 
Corona-Entladungen simulieren zu können. Aber ich schätze, es dürfte den 
Aufwand einer praktisch-orientierten Abschlussarbeit übersteigen, bis 
dabei etwas realitätsnahes rauskommt.

von Lurchi (Gast)


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Das Feld am Boden dürfte deutlich schwächer sein als die grobe 
Abschätzung aus Spannung durch Abstand. Einerseits wird es schwächer, 
weil nur das Seitliche Streufeld wirkt. Andererseits gibt es aber auch 
eine Verstärkung weil die Feldmühle in der Höhe aufträgt, und so das 
Feld konzentriert. Um den Effekt klein zu halten sollte die FM halt 
niedrig sein.

Es gibt Software um solche Felder zu simulieren. Hier sollte eine 2 D 
FEM Simulation ausreichen - da gibt es auch frei verfügbare Pakete. 
Elektrische Felder sind von der Simulation noch einfach. Allerdings 
braucht es einiges an Einarbeitung dafür. Ganz einfach zu bedienen sind 
die in der Regel nicht.

Zur Not könnte man es auch old-Style machen: mit einer analogen Messung 
an einem Modell in einer Wasserwanne. Das ginge ggf. schneller als die 
Einarbeitung in ein FEM Programm.

Eine Umschaltung in groben Stufen sollte man schon vorsehen. Digitale 
Anzeigen erlauben in der Regel schon eine Ablesung über einen größeren 
Bereich, so dass ein Abstufung in 10 er Schritten ausreichen sollte, 
ggf. sogar gröber.

von Rolf (Gast)


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Lurchi schrieb:
> Eine Umschaltung in groben Stufen sollte man schon vorsehen. Digitale
> Anzeigen erlauben in der Regel schon eine Ablesung über einen größeren
> Bereich, so dass ein Abstufung in 10 er Schritten ausreichen sollte,
> ggf. sogar gröber.

Vielen Dank, Lurchi.
Würdest Du den Endverstärker zur Kalibrierung auch variabel lassen? Ich 
habe jetzt ein 10k-Poti und einen 1K-Widerstand zur 
Verstärkungseinstellung fest drin. Sonst müsste man später wieder um- 
bzw. auslöten.

Was würdest Du mir für Größenordnungen für Poti und Widerstand des 
Endverstärkers empfehlen in Anbetracht der obigen Feldverläufe und 
-stärke?


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Achim,

eine Frage zum Layout der Schaltung von dieser Internetseite:
http://www.hcrs.at/FELDMU.HTM

Bei Platinen für Messverstärker etc. werden häufig die unbenutzten, 
leitfähigen Flächen als Massefläche verwendet. Dies hat einige Vorteile 
für die Signalverarbeitung bezüglich gleichen Spannungsabfalls etc.

Warum verwendet er in seiner Schaltung nur die Massefläche in der 
Spannungsversorgungsschaltung nicht aber in der Hauptschaltung des 
Synchrongleichrichters?


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi, moin Achim.

Ich habe für meine Spannungversorgung (LM7806 und LM7906) mit Eagle ein 
Layout entworfen.
Ich überlege gerade, ob ich den Anschluss für die virtuelle Masse der 
Schaltung als gemeinsame Massefläche (copper pouring) auf der Platine 
ausführen soll.
Eine gemeinsame Massefläche bietet vorallem bezüglich Störungen und EMV 
einige Vorteile. Auch für die Herstellung der Platine ergeben sich 
dadurch einige Erleichterungen.

Würdet ihr eine gemeinsame Massefläche einfügen?

Gruß
Rolf

von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> Warum verwendet er in seiner Schaltung nur die Massefläche in der
> Spannungsversorgungsschaltung nicht aber in der Hauptschaltung des
> Synchrongleichrichters?

Stell dir vor, wie die "Massefläche" bei dieser einseitigen, halbwegs 
gut gefüllten Platine aussehen würde. Das wäre nämlich keine 
zusammenhängende, niederohmige Massefläche. Sondern das wären viele 
einzelne Masseschnipselchen und "Wurmfortsätze". Wohl deswegen hat der 
Designer darauf gesetzt, selbst stabile Masseleitungen vorzugeben, und 
ansonsten auf eine Masseflutung verzichtet.

Rolf schrieb:
> Ich überlege gerade, ob ich den Anschluss für die virtuelle Masse der
> Schaltung als gemeinsame Massefläche (copper pouring) auf der Platine
> ausführen soll.

Wenn du mit 7806 und 7906 arbeitest, dann ist es ja keine "virtuelle 
Masse" mehr sondern eine echte Masse, oder? (D.h. der eine Bezugspunkt 
all deiner Spannungsregler, Batterien, ...)

Rolf schrieb:
> Eine gemeinsame Massefläche bietet vorallem bezüglich Störungen und EMV
> einige Vorteile.

richtig eingesetzt: ja

Rolf schrieb:
> Auch für die Herstellung der Platine ergeben sich
> dadurch einige Erleichterungen.

Das lass mal die Sorge des Platinenätzers sein, die können auch ganz gut 
Platinen ohne Massefläche herstellen.

Bei deiner Verstärkerschaltung kann eine Massefläche tatsächlich 
sinnvoll sein. Wenn du sie nutzt, achte trotzdem darauf
- dass auch vor dem copper pouring ein "stabiles" Netz aus 
Masseleitungen zu den verschiedenen Verbrauchern führt. Verlass dich 
nicht darauf, dass durch die Massefläche Masse schon überall 
hingeliefert wird, wo man es braucht (denn sonst kann es passieren, dass 
der Strom auf der Massefläche auf ungewünschten Wegen fließt).
- auch mit Massefläche überlege dir, wie der Stromfluss beim Betrieb der 
Schaltung stattfindet. Der Rückstrom vom Motor sollte z.B. sicher nicht 
über die In- Anschlüsse deiner Messelktroden fließen (auch wenn beide 
nominell Masse-Potential haben).

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank Achim.

Das Layout für die Verstärkerschaltung ist deutlich schwieriger zu 
entwerfen. Probleme habe ich besonders bei der Platzierung der Bauteile.

Könntest Du mir ein Paar Tipps geben, wie Du bei dem Layout-Entwurf für 
die Hauptschaltung vorgehen würdest. Nur grob aus Deiner 
Layout-Erfahrung.

Sollte man beispielsweise erst die 14-poligen IC (4066 und LMC6484) 
anordnen?
Oder erst die Anschlüsse für Eingangs- und Ausgangssignale?




Gruß
Rolf

von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> Könntest Du mir ein Paar Tipps geben, wie Du bei dem Layout-Entwurf für
> die Hauptschaltung vorgehen würdest. Nur grob aus Deiner
> Layout-Erfahrung.

Ich würde:
- die "großen" Bauteile (ICs) grob nach dem Signalfluss platzieren (also 
z.B. Eingang links, dann Verstärkerstufe, Sync-Gleichrichter, 
DC-Verstärker  rechts). Dabei auf genügend Abstand zwischen den 
unverstärkten Eingängen und allen kräftig schaltenden Signalen 
(Steuerung der Analogschalter) achten.
- ein Grobkonzept für die Verteilung der Versorgungsspannung 
überlegen(wie führe ich die Versorgung zu den einzelnen ICs, wie 
verhindere ich, dass die Pulsströme des Analogschalter an der Versorgung 
des Eingangsverstärkers wackeln)
- die Versorgungsleitungen mit kräftigen Leiterbahnen ziehen (das 
bezieht sich auf +6V, -6V und auf Masse, nicht darauf verlassen, dass 
das copper pouring später eine niederohmige Masseverbindung ergibt)
- die Pufferkondensatoren der Versorgung anschließen und dabei auf kurze 
Leiterschleifen achten
- den weiteren Kleinkram so um die ICs verteilen, dass sich die 
Leitungen günstig legen lassen. Zur Not auch bereits gelayoutete Stücke 
mal wieder auftrennen, Widerstände umdrehen und verschieben(ob sie 
andersrum besser passen) ...
- hinterher noch mal drüberschauen, ob man nicht irgendeinen Bock 
geschossen hat (Störsignale auf Eingang gekoppelt, ...)

von Rolf (Gast)


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Achim S. schrieb:
> - die Versorgungsleitungen mit kräftigen Leiterbahnen ziehen (das
> bezieht sich auf +6V, -6V und auf Masse, nicht darauf verlassen, dass
> das copper pouring später eine niederohmige Masseverbindung ergibt)

Vielen Dank Achim.

Wie breit würdest Du die Leiterbahnen für die Signale und wie breit die 
Leiterbahnen für die Spannungsversorgung wählen?

Ich habe die Leitungen der Spannungsversorgungsschaltung momentan etwa 
0.35mm breit gemacht und den Abstand der Leitungen untereinander etwa zu 
0,5mm gewählt.

Den Wert 0,35mm habe ich aus dieser Quelle hier:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Richtiges_Designen_von_Platinenlayouts

Die Leiterbahnen der Hauptschaltung (Synchrongleichrichter) haben alle 
dieselben Maße (0,35mm) und denselben Abstand zueinander (0,5mm).

Werden die Breite und der Abstand größer, wird es auch schwieriger mit 
dem Routen der Leiterbahnen.



Gruß
Rolf

von Ach Du grüne Neune (Gast)


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Rolf schrieb:
> Ich habe die Leitungen der Spannungsversorgungsschaltung momentan etwa
> 0.35mm breit gemacht und den Abstand der Leitungen untereinander etwa zu
> 0,5mm gewählt.

Eine Aura von 0,5mm ist bei kleinen Spannungen OK.
Eine Leiterbahnbreite von 0,35mm ist auch gerade noch OK.
Für Hauptleitungen (kleine Motorströme oder Versorgungsspannungen) würde 
ich die Leitungen etwas breiter machen (ca. 0,5 - 1mm).

Falls das nicht ausreicht, kann der Lötstoplack gezielt nur für die 
kritischen Leiterbahnen weggelassen werden, dann werden diese Bahnen im 
Lötbad automatisch verzinnt und sind dadurch belastbarer.

von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> Den Wert 0,35mm habe ich aus dieser Quelle hier:
> https://www.mikrocontroller.net/articles/Richtiges_Designen_von_Platinenlayouts

diese Quelle behandelt die notwendige Leiterbahnbreite, damit eine 
"Überhitzung" der Leitung durch den Stromfluss vermieden wird. Ich kann 
mir nicht vorstellen, dass dieses Kriterium bei deiner Leiterplatte 
irgend eine Rolle spielt. Relevant für dich ist aber, ob du 
unerwünschten Spannungsabfall an Versorgungs/Masseleitungen hast oder 
nicht, weil der zu Einkopplungen auf dein (sehr empfindliches) 
Messsignal führen kann.

Simple Signalleitungen (ohne größe Ströme, ohne Berücksichtigung von 
Leitungsimpedanzen, ...) mache ich meist 0,4mm. 0,35mm oder 0,5mm sind 
sicher genau so gut.

Bei den Versorgungen und den Motorleitungen würde ich ohne Not nicht 
unter 1mm anfangen. Wenn es an einer Engestelle mal unbedingt sein muss 
würde ich die Versorgungsleitung notfalls auch mal auf 0,8mm reduzieren 
- aber wenn du das Versorgungsnetz als erstes vorsiehst ergeben sich 
solche Engestellen mit Bedarf für Notlösungen wahrscheinlich gar nicht.

Rolf schrieb:
> denselben Abstand zueinander (0,5mm).

Kann für viele Leitungskombinationen mehr als genug sein (z.B. für die 
beiden Versorgungsleitungen: die kannst du gerne mit dem Minimalabstand 
routen, den dein Leiterplattenhersteller in der billigsten 
Herstellungsvariante vorgibt.

Die 0,5mm können für andere Leitungskombinationen viel zu wenig sein, 
und dein Signal dramatisch stören. Wie oben schon geschrieben:

Achim S. schrieb:
> Dabei auf genügend Abstand zwischen den
> unverstärkten Eingängen und allen kräftig schaltenden Signalen
> (Steuerung der Analogschalter) achten.

Rolf schrieb:
> Werden die Breite und der Abstand größer, wird es auch schwieriger mit
> dem Routen der Leiterbahnen.

Wieso, wie klein muss deine Platine denn werden? Beim ersten Layout tut 
man sich immer schwer damit, die eleganten Leiterführungen zu erkennen 
und zu nutzen. Ist ne Übungssache und eine Frage davon, wie viel Mühe du 
dir geben magst.

von Rolf (Gast)


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Moin Achim.
So, habe das Layout fertig.

Jetzt beschäftige ich mich mit dem mechanischen Teil.

Ich würde gerne einen Zylinder verwenden, der einen Durchmesser von 30cm 
und eine Höhe von 8cm besitzt. Der Deckel oben sollte aus Metall sein 
und in der Mitte eine Öffnung aufweisen, in der das Flügelrad auf der 
gleichen Höhe wie der Deckel rotieren kann. Diese Anordnung liegt dann 
später unter dem Hochspannungsmessteiler.

Wäre die Idee geeignet in Bezug auf die Feldbeeinflussung? Wichtig ist 
ja in solchen Fällen immer die geringe Höhe.


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Hallo zusammen,

Eure Meinung zu meiner Zylinderform der Feldmühle interessiert mich 
auch. Was würdet Ihr sagen?


Gruß
Rolf

von Lurchi (Gast)


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Die Zylinderform ist relativ einfach zu berechnen. Die Ränder sind ggf. 
ein Problem und sollten ggf. abgerundet werden - dann wird es aber mit 
dem rechnen wieder etwas schwieriger. 8 cm Höhe sind immer noch recht 
viel - bei Hochspannung sind die Abstände aber auch größer, kann also 
noch passen.

Motoren dürfte man auch für eine geringere Höhe (z.B. 3-4 cm) finden, 
und der Platz sollte trotzdem noch für die Elektronik ausreichen. Für 
einen Prototypen ist mehr Platz natürlich hilfreich.

von Einzylinder (Gast)


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Rolf schrieb:
> Eure Meinung zu meiner Zylinderform

Einen Zylinder dafür zu verwenden, ist schon mal ein sehr guter Ansatz. 
Quatrate oder Rechtecke (gerne auch mehrere) sind für diesen Zweck nicht 
geeignet, weil durch die Drehbewegung eine Kreisbahn ensteht. Der 
Zylinder sollte einen möglichst großen Durchmesser haben, vorausgesetzt 
die Energiemenge ist dafür ausreichend, und die Bauhöhe so flach wie 
möglich, aber ohne dabei die mechanische Funktion nennenswert zu 
beeinträchtigen. Denn nur dann ergibt das am Ende eine runde Sache.

von Rolf (Gast)


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Vielen Dank an euch beide.

Den "Deckel" des Zylinders habe ich mir so vorgestellt, dass er aus 
Metall besteht und das elektrostatische Feld etwas homogenisiert und in 
seiner Mitte eine Bohrung besitzt, in der auf gleicher Höhe das 
Flügelrad rotiert.

Welches Material würdet ihr mir empfehlen? Ich dachte selbst schon 
einmal an diese Farbeimer. Kürzen und den Deckel und Boden selber 
machen.


Gruß
Rolf

von Rolf (Gast)


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Moin zusammen,

ist es für die Feldmessung günstig, wenn der Deckel des Zylinders, in 
dessen Mitte das Flügelrad rotiert, aus Metall ist?
Durch den Metalldeckel wird das elektrostatische Feld im Bereich des 
Flügelrades homogenisiert, meiner Meinung nach.
Oder wäre es besser die (unmittelbare) Umgebung des Flügelrades aus 
Kunststoff zu wählen?


Gruß
Rolf

von Zeno (Gast)


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Hallo Leute!

Das was hier die ganze Zeit diskutiert wird wurde schon in diesem Thread 
Beitrag "Zeitkonstante groß oder klein bei Feldmühle?" ausführlichst diskutiert: 
Identische Fragen, fast gleiche Antworten und gleiche Resistenz des TO 
bezüglich der gegebenen Hinweise.
Allerdings hieß der TO im genannten Thread "Feldmüller" und ich verwette 
meinen Allerwertesten das Rolf und Feldmüller identisch sind.
Ich hatte mit dem Feldmüller noch eine zeitlang E-Mailverkehr und auch 
da gab es z.B. das Problem mit der schwingenden Spannungssymmetrierung.
Er hat im Prinzip meine Lösung der FM nachgebaut, die auf dieser 
Schaltung http://www.hcrs.at/FELDMU.HTM basiert. Ich habe diese 
Schaltung um die Spannungssymmetrierung ergänzt. Allerdings hat der 
Feldmüller die von mir am Ausgang der Symmetrierung vorgesehenen Elkos 
und Kerkos erst mal weg gelassen. Ich habe mich dann nach ewigen 
Gejammer mal damit beschäftigt und ja die Symmetrierung neigt zum 
Schwingen insbesondere dann wenn man eben diese C's weg läßt. Nach 
langem Suchen habe ich dann herausgefunden, das die Schwingungen durch 
das Messen mit einem nicht erdfreien Oszi entstehen, wenn die Schaltung 
aus einem Labornetzteil gespeist wird - bei Akkubetrieb ist die 
Schaltung stabil auch ohne C's. Ich hätte es wissen müssen (es hatte 
schon einen Grund warum wir früher in der Firma zwischen Oszi und Netz - 
verbotener Weise - einen Teufelsschwanz geschalten haben).


Rolf schrieb:
> Moin Lurchi.
>
> http://www.hcrs.at/FELDMU.HTM
>
> Verhindern die Kondensatoren C3 und C2 einen Latch-Up des 4066 oder
> dienen sie nur dem Ableiten höherfrequenter Störungen?
Genau diese und noch einige andere Fragen aus dem Thread hat er mir alle 
während unserer Mailkorrespondenz gestellt - habe sie eigentlich alle 
beantwortet.

Ich habe ihm (dem Feldmüller) einige Fotos meiner Feldmühle geschickt 
(z.B. auch von der LP), aber als er dann mein Layout haben wollte (weil 
bei ihm angeblich immer Bauteile übrigbleiben, was ich so gar nicht 
verstehe) bin ich ausgestiegen. Nicht weil ich es ihm nicht geben könnte 
(ist ja kein Geheimnis), aber der Bursche studiert irgend etwas 
Elektrisches und schreibt an seiner Masterarbeit und da erwarte ich 
einfach das man eine so simple Schaltung in ein Layout umgesetzt 
bekommt. Und wenn man das Layout partout nicht hin bekommt, dann gibt es 
ja auch Uniplatten.

Ich befürchte die Diskussion wird noch eine ganze Weile so weiter gehen, 
wenn da nicht einer die Notbremse zieht.

Zeno

von Zeno (Gast)


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Kleiner Nachtrag:

Der TO erfragt jeden Pfurz.

Einfach mal selber denken und/oder ausprobieren - das ist für den 
Erkenntnisprozess ungemein hilfreich.

von Rolf (Gast)


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Moin Lurchi, moin Achim.

Ich möchte die Abmessungen des Flügelrades und dementsprechend auch der 
Messplatte neu berechnen und an den Lock-In-Verstärker angleichen.

Die Spannung an den Messwiderständen, das ist also die Spannung, die die 
Eingangsstufe, bestehend aus AD620, verarbeitet, lässt sich nach 
folgender Formel berechnen:

U_max(f, E)=8*f+(A_0)*Epsilon_0*E*R_Mess

A_0 ist darin der Flächeninhalt eines einzelnen Messsektors.
Diesen Flächeninhalt möchte ich durch Berechnung neu setzen. (Daraus 
lässt sich anschließend der Durchmesser des Flügelrades bestimmen)

Meine Frage jetzt:
Welchen sinnvollen Wert würdet ihr für die U_max (als Eingangsspannung 
für den AD620) ansetzen, über die dann der neue Flächeninhalt und damit 
der Durchmesser des Flügelrades bestimmt werden kann?

Die Feldstärke reicht laut Faustformel (für einen Plattenkondensator) 
von 22kV/m bis 270kV/m. Eigene Abschätzungen ergeben eine Feldstärke von 
10kV/m in der Umgebung der Feldmühle unter dem Messteiler (Messobjekt).


Gruß
Rolf

von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> Welchen sinnvollen Wert würdet ihr für die U_max (als Eingangsspannung
> für den AD620) ansetzen

welchen würdest du denn vorschlagen?

von Rolf (Gast)


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Hallo Achim,

ich würde den Wert meines Testaufbaus nehmen. Da waren es um die 20mV 
Eingangsspannung an den 1MOhm-Messwiderständen.
Ich möchte hier keine "Pfürze" erfragen, wie oben unfreundlicher Weise 
unterstellt wurde. Es geht mir momentan nur darum, einen sinnvollen 
Durchmeser für Flügelrad und (daraus folgend) für Messplatte zusammen 
mit einer rechnerischen Begründung zu erhalten.

Ich habe einen guten Motor gefunden, für den ich das Flügelrad nicht zu 
groß machen möchte. Der Durchmesser des Flügelrades soll also ein 
Kompromiss sein zwischen geringer Motorbelastung und verarbeitbarem 
Eingangssignal (für den AD620).

Motor:
https://www.conrad.de/de/universal-brushed-elektromotor-igarashi-3020-495-gfv-3p-4500-umin-220490.html

Das Problem ist auch, dass ich nicht weiß, mit welchen Feldstärken ich 
es in der Betriebsumgebung (unter dem Teiler) der Feldmühle zutun habe. 
Dazu hast Du mir ja schon geraten, das später direkt zu testen und bei 
Bedarf "umzulöten".


Gruß
Rolf

von Achim S. (Gast)


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Rolf schrieb:
> ich würde den Wert meines Testaufbaus nehmen. Da waren es um die 20mV
> Eingangsspannung an den 1MOhm-Messwiderständen.

Denke ich auch. Es ist dem AD620 weitgehend egal, ob du am Eingang 15mV, 
55mV oder 100mV hast. Daraus kannst du keine Kriterium ableiten, welches 
die "optimale Geometrie" für Flügelrad ist: ein Faktor 2 größer oder 
kleine ist hier immer genau so gut.

Es gibt schon "harte" Kriterien: das Eingangssignal sollte nicht so groß 
werden, dass selbst die kleinste Verstärkungsstufe deines AD620 bereits 
zum Clippen des Ausgangs führt. Aber darüber wurden ja weiter oben schon 
viele Beiträge geschrieben.

Rolf schrieb:
> Das Problem ist auch, dass ich nicht weiß, mit welchen Feldstärken ich
> es in der Betriebsumgebung (unter dem Teiler) der Feldmühle zutun habe.

Ohne eine Idee dazu sind alle anderen detaillierten 
Dimensionierungsüberlegungen für die Katz.

Rolf schrieb:
> Ich möchte hier keine "Pfürze" erfragen, wie oben unfreundlicher Weise
> unterstellt wurde.

Ich hätte es nicht so ausgedrückt. Aber ich glaube, alle Teilnehmer, die 
dir in diesem Thread öfters geholfen haben, haben auch schon zum 
Ausdruck gebracht, dass teilweise wahllos und hemmungslos fragst.

Je mehr du den Eindruck hinterlässt, dass du dir selbst Gedanken machst 
- und nur knifflige Aspekte nachfragst oder deine eigenen Ideen zur 
Diskussion stellst - desto größer sicher die Bereitschaft zu helfen.

Das Gegenstück dazu ist: du schreibst von irgendwo ein paar Formeln oder 
Statements ab und fragst dann "was soll ich daraus machen " - ohne 
erkennbar eigenes Hirnschmalz investiert zu haben. Das senkt auf Dauer 
die Hilfsbereitschaft.

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