Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Suche eine Schaltung für 120Hz Sinus!


von Wilfred (Gast)


Lesenswert?

Hallo!!

Ich suche nach einer möglichst einfachen Schaltung, welche mir ein 120Hz 
Sinussignal erzeugt und das mit einstellbarer Spannung im Bereich von 2 
bis ca. 16Volt, noch besser wäre bis ca. 30Volt. Die Schaltung sollte 
schon einen Stromfluss von ca. 100mA bis ca. 3A verkraften können, je 
mehr, desto besser!

Wichtig: es muss ein halbwegs schöner Sinus sein, kein Rechteck oder 
ähnliches! Zum Vergleich: Ich experimentiere öfters mit einem alten 
Märklin-Trafo herum, da kann ich sehr gut eine 50Hz-AC-Spannung von 
6-16Volt einstellen mit sehr schönem Sinus. Soetwas würde ich jetzt aber 
für 120Hz benötigen - hauptsächlich wird damit ein runder 
Permanentmagnet in Rotation "gehalten", also Spulen angeschlossen, 
bedeutet es ist mit verschieden große Strömen zu rechnen.

Zur Verfügung habe ich ein Oszi, Multimeter, Stromzange und verschiedene 
Ferrit-Kerne.

Hoffe jemand hat eine Idee dazu, wie ich das angehen könnte?

Liebe Grüße,
Wilfred

: Verschoben durch Moderator
von STK500-Besitzer (Gast)


Lesenswert?

Phasenschieber mit "dicker" Endstufe.
120Hz kann/sollte ein Audio-Amp können ...

von Axel H. (axhieb)


Lesenswert?

Muss es wirklich ein Sinus sein? Wenn du "nur" eine Spule ansteuern 
willst, würde glaub ich auch ein einfaches PWM-Signal reichen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Pulsweitenmodulation#/media/File:Pwm.png

Das PWM Signal kann man dann gut verstärken.
Für Spulen würde sich dann gut ein Motor-Driver-IC als Endstufe eignen.


Für ein Sinussignal könnte man noch das PWM Signal durch einen echt 
feten Filter schicken, aber 90W sind dann schon viel... Wäre dann quasi 
ein DIY  Klasse-D-Verstärker.

https://de.wikipedia.org/wiki/Klasse-D-Verst%C3%A4rker

: Bearbeitet durch User
von m.n. (Gast)


Lesenswert?

Wilfred schrieb:
> Ich suche nach einer möglichst einfachen Schaltung

XR2206 mit NF-Endstufe.

von Lothar M. (Gast)


Lesenswert?

Was steht dir denn als Speisespannung/Stromversorgung zur Verfügung?

Bei 30V und 3A bräuchtest du immerhin ein Versorgungsteil von ~150W.

von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

Wilfred schrieb:

> Ich suche nach einer möglichst einfachen Schaltung, welche mir ein 120Hz
> Sinussignal erzeugt und das mit einstellbarer Spannung im Bereich von 2
> bis ca. 16Volt, noch besser wäre bis ca. 30Volt. Die Schaltung sollte
> schon einen Stromfluss von ca. 100mA bis ca. 3A verkraften können, je
> mehr, desto besser!

Wenn du so viel Leistung brauchst, ist es sicher sinnvoll, den 
eigentlichen Sinus-Generator vom Leistungsverstärker zu trennen. 
Letzterer wäre bei 30V (was eigentlich? Effektivwert? Spitzenwert?) und 
bis 3A noch relativ einfach mit einer Audio-Endstufe hinzubekommen. Zur 
Einstellung der Spannung dann ein Poti, wie die Lautstärke-Einstellung 
für Audio.

Je nachdem, wie sauber der Sinus sein muß, wäre ein Wienbrücken- oder 
Phasenschieber-Oszillator möglich. Fast ideal wird es mit einem DDS - 
das geht bei derart niedriger Frequenz ganz in Software, z.B. a'la 
Jesper [1]

> hauptsächlich wird damit ein runder
> Permanentmagnet in Rotation "gehalten", also Spulen angeschlossen,
> bedeutet es ist mit verschieden große Strömen zu rechnen.

Und warum glaubst du, dafür einen "runden" Sinus zu brauchen? Schritt- 
motoren werden genauso gesteuert (ein Magnet folgt einem Drehfeld) und 
die funktionieren problemlos mit Rechtecksignalen. Sinus verwendet man 
dort nur, wenn man Zwischenpositionen anfahren (und halten) will.


[1] 
http://www.radanpro.com/Radan2400/mikrokontroleri/Jesper%27s%20AVR%20pages%20-%20MiniDDS.htm

von Wilfred (Gast)


Lesenswert?

Ja, es muss ein Sinus sein - WARUM? Weil ich einen Vergleich mit dem 
50Hz-Sinus vom Märklin-Trafo machen möchte - da möchte ich einige 
Unterschiede herausmessen, außerdem möchte ich auch mal einiges mit nem 
Sinus herumexperimentieren.

Rechteck kenne ich schon, hab auch einen Rechteck-Generator mit SG3525A 
und damit schon vieles herumgeforscht - und ja der Motor läuft damit 
natürlich auch, aber wie gesagt, jetzt möchte ich gerne mal einen Sinus.

Mir fällt gerade ein - ein Royer-Converter liefert ja auch ein Sinus am 
Ausgang, könnte man den für 120Hz auch verwenden? Muss halt entprechende 
Spule wickeln?

Oder, wenn es die Möglichkeit gibt, "leicht" ein Rechteck-Signal in ein 
Sinus umzuwandeln, wäre das auch interressant.

von Wilfred (Gast)


Lesenswert?

Als Spannungsquelle habe ich ein Netzteil + Spannungsregler, liefert mir 
1-50VDC und max. 15A

von m.n. (Gast)


Lesenswert?

Lothar M. schrieb:
> Bei 30V und 3A bräuchtest du immerhin ein Versorgungsteil von ~150W.

Was ist denn ein "Versorgungsteil"? Etwas, was aus 30 x 3 = 150 macht?

Wilfred schrieb:
> Oder, wenn es die Möglichkeit gibt, "leicht" ein Rechteck-Signal in ein
> Sinus umzuwandeln, wäre das auch interressant.

Erzeuge ein Dreiecksignal, was sich durch Abrunden der Spitzen zu einem 
Sinus führt. So macht es auch der XR2206 ;-)

von roehrenvorheizer (Gast)


Lesenswert?

Hallo,

der Royermin dieser Leistungsklasse dürfte nicht so einfach herzustellen 
sein.

Am besten Wienbrücke mit nachgeschaltetem Audioverstärker. Könnte man 
komplett nur mit Transistoren bauen. Wegen der Leistung wäre das schon 
ein größeres Teil.

http://sound.whsites.net/project22.htm

MfG

von nachtmix (Gast)


Lesenswert?

Frequenzumrichter besorgen, z.B. 
https://www.reichelt.de/frequenzumrichter-1-phasig-200-240-v-0-37-kw-ip20-atv12h037m2-p221852.html?&trstct=pos_4 
(oder bei ebay suchen), und dann die galvanische Trennung und Anpassung 
auf 30V Ausgangsspannung mit einem handelsüblichen Transformator machen.

von GHz-Nerd (Gast)


Lesenswert?

Wie wärs mit einer Stereoanlage? PC->Aux in und Lautsprecheranschlüsse 
verwenden...
Je nach Modell sollten 3A und 30V gut machbar sein.

von GHz-Nerd (Gast)


Lesenswert?

ev. noch 1-2 Ohm in Serie um die Last zu begrenzen etwas resistiver zu 
machen

von Lothar M. (Gast)


Lesenswert?

Wilfred schrieb:
> Als Spannungsquelle habe ich ein Netzteil + Spannungsregler, liefert mir
> 1-50VDC und max. 15A

Dann wirst du mit herkömmlichen Audio-Endstufen nur bedingt etwas 
anfangen können.

Ich nehme mal an du willst 30V eff. erzeugen, das wäre eine 
Spitzenspannung von 42,42V, sowohl die positive, alsauch die negative 
Halbwelle.

Ohne Übertrager (Trafo) wirst du das mit der von dir genannten 
Stromversorgung nicht hin bekommen...vielleicht mit einer 
Brückenschaltung, aber dieser Aufwand wäre mir dafür zu gross.

Jemand hat es hier schon genannt, ein FU wäre dafür die beste Lösung.
Solche Geräte lassen sich umfangreich parametrieren.

Auf einen sauberen Sinus müsstest du dabei allerdings verzichten.

von Martin (Gast)


Lesenswert?

Hallo, lieber Wilfried

Dir ist hoffentlich schon klar, dass der Märklin-Trafo keinen Sinus 
"erzeugt" sondern die Netzspannung auf den Spannungsbereich 
transformiert und somit heißt "Vergleich mit Sinus vom Märklin-Trafo" 
eigentlich "Vergleich mit Netz-Sinus". Vom Effektivwert ist er deshalb 
einstellbar, weil der Trafo als Regeltrafo ausgeführt ist, das heißt mit 
einem Schleifer ähnlich einem Poti unterschiedlich viele Windungen auf 
der Sekundärseite abgreift.

Mir ist jetzt trotz schon einiger laufender Beiträge noch nicht klar, 
was Du eigentlich vergleichen willst??  Das Bild am Oszilloskop?? Die 
Verzerrungen des Sinus mit einem Analyzer gemessen?? Die Auswirkung auf 
die Bewegung deines Ringspielzeugs ??

Diverse Lösungsansätze wurden geboten. Ohne zu wissen, was Du genau 
willst ist weitere Beratung zu vergleichem mit einem Stochern im Nebel.
Ist Dir selber klar, was Du "vergleichen" willst??

von Wilfred (Gast)


Lesenswert?

OK, also mal danke für die vielen Ideen!!!

So wie ich das verstanden habe, muss ich das in 2 Schritten machen: 1. 
ein Signalgenerator, der die 120Hz erzeugt und dann 2. einen Verstärker 
dran hängen, der das Signal auf meine "Wünsche" verstärkt.

Zum 1. könnte ich dann so einen DDS-Generator verwenden:

https://de.aliexpress.com/item/DDS-Function-Signal-Generator-Module-DIY-Kit-Signal-Sine-Square-Sawtooth-Triangle-Wave-DIY-Parts-Source/32604830044.html

... oder eben selber eine "Wienbrücke" basteln oder warum eigentlich 
nicht die Soundkarte vom PC verwenden - da gibts gratis Software, wo ich 
120Hz als Audio-Ausgang erzeugen kann?

Ein Frequenzumrichter scheint mir doch bisschen zu teuer.

Zum 2. würde da ein normaler Audio-Verstärker passen?

Problem ist, das die nicht gerade billig sind, herumliegen habe ich 
diesen hier: 
https://www.hifiengine.com/manual_library/fisher/ca-224.shtml

Wobei die 35 Watt denke ich zu wenig sind ... das wären dann bei 16 
Volt, 2,2A ... aber vl. reicht das mal für erste Versuche.

Aber bei eBay gibts auch günstige mit mehreren 100 Watt.

Verstärker selber basteln lohnt sich da wohl nicht wirklich, oder?


Bitte das mal kommentieren, ob ich den Vorgang so richtig verstanden 
habe?

Beste Grüße!!
Wilfred

von Elektrofan (Gast)


Lesenswert?

> ... oder warum eigentlich nicht die Soundkarte vom PC verwenden -
> da gibts gratis Software, wo ich
> 120Hz als Audio-Ausgang erzeugen kann?

Gewöhnlicher Laptop sollte das können,
mit z.B. Multisine, Soundcard Scope ...

Der nachfolgende Verstärker muss natürlich mit der induktiven
Last zurechtkommen.

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Ich würde das Sinus Signal mit einem PC Programm (Audacity) erzeugen und 
die Stereoanlage im Wohnzimmer als Endstufe missbrauchen.

von Elektrofan (Gast)


Lesenswert?

Mit einem Stereo-Verstärker könnte man auch 2 Sinusse mit
Phasenverschiebung ausgeben.
(Für Vor-/Rückwärtslauf müsste man nur diese Verschiebung umdrehen.)

von Audiomann (Gast)


Lesenswert?

Axel H. schrieb:
> Für ein Sinussignal könnte man noch das PWM Signal durch einen echt
> feten Filter schicken, aber 90W sind dann schon viel... Wäre dann quasi
> ein DIY  Klasse-D-Verstärker.

Wozu denn das????? Warum ein digitales Signal erzeugen und durch einen 
"Fetenfilter"?

Gitarrenstimmgerät mit Referenzton auf einen AMP. Macht hier 60V / 250W 
an 2 Ohm-4Ohm.

von wthsbt (Gast)


Lesenswert?

Wilfred schrieb:
> Verstärker selber basteln lohnt sich da wohl nicht wirklich, oder?

Kaufe a) Klasse D Vollbrücke für 50V oder b) 2 Halbbrücken für +-25V
und speise Dein Signal aus Funktionsgenerator oder Wien-Br.-Osz. über
einen weiteren Poti-Teiler a.) in dessen Eingang, oder b) invertiere
Signal mit OPV, und speise invertiert in die eine, nicht invertiert in
die andere Halbbrücke. Schon hast Du Deine 30Vrms an Deinem Motor.

Was das alles soll, erschließt sich mir nicht. Bei "SG3525" denke ich
mit Schrecken an einen Faden, in welchem variable Frequenz, Amplitude
UND auch noch Signalform am Ausgang gefordert war... wobei aber die
völlige Unmöglichkeit des Vorhabens (alle Vorgaben) dem TO auch zu
vermitteln, genau so schwer schien, wie gew. Informationen zum Zweck
o. Sinn zu erhalten.

von Lothar M. (Gast)


Lesenswert?

wthsbt schrieb:
> Was das alles soll, erschließt sich mir nicht. Bei "SG3525" denke ich
> mit Schrecken an einen Faden, in welchem variable Frequenz, Amplitude
> UND auch noch Signalform am Ausgang gefordert war... wobei aber die
> völlige Unmöglichkeit des Vorhabens (alle Vorgaben) dem TO auch zu
> vermitteln, genau so schwer schien, wie gew. Informationen zum Zweck
> o. Sinn zu erhalten.

That´s it!

Auch weil der TO erschreckend wenig Ahnung über das Vorhaben zu haben 
scheint, ist es müßig weiter darüber zu diskutieren.

Ich bin raus.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Für 3 bis 30V brauchst du schon einen Audio-Endstufen-IC wie LM675 aber 
mit +/-30V Versorgungsspannung aus einrm 2*25V/2.5A Trafo mit 
Brückengleichrichter und Siebelko, oder gleich ein Audioverstärker.

Da der Amp sowieso verstärkt, reicht ein kleiner Sinusgenerator, und 
wenn dir Netzfrequenz ausreichend sinusförmig erscheint und du auch 
keine einstellbare Frequenz haben willst, die 120Hz wohl nur in etwa 
sein müssen, reicht ein 1-Transistor Philbrick-Phasenschieber.

von Dieter (Gast)


Lesenswert?

Für die 120Hz Sinus gibt es eine Signalgenerator App auf dem Smartphone. 
Das ist gut genug und über die Klinkenbuchse wird das Signel auf den 
Verstärker gegeben.

von Wilfred (Gast)


Lesenswert?

Passt! Danke für die vielen Ideen, ich werde da mal einiges 
ausprobieren. Das Smartphone als Signalgenerator ist ja auch nicht 
schlecht und danach noch eine "passenden" Verstärker drann, mal 
probieren! Angeblich kann man das Smartphone auch als Oszilloskop 
missbrauchen, habe ich mal wo gelesen. Ich nehme jedenfalls ein älteres 
für die Experimente ;)

von Wilfred (Gast)


Lesenswert?

Kurze Rückmeldung von mir noch:

Folgendes Setting hat bis jetzt super geklappt:

Zum generieren der Frequenz verwende ich nun die PC-Soundkarte und mit 
Hilfe dieser Website: http://www.szynalski.com/tone-generator/ kann ich 
somit Frequenzen von 0-20kHz erzeugen, Sinus, Rechteck, Dreieck ...

Direkt an der Soundkarte hängt momentan ein simpler Audio-Verstärker der 
Marke Fisher CA-224, der bringt 35 Watt am Ausgang bei Spannungen von 
0-14 Volt. Momentan passt mir das mal, ich kann ja jederzeit einen 
200-1000 Watt Verstärker anschließen, wenn mir nach mehr Leistung ist ;)

Jedenfalls nochmal DANKE - ist eine super Idee, um einen einfachen 
Frequenzgenerator von 0-20kHz und auch mit Leistung dahinter, wenn 
erwünscht zu verwenden. 
PC-Programm=>Soundkarte=>Verstärker=>0-20kHz-Sinus

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