Keithley 3706 DMM AC Messung

Fr4 schrieb:
> Dieser erscheint mir jedoch unplausibel, da er bei 50% duty cycle größer
> ist als bei 90% duty cycle.

wenn du tatsächlich im Messbereich AC misst, dann stimmt das. dann 
siehst du nur den Effektivwert des Wechselanteils, und der ust bei 50% 
maximal.

Danke für die schnelle Antwort. Das ist interessant! Ich sollte das 
nachrechnen...

Eine Idee warum die Spannung einbricht?

MFG.

Welche Frequenz hat deine PWM?
Welche max. Frequenz unterstützt dein Multimeter für TRMS Ergebnisse?
Warum willst du die Spannung bei aktiver PWM-Dimmung messen?

Fr4 schrieb:
> Eine Idee warum die Spannung einbricht?

Da bricht nichts ein - es liegt einfach daran, welche Kenngröße dein 
Messgerät anzeigt.

Der Effektivwert des Wechselanteils ist halt dann am größten, wenn die 
Kurve symmetrisch ist (Tastgrad=50%). Ein höherer Tastgrad führt zu 
einem höheren Gleichtanteil (d.h. Mittelwert der Spannung). Und auch der 
Effektivwert der Spannung in DC-Kopplung steigt weiter an.

Aber bei der Messung in AC-Kopplung wird eben der Gleichanteil 
abgekoppelt, und damit sinkt der Effektivwert der verbleibenden 
Wechselspannung.

Im Anhang die Formeln für eine PWM-Spannung

Du misst tatsächlich mit diesem Gerät?
http://www.farnell.com/datasheets/2238750.pdf?_ga=2.246668739.673718764.1500268894-1676168587.1499920872

Dass hat keinen AC+DC Messbereich (also keine DC-Kopplung), indem es dir 
direkt den Effektivwert der vollen (Misch-)Spannung anzeigen würde.

Du kannst entweder im DC-Bereich messen (dann zeigt es U_0 an)
Oder du kannst im AC-Bereich messen (dann zeigt es U_w an).

Wenn dich der volle Effektivwert U der Spannung interessiert, dann musst 
du es mit der allgemeinen Formel aus dem letzten Beitrag berechnen.

Hallo,

danke für die Antworten.

Es geht bei der Messung darum, die Verschiebung der U/I-Kennlinie 
aufgrund von Temperaturänderungen aufzunehmen und so die Chiptemperatur 
zu messen.

Das Ganze soll für eine statistisch signifikante Anzahl von LEDs gemacht 
werden (Deshalb der 3706).

@Achim.s

Doch, die Spannung bricht beim Messen ein. Das ist mit dem Fluke 
sichtbar. der True-RMS Wert des Fluke ändert sich sichtbar im 
Schaltmoment und driftet dann sogar ab.

Das ist derzeit sogar das größte Problem, denn den Rest (Vp usw.) kann 
man gut errechnen.

MFG
Fr4

PS: Die PWM liegt zwischen 50Hz und 750Hz und der Duty cycle ist nicht 
kleiner als 5%.

Fr4 schrieb:
> Doch, die Spannung bricht beim Messen ein. Das ist mit dem Fluke
> sichtbar. der True-RMS Wert des Fluke ändert sich sichtbar im
> Schaltmoment und driftet dann sogar ab.

In welchem "Schaltmoment"? Bei der Schaltflanke der PWM? Eine 
RMS-Messung mittelt über viele deiner PWM-Flanken. Oder beim Zuschalten 
eines zusätzlichen Messgeräts?

Wenn das Zuschalten eines Messgeräts mit

Fr4 schrieb:
> Innenwiderstand bei 10GOhm

deine Spannung einbrechen lässt, dann hast du einen Fehler in deinem 
Aufbau. Den solltet du vielleicht mal zeigen. Denn deine bisherigen 
Beschreibungen mit
- TRMS Messung im AC-Messbereich
- PWM Dimmen mit 50 - 750Hz
- Ausmessen der temperaturabhängigen Verschiebung der UI-Kennlinie
passen für mich nicht zusammen.

Ist schon möglich, dass dein Messaufbau etwas sinnvolles macht. Aus 
deiner bisherigen Beschreibung deines Messaufbaus ist das aber nicht 
nachvollziehbar.

Also: zeig bitte mal mit eine aussagekräftige Skizze deines Messaufbaus, 
in der du einzeichnest, was du an welchen Stellen misst und welche 
konkreten (unerwarteten) Ergebnisse du bekommst.

Hallo,

im Anhang die Skizze.

Die Werte für die PWM sind willkürlich über einen Frequenzgenerator 
einstellbar, weshalb ich 50Hz - 750Hz.

Vorgang:

1:LED wird mittels PWM betrieben, Das Fluke misst dauerhaft mittels True 
RMS.
2:Die Messung mittels 3706 wird eingeschaltet. Im Schaltmoment beginnt 
die Spannung am Fluke sich um -0.1V zu verändern.

Jetzt stellt sich die Frage ob die Spannung wirklich einbricht oder 
etwas anderes passiert. Das etwas passiert ist eindeutig.

MFG
Fr4

Fr4 schrieb:
> Das Fluke misst dauerhaft mittels True
> RMS.

AC-Messbereich oder AC+DC-Messbereich? Je nachdem wirst du 
unterschiedliche Werte sehen.

Fr4 schrieb:
> LED wird mittels PWM betrieben

Während der On-Phase der PWM ist der Spannungsabfall an der LED 
wohldefiniert. Er ergibt sich aus der Kennlinie und aus dem 
eingestellten Strom.

Während der Off-Phase der PWM ist der Spannungsabfall an der LED nicht 
definiert. Es kann zu allen möglichen Werten zwischen 0V und einem 
Bruchteil der Durchlassspannung kommen. Du bekommst nur dann definierte 
Werte in der Off-Phase (und damit auch am Fluke) wenn deine 
PWM-Stromquelle während der Off-Phase die Spannung auf der LED definiert 
z.B. auf 0V legt. Macht sie das?

Wenn die PWM-Stromquelle während der Off-Phase einfach nur hochohmig 
ist, dann können sich in der Off-Phase innerhalb eines Spannungsbereichs 
beliebige Werte einstellen. Du würdest dann sogar sehen, wenn die 
externe Beleuchtung wechselt (weil die LED dann als Fotodiode im 
Leerlauf arbeitet). Auch ein Driften deiner Messwerte ist jederzeit 
möglich.

Solange die LED-Spannung in der Off-Phase undefiniert ist, wirst du 
keine sinnvoll interpretierbaren Messwerte erhalten. Wenn die Spannung 
in der Off-Phase definiert ist, dann wirst keinen Effekt des 3706 mehr 
sehen.

Im einfachsten Fall kannst du die LED-Spannugng in der Off-Phase 
definieren, indem du einen passenden Parallelwiderstand zur LED 
schaltest. In der On-Phase fließt dann natürlich eine gewisser Teilstrom 
über den Parallelwiderstand. Aber dessen Einfluss lässt sich per 
Rechnung rauskorrigieren.

Achim... Vielen vielen Dank für deine Tips.
Ich bin wirklich begeistert von deinem Know-How! Ich hoffe, dass ich da 
eines Tages auch hin komme.

Hast du einen Tip für mich, wie ich mir besser relevantes Wissen 
aneignen kann?

Zum Thema:

Ich Schalte mit der PWM einen Mosfet, der den Konstantstrom für die LED 
abschnürrt. Dadurch wird meine Quelle einfach Hochohmig, richtig?
Gleizeitig ist die Spannung über die LED in der OFF-Phase aber nicht 
definiert, richtig?

Würde das auch ein Flattern der Spannung um den Nullpunkt im Oszilloskop 
Bild erklären?

Hallo Jörg,

Die Schaltung Mittels LM317 läuft super. Die macht keinerlei Probleme. 
Die PWM im Oszi sieht super aus (Keine Spikes). Nur das Flattern in der 
Off-Phase. Aber auch nur, wenn ich die LED zwischen Mosfet und GND 
schalte.
(Andersrum geht leider nicht, da die Messleitungen sonst zu viele 
werden).

MFG
Fr4

Hallo Jörg,

Den NTR4170NT.

MFG
Fr4

Fr4 schrieb:
> Ich Schalte mit der PWM einen Mosfet, der den Konstantstrom für die LED
> abschnürrt. Dadurch wird meine Quelle einfach Hochohmig, richtig?
> Gleizeitig ist die Spannung über die LED in der OFF-Phase aber nicht
> definiert, richtig?

Ja, richtig.

Fr4 schrieb:
> Hast du einen Tip für mich, wie ich mir besser relevantes Wissen
> aneignen kann?

Durch die Praxis: wenn dir etwas in der Messung komisch vorkommt, dann 
dranbleiben. Ergänzende Messungen durchführen (Oszi). So lange 
nachdenken, bis alle Puzzelteile zusammenpassen und man die eigentliche 
Ursache des Problems verstanden hat.

Und dann beim nächsten mal den selben Fehler nicht nochmal machen.

@Achim, wenn ich meine Versorgung V und meine PWM auf die selbe Masse 
lege, sollte ich einen definierten Wert haben ohne einen Widerstand 
parallel zur Led zu schalten. könnte das aufgehen?
@Jörg, das Oszi Bild liefere ich dir nach.
MFG
Fr4

Fr4 schrieb:
> wenn ich meine Versorgung V und meine PWM auf die selbe Masse
> lege, sollte ich einen definierten Wert haben ohne einen Widerstand
> parallel zur Led zu schalten. könnte das aufgehen?

Versuche bitte etwas klarer zu beschreiben, was du meinst.

Willst du die Masse deiner 8V Versorgung am LM317 und die Masse deines 
µC, der den FET ansteuert, zusammenlegen? Die haben sehr wahrscheinlich 
jetzt schon einen definierten Bezug zueinander, sonst könntest du den 
Strom nicht mit der PWM schalten.

Um in der off-Phase definiert 0V an der Anode der LED zu haben, muss die 
Kapazität der LED entladen werden. Stell dir parallel zu LED einen 
kleinen Kondensator vor. Wer sorgt dafür, dass in der Off-Phase dieser 
Kondensator entladen wird? Welchen Pfad nimmt der Entladestrom von 
diesem Kondensator nach Masse?

@Achim Achso… das war dein Gedanke, die Kapazität der LED. Aber die 
macht keine Probleme mMn. Ansonsten wäre das Off-Phase-flattern auch 
vorhanden, wenn die LED zwischen LM317 und Drain sitzen würde oder?

@Jörg Ozi Bild im Anhang, LED zwischen LM317 und Drain.

Fr4 schrieb:
> @Achim Achso… das war dein Gedanke, die Kapazität der LED. Aber die
> macht keine Probleme mMn

Sehr wahrscheinlich falsch gedacht. Aber sicher kann ich es nicht sagen, 
weil nur du deinen Aufbau kennst, nicht ich.

Und neben der Diodenkapazität macht in deinem bisher beschriebenen 
Schaltplan auch der Leckstrom des FET ein Problem. Du schaltest mit dem 
FET  die LED nicht aus, sondern du schaltest sie vielleicht auf einen 
Reststrom von 50nA herunter. Wie soll sich daraus ein definierter 
Spannungspegel ergeben?

Mit einem 1kOhm Parallelwiderstand zur LED stellt sich diese Frage nicht 
mehr.

Fr4 schrieb:
> Ansonsten wäre das Off-Phase-flattern auch
> vorhanden,

Wie wäre es denn, wenn du uns dieses Online-Flattern auch mal zeigen 
würdest. Bisher hast nur du es gesehen. Sollen wir alle erraten, wie es 
aussieht? Evtl ist es einfach 50Hz Brumm, weil in der Off-Phase die 
Anode der LED undefiniert ist (also nur sehr hochohmig auf andere 
Potential bezogen). Dann kann alles mögliche einkoppeln.

Denk dich bitte in die Leser rein: du kennst deinen Aufbau und deine 
Messergebnisse. Wir kennen nur das, was du uns hier vorsetzt.

Fr4 schrieb:
> @Jörg Ozi Bild im Anhang, LED zwischen LM317 und Drain.

Also wieder eine neue Schaltungsvariante, bei der wir selbst aufmalen 
dürfen, wie sie aufgebaut ist? Und eine Oszi-Messung mit mehreren 
Kanälen ohne dazuzuschreiben, was die die Kanäle jeweils zeigen. Wir 
sollen erraten, dass du an beiden Enden der LED gemessen hast und in F1 
die Differenz beider Kanäle zeigst? Warum schreibst du das nicht klar 
dazu? Inklusive einer Skizze, wie der Aufbau bei dieser Messung war und 
an welchen Punkten die Tastköpfe angesetzt wurden.

Und vielleicht auch gleich noch eine Aussage dazu, welche Tastköpfe du 
verwendet hast. Denn in dieser Messung bestimmen evtl. die Tastköpfe, 
welche Spannungen sich während der Off-Phase einstellen.

Ich bin dann mal aus der Diskussion raus. Wenn du soweit bist, dir etwas 
mehr Mühe bei der möglichst klaren und vollständigen Schilderung deiner 
Messungen zu geben, klinke ich mich evtl. wieder ein. Ansonsten noch 
viel Erfolg bei deinen Untersuchungen.

Hallo Achim,

ich hoffe hiermit ist alles aussagekräftig genug in den Bildern 
beschrieben.

Zu den Oszi Bildern:

Gelb = Spannung über die LED
Rot = GND

Die Schaltung entspricht exakt der Skizze.

MFG

Hallo,

Ich danke euch zwar für eure Antworte aber ich habe stark den Eindruck 
dass es ziemlich abgeschwiffen ist.

Ich meine, ich habe die Problematik doch sehr deutlich dargestellt.

Andere Messgeräte (Fluke und Oszi) Messen die Spannung vernümpftig, wie 
erwartet. Es ist kein Schaltungsunterschied beim Messen vorhanden!

Nur die Messung mittels Keithley Geräten liefern Ungereimtheiten!

Beantwortet mir doch mal die Frage was genau ihr bezweckt mit euren 
Vorwürfen mir gegenüber. Ich bin sehr wohl kritikfähig und das mit der 
AC-Messung und der Symmetrie hatte ich nicht auf dem Schirm, dafür bin 
ich dankbar, aber ich habe sehr stark die Vermutung, dass ihr nicht 
richtig lest was ich schreibe!

Wie kann es sein, dass es ein Schaltungproblem ist, wenn zwei 
verschiedene, unabhängige andere Messgeräte (Fluke und Oszi) richtige, 
gute, brauchbare Ergebnisse liefern aber das Keithley nicht?

Vielen dank...

Fr4 schrieb:
> Beantwortet mir doch mal die Frage was genau ihr bezweckt mit euren
> Vorwürfen mir gegenüber.

Zumindest von meiner Seite sind das keine Vorwürfe (und von Jörg wohl 
auch nicht). Wir wollen dir nur erklären: du suchst nach einer Lösung 
indem du an Symptomen herumdokterst ohne dabei die eigentliche Ursache 
deines Problems zu ergründen (oder Hinweise darauf zu akzeptieren). Bei 
dieser Herangehensweise wird deine angedachte Messung nicht 
funktionieren. Und deswegen lohnt sich für mich keine weitere 
Beteiligung an der Diskussion, wenn sie nicht auf einer anderen Ebene 
geführt wird.

Für dein Messziel reicht es nicht, einen Einzelaspekt zu betrachten und 
"einen" Fehler zu finden (was du dir gerade wünschst). Sondern du musst 
alles richtig machen.

Fr4 schrieb:
> aber ich habe sehr stark die Vermutung, dass ihr nicht
> richtig lest was ich schreibe!

Ich vermute leider, dass es grade andersrum ist. Hast du dir z.B. schon 
Gedanken hierzu gemacht?

Achim S. schrieb:
> Denn in dieser Messung bestimmen evtl. die Tastköpfe,
> welche Spannungen sich während der Off-Phase einstellen.

Ich halte es für recht wahrscheinlich, dass die Spannungen anders 
aussehen, wen das Oszi nicht angeschlossen ist. Mit dem vorgeschlagenen 
(aber nicht akzeptierten) Parallelwiderstand von z.B. 1kOhm wäre das 
voraussichtlich nicht so (aktuell ist dein Parallelwiderstand, der die 
"Off-Spannung definiert" 10MOhm).

Jörg erwähnt mehrfach das Einschwingverhalten der Stromquelle, weil es 
den tatsächlichen/effektiven Duty-Cycle deiner PWM beeinflusst. Du 
willst später kleine Verschiebungen der Diodenspannung errechnen. Wenn 
du mit falschen Duty-Cycles rechnest, erhältst du falsche Ergebnisse.

Hallo Achim,

Doch, es sieht mit 1kOhm genauso aus. Natürlich habe ich das beachtet 
aber ich kann leider nicht von jeder Messung Fotos machen.

Außerdem verliere ich bei einem 1kOhm widerstand bei ~20mA Iges und ca. 
Umax=2V ganze 2mA! Das ist inakzeptabel.

Und auch beim Wegschalten des Oszis verändert sich die Spannung am 
Fluke115 nicht. Ich Messe bei 50Hz und 50% Duty Cycle 1,026VRMS mit dem 
Fluke115. Zu- und wegschalten des Oszis hat keinen Einfluss darauf.

Die Rückrechnung auf den Peak ergibt VP=VRMS*2=1,026*2=2,052Vp und das 
ist absolut korrekt.

Bei der Flankenbemängelung von Jörg sollte man sich das Oszi Bild genau 
angucken, wir sehen da, dass wir uns im kleinsten µs Bereich befinden 
was für die Anwendung am Ende auch uninteressant ist, da sich das Ganze 
im milli Bereich schon wieder eingependelt hat (siehe andere Bilder).

Entscheidend ist allein, dass die Spannung beim Messen mit dem Keithley 
nicht mehr den 10mA Hüpfer macht.

Infos zur Messleitung: 0,14Litze, 50cm lang, geschirmt und verdrillt.

Gruß
Fr4

10mV Hüpfer* sorry.

Achim S. schrieb:
> Fr4 schrieb:
>> Hast du einen Tip für mich, wie ich mir besser relevantes Wissen
>> aneignen kann?
>
> Durch die Praxis: wenn dir etwas in der Messung komisch vorkommt, dann
> dranbleiben. Ergänzende Messungen durchführen (Oszi). So lange
> nachdenken, bis alle Puzzelteile zusammenpassen und man die eigentliche
> Ursache des Problems verstanden hat.
Sehr gut formuliert. Dann mach mers doch so :D


Völlig unabhängig von dem Folgeproblem der Flussspannungsmessung:
Fr4 schrieb:
> 10mV Hüpfer
Dessen Ursache gilt es zu finden, oder?

Fr4 schrieb:
> Nur die Messung mittels Keithley Geräten liefern Ungereimtheiten!
Nach langem Eiertanz um den heissen Brei herum, es muss wohl heissen: 
Während einer Messung mit dem Keithley zeigt das Scope ungereimtheiten, 
richtig?

Was zeigt das Scope denn, wenn du
a) Die PWM ausschaltest, also auf LOW lässt
b) Den Netzstecker der 8V-Versorgung aus der Steckdose herausreisst

Nachtrag / Was mir zwischendurch noch eingefallen ist

Fr4 schrieb:
> Außerdem verliere ich bei einem 1kOhm widerstand bei ~20mA Iges und ca.
> Umax=2V ganze 2mA! Das ist inakzeptabel.
Der LM317 ist durchaus in der Lage auch 22mA zu liefern.
Die Spannung an deiner LED wird sich durch Temperaturänderung nur recht 
wenig ändern, ebenso der Strom durch den Widerstand, also der 
prinzipielle Messfehler recht gering ausfallen.
Wenns genauer werden muss (du am Ende des Threads also die Spannung 
messen kannst) liesse sich der Strom durch den R ebenfalls berechnen, 
und damit wiederum die PWM korrigieren.



> Doch, es sieht mit 1kOhm genauso aus. Natürlich habe ich das beachtet
> aber ich kann leider nicht von jeder Messung Fotos machen.
Also auch eine Gleichspannung von 10mV, wie bei der Scopierung mit dem 
10k? Sicher?

Was noch auffällig ist: du hast GND auf dem Scope mitgeschnitten, leider 
recht unglücklich skaliert, aber auch mit circa 5mVss erkennbar. 
5mV/20mA = 250mOhm.

Das war ja schon mein erster Gedanke vorhin: Am Keithley irgendwo 
geerdet, und Gleichstrom auf dem PE?
Scope: klar, ist hart geerdet via PE. Oder???
8V-NT: ???
Funktionsgenerator zur PWM-erzeugung: ???


> Die Schaltung entspricht exakt der Skizze.
Bitte um Komplettierung der Verstrippung mit allen angeschlossenen 
Geräten. Inclusive aller PE, inclusive Steckdosenbeschreibung (ie hängt 
das alles an einer Steckdosenleiste versus Keithley im Nachbarraum)
Die 10mV müsen doch irgendwoher kommen. Achso: rein zufällig 5mV auf 
deinem gemessenem GND, oder 10mV/2 = 5mV (also Spannungsabfall an einer 
von zwei Verbindungsstrippen)

Hinweis: Wenn (falls) wie ich vermute diese 10mV bei abgeschalteter LED 
im Dauerstrich auftreten: Scope ist gut, dein Fluke ist aber viel 
mobiler um solche Spannungabfälle zu suchen und zu ergründen.


Ein letzter:
c) Liegt die Flussspannung der LEDs (beim Messen mit K.) auch 10mV höher 
(das erwarte ich). Aufm Scope ist nichts zu sehen wegen Übersteuerung, 
ausserden wird die Auflösung deines Scopes dafür sowieso nicht 
ausreichen. Aber auch diese Spannung lässt sich Problemlos mit deinem 
Fluke messen: PWM dauervollgas auf 100%, DMM anstatt Scope an derselben 
Stelle anklemmen; Messvorgang am K. starten.

Hallo! Danke für die Antworten.

Ich werde versuchen alles zu beantworten aber das wird etwas dauern.
Ich melde mich.

Gruß
Fr4