Ich möchte mit einem Schwingkreis eine Spule (der Sensor) zum schwingen bekommmen. Wenn ich nun mit Metall in die Nähe der Spule komme, wird sich die Induktivität der Spule erhöhen und die Resonanzfrequenz verschieben. Was für einen Schwingkreis kann ich dazu aufbauen, der sich möglichst schnell ändert und einfach aufzubauen ist? Ich habe gerade etwas gesucht, eine Meissner-Schaltung geht nicht, weil ich an der Spule keine zweite Wicklung habe. Das gleiche gilt für die Hartley-Schaltung. Ist die Colpitts-Schaltung eine Lösung oder gibt es bessere Varianten? Gruß Fritz
Hi, Fritz, googele mal unter "metal detector". Da bekam ich gerade "Ergebnisse 1 - 10 von ungefähr 4.530.000 für "metal detector"." Wenn es Dir auf Empfindlichkeit ankommt, dann sind die differentiellen Detektoren zu bevorzugen, die mit zwei Spulen ausgerüstet sind und den Unterschied auswerten. Ciao Wolfgang Horn
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Hallo Fritz "Ich möchte mit einem Schwingkreis eine Spule (der Sensor) zum schwingen bekommmen. Wenn ich nun mit Metall in die Nähe der Spule komme, wird sich die Induktivität der Spule erhöhen und die Resonanzfrequenz verschieben." i.A. wird sich die Induktivität in Anwesenheit von Metallen verringern. Ausnahmen bilden ferromagnetische Metalle wie Eisen, die zumindest bei niedrigen Frequenzen die Induktivität erhöhen. "Was für einen Schwingkreis kann ich dazu aufbauen, der sich möglichst schnell ändert und einfach aufzubauen ist?" Die Schwingfrequenz ändert sich genauso schnell, wie sich das Metall der Spule nähert. "Ist die Colpitts-Schaltung eine Lösung oder gibt es bessere Varianten?" Colpitts ist die bekannteste Oszillatorschaltung für zweipolige Spulen. es gibt aber noch eine einfachere, bei der sogar der Schwingkreis nur zweipolig angeschlossen wird (siehe Anhang). Zu beachten ist nur, dass die Amplitude auf wenige 100 mV reduziert werden muß, da sonst die Sinusspannung verzerrt und die Frequenz nicht nur durch die LC-Resonanzfrequenz bestimmt wird. Die Amplitude wird durch den Strom in dem Widerstand bestimmt. Jörg
Hallo Jörg, danke für die Antworten. Zur Induktivität: Die hängt doch vom Spulenkernmaterial ab, also von my_0 (Μ oder mü gesprochen) Wenn es eine Luftspule ist, dann ist my_0 = 1. Wenn man nun einen Eisenkern oder ähnliches in die Spule bringt, hat er ein my_0 << 1. Deshalb wird die Induktivität größer. Oder verstehe ich da etwas falsch? Fritz
Ein nicht ferromagnetisches Material wirkt hauptsächlich kapazitiv, erhöht die kapazitive Kopplung zwischen den Windungen und verringert damit die Induktivität. Zum Abgleich von Filtern benutzt man gern den "Zauberstab", der an einem Ende ein Stück Ferrit, am anderen zum Beispiel Messing hat, damit kann man beim Filter-Wobbeln die richtige Richtung sehen, ob mehr oder weniger Induktivität richtig wäre.
@Christoph
Wenn ein nicht ferromagnetisches Material haupsächlich die kapazitive
Kopplung zwischen den Windungen vergrößern würde, hätte das keinen
Einfluss auf die Induktivität. Vielmehr müßte die Vergrößerung der
Kapazität die Schwingfrequenz verringern. Das Material würde also die
Frequenz in die gleiche Richtung verändern wie ein ferromagnetisches.
@Christoph & Fritz
Tatsächlich wirkt auch ein nicht ferromagnetisches Material als
Spulenkern magnetisch. Hochfrequente magn. Wechselfelder verursachen in
Metallen Wirbelströme, die das Feld aus dem Material verdrängen
("magnetischer" Skin-Effekt). Metalle wie z.B. Messing verhalten sich
für hochfrequente Felder diamagnetisch, d.h. µ < 1. Nur deshalb
verkleinert sich die Induktivität, wenn man einen Messinkern einführt.
Jörg
Der Diamagnetismus hat vermutlich nur einen geringen Einfluß, da er eine sehr kleine Änderung der Induktivität ausmacht, im Gegensatz zum Ferromagnetismus. Die Kapazitäten, die ich genannt habe liegen gleichzeitig zwischen vielen Windungen, das ist mit einem einfachen Schwingkreis nicht vergleichbar, eher mit den kapazitiv belasteten Laufzeitleitungen, wie die alte 4usec-Leitung im TV-Empfänger oder die Verzögerungsleitungen im Oszilloskop. Wirbelströme im Messing erzeugen vor allem eine Dämpfung des Wirkwiderstands, also eine Verschlechterung der Güte, aber wenig Änderung des Blindwiderstands. Die Kapazitäten ändern vermutlich die Selbstinduktion, schließen die magnetische Kopplung zwischen benachbarten Windungen kapazitiv kurz, oder so ähnlich, das ergibt viele kleine Schwingkreise, jedenfalls wird aus der einfachen Spule ein komplexeres Bauteil.
@Christoph "Der Diamagnetismus hat vermutlich nur einen geringen Einfluß, da er eine sehr kleine Änderung der Induktivität ausmacht, im Gegensatz zum Ferromagnetismus." Ich schrieb ja auch nur, dass Messing bei hohen Frequenzen diamagnetisch wirkt. Mit dem klassischen Diamagnetismus bei statischen Feldern hat das überhaupt nichts zu tun. Diese diamagnetische Wirkung bei hohen Frequenzen ist genauso dominierend für den Einfluß auf die Induktivität wie der Ferromagnetismus bei niedrigen Frequenzen. "Die Kapazitäten, die ich genannt habe liegen gleichzeitig zwischen vielen Windungen, das ist mit einem einfachen Schwingkreis nicht vergleichbar, eher mit den kapazitiv belasteten Laufzeitleitungen, wie die alte 4usec-Leitung im TV-Empfänger oder die Verzögerungsleitungen im Oszilloskop." Das ist nach wie vor ein einfacher Schwingkreis. Kapazitive Kopplungseffekte, wie Du sie beschreibst, kommen erst weit oberhalb der Resonanzfrequenz zum Tragen und sind daher vernachlässigbar. "Wirbelströme im Messing erzeugen vor allem eine Dämpfung des Wirkwiderstands, also eine Verschlechterung der Güte, aber wenig Änderung des Blindwiderstands." Das ist falsch. Dämpfung erzeugen die Wirbelströme allenfalls im unteren Frequenzbereich (< 1 MHz), wo Messimg u.a. aus diesem Grund auch nicht für Spulenkerne verwendbar ist. Bei höheren Frequenzen können die Wirbelströme nicht mehr ins Material eindringen (Skin-Effekt) und folglich das Material auch nicht mehr aufheizen. Für hohe Frequenzen geht die effektive Permeabilität µ von Messing und allen anderen Metallen gegen null. Ausschließlich daraus resultiert die erhebliche Verringerung der Induktivität beim Einführen eines Messingkernes. "Die Kapazitäten ändern vermutlich die Selbstinduktion," Nein, das hat nichts damit zu tun. "schließen die magnetische Kopplung zwischen benachbarten Windungen kapazitiv kurz, oder so ähnlich, das ergibt viele kleine Schwingkreise, jedenfalls wird aus der einfachen Spule ein komplexeres Bauteil." Wie gesagt, wirkt sich das erst bei Frequenzen weit oberhalb der Resonanzfrequenz aus. Bei der Resonanzfrequenz kannst Du die Spule getrost als einfache Spule betrachten. Jörg
Wenn man eine Luftspule auseinanderbiegt, verringert sich die Induktivität, so kann man sie etwa um 10 Prozent verringern, mehr geht nicht. Das ist eindeutig eine Veränderung der Selbstinduktion von einer zur anderen Windung, die beim Auseinanderbiegen geringer wird. Ich meine immer noch, dass die kapazitive Wirkung eines nicht ferromagnetischen Kerns entscheidend ist für eine Induktivitätsänderung, aber habe in der Literatur dazu noch nichts gefunden. Die Funk-, Radio- und Fernsehtechnik in der die für konzentrierte Induktivitäten interessanten Frequenzbereiche vorkommen, ist eben eine nicht sehr wissenschaftlich gewachsene Kunst. Man hat mehr durch Probieren und anschließendes Erstellen von Nomogrammen praktische Bemessungsregeln gefunden, wenn ich so die alten "Transistorsender/ Empfänger"- Bücher von Harry Koch anschaue. Ersatzschaltpläne gibts erst seit "Spice" und Konsorten.
@Christoph "Wenn man eine Luftspule auseinanderbiegt, verringert sich die Induktivität, so kann man sie etwa um 10 Prozent verringern, mehr geht nicht." Wie kommst Du auf ausgerechnet 10 % ? Das hängt sehr stark von der ursprünglichen Bauform der Spule ab. Von der kompakt gewickelten Spule bis zum gerade gestreckten Draht sind es auf jeden Fall weit mehr als 10 %. "Das ist eindeutig eine Veränderung der Selbstinduktion von einer zur anderen Windung, die beim Auseinanderbiegen geringer wird" Was verstehst Du unter "Selbstinduktion von einer zur anderen Windung" ? Das ist alles schon seit langem bekannt. Die Induktivität ist definiert als Quotient von Fluß und Strom L = Phi/I. Wenn die Windungen dichter beieinander liegen, verstärken sich die Felder der Einzeldrähte zu einem stärkeren Gesamtfeld, sodass beim gleichen Strom ein größerer magnetischer Fluß entsteht. Nur deshalb erhöht sich die Induktivität. "Ich meine immer noch, dass die kapazitive Wirkung eines nicht ferromagnetischen Kerns entscheidend ist für eine Induktivitätsänderung, aber habe in der Literatur dazu noch nichts gefunden" Das ist keine Frage der Meinung. Mit etwas fundiertem Wissen aus den Grundlagen der Elektrotechnik kann man sich das leicht selbst überlegen. Messing verdrängt das Magnetfeld, reduziert dadurch den Gesamtfluß und damit die Induktivität. Das ist alles. "Die Funk-, Radio- und Fernsehtechnik in der die für konzentrierte Induktivitäten interessanten Frequenzbereiche vorkommen, ist eben eine nicht sehr wissenschaftlich gewachsene Kunst. Man hat mehr durch Probieren und anschließendes Erstellen von Nomogrammen praktische Bemessungsregeln gefunden, wenn ich so die alten "Transistorsender/ Empfänger"- Bücher von Harry Koch anschaue" Du darfst nicht aus wenigen Dir bekannten Büchern auf die ganze wissenschaftliche Disziplin schließen. Die Nachrichtentechnik ist eine außerordentlich wissenschaftliche Kunst, die sich u.a. mit genau diesen Themen beschäftigt. "Ersatzschaltpläne gibts erst seit "Spice" und Konsorten" Das ist Unsinn. Ersatzschaltpläne sind so alt wie die Elektrotechnik selbst. Ich habe hier rund 80-Jahre-alte Texte, in denen schon Ersatzschaltbilder von Bauteilen zu finden sind. Damals, ohne PC, konnte "Otto Normaltechhniker" allerdings praktisch nichts damit anfangen und deshalb hat man die Techniker in ihrer Ausbildung nicht damit belastet. Damit mußten sich seit jeher nur die Ingenieure herumschlagen. Jörg
Ich habe einen dicken Wälzer zum Thema Modellierung elektronischer Bauelemente, viel zu Halbleitermodellen, aber das Kapitel zu Induktivitäten und Übertragern ist ziemlich dünn. In einem meiner Bücher zur Magnettheorie ist der Diamagnetismus nur für statische Felder erwähnt, für dynamische Felder spricht niemand von Diamagnetismus. Und statisch bewegen sich die Effekte im ppm-Bereich, das Mü von Kupfer ist 1 - 5ppm, Wasser hat -9ppm und Wismut -154ppm. Niemand bringt absichtlich nicht-ferromagnetisches Matall in Spulen ein, weil es keinen praktischen Nutzen hat. Nur Schatzsucher träumen davon, auf ihrem zappelnden Zeigerinstrument einen Ausschlag auf des Wort "Gold" zu bekommen. In Helix-Filtern werden Alu-Kerne zum Abgleich eingeschraubt, aber das ist einfach eine kapazitive Verkürzung des oben leerlaufenden Lambda-Viertel-Kreises, und hat nichts mit einer Induktivitätsänderung zu tun, auch wenn das Bauteil von außen genauso aussieht wie irgendwelche Filterkreise.
"Ich habe einen dicken Wälzer zum Thema Modellierung elektronischer Bauelemente, viel zu Halbleitermodellen, aber das Kapitel zu Induktivitäten und Übertragern ist ziemlich dünn." Wenn sich ein Buchautor zu bestimmten Themen etwas bedeckt hält, liegt das oft daran, dass er von diesen Dingen nicht so viel Ahnung hat oder dass sie einfach zu weit führen würden. "In einem meiner Bücher zur Magnettheorie ist der Diamagnetismus nur für statische Felder erwähnt" Das ist auch so üblich "für dynamische Felder spricht niemand von Diamagnetismus" Richtig, ich auch nicht. Deshalb sagte ich, dass sich Messing bei hohen Frequenzen diamagnetisch verhält. Das soll heißen, dass sich Messing bei hohen Frequenzen genau so verhält als wäre es diamagnetisch, also das Magnetfeld nach außen verdrängt. Der Unterschied ist nur, dass der Effekt um viele Größenordnungen stärker ist als der "echte" Diamagnetismus. Im Grunde genommen ist massives Messing für HF-Magnetfelder sogar völlig undurchlässig. "Und statisch bewegen sich die Effekte im ppm-Bereich, das Mü von Kupfer ist 1 - 5ppm, Wasser hat -9ppm und Wismut -154ppm" Deshalb kann man diese Effekte bei der Spule vernachlässigen. "Niemand bringt absichtlich nicht-ferromagnetisches Matall in Spulen ein, weil es keinen praktischen Nutzen hat" Aber sicher doch. Spulen für Frequenzen über 100 MHz werden meistens mit Messingkernen abgeglichen. Das geht auch schon ab 1 MHz, allerdings sind da Ferritkerne besser geeignet. "Nur Schatzsucher träumen davon, auf ihrem zappelnden Zeigerinstrument einen Ausschlag auf des Wort "Gold" zu bekommen" Und was denkst Du, wie die Suchspule eines Metallsuchgerätes NE-Metalle unter bis zu 1 m feuchter Erde kapazitiv erkennen kann ? Wieso nimmt man dann überhaupt eine Suchspule und nicht gleich einen kapazitiven Sensor ? Außerdem müßte ein kapazitiv wirkender Metalldetektor extrem empfindlich auf Kapazitätsänderungen in unmittelbarer Nähe reagieren, also auf kleinste Abstandsänderung zum Boden. Wie sollte man mit einer derart instabilen Anzeige noch Metall finden können ? "In Helix-Filtern werden Alu-Kerne zum Abgleich eingeschraubt, aber das ist einfach eine kapazitive Verkürzung des oben leerlaufenden Lambda-Viertel-Kreises, und hat nichts mit einer Induktivitätsänderung zu tun, auch wenn das Bauteil von außen genauso aussieht wie irgendwelche Filterkreise" Das ist wohl richtig, hat aber nichts mit dem NE-Metall in der Spule zu tun Jörg
Die Spulen über 100 MHz zum Beispiel von Neosid sind eben Helixkreise. Zitat aus dem Katalog http://www.neosid.de/DWL/Teil3/Teil_3.pdf : "Der Abgleich wird mit einem Metallkern vorgenommen, der eine Erhöhung der Kapazität bewirkt und metallisch mit dem Abschirmbecher verbunden ist. Ein anderes Abgleichsystem verwendet ebenfalls einen Metallkern, der induktiv wirkt und eine Erniedrigung der Induktivität der Wendel herbeiführt." Da kann ich es mir also aussuchen, wie das funktioniert und gemeint ist. Dass Metalldetektoren kapazitiv arbeiten habe ich nicht behauptet. Es sind meiner Meinung nach Wirkwiderstandsänderungen durch Wirbelstromverluste, aber das sagte ich schon. Die Impedanz einer Spule, einfachstes Ersatzschaltbild ein idealer R und ein ideales L in Serien (oder Parallel)schaltung, bei einer Messfrequenz betrachtet ist ein Punkt in der komplexen Widerstandsebene, horizontal der Wirkwiderstand R , vertikel der Blindwiderstand XL aufgetragen. Ein eingebrachter Ferritkern, hochohmig, daher kaum Wirbelströme, bewirkt eine Verschiebung des Punktes auf einer Senkrechten nach oben. Eine reine Wirkwiderstandsänderung durch Wirbelstromverluste wäre eine horizontale Verschiebung, und eine Mischung aus beidem zum Beispiel durch Eisenkern wäre eine schräge Verschiebung weg vom Nullpunkt.
"Die Spulen über 100 MHz zum Beispiel von Neosid sind eben Helixkreise. Zitat aus dem Katalog http://www.neosid.de/DWL/Teil3/Teil_3.pdf : "Der Abgleich wird mit einem Metallkern vorgenommen, der eine Erhöhung der Kapazität bewirkt und metallisch mit dem Abschirmbecher verbunden ist. Ein anderes Abgleichsystem verwendet ebenfalls einen Metallkern, der induktiv wirkt und eine Erniedrigung der Induktivität der Wendel herbeiführt." Da kann ich es mir also aussuchen, wie das funktioniert und gemeint ist" Nein, aussuchen kannst Du da garnix. Wie der von Dir zitierte Text bereits richtig aussagt, erhöht sich die Kapazität und die Induktivität verringert sich in Anwesenheit eines Metallkernes. D.h., die Frequenz wird einmal niedriger und einmal höher. Du kannst also bereits aufgrund der Frequenzänderung ganz eindeutig erkennen, ob die Wirkung induktiv oder kapazitiv ist. Kapazitiv ist sie nur, wenn der Kern am Ende eines Resonators eingeführt wird, wo elektrische Felder dominieren. Es geht hier aber nicht um Resonatoren sondern um richtige gewickelte Spulen mit einem parallelgeschalteten Kondensator, dessen Kapazität i.d.R. relativ groß gegenüber den parasitären Windungskapazitäten ist. Hier gibt es in erster Linie einen magnetischen Effekt. Das kann jeder leicht testen, indem er einen Messingstab in eine Oszillatorspule einführt und feststellen wird, dass die Frequenz höher wird -> induktiver Effekt "Dass Metalldetektoren kapazitiv arbeiten habe ich nicht behauptet" Hat sich aber so angehört. "Es sind meiner Meinung nach Wirkwiderstandsänderungen durch Wirbelstromverluste, aber das sagte ich schon" Einfache Metalldetektoren arbeiten mit 2 HF-Oszillatoren, von denen einer mit einer stabilen Frequenz arbeitet und die Frequenz des anderen durch den Schwingkreis bestimmt wird, in den die Suchspule eingebaut ist. Durch Mischung beider Frequenzen entsteht eine Schwebungsfrequenz, die hörbar gemacht wird und sehr empfindlich auf Frequenzänderungen des Suchspulen-Oszillators reagiert. Der Wirkwiderstand bzw. die Dämpfung des Schwingkreises hätten aber nur geringe bis keine Auswirkung auf die Frequenz. Derartige Metalldetektoren dürften also Deiner Meinung nach garnicht funktionieren - tun sie aber doch. "Die Impedanz einer Spule, einfachstes Ersatzschaltbild ein idealer R und ein ideales L in Serien (oder Parallel)schaltung, bei einer Messfrequenz betrachtet ist ein Punkt in der komplexen Widerstandsebene, horizontal der Wirkwiderstand R , vertikel der Blindwiderstand XL aufgetragen. Ein eingebrachter Ferritkern, hochohmig, daher kaum Wirbelströme, bewirkt eine Verschiebung des Punktes auf einer Senkrechten nach oben. Eine reine Wirkwiderstandsänderung durch Wirbelstromverluste wäre eine horizontale Verschiebung, und eine Mischung aus beidem zum Beispiel durch Eisenkern wäre eine schräge Verschiebung weg vom Nullpunkt" Richtig und ein Messingkern ergibt bei genügend hohen Frequenzen eine senkrechte Verschiebung nach unten. Jörg
Ich habe nochmal meine (ältere) Fachliteratur gewälzt. Ernsthafte wissenschaftliche Bücher, wie der Meinke/Gundlach (meine Ausgabe von 1962) oder Megla ( noch älter) kennen keine Induktivitätsabstimmung mit anderen als ferromagnetischen Materialien. Es gibt allerdings das Variometer mit Kurzschlußwicklung, das unserem Fall nahe kommt. Diese kurzgeschlossene Wicklung bildet die Sekundärwicklung eines Übertragers, und wird mehr oder weniger in das Feld des Primärkreises, also der eigentlichen, auf diese Weise abstimmbaren Induktivität eingetaucht. Hier verringert sich die Induktivität tatsächlich, abhängig von der Verkopplung der beiden Kreise. Ein zweiter Fall ist die Betrachtung eines Abschirmbechers über der Spule, der ebenfalls eine Art Kurzschlußwicklung darstellt, und in gleicher Weise eine Induktivitätsverminderung bewirkt. Durch Eindrücken dieses Bechers könne sogar ein Feinabgleich erfolgen. Im Megla ist ein Topfkreis abgebildet, dessen Innenleiter gewendelt ist. Ein in der Wendel einschraubbarer Metallkern schließt die Windungen der Reihe nach kapazitiv kurz, wodurch seine Resonanzfrequenz steigt. Poulärwissenschaftlichere Werke wie ein Buch vom guten Heinz Richter (1971) erwähnen nur kurz, dass nicht ferromagnetische Kerne in der Praxis selten vorkommen, die Induktivität verringern ( ohne Erklärung) und es damals einen Fernsteuersender gab, der in der Frequenz durch Austausch des Ferrits gegen Alukern in einen anderen Frequenzbereich umgebaut werden konnte. Der RPB-Band 80 "Das Spulenbuch" zeigt am Rande, dass man in der Frühzeit des UKW-Empfangs, noch in Röhrentechnik, Variometer mit Alukern benutzt hat. Ach ja für Messing wird im Zusamnmenhang mit Skineffekt und Einfluß von Versilberung erwähnt dass es je nach Zinkanteil schon fast ferromagnetische Permeabilitäten erreichen könne, es sei ein denkbar schlechtes Material für Hochfrequenz, wenn kein ausreichend dicker Silberbelag das Messing abschirmt.
Hallo, ich will mich nicht sonderlich in die Diskussion einmischen, die Wirkungsweise ist mir auch relativ egal. Man hat auch in der Frühzeit der Transistor-UKW-Tuner Alu- oder Messingkerne für den Abgleich benutzt. Damals, weil es keine Ferrite gab, die mit ausreichend geringen Verlusten im Bereich um 100MHz aufwarten konnten. Später war sparen angesagt und man beschloß, Luftspulen, die man zum Abgleich einfach passen biegt, tun es auch (japanische Taschenradios dürften damit angefangen haben). Wenn es der Meinungsbildung förderlich ist, mach eich mal ein paar Bilder von UKW-Tunern aus dieser Zeit. Müßte ich nur meine Radios mal aufschrauben. TV-VHF-Tuner hatten übrigens auch Messingkerne als Abgleichelemente. Gruß aus Berlin Michael
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Ja damals gab es noch keine Kapazitätsdioden, Drehkondensatoren waren für UKW etwas groß, daher ist man diese Kompromisse eingegangen. Ich will die Diskussion auch langsam beenden, das Variometer aus dem Meinke-Gundlach scheint mir der richtige Ansatz zu sein. Beim Wort Wirbelstrom-Verluste denkt man erst mal an Wirkleistung, da aber die transformatorische Kopplung unvollständig ist, gibt es auch Blindanteile. Hier das einfachste Ersatzschaltbild eines unvollständig gekoppelten realen Übertragers. Aus dem schon erwähnten Wälzer (1072 Seiten) "Elektronische Bauelemente, Funktion, Grundschaltungen , Modellierung mit SPICE" , Springer Verlag 1998 ISBN 3-540-60991-1. Auf den folgenden Seiten wird das Ersatzschaltbild immer komplizierter, für Spice gibts aber fertige Modelle, das wird auch beschrieben. Schön die professorenhafte ( der Autor Reisch ist Prof an der FH Kempten) Formulierung "...folgt mühelos..."
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Und hier der Meinke-Gundlach, der genau diese drei Elemente L1, L2 und M für ein kurzgeschlossenes Variometer benutzt und eine Verkleinerung der ursprünglichen Induktivität abhängig von der Ankopplung beschreibt. Das kurzgeschlossene Variometer ist ja ein Spezialfall der Wirbelstrombildung in einem Metallteil in der Spule, die hier ganz bewußt und einstellbar provoziert wird. Klar ist auch die Bemerkung "mit festerer Kopplung sinkt die Spulengüte" das ist eine Folge der Verluste.
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Wegen Jörgs Frage "Was verstehst Du unter "Selbstinduktion von einer zur anderen Windung" ?" noch aus dem RPB-Band Nr. 80 "Das Spulenbuch" von H. Sutaner 1972 die etwas umständlich erklärte Darstellung, warum ein aufgewickelter Draht mehr Induktivität aufweist als ein gestreckter. Die "Urspannungen" durch Induktion , wenn die "magnetischen Kraftlinien" einer Windung eine Nachbarwindung schneiden, addieren sich. Eine lineare Überlagerung von Feldern erklärt mir noch nicht warum die Induktivität steigt. Die genannten 10 Prozent Änderung sind ein Erfahrungswert für Luftspulen mit ein paar mm Durchmesser, die man zum Abgleich auseinanderbiegt, sodaß die Windungen wenige paar Zehntel mm auseinanderklaffen.
@Michael "Später war sparen angesagt und man beschloß, Luftspulen, die man zum Abgleich einfach passen biegt, tun es auch (japanische Taschenradios dürften damit angefangen haben)." Du mußt doch zugeben: Einfacher und billiger geht's kaum ;-) "Wenn es der Meinungsbildung förderlich ist, mach eich mal ein paar Bilder von UKW-Tunern aus dieser Zeit. Müßte ich nur meine Radios mal aufschrauben" Danke für das Angebot, aber von mir aus mußt Du diesen Aufwand nicht machen. Ich habe da auch schon ausreichend Vieles von innen gesehen. "TV-VHF-Tuner hatten übrigens auch Messingkerne als Abgleichelemente" Du meinst vermutlich die alten Trommeltuner, bei denen für jeden der 11 Kanäle ein kompletter Spulensatz umgeschaltet wurde. Dort waren massenweise Messingkerne verbaut. @Christoph Ich habe nochmal meine (ältere) Fachliteratur gewälzt. Ernsthafte wissenschaftliche Bücher, wie der Meinke/Gundlach (meine Ausgabe von 1962) oder Megla ( noch älter) kennen keine Induktivitätsabstimmung mit anderen als ferromagnetischen Materialien" Was aber nicht heißen muß, dass es nicht gängige Praxis ist oder war. Auch Autoren können ja nicht alles wissen. Weitgehend unbekannt ist auch das "Schleifer-Variometer", das vorwiegend im UHF-Bereich zum Einsatz kam. Damit wurde die Resonatorlänge mit einem Schleifer nach Bedarf verkürzt. "Es gibt allerdings das Variometer mit Kurzschlußwicklung, das unserem Fall nahe kommt. Diese kurzgeschlossene Wicklung bildet die Sekundärwicklung eines Übertragers, und wird mehr oder weniger in das Feld des Primärkreises, also der eigentlichen, auf diese Weise abstimmbaren Induktivität eingetaucht. Hier verringert sich die Induktivität tatsächlich, abhängig von der Verkopplung der beiden Kreise" Es kommt unserem Fall nicht nur nahe sondern ist ihm äquivalent. Der massive Messinkern (es könnte genauso gut ein dünnwandiges Rohr sein) schließt alle eventuell auftretenden Induktionsspannungen im Inneren über die äußere Mantelfläche kurz. Genau darauf beruht auch seine diamagnetische Wirkung bei hohen Frequenzen. "Ein zweiter Fall ist die Betrachtung eines Abschirmbechers über der Spule, der ebenfalls eine Art Kurzschlußwicklung darstellt, und in gleicher Weise eine Induktivitätsverminderung bewirkt" Das ist exakt der gleiche Effekt, zumindest bei hohen Frequenzen und nicht-ferromagn. Abschirmmaterial. Die magn. Feldlinien können die Abschirmung nicht durchdringen und so bleibt für den magn. Rückfluß der Spule nur der enge Zwischenraum zwischen Abschirmung und Spule, während ohne Abschirmung die gesamte Umgebung der Spule zur Verfügung steht. Daraus ergibt sich bei Spulen mit Abschirmung ein größerer magn. Widerstand -> weniger magn. Fluß -> kleinere Induktivität. "Im Megla ist ein Topfkreis abgebildet, dessen Innenleiter gewendelt ist. Ein in der Wendel einschraubbarer Metallkern schließt die Windungen der Reihe nach kapazitiv kurz, wodurch seine Resonanzfrequenz steigt" Wer sagt das ? Um die Wendeln kapazitiv kurzschließen zu können, müßte die Kapazität zwischen Kern und Draht um Größenordnungen größer sein als die Schwingkreiskapazität, sonst gäbe es u.U. mehrere verkoppelte Resonanzen. Dazu dürfte dazwischen nur ein µm-breiter Spalt sein. Das ist bei einer freitragenden Spule nicht machbar und mit Spulenkörper schon garnicht. "Ja damals gab es noch keine Kapazitätsdioden, Drehkondensatoren waren für UKW etwas groß, daher ist man diese Kompromisse eingegangen" Warum sollten Drehkondensatoren für UKW groß sein ? Sie sind auf jeden Fall wesentlich kleiner als für MW und sie sind auch nicht unbedingt größer als Variometer. Sie haben allenfalls eine etwas aufwendigere Mechanik. "Wegen Jörgs Frage "Was verstehst Du unter "Selbstinduktion von einer zur anderen Windung" ?" noch aus dem RPB-Band Nr. 80 "Das Spulenbuch" von H. Sutaner 1972 die etwas umständlich erklärte Darstellung, warum ein aufgewickelter Draht mehr Induktivität aufweist als ein gestreckter. Die "Urspannungen" durch Induktion , wenn die "magnetischen Kraftlinien" einer Windung eine Nachbarwindung schneiden, addieren sich. Eine lineare Überlagerung von Feldern erklärt mir noch nicht warum die Induktivität steigt" Das wundert mich nicht; "etwas umständlich erklärte Darstellung" ist wirklich sehr schmeichelhaft ausgedrückt. Die Formulierung ist grauenhaft schlecht und trägt in keinster Weise zum Verständnis bei. Da rollen sich jedem Physiker und E-Techniker die Fußnägel hoch. Wie ich bereits schrieb gilt die grundlegende Formel L = Phi/I. Induktivität ist also ein Maß dafür, wieviel magn. Fluß die Spule mit einem bestimmten Strom erzeugen kann. Dabei ist zu beachten, dass I der tatsächlich durch den Draht fließende Spulenstrom ist, während Phi der insgesamt vom Draht umschlossene Fluß ist und sich als Produkt von Windungszahl und physikalischen Fluß ergibt. Bei einem gestreckten Draht laufen die magn. Feldlinien konzentrisch um den Draht herum und man kann durch Integration der Flußdichte den Gesamtfluß ausrechnen. Wenn man nun, wie in einer Spule, Drähte gleicher Stromrichtung dicht zusammenlegt, gibt es einen ganz kleinen Bereich zwischen benachbarten Drähten, wo die magn. Feldlienien einander entgegenlaufen und sich aufheben. Im restlichen wesentlich größeren Raum um die Drähte herum addieren sich die Feldstärken, sodass sich der Fluß bei gleichbleibenden Strom deutlich vergrößert. Also: Gleicher Strom, mehr Fluß -> größere Induktivität. Wenn man sich das einprägt, versteht man auch ganz einfach, warum die Induktivität bei sonst gleichbleibender Geometrie quadratisch mit der Windungszahl steigen muß. Jörg
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