Signalausbreitungsgeschwindigkeit Koaxialkabel

Auch ohne Oszilloskop wird die Geschwindigkeit noch immer aus Weg durch 
Zeit berechnet.

Issa schrieb:
> wie kann ich aus der Laufzeit des Signals die
> Signalausbreitungsgeschwindigkeit über das Koaxialkabel
> berechnen, nur anhand des Oszilloskop.

Komisch. Zu meiner Zeit nannte man es noch messen,
wenn ein Meßgerät (z.B. Oszilloskop) beteligt war.

Im Gegensatz zu berechnen, was aber natürlich die
Kenntnis einiger Materialkonstanten (hier: die
Dielektrizitätkontante des Isolators) erfordert.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Du könntest einseitig einen Nadelimpuls-Generator und ein Oszilloskop an
> das Kabel anschließen
Ich könnte das mit einem simplen steilflankigen Rechteckgenerator. Da 
sieht man auf dem Oszi die Reflexionen als Stufen.

Allerdings sind die Anforderungen an Issa schon gewaltig, denn es steht 
angeblich nur ein Oszilloskop zur Verfügung. Und sonst nichts.

Issa schrieb:
> Hat jemand einen Tipp?
Die Frage hat mit DIGITALER ELEKTRONIK nichts zu tun.

Wenn das Stück länger ist, kann man auch mit einem Funktionsgenerator 
erst an das Scope gehen, und das Ende offen lassen, bei Lambda/4 ist 
dann das erstemal die Spannung weg. Diese Messung geht recht präzise.

Hier etwas zum Fernsehen:
https://www.youtube.com/watch?v=TpIIftvQPFM

Errechnen kannst du die Geschwindigkeit, wenn du den Verkürzungsfaktor 
des Kabels kennst.

Wenn euch das lieber ist, dann lasse ich solche Threads halt im "µC & 
Digitalelektronik" Forum stehen. Seis drum. Ich werde drüber wegkommen 
und bekomme meine Zeit auch anders rum. Gute Nacht.

fr schrieb:
> Etwas mehr wird es schon sein ^^ Da fehlt noch der Faktor 1000 :)

Richtig!

Erich schrieb:
> Naja, vielleicht eher 1/1000 davon.

Falsch, da wären wir beim Schall.

Issa schrieb:
> Hat jemand einen Tipp?

Google: "Signalausbreitungsgeschwindigkeit über das Koaxialkabel 
berechnen"

1. Treffer
https://www.ld-didactic.de/literatur/hb/d/p5/p5622_d.pdf

Bestimmung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Spannungsimpulsen auf 
Koaxialkabeln.

Berechnen kann man das auch:

Ausbreitungsverzögerung: t = WURZEL(dL * dC)
Wobei die Impedanz Z = WURZEL(dL / dC) ist.

Wenn man ein Kabel kauft ist zumindest die Impedanz bekannt.
https://ra.ziti.uni-heidelberg.de/pages/student_work/seminar/ws0405/Felix_Rembor/praesentation.pdf
Seite 6.

Noch Fragen?
mfg Klaus

Für Elektronik halte ich die inverse Geschwindigkeit für anschaulicher. 
Im Vakuum braucht die elektrom. Welle 3 Nanosekunden pro Meter. Auf dem 
Kabel sind es circa 5 ns/m.
Man kann die Kabellänge so wählen, dass man gegebener Oszilloskop- und 
Pulsgenerator-Anstiegszeit einen Effekt sehen kann.
Offenes oder kurzgeschlossenes Kabelende geht beides.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Ich schrieb:
>>> Es wird ungefähr 230 Kilometer pro Sekunde sein.
>
> fr schrieb:
>
>> Etwas mehr wird es schon sein ^^ Da fehlt noch der Faktor 1000 :)
>
> Erich schrieb:
>
>> Naja, vielleicht eher 1/1000 davon.
>
> Ja was denn nun?

230km/s wäre ja echt wenig! Das Licht vom/zum Mond braucht ca. 1,3 
Sekunden (380.000 km).

Licht breitet sich im Vakuum mit 300.000 km/s aus. Im Medium (Glas) ist 
es wegen der Dispersion etwa 2/3 davon. Das gilt sinngemäß auch für die 
Ausbreitung elektrischer Signale im Kabel.

Also etwa *200.000km/s*. Also Deine 230 mal 1000.

Thomas R. schrieb:
> Auf dem Kabel sind es circa 5 ns/m.

So funktioniert das in der Praxis und kann man auch tatsächlich mit 
einem einigermaßen schnellen Oszilloskop an ein paar Metern Leitung 
messen.

Carlo schrieb:
> und mit LTspice wird es einfacher ...

Naja, Simulation ist schon klasse. Ersetzt aber nicht das Erlebnis so 
eine Messung mit ein paar Meter Kabel und einem Oszi mal selber gemacht 
zu haben. Dabei werden sehr hohe Geschwindigkeiten und sehr kleine 
Zeiten anschaulich.

Carlo schrieb:
> ...aber Vorbereitungen können einfach mit der Simulation durchführen werden...

Was willst du denn da großartig vorbereiten?

Noch einmal:
Beitrag "Re: Signalausbreitungsgeschwindigkeit Koaxialkabel"

(Speicher-)Scope + im einfachsten Fall 9V-Block - los geht's...

Hallo,
Issa schrieb:
> Hallo zusammen;
> wie kann ich aus der Laufzeit des Signals die
> Signalausbreitungsgeschwindigkeit über das Koaxialkabel berechnen,
>  nur anhand des Oszilloskop.
> Hat jemand einen Tipp?

Schau dir mal das folgende Video, ich denke das dürfte deine Frage recht 
gut beantworten:

http://www.afug-info.de/Tipps-Tricks/Impedanz-messen/

rhf

Roland F. schrieb:
>> Hat jemand einen Tipp?
>
> Schau dir mal das folgende Video...

Ich frage mich gerade, ob das (gesamte Thema) den/die Fragesteller/in 
überhaupt noch interessiert, so rege er/sie sich im Verlauf beteiligt 
hat. Oder findet er das Thema nicht wieder, weil es verschoben wurde?
WER weiß..

Der TO ist vermutlich schon wech. Während der kkm, k2m, oder Mm 
Diskussion wahrscheinlich an Corona-Atemnot zugrunde gegangen.

Wenn der TO nur ein einkanaliges Oszi haben sollte, dann helfen 
unterschiedliche Kabellängen und die Einstellung x-y-Darstellung. Gerade 
beim analogen Oszi hilft über die Lissajous-Figuren auszuwerten die 
Auswertefehler nicht so idealer Schaltflanken zu verringern.

Carlo schrieb:
> Die optimale Messanordnung,
> voraussichtliche Fehlertoleranzen
>
> Zu erwartenden Werte .....
> und Nachher   mit den gemessenen vergleichen :-)

Erinnert mich immer mit großem Spass an ein Anfängerpraktikum 
Physik/Elektrotechnische Grundlagen. Übung Messung der Parameter einer 
Eisenkernspule (halber Trafo). Übungsbeginn 15:00 Ende 17:00 gegen 16:30 
waren die meisten Versuche erfolgreich abgeschlossen, die Leute 
weg...nur mein Kumpel und ich und der Übungsleiter, dem unsere Kurve 
nicht gefiel. Nachdem wir gegen 16:00 unsere (läppischen) Messungen zum 
dritten Mal durchgeführt hatten, nahm der Leiter den Versuch selbst in 
die Hand. Leider waren seine eigenen Messungen nicht besser als 
unsere...trotzdem bestand er aber darauf, dass die Messkurve falsch sei 
und wir den Versuch so nicht bestätigt bekämen! Gegen 18:00 wurde es 
lächerlich und der Leiter versuchte uns einen Deal aufzudrücken, der das 
Testat mit einem von uns unterschriebenem Kommentar geben wollte. Das 
haben wir kategorisch abgelehnt. Dann hat er spontan den Versuch 
abgezeichnet und ist verschwunden...Das Ganze konnte dann nur mit einem 
Feierabendbierchen in unserer Lieblingskneipe, direkt gegenüber dem 
Unigebäude (mit Öffnungszeiten von 8:00 bis 2:00), beendet werden...
Gruß Rainer

Rainer V. schrieb:
> Nachdem wir gegen 16:00 unsere (läppischen) Messungen zum
> dritten Mal durchgeführt hatten, nahm der Leiter den Versuch selbst in
> die Hand. Leider waren seine eigenen Messungen nicht besser als
> unsere...

Dann habt Ihr, so wie ich auch, beim Versuch korrekt gemessen und nicht 
wie viele andere die Werte hingemogelt. Wir hatte bei einem Motor auch 
nicht die entsprechende Kennlinie. In einem Fachbuch für Meister und FH 
stand übrigens die Begründung und wie gut die Idealkennlinie einer 
großen Maschine für so eine kleine Maschine für den Lehrbetrieb 
angenähert werden kann. Nachdem von rund 120 Studenten nur zwei Gruppen 
zu drei Personen nicht die schönen Ergebnisse hatten, ich den 
Laborversuchsleiter ausgefragt hatte, wie oft das vorkäme, kam ich auf 
eine Quote von 5% die nicht die Ergebnisse verschönerten.

Gustl B. schrieb:

>> Naja, vielleicht eher 1/1000 davon.
>
> Falsch, da wären wir beim Schall.

So, wie man ins Kabel hineinschreit, so schallt es auch wieder hinaus.
:-)

Carlo schrieb:
> ... und mit LTspice wird es einfacher ...
> Kostenloses Programm kann hier geladen werden
> 
https://www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html
> Datei downloaden und Simulation starten :-)
> Beitrag "Re: LTspice - Analyse einer Leiterbahn"

Das habe ich glatt übersehen. Helmut Sennewald hatte schon ein tief 
fundiertes Wissen. Ich hätte da noch zwei, drei Fragen....
mfg klaus

Issa schrieb:
> wie kann ich aus der Laufzeit des Signals die
> Signalausbreitungsgeschwindigkeit über das Koaxialkabel berechnen,
>  nur anhand des Oszilloskop.
> Hat jemand einen Tipp?

Ich habe genau den richtigen Beitrag bei YouTube gefunden.

#4 Coax Cable Troubleshooting; Koaxkabel Fehlerortung
https://www.youtube.com/watch?v=vf4gNyEDlAs

Dort wird anschaulich gezeigt wie man mit einem Oszi die Länge eines 
Koax Kabels messen kann. Es ist eine Laufzeitmessung und man braucht 
dazu den Verkürzungsfaktor des Kabels. Der steht im Datenblatt, hier ist 
er 0,66.

Man könnte auch den Verkürzungsfaktor selbst bestimmen  in dem man die 
Länge des Kabels mißt und dann die Laufzeit.

Der Beitrag beginnt mit einen analogen Oszi und endet mit einem Rigol 
1102, einem 100 Mhz digitalen Oszi. Hier kann man dann die Laufzeiten 
genauer ablesen. Die simplen Berechnungen werden genau erklärt.
mfg Klaus

Klaus R. schrieb:
> Dort wird anschaulich gezeigt wie man mit einem Oszi die Länge eines
> Koax Kabels messen kann.

Es ging ja um die Fortpflanzungsgeschwindigkeit und nicht die Länge. 
^^
Wie bereits gesagt, lässt sich die Geschwindigkeit bereits nur mit dem 
V-Faktor errechnen und wenn es erfordelich ist (und wenn man Spaß daran 
hat auch im Experiment leicht nachweisen). ;-)
W2AEWs Seite hat all diese Spielchen und Berechnungen in diversen Videos 
auch verfügbar, leicht verständlich und logisch hergeleitet.

goc911 schrieb:
> Ich habe kein koaxkabel sondern eine Kabeltrommel. Würde gerne
> die Länge nach o.g. Verfahren ermitteln. Geht das auch?
....
> Eine Einzelader, 0.75 Quadraht, waren mal 100m.

Die Antwort findest du ausführlich erklärt in den Videos von W2AEW...

goc911 schrieb:
> Würde gerne
> die Länge nach o.g. Verfahren ermitteln. Geht das auch?

Natürlich ginge das...aber ein allgemein zulässiges Verfahren zur 
Abschätzung von Kabelringen ist wiegen oder Windungszahlen ermitteln und 
nach der Kreisformel die Länge ausrechnen...das über die 
Ausbreitungsgeschwindigkeit zu mache, ist rein akademisch! Akademisch 
ist es natürlich nicht, wenn das Kabel 30km neben der A2 verbuddelt ist 
und man gern wüßte, wo es vielleicht gebrochen ist!
Gruß Rainer

Michael M. schrieb:
> Klaus R. schrieb:
>> Dort wird anschaulich gezeigt wie man mit einem Oszi die Länge eines
>> Koax Kabels messen kann.
>
> Es ging ja um die Fortpflanzungsgeschwindigkeit und nicht die Länge.
> ^^
> Wie bereits gesagt, lässt sich die Geschwindigkeit bereits nur mit dem
> V-Faktor errechnen und wenn es erfordelich ist (und wenn man Spaß daran
> hat auch im Experiment leicht nachweisen). ;-)

Eine unbekannte Fortpflanzungsgeschwindigkeit und eine bekannte Länge 
stehen eben über den V-Faktor und der Laufzeit in Beziehung.

HildeK schrieb:
> Naja, im Kabel hängt das direkt von der Dielektrizitätskonstante des
> Isolators zwischen Innen- und Außenleiter ab. Dann ist die
> Ausbreitungsgeschwindigkeit v = c/√ε_r.
> Dein angegebener Wert passt aber (Zufällig? Wieso eigentlich? Glas hat
> ε_r = 6...8!) ganz gut, weil bei Koax-Kabeln häufig PE als Isolator
> verwendet wird mit einem ε_r ≈ 2.4. Damit wird die
> Ausbreitungsgeschwindigkeit statt 3·10^8 m/s zu rund 2·10^8m/s (=
> 20cm/ns), oder wie oben schon vorgerechnet wurde, zu einer Laufzeit von
> ca. 5ns/m.
> Mit Glas als Isolator wären es nur ≈10cm/ns. Mit ungefähr dem Wert
> (12-15cm/ns) kann man bei Epoxy-Leiterplatten rechnen.

HildeK hat hier noch ε_r als wichtigen Parameter benannt. Das ist ein 
äußerst interessanter Punkt.
"Dann ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit v = c/√ε_r."

Saturn bietet eine kostenlose Variante des PCB Toolkit an. Der Tab 
"Conduktor Impedance" zeigt die Zusammenhänge von Z0, L0, C0 und Tpd an 
und errechnet daraus Er (ε_r). Und das aus Leiterbahnbreite und Höhe 
über Masse.
https://saturnpcb.com/saturn-pcb-toolkit/
mfg klaus

Klaus R. schrieb:
> Eine unbekannte Fortpflanzungsgeschwindigkeit und eine bekannte Länge
> stehen eben über den V-Faktor und der Laufzeit in Beziehung.

Ich denke, man sollte sich wieder einkriegen...
Gruß Rainer

Rainer V. schrieb:
> und man gern wüßte, wo es vielleicht gebrochen ist!
> Gruß Rainer

Ich zitiere mich ganz sicher nicht gern...aber das ist das 
Leben...Grennhorns...
Rainer

Nichtverzweifelter schrieb:
> Hat der Fragesteller, was er will, hörst Du nie wieder von ihm / ihr.

Ist ja (leider) häufig hier so. Jemand stellt eine Frage und taucht dann 
ab. Schade! Immerhin entwickeln sich dabei oft interessante Diskussionen 
unter den anderen Teilnehmern.

Manche TO verschwinden jedoch auch, weil sofort Antworten wie "ach, du 
hast doch eh keine Ahnung" und dergleichen kommen. Oder Antworten die 
ganz am Thema vorbeigehen.


Georg schrieb:
> Da hat die liebe Issa ...

Wieso die? Issa ist der arabische Name für Jesus.