Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Einwirkung eines statischen Magnetfeldes auf Elektronik


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von Gebhard R. (geb)


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Dass magnetische Wechselfelder Störungen in einer Schaltung verursachen 
können, hat man ja schon oft erlebt. Nun geht es aber um ein statisches 
Magnetfeld eines Ringmagneten. Hintergrund: ich hab einen Drehzahlsensor 
entwickelt,der die Drehzahl mittels 2 Draht 4..20mA Stromschleife 
ausgibt.Nun sollte das Ding mit einem Ringmagnet auf dem Messobjekt 
befestigt werden. Bei Inbetriebnahme des Sensors hörte ich einen hohen 
Ton, der vom Sensor kam. Weiters passte die Versorgungsspannung, die von 
einem Schaltregler erzeugt wird, auch nicht mehr und war plötzlich 
schwankend. Meine Folgerung: der Ringmagnet treibt die kleine Drossel 
des Schaltreglers gnadenlos in die Sättigung, die Induktivität sinkt ins 
bodenlose, womit der Schaltregler nicht mehr klarkommt. Ein 0,5mm dickes 
Weißblech zwischen der Drossel und dem Ringmagneten konnte keine 
Schirmung bewirken. Wohl zu dünn und auch nicht geschlossen. Ich 
fürchte, ich muß da wohl ein massiveres Stahlgehäuse für den Sensor 
bauen, das den Sensor vollständig umschließt. Hat wer noch andere Ideen?
Grüsse

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Gebhard R. schrieb:
> Hat wer noch andere Ideen?
> Grüsse

Linearregler? Wenn die Befestigung mit dem Magneten ein Muss ist, wirst 
du diesen Kompromiss wohl eingehen müssen. Wie misst du denn die 
Drehzahl? Wenn das auch magnetisch läuft, kommt dann das nächste 
Problem.

Ansonsten den Magneten weglassen und die Kiste mit Bostik festpappen :-P

von Gebhard R. (geb)


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Matthias S. schrieb:
> Linearregler?

Nein geht nicht, ich hatte große Probleme die Stromaufnahme unter 4mA 
bei 12V Schleifenspannung zu halten.

von jaslödfha (Gast)


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Gebhard R. schrieb:
> Meine Folgerung: der Ringmagnet treibt die kleine Drossel
> des Schaltreglers gnadenlos in die Sättigung

Wow, das ist mal ein interessantes Problem! Das hätte ich mit Sicherheit 
auch übersehen. Die Sättigungsflussdichten für solche Drosseln sind ja 
beträchtlich (z.B. 300mT), soviel hat man eigentlich so schnell nicht 
zusammen...

Wenn, dann müsste man zur Abschirmung Trafoblech verwenden.
Ansonsten fällt mir nur noch ein entweder zu sehen, ob man Ladungspumpen 
für den Zweck verwenden kann, oder man nimmt eine Luftspule, was wenig 
realistisch sein dürfte...

von Gebhard R. (geb)


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jaslödfha schrieb:
> Die Sättigungsflussdichten für solche Drosseln sind ja
> beträchtlich (z.B. 300mT), soviel hat man eigentlich so schnell nicht
> zusammen...

Der Ringmagnet aus Neodym ist ein Biest...

von Bernhard S. (gmb)


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Gebhard R. schrieb:
> Nein geht nicht, ich hatte große Probleme die Stromaufnahme unter 4mA
> bei 12V Schleifenspannung zu halten.

Es gibt lineare Spannungsregler die sehr wenig Ruhestrom ziehen, 
vielleicht wäre das eine Möglichkeit? Zum Beispiel LT3007 zieht 3µA.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Gebhard R. schrieb:
> die kleine Drossel
Welche denn genau? Ist die magnetisch geschirmt oder seitlich offen?

> Hat wer noch andere Ideen?
Was passiert, wenn du den Ring seitlich anklebst?

von Gebhard R. (geb)


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Lothar M. schrieb:
> Welche denn genau? Ist die magnetisch geschirmt oder seitlich offen?

Nicht geschirmt, aber ob das angesichts der brachialen Feldstärke des 
Ringmagneten hilft?

Lothar M. schrieb:
> Was passiert, wenn du den Ring seitlich anklebst?

Der Einfluß des Magneten ist vernachlässigbar, wenn er sich 
"aufgeklappt" an der Vorderseite (bei rotem Micromatch Stecker) 
befindet.

von Gebhard R. (geb)


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Bernhard S. schrieb:
> Es gibt lineare Spannungsregler die sehr wenig Ruhestrom ziehen,
> vielleicht wäre das eine Möglichkeit? Zum Beispiel LT3007 zieht 3µA.

Das nütz aber nix, wenn der Prozessor 15mA zieht.

von Falk B. (falk)


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Bernhard S. schrieb:
> Es gibt lineare Spannungsregler die sehr wenig Ruhestrom ziehen,
> vielleicht wäre das eine Möglichkeit? Zum Beispiel LT3007 zieht 3µA.

Nein, denn der OP MUSS von 12V Eingangsspannung auf 3,3V runter. Und er 
braucht bei 3,3V deutlich mehr als 4mA. Ergo bleibt nur ein 
Schaltregler, nur der kann den Ausgangsstrom im Verhältnis der 
Ein/Ausgangsspannung erhöhen, ähnlich einem Trafo.

von Gebhard R. (geb)


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Falk B. schrieb:
> Nein, denn der OP MUSS von 12V Eingangsspannung auf 3,3V runter

Es sind sogar nur 2V Versorgungsspannung... musste sparen

von Falk B. (falk)


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Gebhard R. schrieb:
> schwankend. Meine Folgerung: der Ringmagnet treibt die kleine Drossel
> des Schaltreglers gnadenlos in die Sättigung,

Gnadenlos vielleicht nicht, aber teilweise.

> die Induktivität sinkt ins
> bodenlose, womit der Schaltregler nicht mehr klarkommt. Ein 0,5mm dickes
> Weißblech zwischen der Drossel und dem Ringmagneten konnte keine
> Schirmung bewirken. Wohl zu dünn und auch nicht geschlossen.

Zu dünn. Es muss nicht geschlossen sein, es reicht, al magnetischer 
Kurzschluß aus. Probier mal 1-2mm Stahlblech. Außerdem ist vermutlich 
deine Kombination aus Zinkdruckgußgehäuse + Neodymmagnet ungünstig. Denn 
das Gehäuse ist vermutlich nur mäßig magnetisch leitfähig, weshalb ein 
sehr starker Magnet zur Montage genutzt wird.

> Ich
> fürchte, ich muß da wohl ein massiveres Stahlgehäuse für den Sensor
> bauen, das den Sensor vollständig umschließt.

Nein, so schlimm ist es nicht. Versuch erstmal eine deutlich dickere 
Stahlplatte. Und nimm einfachen Stahl, kein Edelstahl oder so! Denn der 
ist meistens nur schwach magnetisch!

> Hat wer noch andere Ideen?

Man könnte

- eine andere Spule nehmen. z.B. komplett geschirmt.
- eine, welche eine andere Lage hat, sprich, die Richtung der 
Spulenachse ändern (horizontal/vertikal).
- die Spule in eine Ecke setzen, wo der Magnet sicher NICHT platziert 
wird. Oder auf die andere Seite deiner Platine, damit noch mehr Abstand 
zwischen Spule und Magnet reinkommt.

Das sollte man alles mal probieren.

von ElektroFH (Gast)


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Kannst du deinen Schaltplan zeigen?

Wegplatzierung der Spule kann gefährlich sein wegen anderen Effekten.

von Mark S. (voltwide)


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Wie sieht die Speicherdrossel aus? etwa eine ungeschirmte Garnrolle? Mit 
einer geschirmten Drossel, z.B. massiv Carbonyl, sollte eine Sättigung 
von außen kaum möglich sein. Aus mancherlei Gründen sind geschirmte 
Speicherdrosseln vor zu ziehen.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Mark S. schrieb:
> Wie sieht die Speicherdrossel aus? etwa eine ungeschirmte Garnrolle? Mit
> einer geschirmten Drossel, z.B. massiv Carbonyl, sollte eine Sättigung
> von außen kaum möglich sein.

Unsinn. Zeichne mal das Schnittbild so eine geschirmten Kerns und sieh 
dir an, wie dort eine externes Magnetfeld durchgeht.

von jaslödfha (Gast)


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Gebhard R. schrieb:
> Der Ringmagnet aus Neodym ist ein Biest...

Natürlich, aber ich  hatte immer im Hinterkopf dass 1T so ziemlich das 
Maximum der Möglichkeiten mit Permanentmagneten repräsentiert. Natürlich 
ist das nur eine Hausnummer, weil ein Spezialist bin ich nicht.
Aber das nur bei einer speziellen Anordnung. Dass man z.B. 200mT 
"einfach so hopplahopp" in 2cm Entfernung zu einem solchen Magneten hat, 
hat mich jetzt von der Größenordnung überrascht.

Wenn ich näher darüber nachdenke:
Ist man sich eigentlich sicher, dass der Kern durch das Feld übehaupt 
komplett in Sättigung geht, oder ist nur der Strom durch einen Offset 
reduziert?
Je nachdem wie groß der Betrag eines solchen Offsets ist, kann man 
eventuell mit einem Derating davonkommen - man nehme eine Drossel mit 
einem höheren Sättigungsstrom. Eventuell kombiniert mit unvollkommenen 
Schirmungsmaßnahmen?

Ich würde mal hergehen und schaun:
Wie sieht denn der Sättigungsstrom denn in der Praxis mit und ohne 
Magnet aus? Kommt man mit einem Derating davon, oder ist es 
hoffnungslos?

von Gebhard R. (geb)


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Falk B. schrieb:
> Zu dünn. Es muss nicht geschlossen sein, es reicht, al magnetischer
> Kurzschluß aus. Probier mal 1-2mm Stahlblech. Außerdem ist vermutlich
> deine Kombination aus Zinkdruckgußgehäuse + Neodymmagnet ungünstig. Denn
> das Gehäuse ist vermutlich nur mäßig magnetisch leitfähig, weshalb ein
> sehr starker Magnet zur Montage genutzt wird.

Das Gehäuse ist aus dem 3D Drucker -> Kunststoff, keine Schirmung
Ein nicht geschlossenes Schirmblech dürfte nach meiner Vorstellung 
mehrere Stabmagnete bilden. Der bisherige Versuch mit dem 0,5mm Blech 
war vollkommen wirkungslos. Ich schau mal, ob ich mit einer kleinen 
geschlossenen Blechdose das Verhalten verbessern kann. Denke, dass nur 
eine geschlossene Eisen-Struktur genug Schirmwirkung hat.

von Falk B. (falk)


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Man kann auch eine dicke Kunststoffplatte zwischen Magnet und Gehäuse 
testen. Denn das Ziel ist es ja, die "bösen Feldlinien" möglichst vor 
der Platine sich schließen zu lassen. Eine Stahlplatte ist da ggf. sogar 
kontraproduktiv bzw. bringt gar nix.

Man kann auch versuchen, einen anderen Magneten mit anderer 
Magnetisierungsrichtung zu nutzen.

https://www.supermagnete.de/faq/Wie-sind-die-Magnete-magnetisiert-Wo-liegen-die-Pole

Ich würde vermuten, daß dein Magnet axial magnetisiert ist und damit 
sehr viel Streufeld durch das Metallgehäuse auf die Platine dringt. 
Vermutlich ist die diametrale Magnetisierung besser, die gibt es auch 
als Scheibe oder Quader.

von Gebhard R. (geb)


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jaslödfha schrieb:
> Dass man z.B. 200mT
> "einfach so hopplahopp" in 2cm Entfernung zu einem solchen Magneten hat,
> hat mich jetzt von der Größenordnung überrascht.

Wenn du das Bild ansiehst,ist der Abstand Magnet-Drossel nur etwa 2mm, 
noch dazu liegt die Drossel ziemlich im feldstärsten Bereich des 
Magneten.Von der Geometrie her leider alles maximal ungünstig!
Die Drossel hat ca. 350mA Sättigungsstrom und wird mit etwa 15mA 
betrieben, also großzügig dimensioniert.

von Falk B. (falk)


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Muss es denn ein Magnet sein? Muss der sooo stark sein? Vielleicht tut 
es auch ein Saugfuss?

von Falk B. (falk)


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Gebhard R. schrieb:
> Wenn du das Bild ansiehst,ist der Abstand Magnet-Drossel nur etwa 2mm,
> noch dazu liegt die Drossel ziemlich im feldstärsten Bereich des
> Magneten.Von der Geometrie her leider alles maximal ungünstig!
> Die Drossel hat ca. 350mA Sättigungsstrom und wird mit etwa 15mA
> betrieben, also großzügig dimensioniert.

Ja, aber unter solchen extremen Umständen reicht das nicht. Finde 
heraus, in welcher Achse die Spule liegt, vermutlich vertikal zur 
Platine, und dreh das Ding mal 90 Grad (horizontal)

von Stefan (Gast)


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Vielleicht hilft es ja schon den Magneten umzudrehen um so den Kern der 
Drossel andersrum vorzumagnetisieren.

von APW (Gast)


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Vielleicht kann man mit kleinen Magneten in der Nähe der Induktivität 
das externe Feld abschwächen/kompensieren?
Oder/und eine Induktivität verwenden, die für einen höheren Strom 
ausgelegt ist?
Ladungspumpen-Spannungsteiler+LinRegler geht auch nicht?
Oder ein Blech außen auf das Gehäuse aufkleben, welches dann einen 
schwächeren Haltemagneten ermöglicht?

von Frank D. (Gast)


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Vielleicht eine Ringkerndrossel ausprobieren?
Dabei so montieren, dass das externe Magnetfeld senkrecht oder 
gegengerichtet zum induzierten Feld einwirkt?
Ansonsten: Topfmagnet

von Teo D. (teoderix)


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Frank D. schrieb:
> Vielleicht eine Ringkerndrossel ausprobieren?

Hatte ich auch dran gedacht. Nur das Material ist halt sehr zerbrechlich 
und das Ding soll glaube ich, für den 'Außeneinsatz' tauglich sein!?

von Gebhard R. (geb)


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Falk B. schrieb:
> Muss es denn ein Magnet sein? Muss der sooo stark sein? Vielleicht tut
> es auch ein Saugfuss?

Nein, leider, das Messobjekt vibriert, erwärmt sich, und es soll eine 
Langzeitmessung sein -> zuverlässige Befestigung notwendig.

Falk B. schrieb:
> Ja, aber unter solchen extremen Umständen reicht das nicht. Finde
> heraus, in welcher Achse die Spule liegt, vermutlich vertikal zur
> Platine, und dreh das Ding mal 90 Grad (horizontal)

Ja, das hab ich schon herausgefunden. Wenn die Feldlinien des Magneten 
im Winkel von 90° auf die Feldlinien der Drossel trifft, passiert nix, 
Schaltregler arbeitet normal. Allerdings war der Abstand auch deutlich 
größer.

von Falk B. (falk)


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Teo D. schrieb:
> Frank D. schrieb:
>> Vielleicht eine Ringkerndrossel ausprobieren?
>
> Hatte ich auch dran gedacht. Nur das Material ist halt sehr zerbrechlich
> und das Ding soll glaube ich, für den 'Außeneinsatz' tauglich sein!?

Ja und? Zerbrechen alle Ringkerndrosseln sofort? Das Problem dürfe eher 
sein, eine zu finden, welche klein genug ist, um dort drauf zu passen. 
Ich vermute mal, daß ist die Drossel, siehe Anhang. Nach der Bauform zu 
urteilen, liegt die ungeschirmte Spule senkrecht und das Magnetfeld geht 
da voll längs durch.

Ich würde eine liegende Spule nehmen (1210er Format), die muss auch 
keine 350mA aushalten, wenn nur 15mA am Ausgang rauskommen. Da reichen 
50mA oder so, denn so viel Welligkeit hat so ein Schaltregler nicht.

von Falk B. (falk)


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Hier der Anhang.

von Gebhard R. (geb)


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Falk B. schrieb:
> Ich würde eine liegende Spule nehmen (1210er Format)

Ja, ich denke,das würde das ganze deutlich verbessern, momentan ist da 
eine LQH32CN100K23L (1210)drauf. An welchen Ersatz hast du da gedacht?

von Falk B. (falk)


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Gebhard R. schrieb:
> An welchen Ersatz hast du da gedacht?

Nix Spezielles, nur halt mit anderer Ausrichtung der Spule.

von Peter D. (peda)


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Frank D. schrieb:
> Ansonsten: Topfmagnet

Z.B. wie in einem Lautsprecher/Kopfhörer. Das Magnetfeld ist am 
Luftspalt ganz stark und außen bleibt nichtmal eine Büroklammer hängen.

von Gebhard R. (geb)


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Falk B. schrieb:
> Nix Spezielles, nur halt mit anderer Ausrichtung der Spule.

Bei RS find ich nur ein Würth Ding, das eventuell eine andere 
Wicklungsebene hat ->     74476410  sieht irgendwie nach Stabkerndrossel 
aus, ob das besser ist?

von Mark S. (voltwide)


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von Falk B. (falk)


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Gebhard R. schrieb:
> Bei RS find ich nur ein Würth Ding, das eventuell eine andere
> Wicklungsebene hat ->     74476410  sieht irgendwie nach Stabkerndrossel
> aus, ob das besser ist?

Versuch es. Vorher aber einfach mal deine aktuelle Spule senkrecht 
stellen.

von ralf (Gast)


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von Gebhard R. (geb)


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ralf schrieb:
> https://www.neomagnete.de/de/16mm-topfmagnet-mit-loch-neodym-n35?c=34

Hab mich jetzt bei den Topfmagneten schlau gemacht, die sollten an der 
Rückseite eigentlich sehr feldschwach sein, was günstig wäre. Muß ich 
probieren.

von Asdf (Gast)


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Klettband als Alternative?

Wenn es nicht zu warm wird geht das zum Kleben, ansonsten 
verschrauben/tackern

von Gebhard R. (geb)


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So, update...
Mit einem Topfmagnet und den Magnetisierungsachsen von Magnet und 
Drossel im rechten Winkel arbeitet der Sensor problemlos. Ganz feldfrei 
ist der Topfmagnet auf der Rückseite auch nicht, würde sagen, etwa 
10-20% der Feldstärke vorne.

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