Hallo,
ich habe nun nach gut 2 Monaten Wartezeit 2 50uA Drehspulmesswerke von
Aliexpress erhalten. Ein unipolares (0-50uA) und ein bipolares (-50 - 0
- +50uA mit Mittelstellung)
Erste Messung ergibt, dass bei Vollausschlag jeweils 200mV über den
Instrument abfallen. Mit einer Si-Diode mit 0,7V wäre das Messwerk schon
um Faktor 3,5 überlastet. Deshalb habe ich ein zusätzlichen
Vorwiderstand errechnet:
1N4001
+-------- -|<-----------+
| |
+ o--+---------->|-----------+--o -
| _ |
| / \ _ |
+---------( A )--|___|--+
\_/ Rx
Rx=(0,7V-200mV)/50uA=20K
Im Test (0-10V 200K Vorwiderstand) ergibt sich, dass mit obiger
Schaltung bei 50uA nun nicht mal mehr die Hälfte des Messbereichs
erreicht wird. Das war wohl etwas zu vorsichtig. Das klappt so wohl
nicht, wenn ich noch irgendwas sinnvolles damit messen möchte. Setze ich
ein 10k Poti für Rx ein, so verhält sich der Ausschlag ziemlich linear
zur Poti-Stellung. Ich muss das Instrument wohl oder übel etwas
überlasten, um erst dann in den nichtlinearen U_F_Knick der
Diodenkennlinie zu kommen?
Ideen: 2 Schottky statt Si-Dioden (U_F=300mV) ohne Rx, was "nur" 1,5x
Überlastung wäre. Klingt schon etwas besser. Spricht grundsätzlich etwas
gegen Schottky-Dioden als Schutzbeschaltung? Ist 1,5x kurzzeitig wohl
schon zuviel?
Jetzt setze ich dem ganzen noch die Krone auf: Das unipolare
Messinstrument soll auch gegen Verpolung geschützt werden. Das ist m.E.
sogar wichtiger als gegen Überlastung. Letzteres tritt nur ein, wenn die
Vorwiderstände versagen würden.
Kann man eine Schottky vielleicht parallel zu den Si-verwenden?
Also:
1N4001
+-------- -|<-----------+
| |
+ o--+---------->|-----------+--o -
| _ |
| + / \ - |
+---->|----( A )--------+
BAT43 \_/
Direkt seriell möchte ich ungern eine Diode setzen, weil bei kompletter
Sperrung sonst eine sehr hohe Spannung an der Diode abfallen könnte
(Spannungsumkehr nach Lichtbogenüberschlag).
Ich plane das unipolare Instrument mit insgesamt 100M-Vorwiderstände an
bis zu 5kV zu betreiben.
Das bipolare soll dagegen nur Schrittspannungen mittels 2-Erdsonden
messen. Da ist ein brauchbarer Messwert eher Nebensache. Bei
(geschützten) Vollausschlag würde ich via Poti (Vorwiderstand) dann in
Echtzeit nachregeln und würde im empfindlichsten Fall ohne Vorwiderstand
messen. Vermutlich reicht die Empfindlichkeit aber auch schon nicht, so
dass ich später gar noch eine OP-Amp-Schaltung benötige.
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Dominik schrieb: > Erste Messung ergibt, dass bei Vollausschlag jeweils 200mV über den > Instrument abfallen. Mit einer Si-Diode mit 0,7V wäre das Messwerk schon > um Faktor 3,5 überlastet. Millionen analoger Multimeter vergangener Zeiten hatten zwei antiparallele Germaniumdioden über dem Meßwerk, das geht auch für das bipolare. Eine gewisse kurzzeitige Überlastung vertragen die Dinger, ich würde Schottky-Dioden dranbasteln. Wer noch Germanen AA_hundert_irgendwas in der Schublade hat, könnte ja mal an denen messen. Die Frage bleibt, ob es überhaupt zu einer Überlast kommen kann. Deine Meßwerke werden in einer Schaltung sitzen, die sowieso per Widerstand an das Meßwerk angepasst ist, da könnte man evtl. schon davor die Spannung klemmen.
Danke für den Tipp. Sind Germaniumdioden denn heutzutage noch irgendwo verbaut? Ansonsten müsste ich noch mal schauen, ob ich alte, analoge Multimeter finde und ausschlachten kann. Waren deren Messwerke denn alle immer überwiegend auf 200mV ausgelegt?
Ich gehe mal davon aus, das die Wicklung von so einem Drehspulinstrument vielleicht schon 100 mW verträgt. Der Widerstand von der Drehspule ist wohl R=200 mV/50 µA=4 kOhm. Also wäre die Maximalspannung an der Spule U=SQR(0.1W*4000 Ohm)= 20 V. Antiparallele 1N4148 sind gerade so noch ok als Schutz, aber bei erhöhter Temperatur könnte schon ein messbarer Fehler entstehen, siehe https://www.mouser.de/datasheet/2/308/1N914_D-1801484.pdf Von Schottky- oder Germaniumdioden parallel kann ich nur abraten, die Dinger haben signifikant Leckströme. Man baut sich damit nur ein Grobschätzeisen mit temperaturabhängig halblogarithmischer Skala.
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Exacta_MM.jpg
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Dominik schrieb: > Sind Germaniumdioden denn heutzutage noch irgendwo verbaut? Das halte ich für unwahrscheinlich. Mache doch einfach einen Test mit Schottkydioden, ich erwarte, dass das genug Schutz bietet. > Ansonsten müsste ich noch mal schauen, ob ich alte, analoge > Multimeter finde und ausschlachten kann. Frevel an historischem Gut. Benutzt zwar niemand mehr, aber irgendwann freut man sich, noch zeigen zu können, wie das früher mal war - siehe Radiomuseum. > Waren deren Messwerke denn alle immer überwiegend auf 200mV ausgelegt? Vermutlich waren sie überwiegend auf solch kleine Spanungen ausgelegt. Wie ich schon sagte, etwas Überstrom überleben die Dinger. Mal gucken: Ich habe einen alten Japaner "Exacta 5-20" zur Hand, bei Vollausschlag stehen 70mV am Meßwerk. Vorsätzlich überfahren, bekomme ich bis zu 500mV - und es lebt noch. Jörg B. schrieb: > Von Schottky- oder Germaniumdioden parallel kann ich nur abraten, die > Dinger haben signifikant Leckströme. Soweit die Theorie, die von den Herstellern erfolgreich ignoriert wurde, Germaniumdioden waren üblich. Das ist einfach Quatsch, immer wieder auf den Leckströmem von Schottkys zu reiten, ohne diese mal selbst gemessen zu haben. Mache mal einen Meßaufbau mit ein paar BA_irgendwas bei 1 Volt und wundere Dich, dass Du diesen nicht messen kannst. Leckstrom ist eh egal, es wird die Durchlassrichtung genutzt. Mal schauen, was ich so greifbar habe: BA127 0,05µA @ 290 mV - wäre brauchbar. BAY61 0,08µA @ 200 mV - geht auch. BA148 0,12µA @ 200 mV - 0,25% vom Vollausschlag. BYS21 68µA @ 200 mV - geht garnicht. Vielleicht doch besser eine 1N4148 oder ähnlich.
Dominik schrieb: > Waren deren Messwerke denn alle > immer überwiegend auf 200mV ausgelegt? Teilweise deutlich niedriger, z.B. 10mV. Allerdings hat man oft einen Widerstand in Reihe geschaltet, weil der Spannungausschlag dieser Instrumente temperaturabhängig war.
Dominik schrieb: > Ich plane das unipolare Instrument mit insgesamt 100M-Vorwiderstände an > bis zu 5kV zu betreiben. Dominik schrieb: > Erste Messung ergibt, dass bei Vollausschlag jeweils 200mV über den > Instrument abfallen. Mit einer Si-Diode mit 0,7V wäre das Messwerk schon > um Faktor 3,5 überlastet. Wenn du so hohe Meßspannungen hast, kannst du ja einen Teil des Vorwiderstands so wählen, dass du dort z.B. bei ca. 5V Vollausschlag hast (100k). Dort setzt du dann eine 6,2V oder 6,8V Zenerdiode hin, die bei Überspannung den Strom am Instrument vorbeileitet. Die ZD haben einen sehr viel schärferen Kennlinienknick als simple Dioden, und in der Gegend von 6V auch einen sehr kleinen Temperaturkoeffizienten. Überdies leitet eine ZD in der anderen Richtung wie eine normale Diode und begrenzt bei Falschpolung die Spannung an dem +5V-Punkt auf -0,7V. Damit wäre auch dein anderes Problem gelöst. http://praktische-elektronik.dr-k.de/Praktikum/Analog/DiodenTransistoren/Kennlinie-Z-Dioden.png https://www.mikrocontroller.net/attachment/139878/Z-Diode.gif
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P.S.: Dominik schrieb: > 100M-Vorwiderstände an > bis zu 5kV Vermeide Kanten und Spitzen und mach runde Lötstellen. Auch an den auf "Masse" liegenden Teilen, wenn sie den auf hohem Potential liegenden nahekommen. Negativ geladene Leiter führen bei viel kleineren Spannungen schon zu Sprühentladungen als positive. Mehrere hintereinandergeschaltete Widerstände in einen Kunststoffschlauch einbauen. Lackieren hilft auch. Sonst zweifelst du eines Tages vllt. an der Gültigkeit des Ohmschen Gesetzes.
> bis zu 5kV
Das ist sowieso so eine Sache. Was immer er da vor hat, aber sollte es
in dieser Anwendung zu einer "Überlastung" des Messwerks kommen, sind
die Widerstände bereits zerstört oder übersprungen. Dann bleibt vom
Messwerk nur ein Dummy übrig. Sieht aus wie ein Messinstrument, misst
aber selbst wenn man viel misst nicht mal mehr Mist.
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VU_Meter.jpg
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Dominik schrieb: > Direkt seriell möchte ich ungern eine Diode setzen, Wird aber oft so gemacht... Siehe Bild. ciao gustav
Dominik schrieb: > Danke für den Tipp. Sind Germaniumdioden denn heutzutage noch irgendwo > verbaut? Ansonsten müsste ich noch mal schauen, ob ich alte, analoge > Multimeter finde und ausschlachten kann. Waren deren Messwerke denn alle > immer überwiegend auf 200mV ausgelegt? Hier liegt ein Monacor MT250 herum, das hat auch 20kOhm/V. Kannst Du gegen Portoerstattung haben und dann die Schutzdioden ausbauen.
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hmm, mich hat nun diese parallelschaltung von diode und widerstand zum grübeln gebracht, wieviel strom denn wirklich über das drehspulinstrument gehen. ich weiß es eigentlich nicht, und habe 3 versionen von berechnung beigefügt. zum einen teilt der vorwiderstand 200k die spannung so auf, daß ohne paralleldiode ca 1,07V über dem drehspul-4k + 20k anstehen würden. jetzt läßt die diode von den 1,07V aber nur noch 0,37V übrig. wie teilt sich der strom zwischen drehspule und diode auf ? den widerstand der diode gibts ja wohl nicht wirklich? am plausibesten zu den (unscharfen) messwerten scheint mir die berechnung zum reihenwiderstand zur drehspule 0,7V/50µA = 14kOhm. 4k drehspule + 10k. geht gar kein strom des spannungsteilerweges 200k+24k durch die drehspule ? wie berechnet man eine gemischte seriell/parallelschaltung mit dioden ?
Hp M. schrieb: > Wenn du so hohe Meßspannungen hast, kannst du ja einen Teil des > Vorwiderstands so wählen, dass du dort z.B. bei ca. 5V Vollausschlag > hast (100k). > Dort setzt du dann eine 6,2V oder 6,8V Zenerdiode hin, die bei > Überspannung den Strom am Instrument vorbeileitet. > Die ZD haben einen sehr viel schärferen Kennlinienknick als simple > Dioden, und in der Gegend von 6V auch einen sehr kleinen > Temperaturkoeffizienten. > > Überdies leitet eine ZD in der anderen Richtung wie eine normale Diode > und begrenzt bei Falschpolung die Spannung an dem +5V-Punkt auf -0,7V. > Damit wäre auch dein anderes Problem gelöst. Das klang einfach zu schön um wahr zu sein. Problem scheint aber wieder der Leckstrom zu sein. Ich habe mit 66k Vorwiderstand getestet, um etwas unter 5V zu bleiben und einer 5V1 Z-Diode (habe gerade leider keine 6,X zu Hand). Im Vollausschlag fallen 3,5V über Vorwiderstand+Messinstrument ab. Stecke ich die Z-Diode (natürlich in Sperrrichtung) parallel bei, so sind es nur noch 3,2V und das Instrument geht gleich mehrere Teilungseinheiten zurück. Offenbar haben auch Z-Dioden Leckströme. Auch habe ich hier gelesen, dass Dioden bei kleinen Strömen (geschrieben wurde allerdings von unter 10uA) gar nicht richtig arbeiten könnten. Danke erst mal für die vielen Antworten, Tipps, Meinungen. Berufs- und kinderbedingt habe ich gerade wenig Zeit alles auszuprobieren. Spätestens am WE werde ich das hoffentlich nachholen können. Vielleicht habe ich bis dahin auch ein altes Analogmultimeter gefunden. Irgendwo müsste ich noch eines haben, falls ich es nicht schon selbst entsorgt habe.
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Hallo, mal ein erster Fortschritt: Ich habe nun ein Multimeter rausgekramt, das auch einen 400uA Messbereich hat. Alle Z-Dioden, die ich hier für kleinere Spannungen habe (2V7 3V0 4V7 5V1) haben z.T. schon enorme Leckströme 1-2V unter Durchbruchs-Nennspannung. Dafür habe ich jetzt aber die passende gefunden: Eine C15 PH (oder PH C15) hat 0uA Leckstrom und bricht bei 14,8V sehr steil durch. Der Test mit 300MOhm (15V/50uA) in Serie zum Instrument war sehr erfolgreich. Der Zeiger endet "weich" am Skalenende. Bei Polaritätsumkehr gibt es - wie gewünscht - nur einen minimalen Ausschlag des Instruments. Danke noch mal insbesondere an Hp M. für die Lösung! Als nächstes werde ich mich noch mal mit den Schutz des bipolaren beschäftigen. Werde dann mal den Leckstrom meiner Schottkys messen. Auf eine quantitative Genauigkeit kommt es mir da nicht so an. Ich habe diese Woche leider noch kein analoges Multimeter zum Ausschlachten gefunden. Mein altes, kleines habe ich wohl doch schon mal ausgemustert. In den nächsten Wochen/Monaten werde ich in den Schrottkisten die Augen offen halten.
Wenn Du solche Messungen machst, kannst Du evtl. einmal testen wie sich ein TL431A an dieser Stelle verhält? Das ist eine einstellbare 2,5V-Z-Diode, die in extrem vielen Netzteilen als Spannungsreferenz dient.
Ben B. schrieb: > kannst Du evtl. einmal testen wie sich > ein TL431A an dieser Stelle verhält? Keine gute Idee. Das ist ja keine ZD, sondern ein IC, und die durch die Regelschaltung bedingte Stromaufnahme steigt zwischen 1V und 2,5V auf 400µA. Erst ab da wird der Shunt-Transistor leitend und stabilisiert die Klemmenspannung. Aus diesem Grund soll dieser Shunt-Regler auch mit mindestens 1mA betrieben werden.
Dominik schrieb: > so dass ich später gar noch eine OP-Amp-Schaltung benötige. Klar der beste Schutz eines Drehspulmesswerks. Wenn erst har nicht mehr Strom fliessen kann als für Vollausschlag nötig, erreicht durch die Betriebsspannung des OpAmps und nachfolgenden Widerstand vor dem Messinstrument. Da ist auch der Begrenzungseinsatz scharf und verfälscht darunter nicht das Messergebnis.
Hp M. schrieb: > Ben B. schrieb: >> kannst Du evtl. einmal testen wie sich >> ein TL431A an dieser Stelle verhält? > > Keine gute Idee. > Das ist ja keine ZD, sondern ein IC, und die durch die Regelschaltung > bedingte Stromaufnahme steigt zwischen 1V und 2,5V auf 400µA. > Erst ab da wird der Shunt-Transistor leitend und stabilisiert die > Klemmenspannung. Aus diesem Grund soll dieser Shunt-Regler auch mit > mindestens 1mA betrieben werden. Jetzt hast Du meine Idee kaputt gemacht :( Ich hatte eigentlich noch vor mit einer TL431 meine billige Hochspannungsquelle auf 1-5kV zu regeln. Ich hatte da einige Schaltungen gesehen. Also hochohmiger Spannungsteiler auf den TL431 und damit einen FET im Linearbetrieb an den Eingang der Hochspannungsquelle. Der Spannungsteiler sollte da auch möglichst hochohmig sein und keine 1mA bringen. Dann hätte ich ja wieder die halbe Ausgangsleistung des kleinen Hochspannungsgenerators für die Regelung verbraten. :(
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16 KB
Manfred P. schrieb: > Leckstrom ist eh egal, es wird die Durchlassrichtung genutzt. > Mal schauen, was ich so greifbar habe: > > BA127 0,05µA @ 290 mV - wäre brauchbar. > BAY61 0,08µA @ 200 mV - geht auch. > BA148 0,12µA @ 200 mV - 0,25% vom Vollausschlag. > BYS21 68µA @ 200 mV - geht garnicht. > > Vielleicht doch besser eine 1N4148 oder ähnlich. Deine Messungen wären für mich Wunschwerte. Ich komme in Durchlassrichtung nicht annährend auf so kleine Ströme. Irgendwie ist bei mir gerade der Wurm drin. Meine schöne Vorstellung der Schottky-Kennlinie ist gerade dahin. Sie sollte eigentlich so aussehen, wie aus der Afu-Prüfung im Anhang (1= Schottky, 2=Germanium 3=Silizium)
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So, jetzt mal eine anständige Messreihe @200mV (laut Multimeter). Immer 5 Dioden von jeder Art getestet (auf 10er gerundet) SB130 360-490uA BAT43 130-150uA 1N5819 300-380uA BAT85 210-240uA 10SQ045 500-600uA Das schlimme dabei ist jedoch, dass wenn ich der Strom erhöhe in den 100er mA Bereich, die Spannung auf 300mV bis gar über 500mV (bei 1000mA SB130) parallel zur Diode steigt. Das wäre mit der steilen Lehrbuch-Schottky Kennlinie eigentlich unvereinbar.
An Vorschlägen hätte ich noch: 1. JFET Gate-Diode und 2. bipolar B mit C kurzgeschlossen 3. (rote?) LED
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Dominik schrieb: > > Das schlimme dabei ist jedoch, dass wenn ich der Strom erhöhe in den > 100er mA Bereich, die Spannung auf 300mV bis gar über 500mV (bei 1000mA > SB130) parallel zur Diode steigt. Das wäre mit der steilen > Lehrbuch-Schottky Kennlinie eigentlich unvereinbar. Tja, da halten sich die Dioden wohl ans Datenblatt. Hilft schon das richtig zu lesen.
Andrew T. schrieb: > Tja, da halten sich die Dioden wohl ans Datenblatt. > Hilft schon das richtig zu lesen. Was fällt denen auch ein, das zu tun. ;) Können die sich nicht an der Kennlinie aus dem Lehrbuch halten? Sehe jetzt auch erst, dass die ersten 3 getesten Dioden von Mandred, also die, die bei 200mV halbwegs brauchbar waren, gar keine Schottkys sind. Und Si-Dioden möchte ich dem Messwerk eigentlich nicht antun. Sehe jetzt 2 Möglichkeiten. Das bipolare Messwerk mit entsprechenden Vorwiderstand an einen Opamp als Komperator oder, wie ursprünglich geplant, direkt ein kleinen Oszilloskop nehmen, um Stromrichtung und Amplitude der Schrittspannung zu vergleichen.
Dominik schrieb: > Sehe jetzt auch erst, dass die ersten 3 getesten Dioden von Mandred, > also die, die bei 200mV halbwegs brauchbar waren, gar keine Schottkys > sind. Danke für den Hinweis, da war ich wirklich neben der Spur. Eigentlich wollte ich Schottkys messen ... Heißt letztendlich, dass der direkte Schutz mit Schotten nicht machbar ist, schade. Aber auch gut, dass das durch konkrete Messungen geklärt ist. Dominik schrieb: > Und Si-Dioden möchte ich dem Messwerk eigentlich nicht antun. Besser als garnichts.
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