Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltung mit Spule und Transistor: wie funktioniert sie?


von Christoph M. (mchris)


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Wie funktioniert die angehängte Schaltung?
Für einen Schwingkreis fehlt ja ein Kondensator ..

: Verschoben durch Moderator
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Christoph M. schrieb:
> Für einen Schwingkreis fehlt ja ein Kondensator ..
1. woher hast du die Schaltung?
2. was soll die Schaltung machen?
3. wie kommst du darauf, dass die schwingt?
4. in jedem Bauteil ist ein parasitärer Kondensator.

von Rudi (experte)


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Der TO vermutet vielleicht Schwingkreis, weil die Spule wie eine Feder 
aussieht. Ha, ha, ha...  Aber: Kommt ein kleiner Magnet daher und sagt 
der Spule "Hallo", dann kommt die Sache ins Rollen.

von Christoph M. (mchris)


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>Der TO vermutet vielleicht Schwingkreis, weil die Spule wie eine Feder
>aussieht.

Nein.

von Dieter W. (dds5)


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Rudi schrieb:
> Kommt ein kleiner Magnet daher und sagt
> der Spule "Hallo", dann kommt die Sache ins Rollen.

Ebend.
Das ist die Schaltung für ein "ewiges Pendel".

von Marcel V. (mavin)


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Christoph M. schrieb:
> Für einen Schwingkreis fehlt ja ein Kondensator ..

Statt Kondensator wird einfach ein Permanentmagnet an ein Pendel 
geklebt, dann fängt das Pendel wie von Geisterhand, automatisch mit 
seiner mechanisch vorgegebenen Resonanzfrequenz, an zu pendeln.

von Christoph M. (mchris)


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Dieter W. (dds5)
28.03.2024 09:54

>Ebend.
>Das ist die Schaltung für ein "ewiges Pendel".

Du hast vermutlich recht, die Schaltung wird wohl daher kommen.

Gefunden habe ich sie allerdings als Motorelektronik hier:
https://www.youtube.com/watch?v=cNFATPzGecc

Die Frage ist aber nach wie vor: Warum tut die Schaltung was sie tut? 
Wie ist der Funktionsmechanismus?

von Rainer W. (rawi)


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Christoph M. schrieb:
> Die Frage ist aber nach wie vor: Warum tut die Schaltung was sie tut?
> Wie ist der Funktionsmechanismus?

500 Turns ist gleichzeitig Empfänger und Elektromagnet.
Die Induktionsspannung durch den vorbeifliegende Magnet schaltet A1015 
und steuert über C1815 den Strom durch 500 Turns.

Blöde und umständliche Bauteilbezeichnungen - aber so steht es nun mal 
im Plan.

: Bearbeitet durch User
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Google Lens schlägt den "Joule Thief" vor, übersieht dabei aber einen 
Kondensator für die Rückkopplung:
https://www.talkingelectronics.com/projects/LEDTorchCircuits/LEDTorchCircuits-P1.html
Außerdem ist es meistens ein Trafo mit zwei Wicklungen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Joule_thief

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Christoph M. schrieb:
> Gefunden habe ich sie allerdings als Motorelektronik hier:
> https://www.youtube.com/watch?v=cNFATPzGecc
Das ist ein rotierendes ewiges Pendel.

> Die Frage ist aber nach wie vor: Warum tut die Schaltung was sie tut?
> Wie ist der Funktionsmechanismus?
Der sich näher bewegende Magent induziert eine Spannung, die dann von 
den Transistoren geschickt verstärkt wird und den Magenten vollends 
anzieht. Weil die vom NPN eingespeiste Sannung und die vom Magenten 
induzierte Spannung sich dann irgendwwan aufheben, schaltet der 
Transistor wieder ab und deshalb lässt die Spule den Magneten wieder 
"los".

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Rainer W. schrieb:
> Blöde und umständliche Bauteilbezeichnungen - aber so steht es nun mal
> im Plan.

Schreibe jeweils ein "2S" davor, und du hast gängige Bezeichnungen gemäß 
japanischem Bezeichnungsschlüssel.

von Christoph M. (mchris)


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Lothar M.
>Der sich näher bewegende Magent induziert eine Spannung, die dann von
>den Transistoren geschickt verstärkt wird und den Magenten vollends
>anzieht.

Was genau verbirgt sich hinter dem Begriff "geschickt verstärkt" ? 
Könnte man eine Schaltung mit "geschickter Verstärkung" auch auf andere 
Art realisieren?

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


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Christoph M. schrieb:
> Was genau verbirgt sich hinter dem Begriff "geschickt verstärkt" ?
Nicht zu viel und nicht zu wenig.

> Könnte man eine Schaltung mit "geschickter Verstärkung" auch auf
> andere Art realisieren?
Ja sicher. Such mal nach "ewiges Pendel Schaltplan" oder "Perpetuum 
Pendulum schematics" oder Kombinationen davon. Nimm dafür am besten die 
Bildersuche.

Da findet sich dann schon die eine oder andere Perle...

: Bearbeitet durch Moderator
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Christoph M. schrieb:
> Könnte man eine Schaltung mit "geschickter Verstärkung" auch auf andere
> Art realisieren?

Sicher, aber mit so wenigen Bauteilen ist die hier schon ziemlich 
geschickt. Alles hängt am mechanischen Aufbau des pendelnden Magneten 
und die Spule wirkt sowohl als Pickup als auch als Exciter. Ziemlich 
geschickt :-P

von Harald W. (wilhelms)


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Marcel V. schrieb:

> Statt Kondensator wird einfach ein Permanentmagnet an ein Pendel
> geklebt, dann fängt das Pendel wie von Geisterhand, automatisch mit
> seiner mechanisch vorgegebenen Resonanzfrequenz, an zu pendeln.

Aber vermutlich erst nach dem "Anschubsen".

von Harald W. (wilhelms)


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Christoph M. schrieb:

> Was genau verbirgt sich hinter dem Begriff "geschickt verstärkt" ?
> Könnte man eine Schaltung mit "geschickter Verstärkung" auch auf andere
> Art realisieren?

Nunja, manche Menschen lassen sish die Verstärker nicht schicken,
sondern holen sie selbst im Laden ab.

von Jens K. (jensky)


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Rudi schrieb:
> Der TO vermutet vielleicht Schwingkreis, weil die Spule wie eine
> Feder
> aussieht. Ha, ha, ha...

Prof Dr. Rudi der angeblich "Experte" ist zwar schlau, aber nicht so 
schlau dass er dem TO helfen kann. Stattdessen verhöhnt er ihn und die 
Mods schauen zu. Erbärmlich!

von Rainer W. (rawi)


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Jörg W. schrieb:
> Schreibe jeweils ein "2S" davor, und du hast gängige Bezeichnungen gemäß
> japanischem Bezeichnungsschlüssel.

Du meinst '2S500TURNS'?

Das kommt mir weder sinnvoller noch besser kommunizierbar vor ;-)

von Christoph M. (mchris)


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>> Was genau verbirgt sich hinter dem Begriff "geschickt verstärkt" ?
Lothar M.
>Nicht zu viel und nicht zu wenig.

Ich denke nicht, dass diese Erklärung für die Eigenschaften der 
Schaltung ausreicht. Möglicherweise ist eine Nichtlinearität oder 
Hysterese wichtig.

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


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Jens K. schrieb:
> Prof Dr. Rudi der angeblich "Experte" ist zwar schlau, aber nicht so
> schlau dass er dem TO helfen kann. Stattdessen verhöhnt er ihn und die
> Mods schauen zu. Erbärmlich!

Du hast wohl übersehen, das Rudi sofort den Magneten ins Spiel gebracht 
hat, ohne den die ganze Schaltung sinnlos wäre. Er lag also völlig 
richtig und hat den richtigen Hinweis gegeben.

Von dir hingegen kommt da gar nix zum Thema.

Im übrigen bilden die beiden Transistoren ein Sziklai Paar und haben 
eine sehr hohe Verstärkung. Wenn man sich kurz mal vorstellt, das die 
Verbindung zwischen dem 100k Widerstand und der Spule getrennt wäre, 
sieht man das Sziklai Paar mit einem PNP vorne und dem NPN hinten. Die 
hohe Verstärkung ist nötig, weil die in der Spule erzeugte Spannung 
durch den Magneten sehr klein ist, die Spule andererseits aber einen 
kräftigen Strom braucht, um die Auslenkung des Pendels zu bewirken.
Sziklai Paar kann man googlen und ist eine Variante der bekannten 
Darlington Schaltung

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


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Jens K. schrieb:
> Stattdessen verhöhnt er ihn
Sind wir heute aber empfindlich...

"Er" hätte aber auch einfach den Link gleich mitposten können. Dann wäre 
klar gewesen, dass da nichts "schwingen" muss.

> und die Mods schauen zu.
Hut ab, schon wieder ratzfatz einen anderen Schuldigen gefunden.

> Erbärmlich!
Dein unnützes Gejammer aber auch.

Christoph M. schrieb:
> Ich denke nicht, dass diese Erklärung für die Eigenschaften der
> Schaltung ausreicht.
Doch, diese Erklärung reicht tatsächlich: das Gesamtsystem muss die 
richtige Verstärkung haben. Dazu gehört auch der Abstand des Magneten 
von der Spule.

> Möglicherweise ist eine Nichtlinearität oder Hysterese wichtig.
Es reicht aus, dass die induzierte Spannung beim Annähern des Magneten 
anders herum gepolt ist als bem Entfernen.

von Christoph M. (mchris)



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Matthias S.
>Im übrigen bilden die beiden Transistoren ein Sziklai Paar und haben
>eine sehr hohe Verstärkung. Wenn man sich kurz mal vorstellt, das die
>Verbindung zwischen dem 100k Widerstand und der Spule getrennt wäre,
>sieht man das Sziklai Paar mit einem PNP vorne und dem NPN hinten.

Das Szlikai-Paar hat aber beim NPN keinen Basiswiderstand. Wofür wird 
der gebraucht.
Wieso hat das Schalten des Transistor C1815 keine viel größeren Einfluss 
auf die Rückkoppelung als die Induktion der Spule?

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


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Christoph M. schrieb:
> Das Szlikai-Paar hat aber beim NPN keinen Basiswiderstand. Wofür wird
> der gebraucht.

Wenn der PNP durchgesteuert wird, muss der Basisstrom in den NPN 
begrenzt werden, sonst wird er gegrillt.

> Wieso hat das Schalten des Transistor C1815 keine viel größeren Einfluss
> auf die Rückkoppelung als die Induktion der Spule?

Lothar M. schrieb:
> Es reicht aus, dass die induzierte Spannung beim Annähern des Magneten
> anders herum gepolt ist als bem Entfernen.

: Bearbeitet durch User
von Christoph M. (mchris)


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Hier der Versucht einer Simulation. Der Strom liegt hier im Bereich von 
uA. Was muss geändert werden, dass die Schaltung funktioniert?

von Christoph M. (mchris)


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von Marcel V. (mavin)


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Christoph M. schrieb:
> Was muss geändert werden, dass die Schaltung funktioniert?

Damit die Spule nicht 0,7 Volt erzeugen muss, kann Q1 vorgespannt 
werden, aber nicht zu stark, sonst fängt die Schaltung durch den 
zusätzlichen 4u7 Kondensator an zu schwingen! Der 4u7 ist aber 
erforderlich, damit die Schaltung nicht in Selbsthaltung geht 
(Stichwort: Thyristor).

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Christoph M. schrieb:
> Was muss geändert werden, dass die Schaltung funktioniert?
Nimm echte Bauteile (nicht die generischen NPN und PNP) und realistische 
Bauteilwerte. Sieh dir das Video an: da ist ein Eisenkern drin. Und 
damit ist die Induktivität zigmal größer als du berechnet hast.

von Christoph M. (mchris)


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>Und damit ist die Induktivität zigmal größer als du berechnet hast

Im Video meine ich einen Ferritkern zu sehen. Aber zugegebenermaßen: Die 
Induktivität wird wohl deutlich größer sein, als die von mir in der 
Simulation eingetragene. Ich habe sie nicht berechnet, sondern einfach 
einen Wert eingetragen, der irgendwo in der Nähe sein könnte.
Die Schwierigkeit an der Simulation ist die Kopplung. Die entspricht ja 
nicht genau dem physikalischen Aufbau, weil der Magnet sich ja räumlich 
bewegt. Deine angenommene Erregungsinduktivität von 500mH könnte 
Rückwirkungen auf die Schaltung haben.

Ich habe schon käufliche Pendelaufbauten gesehen, die wohl relativ 
stromsparend mit einer Batterie sehr lange Zeit betrieben werden, was 
automatisch die Frage aufwirft, wie lange eine Batterieversorgung wohl 
für die oben gegebene Simulation im Amperbereich reicht. Könnte es sein, 
dass eine ähnliche Schaltung in den chinesischen Winkekatzen eingebaut 
ist?

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von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Es handelt sich um so eine Schaltung, allerdings ohne die 
Tagabschaltung:
http://elektronik-labor.de/Notizen/0211LEDlampe.html

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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> Für einen Schwingkreis fehlt ja ein Kondensator
Die Schaltung aus dem Elektroniklabor enthält einen Kondensator und 
entspricht damit eher dem Joule-Thief.

von Alfred B. (alfred_b979)


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Lothar M. schrieb:
> Sieh dir das Video an: da ist ein Eisenkern drin. Und
> damit ist die Induktivität zigmal größer als du berechnet hast.

Christoph M. schrieb:
> Im Video meine ich einen Ferritkern zu sehen. Aber zugegebenermaßen: Die
> Induktivität wird wohl deutlich größer sein, als die von mir in der
> Simulation eingetragene.

"mit Eisenkern" kann übrigens nicht nur "mit Kern aus Eisen"
bedeuten, sondern ist auch im Fachbereich gut eingebürgerte
Umgangssprache für "mit schon relevant höher als Vakuum/Luft
permeablem Kern darin".

Anders gesagt: Keine "Luftspule".

: Bearbeitet durch User
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