Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltung Wirbelstromsensor


von Frank H. (vivat)


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Bei AliExpress gibt es folgenden Wirbelstromsensor:
https://de.aliexpress.com/item/1005007433001135.html
Die Leiterplatte ist ja recht übersichtlich und die Spule hat nur eine 
Wicklung - also keine Primär- und Sekundärwicklung. Wie funktioniert 
das? Misst das Ding tatsächlich Wirbelstrom (und damit den spezifischen 
Widerstand) oder eher die Impedanz? Gibt es irgendwo einen Schaltplan?

von Jens B. (dasjens)


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"Wenn sich ein Metall leiter einer Spule nähert, erzeugt ein 
magnetisches Wechselfeld ein Wirbelstrom feld auf der Oberfläche des 
Leiters, das auch ein magnetisches Wechselfeld in der entgegen gesetzten 
Richtung erzeugt. Aufgrund der Reaktion ändert sich die Amplitude und 
Frequenz des Hochfrequenz stroms in der Spule."

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)



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Ein "parametrischer" Wirbelstromsensor besteht nur aus einer Spule, die 
hier hat zwei Wicklungen, also eher eine transformatorische Sonde.

Die Auswerteschaltung besteht aus einem Sinusgenerator und einer 
phasenempfindlichen Gleichrichtung (I/Q-demodulation). Man erhält einen 
Punkt in der komplexen Ebene, der beim Verschieben der Sonde wandert 
(herumzappelt).

Aus den Schleifen, die während der Verschiebung auf dem Bildschirm 
angezeigt werden, weissagt man etwas zum unter der Sonde liegenden 
Metall, üblicherweise Risse und ähnliches im ansonsten unbeschädigten 
Objekt.

: Bearbeitet durch User
von Frank H. (vivat)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> die hier hat zwei Wicklungen
Der bei AliExpress angebotene Sensor hat definitiv nur eine Wicklung, 
dh. zwei Anschlussdrähte. Vielleicht täuschen die Schatten. Anbei noch 
mal ein anderes Photo des WL02.
Die Frage ist auch, wie machen die so komplexe Sachen (Sinusgenerator, 
I/Q-demodulation, komplexe Ebene) mit einem IC mit 8 Pins? Was ist das 
für ein IC?

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


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Stimmt, das hatte ich falsch gesehen. Also eine parametrische Sonde. Man 
kann trotzdem I/Q-detektieren, erhält also eine zweidimensionale 
Darstellung.
Eine Sinusschwingung, vielleicht sogar nur ein Rechteck, wird auf die 
Sonde gegeben, und das Signal mit Sinus und Cosinus multipliziert.

Die KI-Bildersuche von Google behauptet, hier einen LM393 Komparator zu 
sehen.
Der übliche Quatsch, den KI so quasselt. Ich vermute, es ist der gute 
alte Tondecoder LM/NE567. Der enthält einen Oszillator und zwei 
Multiplizierer, die mit sin und cos des Oszillators gespeist werden.

: Bearbeitet durch User
von Ingo W. (uebrig) Benutzerseite


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Vor Ewigkeiten gab es mal den Initiatorschaltkreis A301:
https://bg-electronics.de/datenblaetter/Schaltkreise/A301D.pdf
Darin werkelte ein Oszillator, dessen Rückkopplung so schwach 
eingestellt war, dass die Schwingung bei Annäherung eines Metallteiles 
an die Oszillatorspule abriss. War sehr primitiv, aber könnte in die 
Kategorie passen.

Beitrag #7978160 wurde vom Autor gelöscht.
von H. H. (hhinz)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Ich vermute, es ist der gute
> alte Tondecoder LM/NE567. Der enthält einen Oszillator und zwei
> Multiplizierer, die mit sin und cos des Oszillators gespeist werden.

Der wird einfach als Tondecoder genutzt. Der Oszillator ist mit dem 
Transistor in SOT-323 aufgebaut.

: Bearbeitet durch User
von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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Naja, meeenst'e nun Wirbelstrom oder "Zerstörungsfreie Prüfung mittels 
wirbelstrom" (Eddy current NDT)

https://www.rohmann.de/die-rohmann-gmbh/

Irgendwo wirbelt immer ein Strom, aber die Technik ist dann doch 'ne 
andere.

von Rainer W. (rawi)


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Jens B. schrieb:
> "Wenn sich ein Metall leiter ... Wirbelstrom feld auf der Oberfläche des
> ... Frequenz des Hochfrequenz stroms ..."

Soll das ein Zitat sein? Quelle?

Deine Leertaste neigt zu sporadischen Fehlkontakten.

Frank H. schrieb:
> Die Frage ist auch, wie machen die so komplexe Sachen (Sinusgenerator,
> I/Q-demodulation, komplexe Ebene) mit einem IC mit 8 Pins? Was ist das
> für ein IC?

Du denkst zu kompliziert. Guck dir einmal an, was ein 
phasenempfindlicher Gleichrichter (XOR mit TP) so zu Wege bringt. Da 
brauchst du dann nur Komparatoren davor, die aus den Sinusschwingungen 
von Oszillator und empfangenem Signal symmetrische Rechtecke machen.

Christoph db1uq K. schrieb:
> Ich vermute, es ist der gute alte Tondecoder LM/NE567.

Hast du deine Vermutung durch einen Blick auf Layout und Pinbelegung im 
Datenblatt mit irgendwelchen Fakten untermauert?

: Bearbeitet durch User
von Frank H. (vivat)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Ich vermute, es ist der gute alte Tondecoder LM/NE567.
Der kann es eher nicht sein: VCC ist auf Pin 8 und GND auf Pin 4, beim 
LM567 ist VCC auf Pin 4 und GND auf Pin 7. Leider haben die Chinesen die 
Bezeichnung des IC weggeschliffen.
> Die KI-Bildersuche von Google behauptet, hier einen LM393 Komparator zu
> sehen.
Da würde die Pin-Belegung zumindest für die Versorgungsspannung passen. 
Außerdem liegt der analoge Ausgang an Pin 7 und der digitale Ausgang an 
Pin 1, was auch den beiden OUT Pins des LM393 entsprechen würde. 
Vielleicht ist die KI doch schlauer als gedacht.

: Bearbeitet durch User
von H. H. (hhinz)


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Frank H. schrieb:
> Vielleicht ist die KI doch schlauer als gedacht.

Hat sie bessere Bilder bekommen?

von Frank H. (vivat)


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H. H. schrieb:
> Frank H. schrieb:
>> Vielleicht ist die KI doch schlauer als gedacht.
>
> Hat sie bessere Bilder bekommen?

Da musst Du Christoph fragen. Anbei mal ein Foto. Wie gesagt, die 
Beschriftung ist entfernt worden.

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


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Das Befestigungsloch ist auf den anderen Fotos nicht zu sehen, 
anscheinend gibt es mehrere Versionen. Die Version WL01 ist jedenfalls 
viel knapper bestückt.

Die KI erzählt auch gelegentlich, es handelt sich um ein induktives 
Ladegerät und präsentiert mehrere Bilder solcher Spulen.

: Bearbeitet durch User
von H. H. (hhinz)


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Frank H. schrieb:
> Anbei mal ein Foto.

Schon besser, aber reicht immer noch nicht, um einen Schaltplan 
aufzunehmen, auch weil die Rückseite fehlt.

von H. H. (hhinz)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Die KI erzählt auch gelegentlich, es handelt sich um ein induktives
> Ladegerät und präsentiert mehrere Bilder solcher Spulen.

Man fragt sich was die so raucht...

von Frank H. (vivat)


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H. H. schrieb:
> Frank H. schrieb:
>> Anbei mal ein Foto.
>
> Schon besser, aber reicht immer noch nicht, um einen Schaltplan
> aufzunehmen, auch weil die Rückseite fehlt.

Hier die Rückseite. Ich werde einfach mal einen LM393 bestellen und den 
IC auf der Leiterplatte dagegen austauschen und gucken was passiert.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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So ein Wirbelstromprüfer muss über eine Eselsgeduld verfügen. Im engen 
Inneren eines Flugzeugflügels hockend eine Schraube nach der anderen 
rausdrehen, die Innenwand des Schraubenlochs mit einer rotierenden 
Wirbelstromsonde abscannen und aufzeichnen (dort treten als erstes Risse 
auf) und die Schraube wieder eindrehen. Mit dem vorgeschriebenen 
Drehmoment anziehen und auf einem Lageplan abstempeln. Dann die nächste 
Schraube...

So habe ich das mal gehört. Bradward hat meinen früheren Arbeitgeber 
genannt. Der verstorbene Firmengründer hatte das beim Reutlinger 
"Institut Dr. Förster" kennengelernt und sich mit der Entwicklung eines 
portablen Geräts zur Flugzeugwartung selbstständig gemacht.
https://www.foerstergroup.de/de/deu/

Frank, sind das zwei LED auf der Platine?
Was soll die merkwürdige Aufschrift heißen?

: Bearbeitet durch User
von H. H. (hhinz)


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Frank H. schrieb:
> Hier die Rückseite.

Die ist schonmal ausreichend, aber die Bestückungsseite leider nicht.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Frank H. schrieb:
> Ich werde einfach mal einen LM393 bestellen

Also mit den zwei Komparatoren kann man keine IQ-Demodulation machen.
Der NE567 enthält dagegen zwei Vierquadrantenmultiplizierer, die können 
das eher. Und den PLL-Oszillator (mit Phasenvergleicher), der die 
Sinusschwingung erzeugt.

Die Beschriftung der Stiftleiste VCC/GND/D0/A0 ist noch 
erklärungsbedürftig. Es gibt keine digitalen und analogen Signale D0 und 
A0.
D0 könnte ein einzelner Komparatorausgang sein.
A0 könnte eines der beiden XY-Signale des Demodulators sein, aber da 
fehlt noch ein zweiter Ausgang.
Wieso ist der Anschluß der großen Spule mit P3 beschriftet?
Und was sollen die beiden LED anzeigen?
Die ganze Schaltung ist ein minimalistisches Kunstwerk, eigentlich viel 
zu wenig.

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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> So ein Wirbelstromprüfer muss über eine Eselsgeduld verfügen. Im engen
> Inneren eines Flugzeugflügels hockend eine Schraube nach der anderen
> rausdrehen, die Innenwand des Schraubenlochs mit einer rotierenden
> Wirbelstromsonde abscannen und aufzeichnen (dort treten als erstes Risse
> auf) und die Schraube wieder eindrehen. Mit dem vorgeschriebenen
> Drehmoment anziehen und auf einem Lageplan abstempeln. Dann die nächste
> Schraube...

Und Wartung/Inspection macht für die Materialprüfer ein Grossteil des 
Geschäftes aus, nicht nur die Prüfgeräte-Entwicklung/Verkauf.

Ob die Defekte wirklich dort zuerst auftreten muß nicht unbedingt sein, 
Es können auch Lunker, Delaminierungen im Inneren sein. Eddy current 
findet halt oberflächennahe Fehler, Ultraschall dagegen findet 
Fehlstellen in der Tiefe. Und auch im Flügel-Bau wird heute meines 
Wissens viel geklebt und weniger geschraubt; Kohlefaser statt 
Blechplatte.

von Nemopuk (nemopuk)


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H. H. schrieb:
> Man fragt sich was die so raucht...

unter anderem die Beiträge dieses Forums. Sie plappert uns Menschen nur 
nach.

von Frank H. (vivat)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Die Beschriftung der Stiftleiste VCC/GND/D0/A0 ist noch
> erklärungsbedürftig.
A0 hat eine Spannung von ca. 2,3V bei leerer Spule, die sich auf bis zu 
0,5V verringert, wenn Metall (Stahl) direkt auf der Spule liegt. D0 geht 
von VCC auf 0V, wenn sich Metall der Spule nähert. Dann geht auch eine 
LED an. Die Empfindlichkeit kann man mit dem Drehwiderstand einstellen.

von Jens B. (dasjens)


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Rainer W. schrieb:
> Jens B. schrieb:
>> "Wenn sich ein Metall leiter ... Wirbelstrom feld auf der Oberfläche des
>> ... Frequenz des Hochfrequenz stroms ..."
>
> Soll das ein Zitat sein? Quelle?
Der Text ist mit Anführungsstrichen umgeben, deswegen denk ich es sollte 
als Zitat erkennbar sein für den mind. durchschnittliche gebildeten 
Menschen.
Die Quelle hätte ich vlt. mit angeben sollen, aber wenn man sich das 
Angebot von dem berichtet wird ansieht, dann findet man das auch ohne 
weiteres.
Und ohne das Angebot anzusehen, ist ein Antworten kein richtiges 
Antworten.

>
> Deine Leertaste neigt zu sporadischen Fehlkontakten.
Ja, und ?

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