Hallo Leute, im Rahmen eines Projektes zur Musikübertragung mit Hilfe des Faraday Effektes möchte ich ein Audiosignal ausgehend von einem CD Spieler auf einen Elektromagneten schicken. Dazwischen muss folglich ein Verstärker geschaltet sein. Für meine erste Überlegung habe ich einen nicht invertierenden OpAmp gebaut und ihn dazwischen geschaltet, hat nicht funktioniert. Im Nachhinein war das klar, denn der Elektromagnet benötigt ja zum Betrieb auch Strom, der in der Schaltung nicht vorhanden war, also habe ich mir den Kopf darüber zerbrochen, wie ich denn einen Strom hinbekomme, der dem Verlauf des Audiosignals entspricht. Ich habe im Internet geforscht und die Möglichkeit entdeckt den nicht invertierenden OpAmp noch mit einer Kollektorschaltung eines Transistors, genauer mit einer Emitterfolge, auszustatten. Außerdem habe ich die Möglichkeit entdeckt einen reinen Transistorverstärker verwenden zu können. Ich würde mich freuen könntet ihr mir sagen, was ich da genau verwenden kann/sollte und möglicherweise sogar dazu einen Schaltplan hochladen könntet. Danke im Voraus. Mfg. Max
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> könntet ihr mir sagen, was ich da genau verwenden > kann/sollte und möglicherweise sogar dazu einen Schaltplan hochladen > könntet. Du brauchst einen Leistungsverstärker (z.B. ein IC wie TDA2030) der den nötigen Strom liefern kann, und diesen Verstärker musst du so beschalten, dass der Spulenstrom proportional zur Eingangsspannung (Audiosignal) ist. Im Anhang mal eine Prinzipschaltung, die das Audiosignal 10-fach verstärkt und einen Strom von 1A je 4Volt Eingangsspannung durch die Spule treibt.
> einen Strom von 1A je 4Volt Eingangsspannung durch die Spule treibt.
sollte heißen:
einen Strom von 1A je 0,4Volt Eingangsspannung durch die Spule treibt.
> der Elektromagnet benötigt ja zum Betrieb auch Strom, > der in der Schaltung nicht vorhanden war, Vielleicht solltest du eine Stromversorgung an deinen OpAmp anschliessen.
Hi, vielen Dank für die schnelle Antwort, also einen Leistungsverstärker. So nun nehme ich mir mal deine Prinzipschaltung. 1m soll schon meine Spule sein? Dann hast du am Plus Eingang des OpAmps das Audiosignal angelegt? Dann 3 Widerstände mit 110/1000/4 Ohm, dadurch berechnet sich die Verstärkung um den Faktor 10? Meine Spule darf längerfristig nur mit 1 A betrieben werden, der OpAmp hat eine empfohlene Betriebsspannung von 12 V, wie muss dann die Schaltung dimensioniert werden? Mfg. Max
Hi, wenn ich einfach eine Stromversorgung an meinen OpAmp anschließe, bleibt die Frage, ob der Strom die Signalcharakteristika des Audiosignals aufweist, denn das soll er.
> der OpAmp hat eine empfohlene Betriebsspannung von 12 V, > wie muss dann die Schaltung dimensioniert werden? Was für ein OpAmp? Wie groß ist das Eingangssignal? Frequenzbereich? Induktivität der Spule? Die Spannungsverstärkung der Schaltung ist V=1+(1k/110), der Ausgangsstrom ist Ia=Ua/4R = Ue*V/4R. Du dimensionierst die Schaltung, indem du die genannten Widerstände so abänderst, dass sich die gewünschten Werte ergeben. Allerdings musst du die Induktivität und den Frequenzbereich beachten, weil mit steigender Induktivität und/oder Frequenz die Spannung an der Induktivität steigt und die Aussteuerbarkeit begrenzt.
Max Schroer schrieb: > wenn ich einfach eine Stromversorgung an meinen OpAmp anschließe, bleibt > die Frage, ob der Strom die Signalcharakteristika des Audiosignals > aufweist, denn das soll er. geht´s noch komplizierter? nimm ne pa und häng statt dem lautsprecher ne passende sendewicklung dran. hören tut man da wenig bis nix aber man hat n schönes nf magnetfeld. da hinein ne abhörspule + kleineer kh verstärker und es sollte was zu hören sein.
> nimm ne pa und häng statt dem lautsprecher ne passende sendewicklung > dran. Dann ist der Strom aber frequenzabhängig, bei f->0 geht I-> unendlich und umgekehrt. Das will der TO sicher nicht, deshalb hab ich oben eine mofifizierte Schaltung gezeigt, bei der der Strom unabhängig von der Frequenz ist (solange der Verstärker ausgangsseitig nicht übersteuert ist).
> wenn ich einfach eine Stromversorgung an meinen OpAmp anschließe, bleibt > die Frage, ob der Strom die Signalcharakteristika des Audiosignals > aufweist, denn das soll er Also ohne Stromversorgung geht's jedenfalls gar nicht, eine Schaltung kann ja nicht zaubern, irgendwoher muss der Strom ja kommen.
Hallo Jungs, dass sind aber viele Antworten, dann mal los: Also erstmal allgemein, ich beschreibe mal allgemein den Sinn des ganzen, damit jeder nachvollziehen, was genau vorliegen muss. Der Faraday Effekt beschreibt die Doppelbrechung eines Laserstrahls in einem Medium, welches sich in einem parallelen Magnetfeld befindet. Das heißt im Klartext: Linear polarisiertes Licht geht durch Medium und Magnetfeld und der Polarisationswinkel verschiebt sich um eine bestimmte Gradzahl, unter anderem abhängig vom B Feld. Diese Gradzahl kann man durch eine Photodiode nachweisen, in dem man ein Multimeter an einen Widerstand im Stromkreis der Photodiode parallel schaltet. So wann immer sich das B Feld verändert, verändert sich der Polarisationswinkel und die Photodiode emittiert ein anderes Signal. Ziel ist es nun auf den Elektromagnet ein Musiksignal zu schicken, welches natürlich der Strom aufweisen muss, damit sich das B Feld im Zuge der Signalcharakteristika ändert. Denn ändert sich dieses, wie das Audiosignal, so ändert sich auch der Polarisationswinkel entsprechend und man müsste an der Photodiode selbige Änderung theoretisch erfahren. Schließt man an die Photodiode einen Lautsprecher mit vorgeschaltetem nicht invertierenden OpAmp so müsste man das Audiosignal, welches man eingibt auch wieder am Lautsprecher bekommen, übertragen durch den Laser. So weit so gut.. @ArnoR: Also das Eingangssignal soll bestenfalls ein Musikstück sein, also müsste das ganze ja im hochfrequenten Bereich liegen, richtig? Die Induktivität habe ich noch nicht berechtigt und kein Datenblatt vorhanden, werde ich gleich mal tun. Ich kann dir leider nicht sagen um welchen OpAmp es sich handelt und welche Daten er hat, ich weiß nur empfohlene Betriebsspannung 12 V. @MaWin: Die Frage habe ich mir auch gestellt. Ich dachte mir bloß, dass ein Leistungsverstärker mit einem Transistor eventuell Strom emittiert, schließlich ist P=U*I und wenn I=0 muss ja auch P=0 sein..
@Kai Klaas: Habe ich richtig verstanden, dass du mit deinem Link auf den Geberverstärker anspielst, der dort gezeigt wird?
>Habe ich richtig verstanden, dass du mit deinem Link auf den >Geberverstärker anspielst, der dort gezeigt wird? Genau, und das theoretische Drumherum der stromproportionalen Ansteuerung..
> Diese Gradzahl kann man durch eine Photodiode nachweisen, in dem man ein > Multimeter an einen Widerstand im Stromkreis der Photodiode parallel > schaltet Das ist natürlich keine gute Empfängerschaltung, schau lieber nach einem Transimpedanzverstärker. > Schließt man an die Photodiode einen Lautsprecher mit vorgeschaltetem > nicht invertierenden OpAmp Für BEIDES, deine Magneten und deinen Lautsprecher, solltest du normale Audioverstärkerendstufen benutzen. Die übertragen zwar keine Gleichspannung, aber Musik, und sind auch für induktive Lasten geeignet.
>Die übertragen zwar keine Gleichspannung, aber Musik, und sind auch für >induktive Lasten geeignet. Naja, er scheint ja wohl eine deutlich größere Induktivität zu haben, als die eines Lautsprechers... Also Max, laß mal die Induktivität deiner Spule rüberwachsen...
Also ich lese mir jetzt mal den Link genauer durch, habe den gerade nur überflogen. Also ich soll jetzt für beides den gleichen Verstärker benutzen? Die Induktivität habe ich jetzt berechnet, wenn mich nicht alles täuscht liegt die bei meiner Spule bei 0,04.
>Die Induktivität habe ich jetzt berechnet, wenn mich nicht alles täuscht >liegt die bei meiner Spule bei 0,04. Also 40mH? Große Tieftöner haben ganz grob um die 1mH.
Also im Prinzip macht dieser Geberverstärker ja genau das, was ich will, verstärken. Wenn ich mir das Schaltbild auf Seite 5 deines Linkes anschaue, dann ist da ja auch eine Spule drin. Nun gut, gebe ich also ein Audiosignal auf den Geberverstärker, dann habe ich in der Spule ein Magnetfeld welches sich im Zuge des Signals ändert, aber woher kommt der Strom?
>Nun gut, gebe ich also ein Audiosignal auf den Geberverstärker, dann habe >ich in der Spule ein Magnetfeld welches sich im Zuge des Signals ändert, >aber woher kommt der Strom? Lassen wir die Caps mal weg, dann fließt durch R12 der Strom Uein/R12. Deshalb fließt durch R21 der Strom Uein/R12 x (R20+R12)/R21. Durch die Spule fließt dann die Summe dieser beiden Ströme. Dieser Strom kommt natürlich aus der Endstufe, wobei die Ausgangsspannung der Endstufe durch die Gegenkopplung gerade so eingestellt wird, daß der induktive Spannungsabfall an der Spule "nachgeregelt" wird. Für unterschiedliche Frequenzen fällt also unterschiedlich viel Spannung an der Spule ab, je höher desto mehr. Das Magnetfeld stellt sich "danach" ein, nachdem der Verstärker den signalproportionalen Strom in die Spule eingeprägt hat.
> Wenn ich mir das Schaltbild auf Seite 5 deines Linkes > anschaue, dann ist da ja auch eine Spule drin. Das ist genau die gleiche Schaltung wie ich sie oben gezeigt habe. > aber woher kommt der Strom? Den Strom liefert der Verstärker, der durch das Eingangssignal gesteuert wird. > wenn mich nicht alles täuscht > liegt die bei meiner Spule bei 0,04. > Ja richtig, 40 mH. Wenn das wirklich stimmt, kannst du die Sache gleich wieder vergessen. Um 1A bei 20kHz und 0,1V Eingangsspannung durch 40mH zu treiben, brauchst du eine Verstärkerausgangsspannung von 5kV.
ArnoR schrieb: > Wenn das wirklich stimmt, kannst du die Sache gleich wieder vergessen. > Um 1A bei 20kHz und 0,1V Eingangsspannung durch 40mH zu treiben, > brauchst du eine Verstärkerausgangsspannung von 5kV. Wie wäre es da mit einem Supraleiter und einer wesentlich kleineren Induktivität? Gruss Klaus.
Also an der RIM (Gesamt-)Schaltung würde ich mich nicht orientieren, da ist die Ausgangsspannung immer 0 ;) SCNR, Jupp
Guten Morgen Jungs, @Kai Klaas: Ja wunderbar, das verstehe ich soweit. Danke sehr. :-) @ArnoR: Das habe ich mir schon gedacht, dass das die selbe ist, auch dir vielen Dank. Der Verstärker liefert also wirklich den Strom? Also doch. Was? 5kV? Das hört sich nicht gut an! Wie wird die Verstärkerausgangsspannung niedriger? Wenn ich erstmal niedere Frequenzen übertrage? 10hz zum Beispiel? Könnte ich ja erstmal mit einem Funktionengenerator und einem Oszilloskop verwirklichen. Wird die benötigte Verstärkerausgangsspannung auch niedriger, wenn die Induktivität höher oder niedriger ist? @Klau Ra.: Wo soll ich denn den Supraleiter hinhauen? @Jupp: Ehm welche Schaltung meinst du jetzt, sorry, dass ich so blöd frage. :-D
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Max Schroer schrieb: > @Jupp: > > Ehm welche Schaltung meinst du jetzt, sorry, dass ich so blöd frage. :-D Die von Kai Klaas verlinkte. Man beachte die Beschaltung der Ausgangsbuchse ;)
>Wie wird die Verstärkerausgangsspannung niedriger? Wenn ich erstmal >niedere Frequenzen übertrage? 10hz zum Beispiel? Kannst du nicht einen Gleichstrom durch die Drossel schicken und den Modulationsstrom viel kleiner wählen? Dann wird ja auch automatisch der Spannungsabfall über der Spule kleiner. Der Fotodiodenverstärker müßte natürlich stärker verstärken, aber das ist wohl eher nicht das Problem, wenn du eine rauscharme Schaltung (TIA) nimmst. Ja, die Verstärkerausgangsspannung wird kleiner, wenn du nur niedrige Frequenzen überträgst. Für den Spannungsabfall über der Spule gilt ja: Ueff = 2 x pi x f x L x Ieff. Der Spannungsabfall über der Spule ist also proprotional zum Strom, der Frequenz und der Induktivität. Es reicht aber nicht nur, daß der Verstärker nur niedrige Frequenzen verstärken "soll". Sind höhere Frequenzen im Signal vorhanden, werden sie unweigerlich auch mitverstärkt und führen wieder zu einer Übersteuerung. Du mußt die unerwünschten höheren Frequenzen also vor diesem Verstärker mit einem Filter heraussieben, was aber mit OPamps überhaupt kein Problem darstellt. Warum wickelst du auf die Spule eigentlich nicht eine kleinere Wicklung zusätzlich auf, die nur für die Modulation des Magnetfelds sorgt? Dann müßtest du mit dem Verstärker nicht den hohen Gleichstrom und den niedrigeren Modulationsstrom gleichzeitig erzeugen, kämst mit einem kleineren Verstärker aus und könntest vor allem die Induktivität der Modulationswicklung deutlich verkleinern.
Hui, das wird jetzt aber kompliziert. :-D Da muss ich aber jetzt einiges Fragen, also: @Jupp: Die Ausgangsbuchse? Meinst du jetzt vom OpAmp? @Kai Klaas: Was bezeichnest du als Drossel und was ist der Modulationsstrom? Naja den Photodiodenverstärker kann man ja schon sehr groß wählen, soll ich den Schaltkreis eine Konstantstromquelle bauen oder auch mit einem Geberverstärker arbeiten? Was ist mit TIA gemeint? Wenn ich die höheren Frequenzen heraussiebe, gehen die mir dann ganz verloren? Kann ich so etwas mit einem RC Filter machen? Mhm leider komme ich an die Spule nicht dran, das ganze ist ein 10 cm langer zylinderförmiger Eisengegenstand in dem sich Spule und Medium befinden. :/
>Was bezeichnest du als Drossel und was ist der Modulationsstrom? Mit Drossel meine ich natürlich die Spule, sorry. Der Modulationsstrom wäre dein Musiksignal, mit dem du ja die Stärke des Magnetfelds ändern, also modulieren willst. >Naja den Photodiodenverstärker kann man ja schon sehr groß wählen,... Hhm, du meinst die Verstärkung desselben? >...soll ich den Schaltkreis eine Konstantstromquelle bauen oder auch mit >einem Geberverstärker arbeiten? Wenn du das mit zwei Spulen machst, kannst du eine Konstantstromquelle und den Geberverstärker nehmen. Wenn du nur eine Spule verwendest, kann der Geberverstärker auch den Gleichstrom liefern. Die Schaltung muß dann aber DC-fähig sein, wie Arnos Schaltung, was die Schaltung in meinem Link wegen C6 nicht ist. >Was ist mit TIA gemeint? Was sagt denn Gurgel dazu?? Natürlich ist damit der "Trans-Impedance-Amplifier" gemeint, die übliche Art das Signal einer Fotodiode zu verstärken. >Wenn ich die höheren Frequenzen heraussiebe, gehen die mir dann ganz >verloren? Ja klar, futsch ist hin und hin ist futsch... >Kann ich so etwas mit einem RC Filter machen? Würde man wohl mit einem Butterworth-Filter 2. oder höherer Ordnung machen, um ganz sicher zu gehen, daß der Verstärker nicht doch noch übersteuert. >Mhm leider komme ich an die Spule nicht dran, das ganze ist ein 10 cm >langer zylinderförmiger Eisengegenstand in dem sich Spule und Medium >befinden. :/ Und eine zusätzliche Spule anflanschen? Bist du Physiklehrer oder ist das deine Bachelorarbeit?
Hi :-) Weder noch, ich studiere Physik im zweiten Semester und wir müssen da so ein Projekt machen. Ja ich meinte die Verstärkung des Photodiodenverstärkers. Das heißt ich nehme jetzt für Stromkreis Spule und Stromkreis Photodiode Arnos Geberverstärker? Zusätzlich baue ich in den Stromkreis der Photodiode auch einen Transimpedanzverstärker ein, richtig?! So das mit dem Gleichstrom auf die Spule und einem niedrigeren Modulationsstrom des Signals klingt für mich gut, wie realisiere ich das? Mit dem Butterworth meinste dann sowas hier ne:http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Butterworth_II_Order_LPF.png Kann man so etwas fertig kaufen oder löte ich mir den lieber selbst zusammen?! Eine zusätzliche Spule anflanschen, da wüsste ich nicht, wie ich das machen soll, aber der Durchmesser des Zylinders ist gering, 2cm. Ich könnte noch eine drüberschieben vielleicht..
Max Schroer schrieb: > Weder noch, ich studiere Physik im zweiten Semester und wir müssen da so > ein Projekt machen. Das ist jaetz aber nicht dein Ernst, oder? Max Schroer schrieb: > Was? 5kV? Das hört sich nicht gut an! Wie wird die > Verstärkerausgangsspannung niedriger? Physik im 2. Semester und dir ist noch nicht mal U = L*dI/dt klar?
>Das heißt ich nehme jetzt für Stromkreis Spule und Stromkreis Photodiode >Arnos Geberverstärker? Nein, nein. Das sind völlig verschieden Anforderungen. Sei mir nicht böse, aber ich glaube hier läuft irgendetwas verkehrt. Für die Lösung der Aufgabe scheint viel Erfahrung in der Entwicklung elektronischer Schaltungen vorausgesetzt zu sein. Das ist aber im 2. Semester Physik gar nicht vorhanden. Besprich dich bitte noch mal mit deinem Betreuer.
> Für die Lösung der Aufgabe scheint viel Erfahrung in der > Entwicklung elektronischer Schaltungen vorausgesetzt zu sein. Na ja, ich glaube nicht, daß für 20kHz die volle Aussteuerung benötigt wird, das ist bei Musik ja auhc nicht der Fall, die Hochtöner würden schnellstens abrauchen. <pre> Licht : CD-Player--Audioverstärker--Spule +---C---+ : | | +--Photodiode--+---R---+ | | | | +--|-\ | | | >-+--Audioverstärker-Lautsprecher +-----------------|-/ | Transimpedanzverstärker GND </pre> scheint mir dermassen primitiv zu sein, daß ich mich nicht Frage wie man im 2. Semester Physik, sondern wie man in der 8. Klasse Physik nicht die nötigen Grundlagen dazu haben sollte. Daß ein Verstärker ohne Versorgungsspannung nicht funktioniert, sollte jedem klar sein, der das erste mal den Netzstecker aus einer HiFi Anlage gezogen hat. Und wer das nicht weiss, soll lieber Esoterik studieren.
ArnoR schrieb: >> könntet ihr mir sagen, was ich da genau verwenden >> kann/sollte und möglicherweise sogar dazu einen Schaltplan hochladen >> könntet. > > Du brauchst einen Leistungsverstärker (z.B. ein IC wie TDA2030) der den > nötigen Strom liefern kann, und diesen Verstärker musst du so > beschalten, dass der Spulenstrom proportional zur Eingangsspannung > (Audiosignal) ist. > > Im Anhang mal eine Prinzipschaltung, die das Audiosignal 10-fach > verstärkt und einen Strom von 1A je 4Volt Eingangsspannung durch die > Spule treibt. Ne Frage zum Verständnis: Seh ich das richtig, dass der Großteil der Leistung am Widerstand mit der 4 umgesetzt wird?
Hallo Leute. @Kann man nicht glauben: Tut mir Leid, dass ich Fragen stelle. Dich werde ich damit sicher nicht mehr belasten. Außerdem entschuldige ich mich dafür nicht jede Formel auswendig zu können, um Formeln wiedergeben zu können muss man auch nicht Physik studieren, sondern einfach bloß das Internet öffnen. Ich muss auch ganz ehrlich sagen, dass ich keine Lust habe mit dir darüber zu diskutieren. Ich habe nämlich eigentlich ein Projekt zu erledigen und andere Leute in diesem Forum wollen mir dabei helfen und tuen es wirklich gut, wenn du das nicht tun möchtest, dann unterlasse bitte abfällige Bemerkungen. Danke. @Kai Klaas: Du hast Recht im 2. Semester Physik hatte man ein Modul namens Elektrizität und Magnetismus, welches allerdings leider nicht die nötigen praktischen Erkenntnisse liefert, sondern stattdessen auf einer abgehobenen theoretischen Ebene alles erläutert. Erst im 3. Semester hat man Elektronik mit einem dazugehörigen Praktikum, wo genau solche Themen behandelt werden. Dennoch ändert das leider nichts an der Tatsache, dass unser momentanes Projekt für den Erhalt genau einer solchen Noten verlangt das ganze durchzuführen. So das heißt, wenn ich jetzt alles zusammenpacke, dann baue ich in den Stromkreis der Spule auf jeden Fall einen Geberverstärker ein, damit der Strom die Signalcharakteristika des Audiosignals aufweist und so ein Wechselfeld mit eben jenen von der Spule erzeugt wird, richtig?! Doch welche Anforderungen habe ich an den Verstärker im Schaltkreis der Photodiode? Zum Einen würde ich sagen, dass die Verstärkung groß sein muss, da ja bei der Übertragung sicherlich viel verloren geht. Was noch und welche Art Verstärker brauche ich dann in diesem Schaltkreis? Benötige ich dazu nur den TIA oder noch einen anderen? Betrachtet man MaWins Zeichnung benötige ich zusätzlich zum TIA noch einen Audioverstärker. Aus welchem Grund? @MaWin: Vielen Dank für das Bild des Aufbaus, ein ähnliches wollte ich letztendlich haben. Dass ich einen Verstärker mit einer Versorgungsspannung ausstatten muss, ist mir durchaus bewusst. ;-) Schließlich habe ich durchaus schon ein- zweimal einen OpAmp benutzt. Allerdings dann nur um invertierende oder nicht-invertierende OpAmps zu untersuchen/bauen.
>So das heißt, wenn ich jetzt alles zusammenpacke, dann baue ich in den >Stromkreis der Spule auf jeden Fall einen Geberverstärker ein, damit der >Strom die Signalcharakteristika des Audiosignals aufweist und so ein >Wechselfeld mit eben jenen von der Spule erzeugt wird, richtig?! Ja. >Doch welche Anforderungen habe ich an den Verstärker im Schaltkreis der >Photodiode? Zum Einen würde ich sagen, dass die Verstärkung groß sein >muss, da ja bei der Übertragung sicherlich viel verloren geht. Das hängt natürlich ganz erheblich von deinem mechanischen Aufbau ab. >Benötige ich dazu nur den TIA oder noch einen anderen? Ein TIA reicht. Aber eventuell hast du einen großen Gleichlichtanteil. Dann darfst du erstmal nur wenig verstärken. Direkt hinter dem TIA mußt du dann den Wechsellichtanteil mit einem Hochpaß auskoppeln und noch einmal stärker verstärken. >Betrachtet man MaWins Zeichnung benötige ich zusätzlich zum TIA noch >einen Audioverstärker. Aus welchem Grund? Da ist wohl etwas schief gegangen. Mawin will ja statt des speziellen Geberverstärkers mit der Spule in der Gegenkopplung (Stromquelle), einen normalen Audioverstärker verwenden, der die Spule direkt am Ausgang wie einen Lautsprecher treibt, also als Spannungsquelle. Dieser Audioverstärker muß allerdings DC-tauglich sein, um auch eine Gleichspannung ausgeben zu können, um also einen Gleichstrom durch die Spule treiben zu können.
Also der mechanische Aufbau ist halt folgender: Laser ->-->- Polarisator ->-->- Spule ->-->- Polarisator ->-->- Photodiode Meine bisherigen Versuchsdurchführungen ergaben, dass da schon einiges verloren geht. Die Abweichung zwischen der errechneten und gemessenen Änderung des Polarisationswinkels lag bei 10%. Also im Stromkeis der Photodiode einen TIA. Wechsellicht und Gleichlicht, mhm, kann man das ermitteln? Also ich würde jetzt spontan sagen, dass da ein sehr hoher Gleichlichtanteil ist, da man ja mit dem Laser kohärentes Licht hat. Betrieben wird der übrigens mit zwei Batterien. Das heißt Mawin will eine zusätzliche Stromquelle in den Aufbau mit einem normalen Audioverstärker einfügen und dann mit seinem Vorschlag dennoch einen Strom erreichen, der die Signalcharakteristika aufweist?
>Also im Stromkeis der Photodiode einen TIA. Wechsellicht und >Gleichlicht, mhm, kann man das ermitteln? Mit einem Oszi am Ausang des TIA. Du stellst eine ausreichend kleine Verstärkung ein, sodaß der TIA am Ausgang nicht übersteuert und schaust dir dann mit dem Oszi das Ausgangssignal an, während du zwischen "DC" und "AC" schaltest. >Das heißt Mawin will eine zusätzliche Stromquelle in den Aufbau mit >einem normalen Audioverstärker einfügen und dann mit seinem Vorschlag >dennoch einen Strom erreichen, der die Signalcharakteristika aufweist? Er will deine Spule einfach mit einem Audioverstärker speisen, also als Spannungsquelle. Dabei erhalten höhere Frequenzen aber automatisch einen kleineren Strom.
> Dieser Audioverstärker muß allerdings DC-tauglich sein Wozu ? > Das heißt Mawin will eine zusätzliche Stromquelle in den Aufbau mit > einem normalen Audioverstärker einfügen und dann mit seinem Vorschlag > dennoch einen Strom erreichen Wozu ? Es geht doch um Musikübertragung durch zwei Polarisatoren um einem optischen Kristall. Da ist doch eine beliebige Vorspannung durch drehen der Polarisatoren erreichbar, man braucht doch keinen Dauerstrom im Magneten oder Vorspannung am TIA. Und hohe Töne haben sowieso kleinere Pegel als tiefe Töne.
@Kai Klaas: Sehr gut mit der Bedienung des Oszilloskops kenne ich mich bestens aus, dann stellt das kein Problem dar. @MaWin: Die Polarisatoren bleiben starr an Punkt x und Punkt y verschoben um eine bestimmte Gradzahl. Du hast Recht, man kann die Polarisatoren verschieben und so verschiedene Spannungen im Stromkreis der Photodiode messen, aber das ist meiner Meinung nach nicht Ziel führend, da ich ja nicht die Polarisatoren mit dem Audiosignal beeinflussen will, sondern das Magnetfeld. Deshalb soll sich ja das Magnetfeld mit dem Audiosignal verändern. @Kai Klaas und MaWin: Also ich habe das ganze ja schon mit einem nicht invertierenden OpAmp ausprobiert, falls das als Audioverstärker gilt, hätte es ja damals auch funktionieren müssen. Gut, damals habe ich keine hohen Frequenzen verwendet, sondern stattdessen einen Funktionengenerator auf dem ich 10Hz Ausgangssignal eingestellt habe.
> Ich kann dir leider nicht sagen um welchen OpAmp es sich handelt
Dann las es doch gleich sein. Ohne diese Daten kannst du es sowieso
knicken.
> da ich ja > nicht die Polarisatoren mit dem Audiosignal beeinflussen will, sondern > das Magnetfeld. Deshalb soll sich ja das Magnetfeld mit dem Audiosignal > verändern. Das Magnetfeld beeinflusst dann schon die Polarisation durch die Musik, es geht nur um die Gleichspannungsvorspannung (die man auch mit einem Permanentmagneten erreichen könnte und wegen des Erdmagnetfeldes sogar hat) Wer zwischen Gleichstrom und verdrehtem Polfilter einen physikalischen Unterschied zu finden meint, hat den Faraday Effekt nicht verstanden.
>Also ich habe das ganze ja schon mit einem nicht invertierenden OpAmp >ausprobiert, falls das als Audioverstärker gilt, hätte es ja damals auch >funktionieren müssen. Naja, wenn du an den Ausgang eines OPamp eine 40mH Spule hängst, hast du bei 10Hz eine Impedanz von 2,5R, vom wohl verschwindenden Gleichstromwiderstand ganz zu schweigen. Das schließt jeden OPamp kurz. Mußt du durch die Spule Gleichstrom und Wechselstrom schicken? Wie groß ist der Gleichstromwiderstand der Spule? Von welchem Gleichstrom reden wir? Wie groß soll der Wechselstrom durch die Spule sein? Sind die 40mH noch aktuell? Wie ist die Spule gewickelt? Sehr viele Wicklungen, also große Wicklungskapazität?
@Uwe: Das ist ein Schaltbrett der Uni, die einzige Möglichkeit die ich habe, um herauszufinden, um welchen OpAmp es sich handelt, ist das Datenblatt zu finden. Dafür muss ich allerdings den zuständigen Angestellten fragen, der NATÜRLICH bis einschließlich 12. September Urlaub hat, erst danach kann ich euch vielleicht sagen, um welchen es sich handelt. Vielleicht sollte ich einfach zwei neue kaufen?! @MaWin: Es ist mir absolut bewusst, dass die Polarisation des Lichtstrahls sich durch das Magnetfeld ändert (genauer, der Polarisationswinkel). Schließlich ist das der Faraday Effekt, aber ich denke, dass mir das bewusst ist, habe ich schon genüge durch die Erläuterungen zur Versuchsdurchführung gezeigt. Bisher habe ich zur Basisdurchführung folgendes gemacht: Ich habe auf die Spule einen Gleichstrom von 1A geschickt und parallel errechnet, dass damit eine Änderung des Polarisationswinkels um 1 Grad zu erwarten ist, dann habe ich den ersten Polarisator auf den optimalen Wert x gestellt. Linear polarisiert tritt dann der Lichtstrahl in das Medium, wo sich durch Einflussnahme des Magnetfeldes der Polarisationswinkel des Lichtes ändert. Den zweiten Polarisator habe ich mit einem Schrittmotor ausgestattet und so um 360 Grad drehen lassen. Die Spannung am Widerstand im Stromkreis der Photodiode habe ich die komplette Umdrehungsdauer mit LabView aufzeichnen lassen. Die Gradzahl des zweiten Polarisators, an dem sich in der Kurve des Spannungsverlaufs das Maximum befindet ergibt in der Differenz mit der eingestellten Gradzahl des ersten Polarisators die im Versuch nachgewiesene Änderung des Polarisationswinkels, der analog zum errechneten Wert von 1 Grad war. Im Versuch der Musikübertragung mit Hilfe des Magnetfeldes möchte ich die beiden Polarisatoren gerne an zwei festen Punkten x und y stehen lassen und der Polarisationswinkel des Lichts solch sich ausschließlich durch die Einflussnahme des Magnetfeldes ändern, denn davon ist der Polarisationswinkel ja auch abhängig, da gilt: ß=V*d*B. Falls ich irgendwas von dem, was du meinst noch nicht verstanden haben sollte, würde ich begrüßen, könntest du mir kurz erklären, was ich nicht verstehe. @Kai Klaas: Also bei meinen bisherigen Versuchen mit der Spule habe ich immer einen einfachen Gleichstrom von 1A durchgeschickt. Den Widerstand der Spule muss ich berechnen, aber die 40mH sind aktuell. Es dürfen auf jeden Fall nicht mehr als max. 3A durch die Spule gejagt werden und das nur für wenige Sekunden. Bei vorherigen Versuchen habe ich deshalb 1A circa 100s laufen lassen. Ich kann die Spule leider überhaupt nicht sehen und habe auch keine Möglichkeit da irgendwie dranzukommen, ich kann also nur sagen, dass sie 800 Windungen hat. Das mit Wechsel- und Gleichstrom ist mir noch ein wenig fragwürdig, meinst du damit den Modulationsstrom als Wechselstrom und dann noch einen Gleichstrom sozusagen als "Betriebsstrom"?
> Falls ich irgendwas von dem, was du meinst noch nicht verstanden haben > sollte So scheint es. Ob du nun 1A Dauerstom auf den Ausgang überlagerst (was ein Audioverstärker nicht kann und eine Spule nicht mag) damit das Ausgangssignal nicht nur bei 1A eine 1+1A= 2 Grad = stärkere Dämpfung durch die Polarisatoren erfährt und bei -1A eine 0 Grad eine schwächere Dämpfung durch die Polarisatoren erfährt, oder ob du keinen Gleichstrom auf die Spule legst, und die Polarisatoren um 1 Grad verdrehst, und dann auch bei -1A eine schwächere und bei +1A eine stärkere Dämpfung bekommst, ist identisch.
>Das mit Wechsel- und Gleichstrom ist mir noch ein wenig fragwürdig, >meinst du damit den Modulationsstrom als Wechselstrom und dann noch >einen Gleichstrom sozusagen als "Betriebsstrom"? Genau.
Als Geberverstärker würde ich einen OPA541 probieren: Speisung mit -10V und +50V, Spule in die Gegenkopplung, 10R Widerstand vom "-" Eingang nach Masse. Achtung, Schaltungen mit großen Spulen in der Gegenkopplung eines Opamps haben eine ganz fiese Falle: Die Wicklungskapazität führt mit der Induktivität der Spule zu einer Parallelresonanz, die durch den Wicklungswiderstand oft ungenügend bedämpft ist. Bei der Resonazfrequenz erhält der Verstärker dann einen extrem großen Verstärkungsfaktor, der ihn praktisch dauernd übersteuern läßt. Zur Abhilfe lötet man einen geeigneten Widerstand parallel zur Spule, hier rund 1k. Zusätzliche, "wohl gemeinte" Caps parallel zur Spule sind kontrapdroduktiv, weil sie die Resonanzfrequenz weiter drücken und die "Bandbreite" der Spule erheblich verschlechtern können. Letztlich bestimmt also die Parallelresonanz der Spule, bis zu welcher Frequenz eine stromproportionale Ansteuerung überhaupt möglich ist. Mit diesen Maßnahmen bleibt die Phasendrehung in der Gegenkopplung in der Simulation unter 75° bei Frequenzen um 1kHz, was gerade noch stabilen Betrieb ermöglichen sollte. Die Schaltung sollte die Übertragung bis 3kHz schaffen, was zumindest Telefonqualität erlaubt. Man würde 1A Konstantstrom erzeugen und vielleicht eine Modulation mit 0,1A Wechselstrom. Der "+" Eingang des OPA541 würde also ein 10V DC-Signal erhalten, dem eine Modulation mit 1V AC überlagert ist. Will die Schaltung nicht stabil arbeiten, kann der 1k Widerstand weiter verkleinert werden, was dann aber auch die Bandbreite verringert...
@MaWin: Ich glaube jetzt habe ich verstanden, was du meinst. Du bist der Meinung ich solle den Gleichstrom von 1A weglassen und stattdessen die Polarisatoren um 1 Grad drehen und die Spule ausschließlich mit dem Modulationsstrom speisen? @Kai Klaas: Danke sehr, das hat mir sehr weitergeholfen. Meine Mitpraktikanten und ich legen jetzt erstmal bis zum 12.9. eine Pause ein und danach werde ich das ganze mal bauen und testen. Werde dann berichten. Eine Frage habe ich noch, den Modulationsstrom liefert ja auf jeden Fall der Verstärker, liefert dieser auch den Gleichstrom oder muss ich den vor dem OpAmp schon einspeisen?
>Eine Frage habe ich noch, den Modulationsstrom liefert ja auf jeden Fall >der Verstärker, liefert dieser auch den Gleichstrom oder muss ich den vor >dem OpAmp schon einspeisen? Habe ich bereits beantwortet: >Man würde 1A Konstantstrom erzeugen und vielleicht eine Modulation mit >0,1A Wechselstrom. Der "+" Eingang des OPA541 würde also ein 10V >DC-Signal erhalten, dem eine Modulation mit 1V AC überlagert ist.
> ich solle den Gleichstrom von 1A weglassen und stattdessen die > Polarisatoren um 1 Grad drehen und die Spule ausschließlich mit dem > Modulationsstrom speisen? genau.
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