Hi, ich habe gerade ein Problem mit einem Parallelschwingkreis. Der Schwingkreis bestehen aus einer selbstgewickelten Messspule (kurze Zylinderspule mit folgenden Parametern: L=13mm, di=69mm, L=18,97mH) und je nach gewünschter Resonanzfrequenz mit dem entsprechenden Kondensatorpaar (Resonanzfrequenz 470Hz bzw. 4700Hz). Die Induktivität der Spule wird durch Proben (als Spulenkern) verändert, wodruch sich die Resonanzfrequenz des Schwingkreises verändert. Diese Veränderungen passieren bei 10^-5 bzw. 10^-6 der Resonanzfrequenz. Das Problem welches ich dabei habe ist, das ich selbst ohne Probe schon Veränderungen in diesem Bereich habe (Resonanzfrequenz langsam aber stetig steigend). Liegt das an der selbstgewickelten Spule, Temperaturkoeffizienten,... ? Kann ich irgendwie Temperaturprobleme durch eine geschickte Auswahl mit Kondensatoren ppm/K beheben??? Kann ich den Temperaturkoeffizienten messen?
Ab der vierten Stelle hast Du immer Temperatureffekte. Natürlich kann man Temperatureffekte kompensieren. Und ja, selbstverständlich kann man beliebige Koeffizienten messen. Wenn Du dich auf der 5. und 6. Stelle rumdrückst, hast Du z.B. auch Alterungseffekte. Das kann man alles in den Griff bekommen, setzt aber einiges an Know-How und Aufwand voraus.
Georg Maier schrieb: > Liegt das an der selbstgewickelten Spule, Temperaturkoeffizienten,... ? Ja, sehr wahrscheinlich. > Kann ich irgendwie Temperaturprobleme durch eine geschickte Auswahl mit > Kondensatoren ppm/K beheben??? Nur, wenn sich die Temperatur von sowohl Spule als auch Kondensator völlig parallel ändert. > Kann ich den Temperaturkoeffizienten > messen? Ja, im Prinzip hast du ja (ungewollt) schon den nötigen Messaufbau.
Praktiker schrieb: > Ab der vierten Stelle hast Du immer Temperatureffekte. Natürlich kann > man Temperatureffekte kompensieren. Und ja, selbstverständlich kann man > beliebige Koeffizienten messen. > > Wenn Du dich auf der 5. und 6. Stelle rumdrückst, hast Du z.B. auch > Alterungseffekte. Das kann man alles in den Griff bekommen, setzt aber > einiges an Know-How und Aufwand voraus. Hast du eine Idee, wie ich die Temperatureffekte kompensieren kann? Durch eine geschickte Wahl der Kondensatoren (haben ja auch einen Temperaturkoeffizienten). Wenn ja, welches Material (der Kondensatortypen (Keramik?, Folie?,...) eignet sich am Besten? Im Internet und der Litheratur gibt es dazu gegensätzliche Aussagen.
Jörg Wunsch schrieb: > Georg Maier schrieb: >> Liegt das an der selbstgewickelten Spule, Temperaturkoeffizienten,... ? > > Ja, sehr wahrscheinlich. Beim Herstellen der Spule wurde sehr darauf geachtet das keine "Kreuzungen" entstehen. Außerdem wurde jede Lage mit Isolationsspray fixiert. >> Kann ich irgendwie Temperaturprobleme durch eine geschickte Auswahl mit >> Kondensatoren ppm/K beheben??? > > Nur, wenn sich die Temperatur von sowohl Spule als auch Kondensator > völlig parallel ändert. Ja tut es. Die Spule und der Kondensator sind unmittelbar nebeneinander angeordnet (um Leitungswege zu vermeiden). > >> Kann ich den Temperaturkoeffizienten >> messen? > > Ja, im Prinzip hast du ja (ungewollt) schon den nötigen Messaufbau.
Georg Maier schrieb: > L=13mm, di=69mm, L=18,97mH Bitte? ein L von knapp 20 milliHenry? Womit hat du das denn gewickelt? Also, früher wurden Spulen für besonders stabile Oszillatoren so hergestellt, daß auf ein Keramikrohr Windungen aus Silber aufgebrannt und dann ne Weile getempert wurden. Alternativ das Keramikrohr außen komplett versilbert und danach ne Spiralnut eingeschliffen. Sowas ist heutzutage wohl unbezahlbar geworden - und ist auch mittels Quarz und DDS aus der Szene verdrängt worden. Naja.. wenn dein Meßeffekt bei 1E-6 bis 1E-5 passiert, dann solltest du dich nach einem anderen Prinzip umschauen. W.S.
Georg Maier schrieb: > Liegt das an der selbstgewickelten Spule, > Temperaturkoeffizienten,... ? > Kann ich irgendwie Temperaturprobleme durch eine geschickte Auswahl mit > Kondensatoren ppm/K beheben??? Kann ich den Temperaturkoeffizienten > messen? An der selbst gewickelten Spule liegt das nicht. Sondern an Veränderung der T von Baukomponenten des Schwingkreises (im Betrieb). Du könntest zwar die T-Veränderung feststellen, doch was würde Dir das nützen können? Durch geschickte Auswahl von Kondensatoren kannst Du die T-Veränderung nicht beheben. Nachdem die T-Veränderung unvermeidbar ist, stellt sich m.E. eher die Frage, wie Du sie am besten kompensieren kannst. Dazu bietet sich die Anpassung (Nachregelung) der Induktivität an. Zumal Du ja ohnehin einen "verstellbaren" Spulenkern hast. Die f_res ist Dir bekannt, und es geht nur darum, T-bedingte Abweichungen davon so verändern zu können, daß sie (möglichst gut) aufrecht erhalten werden kann. Am besten läßt Du Deine Anordnung "betriebswarm" laufen und regelst sie dann auf f_res ein. Denn den T-Veränderungen kannst Du nicht "entrinnen". Weshalb auch nur dieser Ausweg bleibt. Derartige T-Veränderungen sind auch aus anderen Bereichen bekannt. Z.B. müssen auch bei Generatoren T-Veränderungen kompensiert werden. Funktioniert auch dort nur mit kompensierender Nachregelung.
Georg Maier schrieb: >> Nur, wenn sich die Temperatur von sowohl Spule als >> auch Kondensator völlig parallel ändert. > > Ja tut es. Woher diese Sicherheit? > Die Spule und der Kondensator sind unmittelbar nebeneinander > angeordnet [...] Das mag wohl sein - aber was folgt daraus? Wenn der Resonanzkreis eine einigermaßen hohe Güte hat (wovon ich ausgehe), dann ist da einiges an Blindleistung unterwegs. Wenn weiterhin der Verlustwinkel der Spule größer ist als der des Kondensators (was der normale Fall ist), dann wird anteilig mehr Leistung in der Spule als im Kondensator umgesetzt. Unterschiedliche Wärmekapazität und unterschiedlicher Wärme- widerstand beider Bauteile tun ein übriges... Wenn die Resonanzfrequenz tatsächlich erst in der sechsten Stelle driftet, dann ist der Aufbau übrigens schon ziemlich gut. Das deutlich besser hinzubekommen wird viel Geduld erfordern. Vor der Therapie kommt bekanntlich erstmal die Diagnose...
L. H. schrieb: > Georg Maier schrieb: >> Liegt das an der selbstgewickelten Spule, >> Temperaturkoeffizienten,... ? >> Kann ich irgendwie Temperaturprobleme durch eine geschickte Auswahl mit >> Kondensatoren ppm/K beheben??? Kann ich den Temperaturkoeffizienten >> messen? > > An der selbst gewickelten Spule liegt das nicht. > Sondern an Veränderung der T von Baukomponenten des Schwingkreises (im > Betrieb). > > Du könntest zwar die T-Veränderung feststellen, doch was würde Dir das > nützen können? > Durch geschickte Auswahl von Kondensatoren kannst Du die T-Veränderung > nicht beheben. Hmm schade. > Nachdem die T-Veränderung unvermeidbar ist, stellt sich m.E. eher die > Frage, wie Du sie am besten kompensieren kannst. > Dazu bietet sich die Anpassung (Nachregelung) der Induktivität an. > Zumal Du ja ohnehin einen "verstellbaren" Spulenkern hast. > > Die f_res ist Dir bekannt, und es geht nur darum, T-bedingte > Abweichungen davon so verändern zu können, daß sie (möglichst gut) > aufrecht erhalten werden kann. > > Am besten läßt Du Deine Anordnung "betriebswarm" laufen und regelst sie > dann auf f_res ein. > Denn den T-Veränderungen kannst Du nicht "entrinnen". > Weshalb auch nur dieser Ausweg bleibt. > > > Derartige T-Veränderungen sind auch aus anderen Bereichen bekannt. > Z.B. müssen auch bei Generatoren T-Veränderungen kompensiert werden. > Funktioniert auch dort nur mit kompensierender Nachregelung. Bzgl. der Kompensation habe ich mir auch schon gedanken gemacht. Ich habe mir überlegt, vor und nach der Messung Referenzmessungen gegen Luft durchzuführen (die Resonanzfrequenz muss nicht exakt stimmen - die Information liegt in der Frequenzänderung) und diese dann über die Zeit und das mehrfache Messen linear rauszurechnen. Aber lieber wäre mir eine stabile f_res (zumindest gegen Luft).
Possetitjel schrieb: > Georg Maier schrieb: > >>> Nur, wenn sich die Temperatur von sowohl Spule als >>> auch Kondensator völlig parallel ändert. >> >> Ja tut es. > > Woher diese Sicherheit? > habe nur die Umgebungstemperatur bedacht ;-). Ist natürlich falsch. >> Die Spule und der Kondensator sind unmittelbar nebeneinander >> angeordnet [...] > > Das mag wohl sein - aber was folgt daraus? > > Wenn der Resonanzkreis eine einigermaßen hohe Güte hat (wovon > ich ausgehe), dann ist da einiges an Blindleistung unterwegs. > > Wenn weiterhin der Verlustwinkel der Spule größer ist als der > des Kondensators (was der normale Fall ist), dann wird anteilig > mehr Leistung in der Spule als im Kondensator umgesetzt. > Unterschiedliche Wärmekapazität und unterschiedlicher Wärme- > widerstand beider Bauteile tun ein übriges... > die Erwärmung durch Leistung habe ich so noch garnicht betrachtet. Die wird sich sicherlich nicht gleichmäßig in allen Komponenten ändern ;-( > Wenn die Resonanzfrequenz tatsächlich erst in der sechsten > Stelle driftet, dann ist der Aufbau übrigens schon ziemlich > gut. Das deutlich besser hinzubekommen wird viel Geduld > erfordern. Vor der Therapie kommt bekanntlich erstmal die > Diagnose... Hast du evtl. noch ein paar Tipps um das noch besser hinzubekommen? Geduld kannst du bei mir voraussetzen ;-).
Genuegt es nicht das Q etwas zu reduzieren? Ein Widerstand parallel zum Parallelschwingkreis! Dann duerfte der Drift weniger auffallend sein.
wartemal schrieb: > Genuegt es nicht das Q etwas zu reduzieren? > Ein Widerstand parallel zum Parallelschwingkreis! > > Dann duerfte der Drift weniger auffallend sein. Könntest du mir das etwas genauer erklären?
>Diese Veränderungen passieren bei 10^-5 bzw. 10^-6 der Resonanzfrequenz.
Ist schon April? Du hast einen Meßeffekt, der nur 1ppm beträgt?? Das ist
viel zu wenig für eine brauchbare Messung. Jeder Ausdehnungskoeffizient
ist schon größer. Jeder Temperaturkoeffizient ist größer. Wenn dir das
noch nicht reicht, gibt es noch die Langzeitdrift der Bauteile, die auch
noch größer sind. Wie genau ist eigentlich deine Frequenzmessung? Besser
als 1ppm? Merkst du was??
Georg Maier schrieb: >> Wenn die Resonanzfrequenz tatsächlich erst in der sechsten >> Stelle driftet, dann ist der Aufbau übrigens schon ziemlich >> gut. Das deutlich besser hinzubekommen wird viel Geduld >> erfordern. Vor der Therapie kommt bekanntlich erstmal die >> Diagnose... > > Hast du evtl. noch ein paar Tipps um das noch besser > hinzubekommen? Geduld kannst du bei mir voraussetzen ;-). Mein letzter Satz war eigentlich schon der Tipp: Die Drift erstmal erforschen - sprich: f_res als Funktion der Zeit und als Funktion der Umgebungstemperatur aufnehmen; prüfen, ob identische Betriebsbedingungen auch zu identischen Resonanzfrequenzen führen. Wenn ja --> super. Wenn nicht --> weitersuchen. Prinzipiell sind auch völlig idiotische Ursachen denkbar, z.B. Feuchtigkeitsaufnahme des Spulenkörpers. Wenn Du die Ursachen findest, hast Du zwei Optionen: Entweder Du kannst den Schwingkreis entsprechend ändern (andere Spule bzw. anderen Kondensator nehmen, TK aufeinander abstimmen usw.), oder Du kannst die Störgröße messen und ihren Effekt rechnerisch korrigieren (Korrekturkurve aufnehmen; Temperatur der Spule online messen, f_res rechnerisch korrigieren). Wenn Du die Ursache nicht findest, der Effekt aber sehr reproduzierbar ist, kannst Du immer noch einen zweiten, exakt baugleichen Schwingkreis als Referenz verwenden und die Drift rechnerisch korrigieren... Wenn Deine Messreihen ergeben, dass der Effekt nichteinmal reproduzierbar ist, hast Du sowieso verloren. Eine Lösung, bei der Du einfach blind einen Tipp aus dem Internet befolgst und die Drift plötzlich weg ist, halte ich für nicht realistisch.
Deine Resonanzbandbreite scheint zu gering zu sein bzw Dein Wunschdenken Utopie.
>Prinzipiell sind auch völlig idiotische Ursachen denkbar, >z.B. Feuchtigkeitsaufnahme des Spulenkörpers. Keineswegs idiotisch! Auch Caps ziehen Feuchtigkeit. War bei den alten ungeschützten Styroflexcaps ein Thema. Man konnte förmlich zuschauen, wie die Feuchtigkeit aufgenommen und wieder abgegeben haben. Der TE scheint hier Caps im µF Bereich in seinem Parallelschwingkreis zu verwenden. Da halte ich 1ppm für völlig aussichtslos. Die zeitliche Inkonstantz von metallisierten Kunststofffoliencaps wird mit rund 3% in zwei Jahren bei 40°C angegeben. Das wären rund 40ppm pro Tag, also knapp 2ppm pro Stunde...
In diesem Bereich spielt wahrscheinlich sogar schon der Luftdruck eine Rolle, natürlich die Luftfeuchtigkeit der letzten Tage, die radioaktive Hintergrundstrahlung. Einfach alles...
Possetitjel schrieb: > Mein letzter Satz war eigentlich schon der Tipp: Die Drift > erstmal erforschen - sprich: f_res als Funktion der Zeit > und als Funktion der Umgebungstemperatur aufnehmen; prüfen, > ob identische Betriebsbedingungen auch zu identischen > Resonanzfrequenzen führen. Wenn ja --> super. Wenn nicht --> > weitersuchen. > Prinzipiell sind auch völlig idiotische Ursachen denkbar, > z.B. Feuchtigkeitsaufnahme des Spulenkörpers. > > Wenn Du die Ursachen findest, hast Du zwei Optionen: Entweder > Du kannst den Schwingkreis entsprechend ändern (andere Spule > bzw. anderen Kondensator nehmen, TK aufeinander abstimmen > usw.), oder Du kannst die Störgröße messen und ihren Effekt > rechnerisch korrigieren (Korrekturkurve aufnehmen; Temperatur > der Spule online messen, f_res rechnerisch korrigieren). > > Wenn Du die Ursache nicht findest, der Effekt aber sehr > reproduzierbar ist, kannst Du immer noch einen zweiten, > exakt baugleichen Schwingkreis als Referenz verwenden und > die Drift rechnerisch korrigieren... > > Wenn Deine Messreihen ergeben, dass der Effekt nichteinmal > reproduzierbar ist, hast Du sowieso verloren. > > Eine Lösung, bei der Du einfach blind einen Tipp aus dem > Internet befolgst und die Drift plötzlich weg ist, halte > ich für nicht realistisch. Vielen vielen Dank für deine ausführlichen Tipps zum Vorgehen. Du hast mir schon sehr viel weitergeholfen. Ich werde dran bleiben.
Ab in den Weltraum mit dieser heiklen Geschichte!
Auf 1ppm genau zu messen, ist ungefähr so, als ob man ein Auto um exakt 137nm nach vorne bewegen will...
Ja, Kai, das ist eben deutsche Gründlichkeit! Yawollle.
Georg Maier schrieb: > Bzgl. der Kompensation habe ich mir auch schon gedanken gemacht. Ich > habe mir überlegt, vor und nach der Messung Referenzmessungen gegen Luft > durchzuführen (die Resonanzfrequenz muss nicht exakt stimmen - die > Information liegt in der Frequenzänderung) und diese dann über die Zeit > und das mehrfache Messen linear rauszurechnen. > Aber lieber wäre mir eine stabile f_res (zumindest gegen Luft). Der Wunsch nach einer stabilen f_res ist nachvollziehbar: Man baut ja Schwingkreise, damit in die nur die Verlustenergie "nachgespeist" werden muß. In allererster Linie handelt es sich dabei um unvermeidbare Wärmeverluste. Was auch einen möglichen Ansatzpunkt zur Kompensation aufzeigt: Kühlung. Mit der näheren Eingrenzung der Größenordnung, in der ggf. kompensiert werden soll oder muß, bist Du auf dem richtigen Weg. Geduld hast Du ja - wie Du sagst. Erst wenn Du weißt, was ggf. zu kompensieren ist, hat es auch Sinn, über die Wahl der Mittel nachzudenken. Wie ist Deine selbstgewickelte Spule beschaffen? Eher lang mit kleinem Durchmesser oder kurz, gedrungen und mit größerem Durchmesser?
Schon mal drangedacht, dass Güte eines Schwingkreises der in solcher Bauform wohl bestenfalls ein Q von hundert haben könnte und seine Stabilität in Zusammenhang stehen? Alleine das Rauschen durch die am Oszillator beteiligten Bauelemente verändert die Schwingfrequenz derart, dass eine Frequenzmessung im Bereich um die 10exp-4 und die 10exp-5 sich höchstens als Zufallszahlengenerator nutzen ließe. Du hättest höchstens mit Anordnungen eine Chance, die das Magnetfeld im Innern der Spule geringfügig verändern, also Techniken wie sie bei Metallsuchgeräten verwendet werden. Wo sich zum Beispiel zwei Spulen so überdecken, dass sich ihre Felder gerade kompensieren und eine störende Probe als Behebung dieser Kompensation erkennbar ist.
wartemal schrieb: > genaue Masse - siehe OBEN Ah ja, danke, wartemal. @Georg Maier: Wieviele Lagen CuL-Draht sind auf der Länge von 13 mm der Spule aufgebracht?
Wenn du mit dem Schwingkreis ein Oszillator aufgebaut hast, beeinflußt auch der Transistor die Frequenz, je nach dem wie fest der Schwingkreis an den Transistor gekoppelt ist. Der Resonanzwiderstand des Schwingkreises sollte nach Möglichkeit gleich oder kleiner als die Transistorverstärkerschaltung sein.
Muss das so genau sein oder ist das alles nur Masochismus?
Nur mal so aus Neugier, was ist die konkrete Anwendung, was sind das für Proben und warum muß genau dieses und kein anderes Verfahren angewendet werden?
Sei so gut, und besorg Dir ein genaues Frequenzmessgerät (Quarzgetakteter Zähler, mit Messverfahren Zeitmessung) und mess mal die Streuung der Frequenzmesswerte an der Anordnung mit Deiner Spule. Du wirst dann sehen, dass Frequenzabweichungen mit 10exp -4 bis -5 in den Bereich der Phantasie gehören. Die wahre, alleine durch den Oszillator verursachte Streuung ist wesentlich größer. Und Sei nochmals so gut und messe einfach mal die Güte der von Dir im Aufbau verwendeten Spule. Und dann beschreib mal Deine Absichten genauer, vielleicht kann man dann Besseres dazu sagen.
>Nur mal so aus Neugier, was ist die konkrete Anwendung, was sind das für >Proben und warum muß genau dieses und kein anderes Verfahren angewendet >werden? Para- und diamagnetische Stoffe lassen die Permeabilität so geringfügig schwanken...
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.