Hallo zusammen , ich benötige mal die Hilfe von HF Profis. Im Anhang habe ich den betreffenden Schaltplan hochgeladen. Es handelt sich um einen temperaturkompensierten Schwingkreis für einen induktiven Näherungssensor. Ich wollte die Schaltung nach diesem Plan nachbauen. Unten links im Schaltplan unter den Spulen ist ein 1µF Kondensator zu sehen und genau um den geht es. Der sollte doch nach meinem Verständnis auch ein Keramik Kondensator sein und NP0 oder CG0 aufweisen oder ? Das Problem ist nur , das ich 1µF Keramik Kondensatoren nicht in NP0 finden kann. Gibt es die überhaupt ? Oder ist der Kondensator evl. kein Keramik Kondensator ? Der Vollständigkeit halber nenne ich noch die Werte der anderen Bauteile. Die Spule ist aus 10x0,05 HF Litze mit 23µH. Sie ist bifilar angeschlossen auf einem 7,4mm x 3,9mm Schalenkern. C1 ist 1nF und C2 200pF. R3 hat 200 Kilo Ohm , Re 300 Ohm und Rc 600 Ohm. Der Schwingkreis arbeitet mit ca. 1 MHz. Wer kann mir da helfen ? Bin für jede Info dankbar. Gruß Alex
Angehängte Dateien:
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Schwingkreis_kompensiert.png
120 KB
Alex schrieb: > chaltplan unter den Spulen ist ein 1µF Kondensator zu > sehen und genau um den geht es. > > Der sollte doch nach meinem Verständnis auch ein Keramik Kondensator > sein und NP0 oder CG0 aufweisen oder ? Nein, für 1Mhz ist das praktisch ein Kurzschluß, da liegt nur Gleichspannung an. Dafür muss der Kondensator nur einen möglichst niedrigen Scheinwiderstand haben. Kannst ja mal ausrechnen, wie groß der Blindwiderstand von 1µF bei 1MHz ist ;-) Die Schwingkreiskondensatoren müssen den Temperaturmoeffizienten der Induktivität kompensieren und auch dafür ist selten NP0 die richtige Wahl. Oft passt N750 einigermassen, aber das musst du ausprobieren, evtl auch verschiedene Tk kombinieren. Einen wirklich temperaturkompensierten Oszillator zu bauen ist nicht so einfach, wie es aussieht, da kommt es auf Kleinigkeiten an. Alex schrieb: > Die Spule ist aus 10x0,05 HF Litze mit 23µH. > Sie ist bifilar angeschlossen auf einem 7,4mm x 3,9mm Schalenkern. Einen solchen Kern würde ich vermeiden. Es gibt zwar solche Kerne mit einem großen eingeschliffenen Luftspalt und einem Abgleichstift, aber wenn du das nicht hast, hängt die Induktivität enorm von der Größe des Luftspalts ab. Das ist praktisch nicht stabil zu bekommen.
>für einen induktiven Näherungssensor.
Das wird eine offene Schalenkernhälfte sein...
Äxl
Alex schrieb: > Es handelt sich um einen temperaturkompensierten Schwingkreis für einen > induktiven Näherungssensor. Mich würde interessieren ob zu der Schaltung noch irgendwo ein paar erklärende Worte existieren, die Funktionsweise des Oszillators und die Wirkungsweise der Temperaturkompensation, hast Du noch einen Link oder einen anderen Literaturhinweis zu der Schaltung?
Äxl (geloescht) schrieb: >>für einen induktiven Näherungssensor. > Das wird eine offene Schalenkernhälfte sein... Stimmt, das hatte ich übersehen. Allerdings stellt sich da die Frage, weshalb das Ding temperaturkompensiert sein muss. Unabhängigkeit von der Betriebsspannung wäre imho wichtiger. Meines Wissens haben solche Sensoren auch keinen HF-Ausgang, sondern zeigen das Abreissen der Schwingung anhand einer Strom- oder Spannungsänderung im Oszillator an.
Den 1uF würde ich als Folie ausführen mit 100nF keramisch parallel. C1, C2 als NP0 oder Syroflex. Oft ist es gut, solche Cs mit einem dünnen Wachsüberzug zu versehen, dann stört Zugluft nicht mehr sonderlich. (NP0 hat nach meiner Erfahrung oft auch eine kleine Temp.-Drift)
Philip schrieb: > NP0 hat nach meiner Erfahrung oft auch eine kleine Temp.-Drift Wofür, glaubst Du, steht NP0? Wenn, geht es aber um den Tk des ganzen Oszillators, und Wicklungen auf Kunststoff-Spulenkörpern haben i.d.R. einen positiven Tk, den man mit dem negativen Tk des Schwingkreiskondensators versucht zu kompensieren.
Hp M. schrieb: > weshalb das Ding > temperaturkompensiert sein muss. Unabhängigkeit von der Betriebsspannung > wäre imho wichtiger. Konstante Betriebsspannung bereitzustellen ist ein Kinderspiel, konstante Temperatur dagegen eher weniger. Ofmals sollen solche Geräte von -40°C bis +70°C einwandfrei und ohne Änderung ihrer Eigenschaften funktionieren.
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nachtmix schrieb: >> NP0 hat nach meiner Erfahrung oft auch eine kleine Temp.-Drift > > Wofür, glaubst Du, steht NP0? Sicher nicht für 0,000000000000000000000000000 über den kompletten Temperaturbereich. ;-)
Bernd K. schrieb: > Mich würde interessieren ob zu der Schaltung noch irgendwo ein paar > erklärende Worte existieren Frequenzbestimmendes Element sind natürlich der Serien- und der Parallelschwingkreis, deren hier gezeigte Anordnung ein !Bandpass!-Halbe-Glied bildet. Im der hier gezeigten Anwendung fallen die obere und die untere Grenzfrequenz des Bandpass zusammen, sodass die Anordnung idealerweise nur eine Frequenz durchlässt. In diesem Fall ist die Phasendrehung des Bandpass 0 (null) Grad. Die Anordnung der Transistoren dreht das verstärkte Signal um 360 bzw 0 Grad und koppelt es auf den Eingang des Bandpass zurück, das System oszilliert. Die Stärke der Mitkopplung wird durch das Verhältis der Widerstände R_c und R_e bestimmt. Der Arbeitspunkt der Transistoren ist durch Gegenkopplung stabilisiert. Bei geschickter Anordung der Transistoren auf der Leiterplatte dürfte der Oszillator weitgehend temperaturstabil sein. Interessant ist das Schaltbild der Spulen. Gemeint ist vermutlich, dass die Felder der Spulen sich gegenseitig auslöschen, sodass der Oszillator !nicht! schwingt. Sobald die Kopplung der Spulen unterbrochen wird, schwingt das System, es ensteht ein detektierbares Signal, dessen genaue Frequenz für Sensorfunktion unerheblich ist.
G. O. schrieb: > Interessant ist das Schaltbild der Spulen. Gemeint ist vermutlich, dass > die Felder der Spulen sich gegenseitig auslöschen, sodass der Oszillator > !nicht! schwingt. Sobald die Kopplung der Spulen unterbrochen wird, > schwingt das System, es ensteht ein detektierbares Signal, dessen genaue > Frequenz für Sensorfunktion unerheblich ist. Guten Abend zusammen , G.O.(aminox86) hat die Schaltung zu 100 % richtig analysiert ! Die Spule ist aus 10 x 0,05 HF Litze gewickelt und bifilar angezapft. Sprich es wurde eine einzelne Ader der HF Litzen Spule gegensinnig angeschlossen. Die Schaltung habe ich in einem Fachartikel aus dem Jahr 1990 gefunden. Ich hänge euch mal die komplette Beschreibung an. O.G du kennst dich ja scheinbar super aus mit der HF Materie. Kannst du mir sagen was eine geschickte Anordnung der Transistoren wäre ? Und könntest du mir was zu dem 1µF Kondensator in den Schaltplan sagen ? Was könnte das für ein Typ von Kondensator sein ? Ich wollte die Schaltung funktionsfähig aufbauen. Würde mich über gute Tipps bei der Bauteileauswahl freuen , da ich von dem HF Bereich null Ahnung habe. Gruß Alex
Alex schrieb: > ...hat die Schaltung zu 100 % richtig analysiert ! Zuviel der Ehre. Nachdem ich den erläuternden Text gelesen habe genehmige ich mir 51% ;-). Laut Text handelt sich bei dem Oszillator um einen induktiven Dreipunkt- -Oszillator (Hartley), dessen !Spulengüte! temperaturkompensiert werden soll, die Schwingfrequenz bzw der Frequenzgang ist zunächst einmal von untergeordneter Bedeutung. Um die Kompensation durchzuführen, jongliert der Autor mit den !Wicklungwiderständen! (im Text R_1 und R_2) der beiden Teilspulen. Ich zitiere
1 | "Diese Bedingung zweier Spulen mit gleicher Induktivität und verschiedenen Verlustwiderständen läßt sich z.B. realisieren, wenn man für die Rückkopplungswicklung L2 eine oder mehrere Adern einer HF-Litze verwendet." |
Für den praktischen Aufbau ist daher notwendig, die ohmschen Widerstände der Teilwicklungen genau zu bestimmen um dann die Werte der übrigen Bauelemente nach der im Text genannten Kompensations-bedingungen sowie die Werte der Widerstände für die Kreisverstärkung zu errechnen. Ob die Schwingfrequenz temperaturstabil sein soll hängt sicherlich von der Folgeschaltung und der Anwendungsumgebung ab, für mich ist es Geschmackssache. Was die Temperaturkompensation des Arbeitspunktes der Transistoren angeht, vergiss was ich geschrieben habe, die Dioden sind zu diesem Zweck vorgesehen. Der 1µF-Kondensator schließt den HF-Kreis. Sein Wert ist unkritisch, der Blindwiderstand sollte bei der sich einstellenden Schwingfrequenz, ich sag´ mal, 10-mal kleiner sein als der Emitterwiderstand, sein Temperaturgang ist ohne Bedeutung.
G. O. schrieb: > Für den praktischen Aufbau ist daher notwendig, die ohmschen > Widerstände der Teilwicklungen genau zu bestimmen um dann die Werte der > übrigen Bauelemente nach der im Text genannten Kompensations-bedingungen > sowie die Werte der Widerstände für die Kreisverstärkung zu errechnen. Hallo O.G. , vielen Dank für deine Ausführung. Kannst du mir sagen wie man praktisch die Widerstände der Teilwicklungen messen kann ? Denn die sollen ja bei ihrer Arbeitsfrequenz , also @ 1 MHz gemessen werden. Habe da kein Plan wie man das macht. Einfach ein Multimeter dranhängen ist da ja nicht. :-) G. O. schrieb: > Ob die Schwingfrequenz temperaturstabil sein soll hängt sicherlich von > der Folgeschaltung und der Anwendungsumgebung ab, für mich ist es > Geschmackssache. Naja ganz so Geschmackssache ist es nicht , denn durch den Temperaturgang verändert sich der Schaltabstand der Spule zum Metallobjekt. Ich hätte dann bei verschiedenen Temperaturen unterschiedliches Ansprechverhalten. Das darf nicht sein und daher das ganze Theater mit der Kompensation. Gruß Alex
Ein anderer Ansatz waere die Temperatur digital zu kompensieren. Da die Kapazitaet eines Kondensers mit der Spannung abnimmt, kann man durch aendern der Spannung die Frequenz verschieben. Vielleicht wuerd's auch analog gehen.
dünnwandiger Flachbandtroll schrieb: > Ein anderer Ansatz waere die Temperatur digital zu kompensieren. In der Praxis taucht bei solchen Sensoren das Problem auf daß die Temperatur in der Spule selbst gemessen werden müsste um die temperaturbedingte Änderung der Spulengüte ausreichend genau kompensieren zu können, es treten je nach Bauform signifikante Temperaturunterschiede zwischen der Spule und dem Rest der Schaltung auf deren Auswirkungen leider durchaus in der selben Größenordnung liegen wie die zu messende Größe selbst. Ich habe sogar irgendwo mal ein Patent gesehen wo man tatsächlich soweit geht zusätzlich noch einen Gleichstrom durch die Spule zu schicken um den Widerstand des Kupfers zu messen.
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Bernd K. schrieb: > Ich habe sogar irgendwo mal ein Patent gesehen wo man tatsächlich soweit > geht zusätzlich noch einen Gleichstrom durch die Spule zu schicken um > den Widerstand des Kupfers zu messen. Dann hätte man auch soviel Gleichstrom durch die Spule schicken können um gleichzeitig die Wicklungstemperatur zu stabilisieren. Mit einer Brückenschaltung geht das leicht.
Wie genau berechnet man denn die beiden Widerstände (Rc und Re) für die Kreisverstärkung ? Das habe ich in dem Artikel nicht verstanden. Kann mir das bitte jemand erklären ? Gruß Alex
Temperaturgang des Oszillators bei der Anwendung als induk. Näherungsschalter zu kompensieren in der Amplitude und/ oder Frequenz, damit der Schaltabstand temperaturunabhängig wird, das dürfte die Aufgabenstellung sein, die von einigen Sensorherstellern scheinbar gelöst worden ist. Was mich in diesem Zusammenhang interessieren würde ist, wie manche Hersteller den Schaltabstand auf unterschiedliche Materialien (Stahl, Alu, Kupfer...)konstant halten können. Viele Sensorhersteller geben für den Schaltabstand Korrekturfaktoren für unterschiedliche Materialien an. Manche behaupten jedoch, den Schaltabstand unabhängig vom Zielmaterial konstant zu halten.
Hallo Holger , das könnte dir die Frage beantworten. In dem Dokument was ich dir hier angehangen habe , wird sehr schön beschrieben wie das geht. Gruß Alex
Würde mich aber noch immer noch freuen , wenn sich einer erbarmen würde und mir erklären könnte, wie man die beiden Widerstände Re und Rc in der Schaltung berechnen kann. Und wie kommt der in dem Artikel auf die Verstärkung ? Anhand der regen Downloads bin ich ja wohl nicht allein damit. ;-) Wo sind die Experten ? Gruß Alex
Holger schrieb: > Was mich in diesem Zusammenhang interessieren würde ist, wie manche > Hersteller den Schaltabstand auf unterschiedliche Materialien (Stahl, > Alu, Kupfer...)konstant halten können. Es ändert sich nicht nur die Spulengüte bei Annäherung sondern auch die Induktivität. Bei ferromagnetischen Werkstoffen wird sie größer, bei nicht ferromagnetischen aber elektrisch leitenden Werkstoffen wird sie kleiner. So kann man beides messen (Güte und Induktivität) und damit eine Auswertung bauen die auf mehrere Materialien gleichermaßen anspricht oder besonders gut nur auf ein bestimmtes Material.
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Danke für das Dokument,Alex das meine Frage geklärt hat. Gruß Holger
Die ehemaligen deutschen Wehrmachtsfunkgeräte waren gerühmt und führend in jener Zeit für ihre Frequenzstabilität und Ablesegenauigkeit. Auf dem Giebiet der Keramik, Spulen und Kondensator Konstruktion wurde da absolutes Spitzenarbeit geleistet. R&S hatte da auch viel Pionierarbeit geleistet. Im Vergleich dazu waren die USA gezwungen ihre Geräte mit Schwingquarzen zu stabilisieren. Die deutschen Geräte waren alle mit Präzisionsabstimmeinrichtungen und definiert einstellbar in der Frequenz. Der Köln E Spitzen Empfänger hatte 500Hz Ablesegenauigkeit und Stabilität. Das gleiche galt für die Senderanstimmung. Die besten (U-Boot) SE dieser Art waren vollautomatisch abgestimmte Wunderwerke und Sendemaschinen. Ein Köln RX wurde nach 70 Jahren eingeschaltet und immer noch auf 500Hz im KW Bereich genau. Unter anderen gab es: Ultra stabile Keramikspulen mit eingebrannten Silberbelegen und reproduzierbaren Temperaturgang Keramikkondensatoren mit genau definiertem Tempeaturverhalten Grdruckte Schaltungen mit Keramiksubstrat und aufgedampften Leiterbahnen. Solche Konstruktionen waren extrem temperatur- und rüttelfest. Bi-metallische Schwingkreiskorrektureinrichtungen. Leider ist die Auswahl an Kerkos mit unterschiedlichen Tempcos sehr gering geworden. Die früheren bekannten deutschen Kerko Hersteller wie zB. Stettner gibt es nicht mehr. Auch sind moderne Spulen mit eingebrannten Windungen extrem schwer oder nur teuer zu bekommen. Das Zeitalter für Präzisions Analog Frequenzerzeugung ist vorbei. Heute arbeitet man mit DDS und PLL Methoden. Hier kann man mehr darüber lesen: http://www.cdvandt.org/
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