Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Bedingung für RC Glied als Integrierer


von Khan E. (khan88)


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Hallo zusammen,

ich hatte ein Verständnis Frage bzgl. RC Glied für die Nutzung als 
Integrierer.

Mein Ziel ist Hysterese Kurve aufzunehmen über eine Ringkern mit zwei 
Spulen, wo auch eine magnetische Kopplung von 1 ist.

Ich brauche H und B Feld:

Für das H Feld: Den primärseitigen Strom kann ich mir über einen Shunt 
aufnehmen und daraus mit n1 und mit Umfang die H Feld ausrechnen. Ist 
alles gut!

Für das B Feld: habe mir als RC Schaltung auf der sekundärseite 
aufgebaut und wird die Kondensatorspannung aufgenommen. Dabei rechne ich 
mir den sekundären Strom mit Induzierte Spannung, wie unten

ic = Ui/(R+jwC) ( welche vermutlich falsch ist, habe unten weiter 
geschrieben)

mit Uc = ic .dt / C

ergibt sich:

Uc = [Ui/(R+jwC)].dt / C

da Ui auch Ableitung von Fluss ist, kriege ich da B Feld. Da dt 
wegkürzen.

Da mache ich aber ein Fehler, bzw. Hysterese stimmt nicht, da 
Integrierer nicht richtig funktioniert.

Mein Problem ist, dass ich nicht verstehe, dass man RC Glied als 
Integrierer erst nutzen kann, wenn die Bedingung  R>>1/jwC erfüllt ist..

würde mich auf Ihre Antworten sehr freuen.

Danke schon mal im voraus.

: Bearbeitet durch User
von Klaus R. (klara)


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Khan E. schrieb:
> Mein Problem ist, dass ich nicht verstehe, dass man RC Glied als
> Integrierer erst nutzen kann, wenn die Bedingung  R>>jwC erfüllt ist..

Vermutlich weil der Widerstand die Ladung des Kondensators zu schnell 
ableitet. Schau Dir mal die gewöhnlichen Lade- und Entladekurven von 
RC-Gliedern an.
mfg klaus

von Helmut S. (helmuts)


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Wähle R*C >> T

T ist 20ms, falls das Experiment mut der Netztfrequenz 50Hz gemacht 
wird.

Damit sollte R*C mindestens 200ms sein. Probier dann einfach auch mit 
T=500ms und T=1s und vergleiche das Ergebnis. So ganz frei ist man in 
der Wahl von R*C nicht, weil man schnell an die Grenze der Auflösung am 
Oszilloskops kommt. Alle Messungen natürlich mit 1:1 Tastköpfen machen, 
weil man nur wenig Amplitude beim messen hat.

von Pandur S. (jetztnicht)


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>  ... R>>1/jwC

bedeutet der Widerstand arbeitet quasi als Stromquelle, die  meiste 
Spannung faellt am Widerstand ab, und es gibt keine Rueckwirkung der 
Spannung ueber dem Cap zur Quelle.

von Khan E. (khan88)


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Experiment ist mit kHz bereich gemacht, bzw. 85khz.

Die Bedingung ( die ich verstehen will) ist R>>1/jwC an vielen Seiten 
erwähnt aber nicht in detei geschrieben warum es nötig ist.

von Khan E. (khan88)


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Joggel E. schrieb:
>>  ... R>>1/jwC
>
> bedeutet der Widerstand arbeitet quasi als Stromquelle, die  meiste
> Spannung faellt am Widerstand ab, und es gibt keine Rueckwirkung der
> Spannung ueber dem Cap zur Quelle.

Vielen Dank erstmal an allen Antworten.

Ich möchte genau das verstehen, warum diese Bedingung nötig ist um die 
Funktion zu integrieren. Ich habe den Satz nicht ganz verstanden bzw. 
wäre es mir neu was Du mit
> und es gibt keine Rueckwirkung der Spannung ueber dem Cap zur Quelle.

meintest.

von Michael W. (Gast)


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Khan E. schrieb:
> Die Bedingung ( die ich verstehen will) ist R>>1/jwC an vielen Seiten
> erwähnt aber nicht in detei geschrieben warum es nötig ist.

Damit die Umladung klein ist und das sich ändernde Differential. Einen 
richtigen Integrierer bekommst du nur mit einer Konstantstromschaltung / 
OP, etc.

von Khan E. (khan88)


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Markus W. schrieb:
> Khan E. schrieb:
>> Die Bedingung ( die ich verstehen will) ist R>>1/jwC an vielen Seiten
>> erwähnt aber nicht in detei geschrieben warum es nötig ist.
>
> Damit die Umladung klein ist und das sich ändernde Differential. Einen
> richtigen Integrierer bekommst du nur mit einer Konstantstromschaltung /
> OP, etc.

wäre die Umladung quasi der Teil, der nicht integriert wird? da der 
Strom integriert wird und nicht die Spannung?

Da ich mir schon seit einer Woche Gedanken mache, würde mich auf klein 
bisschen ausführliche Erklärung sehr sehr freuen. besten dank

von Gustl B. (-gb-)


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Ich stelle mir sowas gerne an einem Modell vor. Z. B. mit Wasser. Ein 
Draht ist eine Leitung. Idealerweise mit sehr großem Durchmesser. Ein 
Widerstand ist dann eine Engstelle in der Leitung. Ein Kondensator ist 
ein Ladungsspeicher. In dem Fall könte man sagen das ist ein Eimer. Ja, 
ist komplizierter, aber hier reicht das.

Jetzt hast du eine Quelle, die hat eine variable Spannung, das ist der 
Wasserdruck. Durch den Widerstand fließt also variabel viel Wasser. Das 
fließt in den Eimer. Vermutlich hat das RC Filter einen weiteren 
Anschluss, also fließt auch wieder Strom heraus, der Eimer hat also ein 
Loch.

Wenn der Eimer jetzt sehr klein ist, dann kann es leicht passieren, dass 
der trocken läuft weil in einem Moment weniger Wasser hinein als heraus 
fließt. Wenn der Eimer größer ist dann kann der besser Schwankungen im 
Zufluss ausgleichen. Also besser abpuffern oder glätten, der Pegel 
wackelt nicht so sehr hin und her.

Das ist aber keine wirkliche Integration, sondern grob ein gleitender 
Mittelwert. Bei der Integration hätte der Eimer keinen Abfluss, es wird 
dauernd nur aufsummiert.

von Timo (Gast)


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Hallo,

hier wird dies nochmal etwas erklärt:
https://elektroniktutor.de/analogtechnik/integr.html

Bei dem dort dargestellten Beispiel der Integration einer 
Rechteckfunktion kann man sehr gut das Problem einer zu klein gewählten 
Zeitkonstante sehen. Der Kondensator ist dann halt irgendwann (nahezu) 
"voll" bzw. "leer" und es kann nicht mehr weiter integriert werden. 
Zudem ist die Funktion nicht mehr linear. Wenn die Zeitkonstante 
hingegen ausreichend groß ist, bleibt die Funktion im quasi linearen 
Bereich und das ganze arbeitet dann als Integrierer.

Gruß
Timo

von Michael W. (Gast)


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Timo schrieb:
> Wenn die Zeitkonstante
> hingegen ausreichend groß ist, bleibt die Funktion im quasi linearen
> Bereich und das ganze arbeitet dann als Integrierer

Wenn man nicht so genau hinsieht, ja. Ich betone aber nochmals, dass ein 
richtiger analoger Integrator immer einen Stromregelung hat, welche die 
Spannung so nachführt, dass der Kondensator linear aufgeladen wird. Das 
funktioniert dann bis kurz vor Durchschlag oder bis zur Spannungsgrenze 
der Regelung (die hoffentlich tiefer liegt).

Eine einfach Stromregelung ist möglich durch einen selbstsperrenden FET, 
dessen Drain auf das Gate rückgekoppelt wird. Der erzeugt immer einen 
sehr gleichmäßigen Stom im Bereich der Regelgrenzen.

Die eigentlich saubere Schaltung ist eine Integratorschaltung mit einem 
OP, wie diese hier:

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