Pickup-Spule mit Lock-In Verstärker verbinden

[ETechniker (Gast)]

Hallo zusammen

Ich müsste eine Pickup Spule über einen Bandsperrfilter mit den 
differentiellen Eingängen eines Lock-In Verstärkers verbinden und frage 
mich, wie ich das am besten mit der Kabelführung mache. Die Pickupspule 
ist mit einem Litzendraht (100 x 50um) gewickelt.

Aktuell plane ich das folgendermassen zu machen:

1. Die beiden Litzdrahtenden der Pickupspule möglichst kurz halten und 
möglichst direkt an die Innenleiter zweier Koaxialkabel anlöten.
2. Die beiden Koaxialkabel an zwei BNC Stecker eines Aluminium-Gehäuses 
anschliessen. In dem Gehäuse befindet sich mein Bandsperrfilter. Beim 
Gehäuse dachte ich an sowas: 
https://www.distrelec.ch/de/universalgehaeuse-eddystone-187-7x119-5x56-4mm-aluminium-druckguss-metall-matt-ip54-hammond-26827psla/p/15005566?ext_cid=shgooaqchde-P-Shopping-Fallback&pi=15005566&gclid=CjwKCAiAxJSPBhAoEiwAeO_fP1QV73fPZAM9-BcLv8VczilMnM3iFRJrwWGCDjvFbbb3p0XJnkeY5xoCVYMQAvD_BwE
3. Vom Aluminiumgehäuse dann auf die beiden Eingangs BNC Stecker des 
Lock-In Verstärkers.

Die Koax-Schirme aller vier Koaxkabel sind mit dem Gehäuse des Lock-In 
Verstärkers verbunden über den BNC Aussenkontakt am Lock-In Verstärker. 
(Die Schirme aller vier Koax Kabel sollten aber keine Signalströme 
führen und dienen nur der Abschirmung).

Denkt ihr, das ist so ok?

[Hp M. (nachtmix)]

ETechniker schrieb:
> vier Koaxkabel sind mit dem Gehäuse des Lock-In
> Verstärkers verbunden über den BNC Aussenkontakt

Hmmm.

Schonmal daran gedacht: https://de.wikipedia.org/wiki/Twinaxialkabel
oder an Mikrofonkabel und Stecker: 
https://de.wikipedia.org/wiki/Mikrofonleitung

[Henrik (Gast)]

Rein gefühlsmäßig würde ich mich bemühen, alles symmetrisch aufzubauen 
(auch den Filter).
Spule zu Filter und LockIn geschirmtes twistet Pair. Ich würde CAT6(+x) 
Kabelpaar testen.
Wenn da magnetische Störfelder mit starken Gradienten im Spiel sind, 
könnte es aber sinnvoller sein die 50µ zu verdrillen (weniger Fläche, 
stärker verdrillt) und diese zu schirmen/schützen. Ob das für das 
Nutzsignal, dessen Frequenz wir nicht kennen, sinnvoll ist... ??

Deine Alubox nützt nicht viel, wenn sie dem Störmagnetfeld ausgesetzt 
ist und der Filteraufbau auch wieder Empfangsflächen aufspannt.

Wie häufig, mehr Info hilft beim Helfen :)
(der Filter als .asc  und der Frequenzbereich des LockIn wären z.B. nett 
gewesen ;) )
Um sinnvolle Impedanzen könnte man sich auch gedanken machen, wenn man 
die Impedanzen des LockIn und der Empfangsspule auch noch kennt ;)

[Peter D. (peda)]

2 Sperrkreise und ein Saugkreis, das wird ja höllisch schmalbandig. Und 
ohne Abgleich hat die Kennlinie dann 3 Huckel.

[ETechniker (Gast)]

Peter D. schrieb:
> 2 Sperrkreise und ein Saugkreis, das wird ja höllisch schmalbandig. Und
> ohne Abgleich hat die Kennlinie dann 3 Huckel.

Ich benötige bei der Sperrfrequenz von 10kHz eine Dämpfung von etwa 80dB 
(Nutzsignal ist bei ca. 30kHz). Ich dachte mir, das geht am besten wenn 
ich einen mehrstufigen Filter verwende, dessen Teilelemente keinen all 
zu hohen Q Faktor aufweisen und dessen Spulen eine eher hohe 
Windungszahl haben (>100), sodass ich die Resonanzfrequenzen der 
einzelnen Saug- und Sperrkreise später noch manuell mit einem RLC Meter 
adjustieren kann.

Ich habe auch eine grobe Toleranzanalyse durchgeführt, also die 
Frequenzantwort bei Variationen im Bereich +/- 3% der Spuleninduktivität 
simuliert (s. Bild im Anhang).

Dabei sollte ich trotz der Variationen immer eine Dämpfung von über 70dB 
erhalten. (Ich habe mich bei der ersten Berechnung leider etwas vertan, 
evtl. brauche ich noch eine weitere Stufe für 80dB wenn das Sinn macht, 
oder evtl. höhere Q Faktoren)?

Ich habe den Filter heute mal mit verfügbarem Material aufgebaut und 
habe dann eine Dämpfung von etwa 60dB gemessen. (Also bei einem Eingang 
von 10Vpp @ 10kHz konnte ich auf dem Oszilloskopausgang noch knapp 
10mVpp feststellen. Sperrfrequenz was ca. 10.1kHz statt 10kHz).

Ich denke das Problem dürften die Induktivitäten L3 und L5 gewesen sein, 
für die ich einen Zylinderferritkern benutzt habe (magnetische Kopplung 
von L3 und L5). Leichte Positionsänderungen dieser Kerne hat die 
Dämpfung stark beeinflusst (Faktor 1 bis 10).

Henrik schrieb:
> Deine Alubox nützt nicht viel, wenn sie dem Störmagnetfeld ausgesetzt
> ist und der Filteraufbau auch wieder Empfangsflächen aufspannt.

Das Störmagnetfeld hätte die selbe Frequenz wie die Störquelle, e.g. 
etwa 10kHz. Ich dachte bei 10kHz sollte eine Aluminiumwand (ca. 1mm bis 
2mm) relativ gut abschirmen?

[Achim S. (Gast)]

ETechniker schrieb:
> Das Störmagnetfeld hätte die selbe Frequenz wie die Störquelle, e.g.
> etwa 10kHz. Ich dachte bei 10kHz sollte eine Aluminiumwand (ca. 1mm bis
> 2mm) relativ gut abschirmen?

wenn ich richtig gerechnet habe ist die Eindringtiefe 650µm. Nach 1mm 
hast du also eine Dämpfung um den Faktor exp(1/0,65)=4,6 nach 2mm eine 
Dämpfung um den Faktor exp(2/0,65)=22. Nicht so richtig viel, kein 
Vergleich zu einem Eisengehäuse.

ETechniker schrieb:
> Ich benötige bei der Sperrfrequenz von 10kHz eine Dämpfung von etwa 80dB
> (Nutzsignal ist bei ca. 30kHz).

Und um wie viele Größenordnungen ist dein Störsignal (10kHz) größer als 
dein Nutzsignal (30kHz). Der Lock-In selbst kann ja extrem gut zwischen 
10kHz (Störung) und 30kHz (Nutzsignal) trennen, solange er nicht 
übersteuert/verzerrt.

Wenn ich mich richtig erinnere hatten wir das Thema hier schonmal, ich 
finde den alten Thread grade nicht. Ein Aspekt, der schon damals kam: 
jedes kleine bisschen nichtlineare Verzerrung, das sich bei der 
Filterung der Störfrequenz ergibt, transformiert diese genau auf dein 
Nutzsignal (3. Harmonische), so dass auch der Lock-In es nicht mehr 
unterdrücken kann.

[Achim S. (Gast)]

Achim S. schrieb:
> wenn ich richtig gerechnet habe

Mist: ich hab falsch gerechnet (hab den Leitwert von Silber (Ag) benutzt 
statt den von Alu).

Meine neue Rechnung liefert: Eindringtiefe ist 830µm. 1mm dämpft also 
ca. um den Faktor 3,3. 2mm dämpfen ca. um den Faktor 11.