Wie messe ich die Resonanzfrequenz eines Schwingkreises?

Im Unterforum Grundlagen - Beschreibung: Grundlagen und Fragen für Einsteiger in der Elektronik

Elektronik Forum Nicht eingeloggt       Einloggen       Registrieren




[Registrieren]      --     [FAQ]      --     [ Einen Link auf Ihrer Homepage zum Forum]      --     [ Themen kostenlos per RSS in ihre Homepage einbauen]      --     [Einloggen]

Suchen


Serverzeit: 26 11 2024  04:57:53      TV   VCR Aufnahme   TFT   CRT-Monitor   Netzteile   LED-FAQ   Osziloskop-Schirmbilder            


Elektronik- und Elektroforum Forum Index   >>   Grundlagen        Grundlagen : Grundlagen und Fragen für Einsteiger in der Elektronik


Autor
Wie messe ich die Resonanzfrequenz eines Schwingkreises?

    







BID = 807849

Otiffany

Urgestein



Beiträge: 13763
Wohnort: 37081 Göttingen
 

  


Ich würde gern die Resonanzfrequenz eines Schwingkreises mit Luftdrehkondensator (Bereich Mittelwelle) bestimmen und evtl. die Güte der Spule messen.
Equipment dürfte vorhanden sein: Messender, Wobbelgenerator, Oszi und Frequenzzähler.
Wie gestalte ich den Messaufbau, ohne den Schwingkreis zu stark zu bedämpfen?
Ist dafür ein Trenntrafo (vorhanden) nötig?
Ich würde gern die Frequenz mit dem Frequenzzähler kontrollieren. BNC-Adapter (T-Stücke) sind vorhanden.
Tastkopf 1:10 habe ich auch.

Gruß
Peter

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Otiffany am  4 Jan 2012  9:20 ]

BID = 807876

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  

Die Bestimmung der Resonanzfrequenz ist noch einigermaßen unproblematisch, da stolpert man praktisch drüber; den Einfluß des (möglichst kleinen) Koppelkondensators kann man dabei leicht herausrechnen.

Für eine Gütemessung muß man mehr Sorgfalt walten lassen.
Die Frage ist auch, ob du die Leerlaufgüte oder die Betriebsgüte messen willst. Zwischen beiden Zahlen können enorme Unterschiede bestehen. *)

Da Güteziffern in der Größenordnung von 1000 durchaus möglich sind, darf man auf jeden Fall zurv Messung nur ganz leicht an den Schwingkreis ankoppeln.
Weil käufliche Kondensatoren, auch wenn es nur 1pF sind, für die Bestimmung der Leerlaufgüte oft schon zu groß sind, verwendet man nach Möglichkeit eine Koppelwindung.

Bei der Bestimmung der Betriebsgüte bietet es sich an die vorhandenen aktiven Bauteile mitzuverwenden, da hängt es dann von der Schaltung ab, wie man am besten vorgeht.

Prinzipell erhält man die die Güte Q annähernd, indem man einfach die Resonanzfrequenz durch die 50% bzw. 3dB Bandbreite des Schwingkreises dividiert. Diese Formel gilt umso besser, je höher die gemessene Güteziffer ist, und sie ist für die meisten praktische Fälle mit Q>10 ausreichend genau.
Natürlich muß für eine solche Messung das Signal des Meßsenders, die Ankopplung und die Empfindlichkeit des Messgeräts im in Frage kommenden Frequenzintervall konstant bleiben.
Das ist bei den vorwiegend hohen Güten bzw. geringen Meßbandbreiten meist in ausreichendem Maß der Fall.


*) Bei den Ausgangskreisen mancher UKW-Sendern z.B. können Leerlaufgüten (Maß für die Kreisverluste!) von über 100 vorhanden sein, während die Betriebsgüte wegen der erforderlichen Bandbreite lediglich 6 beträgt.
Bei derartig niedrigen Güteziffern stimmt dann auch Q=f/B nicht mehr.

BID = 808140

Otiffany

Urgestein



Beiträge: 13763
Wohnort: 37081 Göttingen

Ich habe mal versucht einen Schwingkreis zu definieren.
Zuerst habe ich meinen Funktionsgenerator auf Rechteck eingestellt (leider liefert mein Funktionsgenerator kein sauberes Rechteck) und erhielt Schirmbild 1. Darauf kann man gut das Ausschwingen des Kreises erkennen und vielleicht Rückschlüsse auf die Spulengüte ziehen.
Danach habe ich einen Sinus eingespeist, um die Resonanzfrequenzen zu bestimmen. Als Drehko verwende ich einen 2fach Luftdrehko mit 340/360pF.
Die Untere Resonanzfrequenz ergab 567Khz, die obere 1500Khz.
Durch Zuschalten des zweiten Drehkopaketes kam ich auf 426 bzw 1400Khz; das hätte ich anders erwartet.
Die weiteren Schirmbilder zeigen den oberen und unteren Resonanzfall und durch leichtes Verdrehen des Drehkos, den Nichtresonanzfall.

Gruß
Peter










[ Diese Nachricht wurde geändert von: Otiffany am  5 Jan 2012 19:54 ]

BID = 808159

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Darauf kann man gut das Ausschwingen des Kreises erkennen und vielleicht Rückschlüsse auf die Spulengüte ziehen.
Ja, das kann man, aber leider wird ein guter Schwingkreis auch schon durch den 1 MOhm Eingangswiderstand des Scopes zu stark bedämpft.


Zitat :
das hätte ich anders erwartet.
Ich auch.
Hilfreicher als die vielen Bilder vom Regal wäre ein Schaltplan und Bilder vom Meßaufbau gewesen...

BID = 808208

Otiffany

Urgestein



Beiträge: 13763
Wohnort: 37081 Göttingen

Es ist im Moment nicht ganz einfach; mein PC ist zur Reparatur und ich mühe mich mit einem ziemlich neuen Laptop ab, der noch lange nicht das macht, was ich will. Ich muß mich nicht nur mit Windows 7 rumplagen, sondern auch noch mit FireFox und fehlenden Programmen, mit denen ich sonst gewohnt bin zu arbeiten. Mir ist, als müßte ich neu laufen lernen.
Trotzdem hier der Meßaufbau als Schaltung:

Gruß
Peter


[ Diese Nachricht wurde geändert von: Otiffany am  5 Jan 2012 22:59 ]

BID = 808218

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Die Induktivitätsangabe stimmt ganz grob nicht.
Mit den eingezeichneten 180mH und 360pF wäre einen Resonanzfrequenz von 20kHz zu erwarten - du mißt aber 570kHz - und durch das Parallelschalten des zweiten Kondensators sollte die Frequenz um etwa 30% absinken, das passt also einigermaßen.
Das Frequenzverhältnis von 1:3 für die Extremwerte des Drehkos ist auch einigermaßen ok.

Wie vorher schon gesagt, ist aber der 22pF Koppelkondensator zu groß, denn dadurch wirkt der 50 Ohm-Ausgangswiderstand des Generators besonders bei den hohen Frequenzen schon deutlich bedämpfend.


BID = 808228

Otiffany

Urgestein



Beiträge: 13763
Wohnort: 37081 Göttingen

Ich habe außer dem 50 Ohm Ausgang noch einen mit 600 Ohm und den habe ich verwendet.

Gruß
Peter

BID = 808230

Otiffany

Urgestein



Beiträge: 13763
Wohnort: 37081 Göttingen

Edit: Doppelpost gelöscht! Sc...ß Firefox.

Gruß
Peter


[ Diese Nachricht wurde geändert von: Otiffany am  6 Jan 2012  0:28 ]

BID = 808232

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
habe außer dem 50 Ohm Ausgang noch einen mit 600 Ohm und den habe ich verwendet.
Das ist leider noch schlechter.


P.S.:
Da dir wohl das "Gefühl" dafür fehlt und viele Praktiker mit einer Formel nicht viel anfangen können, hier mal als Zahlenbeispiel:

Angenommen der verlustlose Schwingkreis wäre auf ca. 1,6MHz abgestimmt (wegen 1/2pi) und die Schwingkreisspannung wäre bei dieser Frequenz genau und konstant 1 Veff.
Die zugehörige Kreiskapazität betrage 33 pF.
Dann beträgt die Amplitude 1,4 V und im Kreis ist eine Energie von 0,5*C*U2 = 33pJ gespeichert, die pro Sekunde 3,2 Millionen mal zwischen Spule und Kondensator hin und herfliesst
Der Kondensator hat einen Blindwiderstand von 3014 Ohm, also beträgt der Schwingkreisstrom 0,33mA, und die Blindleistung 0,33mW.

Jetzt kommt du mit der Reihenschaltung von 22pF und a) 50 Ohm oder b) 600 Ohm.
Die Kreisspannung soll bei 1V bleiben, den Schwingkreiskondensator verändern wir einfach so, dass die Resonanzfrequenz erhalten bleibt.

Der Blindwiderstand von 22pF bei 1,6MHz beträgt 4521 Ohm und da sich die reellen 50 bzw. 600 Ohm damit geometrisch addieren, beträgt der Scheinwiderstand im Fall a) 4522 Ohm und im Fall b) 4561 Ohm.

Das bedeutet für den Strom durch den Wirkwiderstand im Fall
a) 0,221 mA und im Fall
b) 0,219 mA.
Die Ströme sind also fast gleich, aber der Wirkwiderstand ist im Fall b) 12 mal so groß!

Energetisch bedeutet dies, dass im Fall
a) 2,44µW oder 0,7% der Gesamtenergie,
und im Fall
b) 28,8µW oder 8,7% der Gesamtenergie auf dem Widerstand verheizt werden.

Dementsprechend kannst du, -selbst wenn sonst überhaupt keine Verluste vorhanden wären-, im Fall a) auch auch keine höhere Güte als 135 und im Fall b) nicht mehr als 11,5 beobachten.


Eine Abschätzung der Güte über die Abnahme der Schwingungsamplitude ist möglich, aber da man die Amplitude nur alle halbe Periode und i.d.R auch nicht besonders genau messen kann, ergibt das nur Näherungswerte.
Die Messung über die Bandbreite (oder über die Phasenverschiebung zwischen erzwungener und anregender Schwingung) ist wesentlich genauer.





[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  6 Jan 2012  2:25 ]

BID = 808252

Otiffany

Urgestein



Beiträge: 13763
Wohnort: 37081 Göttingen

Ich habe in der Vergangenheit leider nicht viel mit HF gearbeitet, zumindest nur praktisch.
Auch hatte ich in jüngeren Jahren nicht den Meßpark, den ich heute zur Verfügung habe.
Ich muß gestehen, daß ich mich bei der Messung der Spule auch vertan habe. Sie hat nicht wie angegeben 180mH, sondern 200µH.
Damit stimmt dann auch das theoretische und das praktische Ergebnis überein .

Gruß
Peter

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Otiffany am  6 Jan 2012  9:40 ]


Zurück zur Seite 1 im Unterforum          Vorheriges Thema Nächstes Thema 


Zum Ersatzteileshop


Bezeichnungen von Produkten, Abbildungen und Logos , die in diesem Forum oder im Shop verwendet werden, sind Eigentum des entsprechenden Herstellers oder Besitzers. Diese dienen lediglich zur Identifikation!
Impressum       Datenschutz       Copyright © Baldur Brock Fernsehtechnik und Versand Ersatzteile in Heilbronn Deutschland       

gerechnet auf die letzten 30 Tage haben wir 20 Beiträge im Durchschnitt pro Tag       heute wurden bisher 0 Beiträge verfasst
© x sparkkelsputz        Besucher : 182400810   Heute : 584    Gestern : 7426    Online : 176        26.11.2024    4:57
0 Besucher in den letzten 60 Sekunden         ---- logout ----viewtopic ---- logout ----
xcvb ycvb
In 127 Sekunden wird ein Backup gestartet. Bitte beenden Sie alle Eingaben. Das Forum wird dann für 10 Minuten abgeschaltet !
0.0703129768372