Hallo, hab die Schaltung von
http://www.elektor.de/miniproj/010130.htm
aufgebaut. Einziger unterschied: C2 220 µF (dürfte wohl Wurst sein). Die Spule hat einen Gleichstromwiderstand von ca. 8 Ohm. Die LED leuchtet, aber ich glaube die könnte noch mehr. Wenn ich mit meinem digitalen Amperemeter messe, steht da 6,5 mA. Zeigt das Amperemeter überhaupt richtig an bei der Hochfrequenz? Wenn ja, wie muß ich die Schaltung ändern wenn ich 25 mA haben möchte? Wenn nein, wie kann ich den Strom dann genau Messen?

Bin für jede Antwort dankbar.

Uploaded Image: 010130-11.jpg

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C:>cd life
C:life>matrix.exe

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Resetting universe! Please wait ......

[ Diese Nachricht wurde geändert von: hannoban am  4 Jan 2003 21:40 ]

Ich habe mich da gerade etwas verhaspelt.
Die Schaltung läuft nicht als Verdreifacher, sondern nur als Verdoppelr, weil die Spulenspannung ja auf der Versorgungsspannung "aufsitzt".
Das ändert aber nicht viel an der Überlegung und nichts an der Konsequenz, daß die Drossel sehr viel niederohmiger sein muß.

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Haftungsausschluß:
Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.
Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.
Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !

[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  4 Jan 2003 23:24 ]

Hallo, hab ca. 25 Windungen Kupferlackdraht (0,5 Durchmesser) auf nen kleinen Ferrit-Ringkern gewickelt. Die Induktivität kann ich leider nicht messen, aber ist bestimmt einiges weniger. Hab aber gelesen daß die Induktivität nicht ganz so wichtg ist, stimmt das?
Angezeigt wird 0,4 Ohm (nur die Meßstrippen 0,3). Die LED leuchtet (am Ende sogar ein klein wenig heller). Die Messung mit dem Shunt ergab nur 9 mA. Die Messung liegt übrigens in realer Toleranz mit der direkten Messung.
Die ganze Schaltung zieht ca. 28 mA. Betrieben wird die Schaltung mit 1,5 V (Mignon).

Also eine bessere Spule könnte ich mir nicht vorstellen. Gibts da nicht noch ne andere Lösung? Hab grad gelesen daß Germanium-Transistoren weniger Spannungsabfall haben, könnte das was bringen?

Danke!

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[ Diese Nachricht wurde geändert von: hannoban am  5 Jan 2003  3:45 ]

Dann ist der Wirkungsgrad doch schon recht anständig.

Einen Ge-Transistor würde ich nicht nehmen, der ist wahrscheinlich zu langsam und produziert dadurch zu viele Umschaltverluste.

Wenn der Wandler zu wenig Leistung produziert, dann ist läuft er zu langsam.
Durch das Spannungsverhältnis wird das Verhältnis Ein / Aus-zeit festgelegt.
Die in der Spule gespeicherte Energie ist E=L*I*I /2. (Spitzenstrom). Je öfter die pro Sekunde gepumpt wird, um so höher ist die Leistung.
Wenn L aber zu groß wird, dann wird in der zur Verfügung stehenden Zeit der nötige Spitzenstrom nicht erreicht.

Der durch die Spule fließende Strom ist bei Vernachlässigung des Ohmschen Widerstandes I=t*U_bat/L, wobei t die Einschaltzeit des Transistors ist, und U_bat die Spannung über der Spule von ca. 1,3V.
Beim Abschalten ist die Spannung über der Spule etwa doppelt so hoch, und damit die Zeit nur halb so groß wie sie zum Aufbau des Magnetfeldes gebraucht wurde. Damit ist die gesamte Periodendauer 1,5*L*I_peak/U_bat.
Aus diesem Grund darf die Induktivität nicht zu groß sein.

In Deiner Schaltung ist R1 und L für den maximalen Kollektorstrom zuständig, und hauptsächlich R2, C1 für die Frequenz.

Schreib mal wie groß der Ringkern ist (möglichst genau) und welche Farbe er hat. Ich hab ein paar schlaue Bücher dazu.

Es könnte nämlich passieren, daß der Ringkern in die Sättigung gerät, wenn die Zahl der Amperewindungen zu groß wird. Abhilfe schafft dann ein Kern mit Luftspalt.



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Durchmesser: aussen 10 mm, innen ca. 5-6 mm (Sorry, aber abwickeln möchte ich den jetzt nicht unbedingt wieder), Länge: 5,1 mm, Farbe: naja, grau eben, aber sehr dunkel!

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Dann rate ich mal, daß die Permeabilität etwa 3000 beträgt, und die Sättigung bei bei etwa
100A/m beginnt.
Die Induktivität wird dann rund 1,2mH betragen, und der Spitzenstrom sollte nicht mehr als 250mA betragen.

Die Ausgangsspannung der Spule soll 3,7V - 1,5V = 2,2V sein, also rund doppelt so hoch wie die Eingangsspannung.
(1,5V-(U_CEsat+ohmsche_Verluste) ).
Daraus folgt, daß der Transistor doppelt so lange An- wie Ausgeschaltet ist.
Da der Strom also nur während eines Drittels der Periodendauer in die LED fließt, und während der Flußdauer linear von I_max auf 0 absinkt, muß der Spitzenstrom 6*25mA = 150mA betragen.

Das kann der BC547 schon nicht mehr mit Anstand, die Kennlinien gehen nur bis 100mA. Du solltest einen Transistor nehmen, der für 0,5A spezifiziert ist, wie etwa den BC337.
Der BC337 braucht dazu einen Steuerstrom von weniger als 15mA, bei einer U_BE von 0,75V.
Damit erechnet sich R3zu 50 Ohm. Wahrscheinlich kommst Du auch mit 220Ohm aus, aber 1k ist sicherlich zu viel.

Zurück zur Spule.
Um 150mA an 1,2mH bei 1,1 V aufzubauen, braucht man 160 µs. Das führt zu einer Periodendauer von 240µs bzw. einer Schwingfrequenz von 6,1 kHz.
Das ist recht wenig und du könntest, um die ohmschen Verluste zu reduziern, gut nur halb so viel Windungen nehmen, die Induktivität wäre dann ein Viertel so groß und die richtige Frequenz entsprechend 24kHz.
Das mag die LED auch lieber als die langen Stromimpulse.

An den für Ein und Aus-schaltzeit verantwortlichenWerten für R1 R2 und C1 wirst Du etwas experimentieren müssen, oder Du simulierst die Schaltung mit SPICE.
Von den aktuellen Werten der Schaltung erwarte ich nach der bekannten Formel PI_mal_Daumen_durch_X_Quadrat eine Schwingfrequenz in der Gegend von 400kHz.
Das ist definitiv zu viel, aber vielleicht hat die Spule ja einen größeren Einfluß darauf.
Ich würde raten, daß für obige Dimensionierung C1 eher bei 5nF liegen sollte.



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Danke, ich hoffe du hast dir nicht die ganze Nacht mit diesen Berechnungen um die Ohren geschlagen. Ich werd´s so ausprobieren, muß aber erst mal die Teile besorgen. Was würdest du über die Lösung auf
http://www.emanator.demon.co.uk/bigclive/joule.htm
sagen, giebts da einen Vorteil bzl. Leistung?
Eine andere Frage währe, ob man im Rahmen eines Bastlers wohl ein Induktivitätsmessgrät zusammenschustern könnte, und ob du zufällig einen Schaltplan im Internet kennst.

Ich meld mich dann wieder.

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Die Schaltung dürfte O.K. sein, ich hab mit solchen Dämpfungsperlen ähnliches schon gemacht um kleine Digitalvoltmeter zu besaften. Die brauchen etwa 9V, 1mA.

Allerdings ist der Wirkungsgrad nicht berauschend, und Du wirst die Leistung nicht zusammenbekommen, weil der BC549 genau wie der BC547 den benötigten Strom nicht packt.


Übrigens sind rund 100mW für solch einen kleinen Kern ohne Luftspalt schon recht viel. Das kann nur gehen, wenn die Schweingfrequenz recht hoch ist. Das aber produziert dan schon nennenswerte Verluste:
a) Durch Skineffekt, also HF-Litze nehmen,
b) Schaltverluste am Transistor,
c) Verluste im Ferrit. Die Perlen sind oft aus 3B1 und heißen nicht umsonst Dämpfungsperlen.


Wenn Du nicht akuten Platzmangel hast, tust Du gut daran, keinen Ringkern zu verwenden sondern einen Stummel von einer Ferritantenne. Du brauchst zwar viel mehr Windungen, aber hast ja auch Platz ohne Ende. HF-Litze wirkt Wunder, evtl. kannst Du ja die alte Antennenwicklung verwenden. Die hat i.d.R mit etwa 500pF eine Resonanz bei rund 500kHz. Den Rest der Berechnung überlaß ich Dir.
Übrigens:
Unter die Wicklung gehört stets 0,5mm oder mehr Isolationsmaterial. Wenn der Draht direkt auf dem Ferrit aufliegt, steigen die Verluste stark an. Auch bei Ringkernen etc.


Für die Berechnungen brauch ich nicht lang. Das Schreiben und Erklären ist das mühsamste.

Induktivitäten messe ich meist (also nur selten), indem ich der Spule einen halbwegs angemessen Kondensator parallel schalte, über ein paar pF irgendeinen Impuls einkopple und mir auf dem Scope die gedämpfte Schwingung anschaue. Rest ist Taschenrechner.
Dabei sieht man gleich ob die Induktivität einigermaßen gut ist, oder ob etwas faul ist.



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[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  5 Jan 2003 19:42 ]

Danke, ich werd mich mit den Infos erstmal ein wenig beschäftigen.

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O.K. Das wahr wohl etwas zu viel des Guten. Um es gleich vorweg zu sagen, ich hab alle Messungen mit einer normalen LED gemacht, die anstatt 2,3 V Sperrspannung, 1,43 V Sperrspannung hat. Daß das Ergebnis davon beeinflusst wird, ist mir klar, aber zum verbraten sind mir die weißen zu teuer.

Auf dem Ferrit-Ringkern, der übrigens 6mm Innenduchmesser hat, hab ich exakt 10 Windungen mit gut isoliertem Klingeldraht gewickelt (0,5mm Leiterdurchm.). R3 ist duch 100 Ohm ersetzt. Transen sind jetzt BC337, und C1 4,7 nF.

Die Frequenz hab ich mittels Soundkarte auf ca 12,5 kHz gemessen. Die Schaltung zieht jetzt 180 mA aus der Batterie und schickt ca. 60 mA duch die NORMALE LED, die das bestimmt nicht lange aushält. Die Frage ist jetzt, wieviel mA wohl duch die weiße LED gehen würde. Laut Datenblatt hält die dauerhaft max. 30 mA aus. Ich würde aber auch gerne noch ein kleinwenig darunter bleiben (20-25 mA).

Kann ich jetzt einfach die Frequenz senken, damit der Strom begrenzt wird, ohne einen schlechteren Wirkungsgrad zu bekommen?

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Zuerst einmal:
Das ist die Flußspannung der LED, nicht die Sperrspannung.
Dann:
Schalte doch einfach 2 rote oder eine rote und eine grüne LED hintereinander um auf die gewünschte Spannung zu kommen. (Alles beim gewünschten Strom messen, nicht glauben !)

Wenn Du den Strom reduzieren willst, solltest Du R3 erhöhen, das reduziert die maximale Ansteuerung des Transistors.


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[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  8 Jan 2003  2:56 ]

O.K. nochmals Danke. Das war wirklich doof von mir.
Die Schaltung arbeitet jetzt gut. Ich feil höchstens noch ein wenig am Wirkungsgrad, aber am ende lass ich auch alles wie es ist!

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Na prima.
Übrigens die Frequenzmessung mit der Soundkarte kann sehr irreführend sein.
Das Problem heiß aliasing und ist nichts weiter als die Spiegelfrequenz.
Bei einer Samplingrate von z.B. 44,1 kHz kannst Du 12,5kHz nicht von 44,1-12,5= 31,6 kHz unterscheiden.

Da das noch fast in den NF-Bereich fällt, arbeitet man oft mit einer sehr viel höheren (MHz-Bereich) Samplingfrequenz und sorgt mit einem RC-Tiefpass dafür, daß keine Komponenten oberhalb der halben Samplingfrquenz auftreten.

Aber Dein Spannungswandler produziert sicher genug Oberwellen und Spannung um den Antialiasing Filter zu überfordern.

Eine Alterrnative:
Mit einem Mittelwellen Radio kann man ganz gut die Oberwellen des Wandlers feststellen, evtl. über einen größeren Bereich auszählen.


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[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  8 Jan 2003 19:33 ]

Dagegen muss ich protestieren !
Ich verwende den PC seit langem als Frequenzzähler, Spektrumanalysator und als Induktivitätsmessgerät. Dann noch als VLF Empfänger und als Signalgenerator.
Und nicht zu vergessen: Als Frequenzgangmessgerät....
Und dass bis hin zu 32kHz (64kHz Samplerate, die meisten Soundkarten schaffen nur 48kHz)

Von dem obigen Problem habe ich noch nichts gemerkt.
Ich kann den Audiotester empfehlen (http://www.sumuller.de)