• @Daniel: Ich wüsste gar nicht wie das geht :/. Ich habe eine Funktionsgenerator mit dem BNC Kabel direkt an das Oszilloskop angeschlossen.

    Die Tastkopfdämpfung habe ich auf 1:1 gestellt, damit ich die 1VSS auch korrekt am Oszilloskop angezeigt bekomme (+500mV nach -500mV).


    Zur Messung wurde nur die AC Kopplung verwendet.

  • Hallo Pius,


    bezüglich FFT dachte ich mir, ich fange mal mit Bekanntem an, bevor ich versuche Unbekanntes zu analysieren. Darum habe ich eine FFT-Analyse mit einem 1Khz Rechtecksignal mit einer VSS von 1V durchgeführt:


    SCR25.PNG


    Hier sieht man jetzt sehr schön, wie sich das Signal zusammen setzt. Damit es nicht immer so herumwobbelt, habe ich die FFT-Anzeige auf Mittelwert gestellt. Man erkennt, magentafarben dargestellt, die Grundwelle mit 1kHz (Cursor 1) und die für ein Rechtecksignal typischen ungeraden Oberwellen von 3kHz (Cursor 2), 5kHz, 7kHz, 9kHz, 11kHz, 13kHz, 15kHz usw.. Man kann auch erkennen, dass die Oberwellen eine fallende Amplitude haben.


    Was ich noch nicht so ganz verstehe sind die dBm Werte. Wie kommen die zustande?


    Ich verstehe, dass dBm das Verhältnis einer Leistung bezogen auf 1 mW ist, also LP/1mW = 10* lg(P1/1 mW) dB.

    Wenn ich dBm Werte vergleiche, kann ich den Leistungsunterschied leicht errechnen. Die Differenz von beispielsweise 6 dBm auf -14 dBm ergeben -20 dB.

    Also wäre die Leistung dB/10 = 2 -> 102 = 100 mal geringer als die Ausgangsleistung.


    Nun habe ich gedanklich ein wenig Schwierigkeiten mit dem Ausgangswert.

    Bei 1kHz (Grundwelle) wird die Leistung mit 6,12 dBm angegeben. Bei 3kHz liegt sie bei -3,4 dBm also eine Differenz von 6,12 dBm - (-3,4) dBm = 9,52 dB.

    Das würde nach meinem Verständnis bedeuten, dass die Amplitude bzw. die Leistung bei 3kHz = 100,952 ≈ 9 mal geringer ist als die Amplitude/Leistung bei 1Khz. Ist das richtig?


    Wie jedoch kommt das Oszilloskop auf den Ausgangswert 6,12 dBm? (+)6,12 dBm von was?

    Müsste der Ausgangswert für die Grundfrequenz nicht eigentlich 0 dBm sein?

    Es wurde der Messalgorithmus "Flat Top" für eine genaue Amplitudenmessung ausgewählt.


    Ich bekomme es gedanklich nicht auf die Reihe wie der Referenzwert für die Verhältnisse zustande kommt. Um eine Leistung zu berechnen brauche ich eine Spannung und einen Widerstandswert....


    Bei Deinem Beispiel Pius, fängt die Messung bei -52,15 dBm an. (-)52,15 dBm auf was bezogen?


    Kannst Du oder jemand anderes mir da weiter helfen? Ich hoffe, ich habe mir hier jetzt nicht totalen Kappes zusammen geschrieben.

  • Deine Überlegungen sind richtig aber der Einsatz der Drosseln beim Motor soll sich nicht um die Transienten vom Netzteil kümmern, sondern um die vom Motor. Wenn wir von der Regel, Störungen an der Quelle zu bekämpfen ausgehen, dann müssten die Transienten vom Netzteil beim Netzteil angegangen werden. Mein Vorschlag, mit einer Induktivität (vermutlich reicht eine Induktivität nicht) die Transienten zu bekämpfen meinte nur diejenigen, die beim Motor entstehen.

    Zitat

    Und wenn ein steiler Transientenanstieg mit hoher Amplitude hohe Frequenzen (viele Harmonische) bedeutet, dann scheint die Stromversogung störender als der Motor zu sein

    Ja und nein. Die Energie, die ein Sprung darstellt wird bestimmt durch die Amplitude und die Zeit oder bildlich ausgedrückt, die darunter liegende Fläche bestimmt die Leistung. Ein sehr hoher Impuls mit einer ganz kleinen Fläche (sehr kurze Zeit) bedeutet wenig Energie. Die Frequenzanteile können zwar hoch sein bei relativ kleiner Leistung. Ein einziger Transient mit einer bestimmten Leistung, aber jede 100el Sekunde wiederholt ... entspricht dann eben wieder mehr Leistung.

    Für einen Empfänger auf diesen Frequenzen ist es dann aber trotzdem störend. Ein hoher Frequenzanteil "verkoppelt" sich bereits über sehr kleine Kapazitäten (zum Beispiel auf Leitungen).

    Die Transienten vom Netzteil sind dem Motor egal. Die relativ hohe Induktivität des Motors verhindert die Energieaufnhame des Transienten im Motor.

    Die Transienten vom Schaltnetzteil bekämpft man dort (ich wiess dass Du das verstanden hast), indem eine Drossel im Leiter als frequenzabhängiger Widerstand agiert. -> geht das?
    Dein Labornetzgerät muss Gleichstrom liefern und eine Drossel in Serie geschaltet macht zwar das was ich behaupte, aber durch den fliessenden Gleichstrom bildet sich in der Induktivität ein anhaltendes magnetisches Feld, was den Kern der Drossel in die magnetische Sättigung zwingt, der Kern erwärmt sich und die erhoffte Wirkung (AC sperren) vermindert sich wieder. In diesem Fall hilft nur die Verwendung einer gleich gekoppelten doppel Drossel (beide Leiter werden parallel durch den Kern geführt). Im Plus Leiter baut sich ein + mag Feld auf, im Negativen Leiter ein - mag Feld. Da beide Felder auf den selben Kern wirken, heben sich die gegen gerichteten magnetischen Felder wieder auf. Stromkompensierte Drosseln oder im Wiki

    schweife ich wieder ab?


    Gruss

    Pius

  • Ui Pius,


    vielen Dank für diese ausführliche Erklärung. Allerdings stehe ich bei einer Sache noch auf dem Schlauch. Dass eine Drossel die Störungen vom Motor reduziert, hast du ja sehr gut erklärt. Das war aber eigentlich nicht meine Frage. Die Transienten von denen gesprochen wurde, kamen ja von der Stromversorgung und nicht vom Motor.


    Darum war meine Frage ob eine Drossel am Motor (für das Gesamtsystem gesehen) auch einen Einfluss hat, weil die Störung ja quasi durch den Stromanschluss über die Schaltung bis zur Drossel muss, bevor diese überhaupt dämpfen kann.

    Das widerspricht ja der Bedingung, dass die Drossel möglichst nah an der Störquelle sein soll.


    Und wenn ein steiler Transientenanstieg mit hoher Amplitude hohe Frequenzen (viele Harmonische) bedeutet, dann scheint die Stromversogung störender als der Motor zu sein.

  • gerne Kai

    Zitat

    - Hätte eine Drossel am Motor auch einen Einfluss auf diese Transienten?

    Klar hat sie, das ist der einzige Grund für die Drossel. Bekanntlich wird die Impedanz einer Spule mit steigender Frequenz auch ansteigen und damit dämpft sie dann Ströme mit hohen Frequenzen. Um einen Motor richtig zu entstören empfiehlt sich eine Beschaltung wie in diesem Link gezeigt wird. Da die Impedanz eines Kondensators sich mit steigender Frequenz verringert, werden sie in Kombination mit der Drossel benutzt. Bei Motoren mit Metallgehäuse schliesst man sowohl die HF Ströme gegenüber dem Gehäuse kurz (die zwei C’s) und gleichfalls die beiden Zuleitungen zum Motor (1 C). Ein anderes Beispiel findest du hier.


    Zitat

    Sind die Schwingungen, welche vom Motor erzeugt werden in Ihrer Wirkung nun in einem problematischen Bereich oder eher nicht? Es ist ja nun neben der recht kleinen Amplitude auch keine besonders hohe Frequenz vorhanden?

    Ja, das sind sie meistens, zumindest wenn man sich auf Radiofrequenzen bezieht. Natürlich, solange kein Radio daneben steht, wird die abgestrahlte Störung niemanden stören. Das erzeugte Störspektrum hängt immer vom Motor ab. Da die Transienten (ist der passendere Bezeichner) beim Motor entstehen und man immer nach der Regel vorgehen sollte, die Transienten zuerst an der Quelle zu reduzieren, sollten die C’s und L’s auch da angesiedelt werden. Damit verhindert man, dass die Transienten via Zuleitung weiter verteilt werden.
    Übrigens, oft wird empfohlen als Drossel eine „UKW Drossel“ zu benutzen. Diese Drosseln sind sehr niederohmig (ganz wenig DC Verlust) und filtern je nach Ferritmaterial ab einigen MHz effizient.


    Als schönes Beispiel für die Motorenstörungen kann man ein altes Cassetten Gerät zerlegen (das hat doch jeder schon mal gemacht) . Auch bei einem Gerät ohne eingebautem Radio musste man auf die Entstörung achten, andernfalls hat man den Motor bei der Wiedergabe gehört. Bei einem Ventilator, der in der Umdrehungszahl geregelt wird, verschärft sich die Problematik, weil sich die Frequenz der Störung mit der Drehzahl verändert. Da sollte man die Entstörung möglichst breitbandig ausführen.

    Übrigens, eine kleine Amplitude sagt noch nicht so viel über die Störleistung aus, weil es ja auch sein könnte dass bei kleiner Amplitude ein grosser Strom fliesst. Die Auswirkungen der Transienten hängen immer von der Leistung ab und je grösser diese ist, um so höher die Gefahr als Störer zu agieren .

    Will man solche Störquellen bestimmen oder ihnen an die "Energie" gehen, dann ist ein entsprechender Testaufbau notwendig, um Vergleichsmessungen eine Aussagekraft zu geben. Es emphiehlt sich kein Schaltnetzteil zu benutzen, ausser man kennt die dabei anfallenden Transienten genau. Ich mache solche Versuche sofern möglich mit einer Batterieversorgung. Nur da kann man sicher sein, dass man nicht Transienten vom Netzteil bestimmt und zu beseitigen versucht.

    Ein Beispiel (von heute):

    Für ein Projekt benötige ich einen StepUp Konverter von 12 auf 24V. Da ich aus Erfahrung mich dabei nicht auf eine billig Platine aus China verlassen wollte, orderte ich einen industiellen StepUp Regler: CD5.243

    Meine Messungen ergaben die folgenden RMS Werte (immer mit Batterie versorgt):

    LaststromRMS Wert
    Vpp
    0A17uV3.9mV
    0.1A542 uV
    4.08 mV
    1A680 uV
    4.6 mV
    2A1.36 uV
    6.1 mV
    4A3.3mV12.5mV


    Das Spektrum der Störungen (Messung bezieht sich auf 2A Laststrom) Freuquenzspan : 9kHz bis 5 Mhz

    Converter24V.png


    Und einige der markierten Frequenzanteile waren:
    Table.png


    Auf dem Oscilloscope sieht der "Störer" ziemlich harmlos aus (was er für ein Schaltnetzteil vermutlich auch ist):


    TEK00004.PNG



    Mein Fazit, das Gerät wird meinen Vorstellungen gerecht.


    Und, um den Bogen wieder zum Motor zurück zu finden, eigentlich ein Thema das sich für SEP eignen würde:

    (Vorsicht, das muss man nicht lesen und ist lediglich für die Neugierigen gedacht)


    Die ersten Radiosender wurden mit Motoren aufgebaut. Da hat man diese Transienten nicht als Störer sondern als Nutzer benutzt. Das wohl berühmteste Beispiel (weil er als Museum ab und an noch immer in Betrieb genommen wird) ist derLängstwellensender Grimeton.

    Ein weiterer Link, den ich als spannend empfinde (man merkt schon, ich wurde vermutlich als Kind verstrahlt ;) )


    Gruss
    Pius

  • Vielen Dank für die Beschreibung. Da werde ich mich etwas reinfuchsen.


    Ich hatte die erste Messung gemacht, als die Schaltung mit einem umschaltbaren Schaltnetzteil betrieben wurde. Das ist eines von diesen kleinen Universalteilen, bei denen man die Spannung von 3V und 12V in insgesamt sieben Stufen einstellen kann.


    Da sind mir die recht hohen Transienten sofort aufgefallen. Wenn man die vertikale Skala kleiner einstellt sind sie auch wesentlich deutlicher. Ich bin dann auf das Labornetzteil umgestiegen um zu schauen, ob die da auch auftreten. Das Gerät ist auch ein Schaltnetzteil (Siglent SPD3303X-E), aber die Störungen sind eindeutig erheblich geringer.


    Darum habe ich beides gepostet, weil die Ursache für diese Transienten ja die Stromversorgung und nicht der Motor ist. Folgende zwei Sachen sind mir mangels Erfahrung/Wissen nicht klar:


    • Hätte eine Drossel am Motor auch einen Einfluss auf diese Transienten?
    • Sind die Schwingungen, welche vom Motor erzeugt werden in Ihrer Wirkung nun in einem problematischen Bereich oder eher nicht? Wenn ich Deine Antwort richtig verstehe, eher nicht... Fies sind eher die Transienten von der Stromversorgung.
  • Vielen Dank Kai


    Deine Aufnahmen sind ein sehr gutes Beispiel, die Problematik von EMV zu erkennen. Zur Sicherstellung meines Eindruckes:

    Das von Dir benutzte Labornetzteil ist linear geregelt?

    Wenn ich da den Vergleich anstelle von 27mV bei 12V und den 26mV beim Schaltnetzteil erkennt man im ersten Augenblick keinen Unterschied. So könnte man schnell zum Schluss kommen, dass beide Versorgungen in etwa gleich sind.

    Die Kurvenform der sichtbaren Welligkeit könnte beim schnellen Abfall Störungen verursachen. Sie zeitlich langsameren Anteile sind weniger Problematisch, da diese spektral sich im tiefen Frequenzbereich bewegen (je steiler der An/Abstieg ist um so höher sind die hohen Frequenzen beteiligt).

    LinearNetzteil.png

    hier ein Ausschnitt aus deinem Bild (12V)
    Man erkennt ein paar schnelle Transienten, die aber im Vergleich mit dem nächsten Bild klein sind.


    SwitchedPS.png

    Ausschnitt aus 12v geschaltetes Netzteil


    Wenn ich nun aber das Bild mit der geschalteten Versorgung ansehe, dann erkennt man schnelle Transienten, die in der Amplitude beinahe um den Faktor 4 höher sind. Natürlich, dein Oszilloskop ignoriert diese Transienten bei der Bestimmung des RMS Wertes, was so auch völlig richtig ist (oder sie sind anteilig so klein, dass sie die Messwerte nicht gross beeinflussen). Diese Transienten zeigen sich aber deutlich in der Vpp Messung.

    Falls es Dich interessiert, wie man diese kurzen Spikes auch deutlicher sichtbar machen kann hier mein Vorschlag:


    Zeitbasis mindestens 10x schneller einstellen.

    Kanal nach wie vor AC gekoppelt (darauf achten, dass die BW NICHT auf 20MHz begrenzt ist)

    Jetzt aber den Trigger auf DC Kopplung und die Triggerschwelle (oben oder unten ist egal) stellst Du höher als der langsame Anteil, aber klein genug, dass Du die Amplitude der Transienten noch erwischen kannst. Manchmal hilft es zusätzlich, wenn man den Trigger nur für höhere Frequenzanteile wählt.


    Dies müsste es Dir ermöglichen, die Transienten genauer betrachten zu können. Soviel ich weiss hat Dein R&S Gerät auch eine eingebaute FFT (Fast Fourier Transformation).

    Damit kannst Du Dir das Störspektrum über den f Bereich ansehen. Damit die FFT Rechnung genügend "Zahlen" bekommt, muss Du die Zeitbasis wieder langsamer stellen, viel langsamer als die 20mS die Du zum Aufnehmen der Bilder benutzt hast. Innerhalb der FFT Funktion müsstest Du dann ein Spektrum bekommen, in der Vertikalen die Amplitude und in der Horizontalen die f. Mit einem Cursor solltest Du dann die Frequenzen der höchsten Amplituden ablesen können.

    Eine gut Verständliche Einführung in die FFT (für nicht Mathematiker wie mich) findet man hier.


    hier ein Video einer FFT Bedienung von R&S. Von solchen Geräten könenn wir nur träumen. Ich denke aber, dass dein Gerät den wichtigsten Teil der Funktionen auch unterstützt. Aber vielleicht passt dieses Video besser zu Deinem Gerät.


    schöne Versuche

    Pius


  • @Pius: Ich hoffe ich habe richtig gemessen. Der Messpunkt (AC) ist die Anode der im Schaltplan verzeichneten 1N4001 Diode gewesen. Der Motor lief aber nicht volle Pulle sondern etwa auf 50% (bei12V Betriebsspannung).


    Am Labornetzteil bei 7V:

    AC-7V.PNG


    Am Labornetzteil bei 12V:

    AC-12V.PNG


    An einem Schaltnetzteil 12V:

    AC-12V-Schaltnetzteil.PNG


    An der Kathode sind die Werte geringer.

  • Hallo Kai

    das ist eine sehr schön aufgeräumte Platine. Wieder einmal mein Kompliment für deine Arbeit. Deine Lösung wäre gleich so für mein 12V/50A Netzteil brauchbar, da die 36mW Verlustleistung im ausgeschaltetem Zustand locker verkraftbar sind.

    Was ich noch spannend finden würde, wenn Du eine Messung des Rippels am FAN auf dem AC Anteil machen könntest. Weil diese Information für die EInschätzung der möglichen Störungen durch den Motor wichig wäre. Dazu stellst Du das Oscilloscope auf AC und und reduzierst die Eingangsspannung. Dein Gerät erlaubt sicher auch das Berechnen der RMS Spannung für diesen AC Anteil. Unter Umständen könnte eine Drossel in Serie zum Motor diese Spannung (sollte sie relativ hoch sein) stark reduzieren. Der idealste Punkt für die Drossel wäre so nahe am Motor wie möglich, weil du damit die Zuleitung zum Motor als Störstrahler verminderst.


    schönes Wochenende
    Pius

  • So..., nun gibt es die analoge Lüftersteuerungsplatine auch in "Echt".


    M1013948.jpg


    Heute Mittag sind die PCBs gekommen, da habe ich gleich mal eine Lüftersteuerung zusammen gebacken. Wenn man die Widerstände vollständig an beiden Seiten festlötet statt nur an einer, funktioniert die Schaltung sogar wie vorgesehen. Wenn man das nicht macht, gibt es erst einmal Verwirrung.


    Auch das Abgreifen des Tachosignals am vierten Pin des Lüfter-Anschlusssteckers funktioniert.


    Tachosignal-PCB.PNG


    So sieht es aus, wenn alles angeschlossen ist:


    M1013949.jpg


    Die Wärmeentwicklung des Linearreglers hält sich sehr in Grenzen. Die Platine führt die Wärme gut ab. Ich habe einen LM317-EMP verbaut. Ist der Lüfter abgeschaltet, liegt der Ruhestrom bei 3mA. Zieht man den Jumper für die LED-Anzeige, ist es noch ein mA weniger. Durch die sehr hohen 15k Vorwiderstände glimmen die LEDs nur leicht, sind aber hell genug um den Betriebszustand anzeigen zu können. Die grüne LED zeigt an ob Strom auf der Schaltung ist, die gelbe ob der Lüfter angeschaltet ist.


    Als NTC wird folgender verwendet:

    Aussel 5 Pieces NTC 10K 3950 Ohm Waterproof Digital Thermal Temperature Sensor

  • Nochmal zur analogen Lüftersteuerung. So könnte eine Platine aussehen:


    AFC-PCB.png


    Um die Einstellerei simpler zu machen, habe ich ein Poti wegrationalisiert und durch feste Widerstände ersetzt. Nun kann noch der Ein-, Ausschaltzeitpunkt für den Lüfter eingestellt werden (RV1) , außerdem noch in gewissem Rahmen die Rotationsgeschwindigkeit des Lüfters beim Ein-/Ausschalten (RV2).


    Außerdem sind noch zwei Status-LEDs dazugekommen, die bei Bedarf über Steckjumper an- bzw. ausgeschaltet werden können. Eine zeigt die generelle Stromversorgung an, eine leuchtet in Abhängigkeit davon, ob der Transistor leitet (Lüfter an) oder nicht (Lüfter aus).


    Es ist ein vierpoliger Steckverbinder verbaut obwohl nur zwei- oder dreipolige Lüfter analog gesteuert werden können. An dem vierten Pin (S. Out), kann das Tachosignal (RPM) abgegriffen werden, wenn ein dreipoliger Lüfter verwendet wird.


    Der große Kondensator glättet noch etwas die Spannung vom Linearregler. Dieser erzeugt Ripple ab etwa 9V aufwärts.


    SCR09.PNG                        SCR10.PNG


    Mit Kondensator ist der Effekt abgeschwächt. Es funktioniert aber auch ohne.



    Ergänzung 28.06.21 17:49 Uhr:


    Ich musste wieder einen Fehler im Schaltplan korrigieren. Der Anschluss LED_FAN_ON muss "hinter" den 10K Widerstand (R8). Im vorherigen Plan war er fälschlicher Weise direkt an der Basis des Transistors platziert. Da ein Netz nur einen Netznamen haben kann, heißt der LED Anschluss wie ursprüngliche Netzname "TRIG_ON_OFF".


    Außerdem habe ich nicht bedacht, dass noch ein Pullup/Spannungsteiler an das Tachosignal muss, damit man es überhaupt abgreifen kann. Das habe ich ebenfalls ergänzt (R12-R14). Damit ist das Tachosignal abgreifbar:


    FAN-RPM.png


    Hier im Beispiel liegen etwa 21,5Hz an. Lüfter liefern zwei Signale pro Umdrehung. Das sind hier 10,75 Umdrehungen/Sekunde bzw. 645 Umdrehungen pro Minute (RPM).

  • Salu nische


    jeder mechanische Kontakt wird prellen, vielleicht könnte mit einer sehr starken Feder die Prellzeit verkürzt werden. Bei den Tasten gibt es doch viele Lösungen und wenn ein uC dran hängt, dann macht man dies mit der Software. Früher hat man mit RC-Gliedern beruhigt. Wenn aber aus irgend einem Grund der esret Kontakt entscheidend ist, dann hilft nur ein Umschalter mit anschliessendem RS-FlopFlip ;)


    Das Problem mit Leitungen wird immer wieder unterschätzt. Jede Leitung hat eine Induktivität und dises will dann eben auch wichtig sein und auf sich aufmerksam machen. Eine Unschönheit in meinem Fall ist sicher die hohe Impedanz, resp. die kleinen Ströme die fliessen können. Nicht ohne Grund werden Busleitungen Impadanztreu und bevorzugt symmetrisch ausgelegt und lässt man dann auch noch Strom fliessen, dann wird der Störabstand immer besser.

    Bei HF Anwendungen würde ich die galvanische Trennung bevorzugen, mit dem Aufwand von meheren Stromversorgungen und der oft notwendigen Sgnalaufbereitung. Will man auf unterschiedliche Versorgungen verzichten, dann sollte zumindest ein gemeinsamer Massepunkt bestimmt werden.

    bla bla Pius ... ja spannend ist es alleweil und oft ist es besser auch ein funktionierendes System zu hinterfragen

    schönen Abend

    Pi


    HF_Einstrahlung.png


    hier dann ein Bild der Fortsetzung. Es zeigt den Startimpuls zum Abstimmen (28MHz) und die Antwort des Tuners über das "lange" Kabel. Das Prellen ist hier längst nicht mehr erkennbar (ist aber noch immer da). Viel zu deutlich ist die HF Einstrahlung des Senders zu erkennen, aber auch der Abstimmvorgang spiegelt sich in der Amplitude der Störspannung. Der gleiche Vorgang auf einer tiefen Frequenz zeigt sich dann mit viel kleineren Einstrahlungen. Da ich durch Ausprobieren des "richtigen" Masseanschlusses suchte, benutzte ich dieses Bild als Vergleich.


    EMV

    Gleichtaktstörungen (25.07.21 Link wieder angepasst)

  • Danke Piuuuuus für die erläuuuteruuuung. Du bist ein fuuuuuuuchs mit viel erfahruung. Ich denke im hf-bereich gibt es manch uuuunerklärliche phänomene. Am perversten sind diejenigen die mal da sind uuuuund dann wieder nicht 41.gif

    Man spürt formlich deine luuust solche aufgaben zuu knacken.

    Hebs guuuuuet

    P.S. ein relayskontakt der prellt ok - aber weisst duuuuu eine lösuuung wenn eine taste prellt ?

    scheiss leituuuuuuuuuuuuuuuuuuuu

    * letzte Worte des Fallschirmspringers : " scheiss Motten" ! *



  • Also wie versprochen zeige ich das Problem, das ich gestern lösen musste.


    Die erwähnte Langdrahtantenne wird mittels eines Tuners, der sich am Fuss der Antenne befindet angepasst. Damit der Tuner weiss, dass er den besten Anpassungspunkt in Abhängigkeit der Frequenz suchen soll ist ein Taster vorgesehen, den man von einem entfernten Punkt aus betätigen kann. Die Internas des Tuners sind mir leider nicht bekannt. Aber ich weiss, dass die Leitung logisch 0 aktiv ist und in Ruhe auf 5V liegt.


    Tuner_Sicht.png

    Die Leitung am entfernten Taster muss somit auf Masse gezogen werden, um den Tune-Vorgang zu starten. Die Leitung zum Tuner habe ich mit einem abgeschirmten Kabel ausgeführt. Der Hersteller führt die Masse für die Versorgung über den Schirm eines hier nicht gezeichneten Koaxialkabels zurück. Dieses Koaxiale Kabel liefert das hochfrequente Signal, auf dessen Frequenz der Tuner dann abstimmen soll. Damit will man vermutlich sicherstellen, dass der Tuner bei nicht verbundenem Koaxkabel nicht in Betrieb ist, weil dann die Masseverbindung offen gehalten wird.

    Soweit so gut und simpel.

    Meine Aufgabe ist es nun, rund um den Taster etwas Sicherheitslogik beizufügen. Wird nämlich der Tune Vorgang bei hoher HF Leistung gestartet, dann kann es geschehen, dass der Tuner zerstört wird, insbesondere wenn die HF Energie von einem 1kW geliefert wird. Zwar hat der Tuner intern eine Schutzvorrichtung und verweigert den Abstimmvorgang, wenn die Eingangsleistung zu hoch ist. Trotzdem ist es meinem Auftraggeber bereits zweimal passiert, dass der Tuner „verheizt“ war.


    Meine Logik dahinter ist auch einfach: Der Tasten-Befehl wird nur weitergeleitet, wenn die Bedingungen es zulassen. Daher habe ich die Taste mit einem Signal-Relais ersetzt, das ich mit der Logik ansteuern kann.


    Leider (oder zum Glück) hat der Tuner mit dem Relais manchmal funktioniert und manchmal nicht. Daher nahm ich das Oszilloskop in die Hand und schaute mir das Signal am Relais Kontakt an:


    Mysterie.png


    Die rot markierte Linie ist das „gewünschte“ Logiksignal und die gelbe Linie zeigt das tatsächliche Signal. Die Differenz der roten Linie zeigt 5V an (ca. 5V/Div). Das effektive Signal aber trägt Spitzen von bis zu +- 15V auf. Das blaue Signal kann ignoriert werden (es zeigt ein vom Tuner rückgeführtes Signal).


    Im Bild ist leicht zu erkennen, dass das Schliessen des Kontaktes 4x prellt. Immer an der Stelle wo die Null Linie wieder rot markiert ist, hat der Kontakt wieder geschlossen und kurz darauf erneut unterbrochen.

    Was kann man noch aus dem Bild schliessen?
    Die gelbe Linie zeigt eine bedämpfte Schwingung mit der Frequenz von ca. 160kHz. Dies bedeutet, dass wir einen hochohmigen Schwingkreis vor uns haben (hohe Güte). Dass die Dämpfung zu klein ist und beim nächsten Schliessen des Relais Kontaktes immer noch genügend Energie im Kreis steckt und damit das Prellverhalten recht gut zur Eigenresonanz des Kreises passt. Daher machte ich die Gegenprüfung und ersetzte den Relais Kontakt mit einem Taster. Das Ergebnis war viel besser (keine oder nur leichtes Anschwingen des Kreises), da die Taste ein wesentlich anderes Prellverhalten als der Relais Kontakt hat und beim manuellen Drücken bereits wieder Variationen entstehen.

    Eine Lösung des Problems


    Nun, die Kabel bilden einen Schwingkreis der im Tuner wenig entdämpft wird (CMOS Eingänge sind sehr hochohmig) und die Resonanzfrequenz liegt im unpassenden Bereich des Prellvorganges. Da ich die Leitungslängen (L) und die Kapazitäten des Kabels nicht beeinflussen kann und auch nicht gewillt bin, die Belastung der Leitungen im Tuner zu erhöhen (Eingriff in ein Produkt) muss ich versuchen die Resonanzfrequenz des Kreises tiefer zu setzen indem ich mittels einer zusätzlichen Kapazität über dem Relais Kontakt Abhilfe schaffe. Mein erster Versuch, einen 100nF Kondensator war bereits erfolgreich, wie das folgende Bild deutlich zeigt:


    Mysterie_solved.png


    Ein weiterer Versuch mit nur noch 10nF zeigte wieder ein deutlich höheres Anschwingen der Leitung. Also bleibt es dabei, der 100nF Kondensator bleibt drin.

    War dies nun nicht ein digitales Problem das analog gelöst wurde? "Wenn man einen Oszillator baut, dann hat man einen Verstärker, wenn man einen Verstärker baut, dann wird man einen Oszillator bekommen."

  • Hallo nische


    Ahhh mir wurde hier das Schreiben verwehrt. Nun bin ich via mein Profil auf den Eintrag gestossen und es funktioniert.


    In der Tat ist es nur ein ca. 18m langer Draht, den ich etwa 1.8m über dem Flachdach gespannt habe. An einem Ende sitzt ein "Tuner" der den Draht für die unterschiedlichen Frequenzen auf Resonanz bringen kann. Im Grunde genommen versucht der Tuner, die Anpassung von meinen 50 Ohm, die der Tx bietet auf die unbekannte Impedanz der Antenne zu transformieren. Dies geschieht mittels eines schaltbaren Pi-Filters.


    Damit der Draht ein Gegenstück hat (beim Dipol ist es symmetrisch), schliesse ich die "Masse" an die Erde (in meinem Fall der Blitzschutz, sollte man eigentlich nicht machen).


    Der Grund ist, dass ich wiedereinmal locker ja sagte, als ein Bekannter mich bat, eine Schutzschaltung für einen Tuner zu konstruieren. Er hat einen Transeiver und am Ausgang eine 1kW Endstufe angeschlossen. Meine Schaltung verhindert nun lediglich, dass die Endstufe im Zeitpunkt des Abstimmens aktiviert werden kann. Ist die Impedanz der Antenne sehr weit von der Impedanz des Senders entfernt, dann entstehen im Tuner sehr hohe Spannungen und an anderen Stellen auch sehr hohe Ströme. Diese sind tötlich für die Bauteile (Spulen, Kondensatoren und die Relais).

    Wie so oft liegen die Probleme im Detail, was ich da im Forum kurz angesprochen habe (eine Beschreibung ist in Arbeit).

    Da ich im Augenblick einen manuellen Tuner benutze und ich schon länger mit einem automatischen Tuner liebäugelte, habe ich mir so ein Ding bestellt. Nun kann ich meine Schutzschaltung bei mir ausprobieren und muss nicht für jeden kurzen Versuch wieder zu meinem Bekannten fahren.


    Die Langdrahtantenne ist nur der schnellste Weg, den Tuner in Betrieb zu bekommen (es läuft seit Mo morgen). Im Augenblick habe ich mal 3.5Mhz bis 28MHz kurz ausprobiert (die Amateurfunkbänder) und der Tuner scheint tatsächlich gut zu funktionieren. Später werde ich dann vermutlich die Antenne als Inverted V aufbauen, die bessere Eigenschaften haben sollte.


    herzlichen Gruss

    Pius



    gerätemechaniker ??? Lyss ich war auch mal da aber zum Glück eher kurz :whistling:


    Langdrahtantenne

    und hier etwas ausführlicher rund um die Antenne zumindest Kapitel 5

  • Danke Kai


    ja, mit einem Fan kann man auf die Dioden verzichten, so wie es im Datenblatt beschrieben wird. So genau habe ich es leider nicht verinnerlicht;)

    Nach dem gestrigen Sonntag steht eine Langdrahtantenne auf meinem Dach. Da ein Gewitter aufzog, musste ich mich am Abend dann von dort zurückziehen. Hm, ich möchte nicht im Expressverfahren kremiert werden :D

    Ich hatte also noch keine Zeit, mich wieder dem Lüfter zuzuwenden und das Problem, das ich mir damit einhandelte konnte ich nun heute lösen.

    In abstrakter Form werde ich es hier demnächst zeigen (es ist analog und digital).


    schönen Abend

    Pius

  • Ich habe inzwischen "application hints" zum LM317 gefunden.


    Darin steht unter anderem auf Seite 8:

    Zitat

    [...] For output capacitors of 25 μF or less, there is no need to use diodes.


    und was die Schutzdiode am Adjust-Eingang betrifft:

    Zitat

    [... ]The bypass capacitor on the adjustment terminal can discharge through a low current junction. Discharge occurs when either the input, or the output, is shorted. Internal to the LM117 is a 50Ω resistor which limits the peak discharge current. No protection is needed for output voltages of 25V or less and 10 μF capacitance.


    Also unabhängig von den Gedanken die @Pius aufgeführt hat (Danke!), man kann (bezogen auf die vorgestellte Schaltung) beide Dioden (D1 und D2) entfernen. Im Schaltplan sind noch zwei Fehler, einmal weil dort C3 gar nicht mit dem Adjust-Eingang verbunden ist. Zum Zweiten ist bei der Schaltung die Spannung am Triggereingang (R6) nur 10,5V und nicht 12V wie vorgesehen und auch auf meiner Breadboardschaltung umgesetzt.


    Ich habe das mal korrigiert und wieder diesem Posting angehangen.

    Einmal editiert, zuletzt von KaiR () aus folgendem Grund: Fehlerhaften Schaltplan gelöscht. Korrekter Plan in Posting #208

  • Lieber Kai


    danke dass du uns an deinen Resultaten teilhaben lässt. Ich machte mir so am Rande (bin am Aufräumen) noch ein paar Gedanken dazu.

    Nebenbei, der C3 diente ursprünglich zur Stabiilierung (Brumm/Rausch Kompensation am Adj Eingang) des Linearreglers. Sollte dies in der neuen Beschaltung notwendig sein, dann dürfte ein C (kleiner Wert) am Ausgang des U1A ausreichen und D2 entfällt. Wenn die Versorgungssspannung nicht ganz sauber ist, dann verstärkt U1A den AC Anteil der Vcc mit und liefert diesen Anteil auch an den Linearregler. Eine Kapazität in der Gegegnkopplung würde diesem Umstand Abhilfe schaffen.


    Ein Punkt ist immer der Strom durch den NTC. Wenn dieser hoch gewählt wird, dann ist neben dem Stromverbrauch auch die Eigenerwärmung des NTC's ein Schwachpunkt. Deshalb würde ich versuchen, den U1A als Bufferverstärker zu benutzen und damit wäre es unter Umständen möglich mit dem Ausgang den Längsregler direkt (natürlich mit den Trimmern dazwischen) zu steuern und gleichzeitig auch den Schmitt-Trigger aus dem Impedanzkonverter zu versorgen.


    Würde man den analogen Teil mit einem uC erledigen, der eine PWM als D/A Wandler benutzt, könnte man noch weiter optimieren und die beiden OP's könnten eingespart werden. Dies aber um den Preis einer 5V oder 3.3V Versorgung für den uC.

    In diesem Fall könnte man das Ein/Ausschalten des Linearreglers und die Überbrückung desselben, bei hoher Temperatur recht einfach erreichen. Mit der Überbrückung meine ich einen Schalter (Tr) der den Längsregler bei hoher Temperatur ausser Kraft setzt und der Ventilator auf der beinahe vollen Betriebsspannung laufen lässt. Damit fallen auch kaum mehr Verluste an, was bei hoher Temp vermutlich mitentscheidend sein könnte.

    Da die Temperaturmessung auch nicht sehr häufig durchgeführt werden müsste, könnte der Spannungsteiler direkt aus dem uC betrieben werden.

    Die Kombination von digitaler und analoger Technik hat eben auch seine Vorteile.


    schönes Wochenende

    Pius