Allgemeine Frage zur Spule

[sebi87]

Hallo Leute,

ich hab da mal ne Frage zu einer Spule.

Ich möchte das Magnetfeld einer Spule linear verändern.

Meine Idee war:
Das Feld ist proportional Strom
-> Strom ist proportional zur Spannung da Widerstand konstant

Muss doch heißen wenn ich die Spannung linear verändere ändert sich das Feld auch linear, oder??????


Ich will das ganze dann Digital ansteuern, geht doch dann mit nem Simplen D/A-Wandler, oder wie seht ihr das?


Grüßle Bastii

[PICture]

Hallo sebi87!

Deine Überlegungen sind für Gleich- strom/spannung richtig. Weil nur der Gleichstrom, der durch die Spule fliesst, wichtig ist, es spielt keine Rolle was für ein D/A Wandler benutzt wird.

MfG

[BjoernC]

sorry aber eine blöde Frage, aber haben wir hier ein sich änderndes Feld? Würde es nicht bedeuten, dass folgende Rechnung gilt:
wenn wir die Spannung linear ändern:
i=1/L * Integral(u(t)*dt)[in den Grenzen t=0 t=t] mit u(t)=û/Tmax *t damit ergibt sich folgendes:
i=û/(L*Tmax)*t^2
(Tmax = Zeit von U=0V bis U=Umax)
t = der Zeitpunkt an dem du dich grad befindest.
somit ergibt sich leider kein Linearer Zusammenhang
sondern eine Kurve die quadratisch ansteigt - bis das Feld sich follständig aufgebaut hat (in abhängigkeit der Zeit)
dh. deine Rechnung stimmt wieder, wenn du die "Treppenstufen" groß genug machst :)

[EDIT:]
mit H=I/(2*pi*R)
ergibt das dann:
H=(û*t^2)/(2*Pi*R*L*Tmax)
wobei R = Radius ist.

[CowZ]

Hi,

das Feld ist linear mit dem Strom. Aber BjoernC hat recht, der Strom ist nicht proportional zu der Spannung, da die Induktivität für eine Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom sorgt.

Nach dem Einschaltvorgang ist bei Gleichspannung dies aber wieder gegeben (da dann du/dt = 0 ist). Auch beim Ausschaltvorgang musst du aufpassen, durch Selbstinduktion können hohe Spannungen entstehen, denk da auf jeden Fall an eine Freilaufdiode.

Bei dem DA-Wandler solltest du aufpassen, dass am Ende eine Gleichspannung/ein Gleichstrom rauskommt, da du sonst auch ein Wechselfeld hast und kein zeitlich konstantes Feld, so wie du das vermutlich haben willst.

Allgemein gilt: Spannungsveränderung führen nicht unmittelbar zu einer proportionalen Stromänderung. Das gilt nur, wenn du die Spannung langsam veränderst. Für langsame Spannungsänderung oder am besten konstante Spannungen gilt aber durchaus die Proportionalität.

Gruß, CowZ

[Besserwessi]

Da Spulen normalerweise aus Kupferdraht gemacht werden ist der Widerstand von der Temperatur und damit vom Strom Abhängig. Wenn es genau linear sein soll muß man den Strom regeln, nicht die Spannung.

Wenn man Wechaelstrom nimmt gibt es die oben beschriebene Phasenverschiebung. Das Magentfeld wird dafür aber besser linear von der Amplitude anhängig, denn der Wechselstromwiderstand ist weniger Temperaturabhängig.

[BjoernC]

den Strom zu "führen" wäre eine gute möglichkeit, man könnte dann natürlich wieder den Spannungs verlauf dazu berechnen. Die Formel würde dann so aussehen (Besserwessi hat recht, es ist natürlcih besser den Strom zu "führen", jedoch mit einem AD wandler glaube ich so nicht möglich, ich kann mich aber auch irren). Daher kann man in erster näherung dann den Spannungs verlauf berechnen:
damit würden wir folgende Formel erhalten:
u= L * di/dt => wegen Linearität (i1-i2) vereinfacht sich die Formel zu:
u = L * (i2-i1)/(t2-t1)
damit bräuchtest du eigentlich ein Rechteck (Vorsicht ich habe in dieser Berechnung die eigeninduktion NICHT berücksichtigt) also ist dies ein rein theoretischer wert.

[PICture]

Hallo!

Die meisten preisgüntigen D/A Wandler geben einen Strom, der dem dezimalem Eingangswert entspricht, aus. Der Ausgangsstrom muss nur verstärkt werden. Als Beispiel: MC1408-8.

MfG

[BjoernC]

ahhso ok das wußte ich nicht :) - man lernt nie aus... :) danke für den Tip :)

[sebi87]

Hab ich das alles jetzt richtig verstanden....

Also wenn ich das Feld linear ändern will muss ich den Strom regeln, da die Spannung durch Selbstinduktion und Energiespeicherung der Spule nicht proportional zum Strom ist.


Eine Phasenverschiebung erhalte ich doch nur bei Wechselstrom, oder?

Zur Stromregelung kann ich direkt den D/A-Wandler (MC1408-8) benutzen und diesen dann über Transistoren verstärken.

[PICture]

Hallo sebi87!

Wenn du das Magnetfeld linear ändern wilst und die Temperaturänderungen des Widerstandes der Spule nicht kompensieren brauchst, kannst du es mit Spannung machen.

Die Selbstinduktion und die Energiespeicherung tritt nur bei schnellen bzw. grossen Änderungen oder rechteckiger Wechselspannung auf. Die Phasenverschiebung, wie du richtig vermutest, entsteht nur beim Wechselstrom.

Natürlich kannst du den Ausgangstrom des MC1408-8 mit Transistoren verstärken. Dabei werden auch Änderungen der Verstärkung mit der Temperatur auftreten, die eventuell kompensiert werden müssen.

Je genauer soll die Regulation sein, um so komplizierter wird die Schaltung. Deswegen musst du am Anfang alles genau definieren.

MfG

[Besserwessi]

Wie der DA-Wandler arbeite ist eigentlich egal. Für eine Stromrelung wird normalerweise ein entsprechender Verstärker genommen, der aus einer vorgegebenen Spannung einen proportionalen Strom in er Spule einstellt.

[sebi87]

wie würde so ein Verstärker, der aus einer Spannung einen dazu proportionalen Strom in der Spule einstellt, aussehen???

[PICture]

Hallo!

Um Temperaturänderungen im Stromverstärker zu kompensieren kann man auch den von DAC gelieferten Strom als Referenz nehmen und geteilten verstärkten Strom, der durch die Spule fließt, damit vergleichen.

Die meisten DACs sind sehr gut Temperaturkompensiert und die Verstärkung bzw. der Eingangstrom des Stromverstärkers muss naturlich mit Spannung/Strom regulierbar sein.

MfG

[Besserwessi]

Für die Stromregelung wird der Strom über einen Shunt, meistens gegen Masse gemessen. Die Ansteuerung der Spule erfolgt über einen FET oder Transsistor und einen Operationsverstärker der die Spannung am Widerstand mit der Sollspannung vergleicht. Welche Schaltung man da genau nimmt hängt von der Größe des Stromes, den Polaritäten und der nötigen Geschwindigkeit ab. Im einfachsten Fall reicht auch nur ein Operationsverstärker.