Eigene C einer Spule messen ?

[PICture]

Hallo!

Ich habe ein LC Messgerät mit µC der Resonanzfrequenz gemessener Spule ohne und mit zugeschaltetem Kondensator misst und danach die Induktivität ausrechnet (siehe: https://sites.google.com/site/vk3bhr/home/lcm1 ). Er liefert mir jedoch unrichtige Ergebnisse, wenn ich einen Schwingkreis mit per bestimmten Drehkondensator variablem Frequenzbereich basteln möchte. Es wird eben die eigene Kapazität der Spule nicht gemessen.

Beweis habe ich skizziert:

+-UUUU-+-UUUU-+
| | |
| L1 | L2 |
|<---->|<---->|
| |
| L |
|<----------->|

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
Gesamte L ist nicht gleich L1 + L2 obwohl alle Induktivitäten mit gleichem Gerät gemessen wurden.

Wie könnte ich einzeln die Induktivität und eigene Kapazität der gemessener Spule per ausrechnen ermitteln ?

Bitte um Hilfe, weil ich leider mit Mathe schon nicht mehr genug fit bin. Herzlichen Dank für Eure Hilfe im voraus ! :D

[Manf]

Gesamte L ist nicht gleich L1 + L2 obwohl alle Induktivitäten mit gleichem Gerät gemessen wurden.

Bei der Vermeidung von Kopplung, bei gleicher Frequenz und gleichem Strom ist das schon der Fall.
Die Kopplung von zwei Spulen wird im allgemeinen der deutlichste Effekt sein.
Die Induktivität ist ja proportional zum Quadrat der Windungen. Mit der Kopplung der Felder von zwei Spulen kann man die gemeinsame Induktivität abgleichen.
Die Frequenz und der Strom haben eher nur bei Spulen mit einem Kern aus Ferrit oder Eisen einen Einfluss.

[oderlachs]

Gesamte L ist nicht gleich L1 + L2 obwohl alle Induktivitäten mit gleichem Gerät gemessen wurden.


Reihenschaltung von Induktivitäten ist nicht ganz wie Reihenschaltung von Widerständen ....
Induktivitäten und Wellentheorie = schwere Sache, das habe ich als Lehrling schon immer wieder merken müssen..von der Berechnung ganz zu schweigen, mit Rechenstab und Tabellenbücher...groll...

[Besserwessi]

Um die Eigenkapazität der Spule zu bestimmen, müsste man die Induktivität bei verschiedener Frequenz bestimmen, und dann an die Messdaten das Model aus Induktivität und parallele Kapazität an passen. Dazu muss man wissen, wie die Induktivität bestimmt. Ein Problem hat man aber, wenn die Induktivität nicht nur eine Parallel Kapazität hat, sondern noch so etwas wie einen Kern mit Wirbelströmen oder frequenzabhängige Permeabilität.

Bei dem Verfahren über die Resonanz weiss man wenigstens wie die Induktivität bestimmt wird. Die Frequenz kann man über den Kondensator verändern. Für die Frequenz bekommt man bekanntlich 4pi²*f² = 1 / ( L * C) ; dabei hat man hier das Problem das man C nicht kennt, da es sich aus der externen Kapazität zusammensetzt. Man sieht aber ganz gut das der Einfluss der internen Kapazität kleiner wird wenn C deutlich größer wird. Als erste Näherung wäre also danach die Messung mit großer externer Kapazität besser.

Sonst könnte man auch mit mehreren Kapazitäten messen und die Daten als
1/(4pi²*f²) gegen C_ext auftragen. Das sollte eine Gerade ergeben mit Steigung L und einem Wert von 0 bei C_ext = - C_int.

[PICture]

@ Manf

Vielen Dank für Deine Antwort, die aber leider für mich nicht genug konkret ist. Ich habe eben oben skizierten Fall mit gleichem Drehkondensator (Drehko) mit Radiosendern abgestimmt (z.B. L1 für MW und L = L1 + L2 für LW). Für LW, also L1 + L2, war bei dem gleichen Drehko der Verhältnis Fmax / Fmin deutlich kleiner. Ich kann mir das nur mit grösserer eigener Kapazität grösserer Spule erklären, weil sonst koppelt sich jede Spule mit sich selbst, oder was ? :confused:

@ oderlachs & Besserwessi

Ich habe mir einen Schwingkreis mit einer Spule (L) mit eigener Kapazität (C) und zwei umschaltbaren Kondensatoren (C1 und C2) skizziert und C ausrechnen versucht:

.--------------.
| C |
| || |
| +----||----+ |
| | || | |<-- reale Spule
| | | |
| +-UUUUUUUU-+ |
| | L | |
'-|----------|-'
| C1 |
| |
| || |
| +-||-+
| | || |
| o |
+-o--__ |
o |
| || |
+-||-+
||

C2


(F1² - F2²) * C1 - (F2² - F1²) * C2
C = -----------------------------------
F1² + F2²

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
Ich werde für Überprüfung sehr dankbar, weil sonst ich schon zu schwach bin. :confused:

Wenn es stimmt, dann wäre mir einfacher eigene Kapazität von Induktivitäten mit Frequenzzähler messen. ;)

[Manf]

weil sonst koppelt sich jede Spule mit sich selbst, oder was ? :confused:
Ja, doppelte Windungszahl vierfache Induktivität. Zwei gleiche Spulen zusammen haben doppelte Windungszahl.

(Das ist natürlich etwas von der Konfiguration abhängig weil nicht jede Windung mit jeder anderen vollständig gekoppelt ist. )

[PICture]

O.K. Vielen Dank für die mir bisher fehlende Belehrung. :)

Das heißt also, dass ein Empfänger (Radio) mit ausgerechneten und ausgemessenen Spulen nie wie geplannt und ausgerechnet funktionieren wird. Also man muß immer nur bei Sendern abstimmen. Dann hat LC Messgerät in der Realität gar keine praktische Verwendung._.

[Manf]

In der Praxis hat man das wohl so gemacht dass man die Spule für den Ferritstab berechnet hat.
(Mit den Werten die für den Ferritstab gemessen wurden in nH/n².)
Die Spule hat dann etwas Reserve an Windungen zum Toleranzausgleich.
Sie wurde dann von der Mitte des Ferritstabs so weit zur Seite versetzt, dass der geringere gewünschte Wert erreicht wurde.

[PICture]

Natürlich kenne ich Archeologie, weil ich noch als Kind mit Radios angefangen habe. Natürlich durchs Verschieben einer Spule auf einem Kern ändert sich ihre eigene Kapazität nicht. Bei Weltemfänger sind die Spulen meistens direkt unverschibbar auf dem Ferritkern gewickelt. Um die Induktivität trotzdem zu ändern habe ich mit etwas praktisch ausprobiertes einfallen lassen:

verschibbares
flaches Kern
.<------------->
##############
.------------------------------------------.
| //////////////|+++++++ Ferritkern +++++++|
'|--------------|--------------------------'
| feste Spule

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)|

Ich habe bloß gedacht, dass dort seitdem Vortschritte bei Entwicklung gibt. Ich brauche das eigentlich nicht, wollte nur eventuell ein stromsparsames Radio mit FLL ("frequency locked loop") anstatt stromfressendem mit PLL ("phase locked loop") basteln. Dann bleibe ich lieber bei analogen Radios. :D

[Besserwessi]

Die Formel oben passt nicht so ganz. Das sollte mehr in Richtung C_int = (C1fi²-c2f2²) / ( f2²-f1²) gehen.

Dass die relative Frequenzänderung bei der ganzen Spule geringer ist, ist aber ungewöhnlich, das ist vermutlich eher ein Effekt des Kerns, nicht so der der Kapazität. Wenn nur ein Teil der Wicklung genutzt wird, ist der Ausgang niederohmiger und entsprechend wirkt auch mehr von der internen Kapazität. Da wäre also der umgekehrte Effekt zu erwarten: weniger Verstellbereich mit der Teilspule.

[PICture]

Dass die relative Frequenzänderung bei der ganzen Spule geringer ist, ist aber ungewöhnlich, das ist vermutlich eher ein Effekt des Kerns, nicht so der der Kapazität.

Danke Dir sehr für Prüfung, es sieht aber so aus, dass es für mich zu kompliziert ist und ich habe es schon verworfen. Ich kann leider nur simpel denken und überlege nie warum das so ist, wie es ist. ;)

[PICture]

Ich habe danach noch etwas gegoogelt und das Projekt gefunden: http://www.dl8nci.de/lc-meter-001.html . Weil ich AVRs nicht genug gut kenne, möchte ich Euch um Beurteilung bitten, ob das reine Induktivität ohne eigener Kapazität einer Spule messen kann. :D

[Besserwessi]

Das LC Meter aus dem Linkt nutzt die Resonanzfrequenz. Allerdings nicht nur eine Resonanz, sondern mit 2 oder 3 Frequenzen (mit 2 Kondensatoren und ggf. einer Spule dazu). Damit kann es den parallelen Kondensator mit bestimmen - etwa so wie mit der Formel oben. Im Prinzip funktioniert es - es bleiben aber die Einschränkungen bei einer Spule mit Kern, der einen merklichen Einfluss hat.

Man kann halt nur das Verhalten der realen Spule durch ein Ersatzschaltbild anpassen und die Parameter dieser Ersatzschalung bestimmen. Die Auswahl welche Ersatzschaltung passt nimmt einem das Gerät nicht ab. Da reicht dann auch die einfache Resonanzmessung nicht und man bräuchte mehr Daten, etwa von einem VNA.

[PICture]

Oh Besserwessi, besten Dank ! :D

Das scheint doch fast das zu sein was ich haben möchte, braucht angeblich nur einige Softwareänderungen bei AVR. So stark brauche ich es nicht um das zu probieren. Aber wenn ich es mal wirklich brauchen würde, könnte ich Software für PIC schreiben und das vorhandene Hardware und dazugehörige Formeln nutzen.

Ich habe praktisch ermittelt, dass kleinste eigene Kapazität eine einlagige Wicklung mit Windung an Windung eventuel mit Abstand zwischen Nachbarwindungen hat. :p