Induktivität und Kernmaterial verstehen - DIY

09/05/2015 - 11:00 von Heinz Schmitz | Report spam
Diese Seite fiel mir kürzlich zu:

http://ludens.cl/Electron/lmeter/lmeter.html

Der Autor beschreibt einen "Power inductor tester", der es erlaubt,
Kernmaterial und Induktivitàt abzuschàtzen (zusàtzlich wird ein
Oszilloskop benötigt). Liest sich sehr gut und regt Nachbau an.

Grüße,
H.

PS
Auf
http://ludens.cl/Electron/Electron.html
hat er noch einige schöne Sachen.
 

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#1 Marcel Mueller
09/05/2015 - 13:14 | Warnen spam
On 09.05.15 11.00, Heinz Schmitz wrote:
Diese Seite fiel mir kürzlich zu:

http://ludens.cl/Electron/lmeter/lmeter.html

Der Autor beschreibt einen "Power inductor tester", der es erlaubt,
Kernmaterial und Induktivitàt abzuschàtzen (zusàtzlich wird ein
Oszilloskop benötigt). Liest sich sehr gut und regt Nachbau an.



Das geht aber mit nicht wirklich mehr Aufwand wesentlich genauer. Diese
Rechtecksignale unbekannter Flankensteilheit sind nicht unbedingt die
gutmütigsten Testkandidaten.

Wenn man eine 08/15-Soundkarte vom PC oder Laptop und einen (alten)
(Mini-)HiFi-Verstàrker zu Hilfe nimmt, geht da wesentlich mehr. <10W
genügen dicke. Man braucht dann bastelseitig einen bekannten
Referenzwiderstand und am besten zwei Instrumentenverstàrker (z.B. INA
105). Notfalls geht es aber auch nur mit einem Widerstand:

|\ Verstàrker
Line Out (L) | >-*- Line In (L)
|/ |
+-+
| | Rref
+-+
|
*- Line In (R)
|
###
### Messimpedanz
###
|
GND --*- GND

Bei Referenzwiderstànden ab 32-Ohm reicht sogar ein eingebauter
Kopfhörerausgang direkt. Dann bleibt nur der Widerstand übrig.

Jetzt ist das Signal vom rechten Kanal Ux(t) und Das Signal vom linken
Kanal - rechter Kanal Uref(t) = Ix(t) * Rref. Damit liefert

FFT(Ux(t)) FFT(R) * Rref
Z(f) = - = -
FFT(Ix(t)) FFT(L-R)

die komplexe Übertragungsfunktion der Messimpedanz Z im gesamten von der
Soundkarte abgedeckten Frequenzbereich, also ca. 30 Hz bis 20 kHz.
Als Testsignal eignet sich weißes oder rosa Rauschen. Wenn man es
passend zur FFT-Lànge loopt, braucht man noch nicht einmal eine
Fensterfunktion bei der FFT-Berechnung, sondern nimmt einfach beliebige,
aufeinanderfolgende Samples.

Die Qualitàt der Soundkarte spielt dabei im übrigen kaum eine Rolle, da
sich nahezu alle ihre Eigenschaften herauskürzen. Dasselbe gilt für den
Verstàrker und selbst für Störsignale die durch die asymmetrische
Auskopplung seines Ausgangssignals entstehen. Der Schlüssel ist, dass
das Referenzsignal in der Formel gar nicht vor kommt.
Lediglich die Kanalunterschiede zwischen links und rechts im Line-In
laufen in das Ergebnis ein. Das betrifft vor allem den
Lautstàrkeunterschied zwischen L und R. Den kann man aber leicht
kompensieren, indem man einmal ohne Messimpedanz misst.
Da kommt dann am Ende zum Bleistift so etwas dabei heraus:
http://maazl.de/electronic/LCR/Beispiel.html

Für eher niedrige Messimpedanzen war es das schon. Für höhere Impedanzen
ist die Belastung des mittleren Abgriffs durch Line-In R von ca.
10-50kOhm nicht mehr vernachlàssigbar. Da braucht man wenigstens einen
Impedanzwandler an diesem Punkt (z.B. TL071).

Noch besser wird es, wenn man mit zwei Instrumentenverstàrkern die
Spannung an Rref und Zx per 4-Punkt Methode abgreift. Damit sind dann
auch Messgemauigkeiten im Promillebereich kein Problem, wenn der
Referenzwiderstand genau genug ist.

Damit hat man nicht nur ein professionelles LCR-Messgeràt für den
NF-Bereich, sondern sogar einen Netzwerk-Analysator. Da war jetzt oben
kein Beispiel dabei, aber mit der Anordnung kann man durchaus auch im
einstelligen µH-Bereich messen.

Da für die Messung ein paar dutzend Millivolt genügen, wo noch keine
Diode auf macht, kann man oft sogar einiges im eingebauten Zustand
messen. Selbst Elkos stören sich kurzfristig wenig an 50mV Verpolung.
Den Verstàrker muss man sowieso gut zurückdrehen, damit nicht alles
übersteuert.

Wenn man andere Testsignale wàhlt, gelingt mit einer solchen Anordnung
natürlich aus eine Hysteresemessung und àhnliches. Damit kann man
Kernmaterialen recht gut Charakterisieren. Allerdings mögen nicht alle
Ferrite die magnetische Sàttigung.


Marcel

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