L und C selber messen - Eine Anleitung

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eBernd
Stammgast

#1 erstellt: 08. Sep 2005, 21:37

Hallo,

wenn man sich im Low-Cost Bereich des Boxenbaus tummelt - wie ich das vornehmlich tue

- sind es oft die Weichenbauteile, die am Projekt-Attribut "billich"™ heftig nagen.
"Aber ich hab da doch son Super-Spulen-Sortiment von... Aber auf denen steht nix drauf..." oder: "Komisch, mein rechter Lautsprecher klingt ganz dumpf - hat die Katze dem HT eine gelangt oder stimmt was mit dem C in der FW nicht?"

Ich möchte hier "Gleichgesinnten" eine Lösung zur Messung von Ls und Cs vorstellen, die, falls das nötige Equipment vorhanden ist, gerade mal 11,20 € zusätzliche Kosten verursacht (na ja, plus Versand, wenn mans nicht vor Ort bekommt).
Ich habe den Thread bewußt hier (und nicht im Elektronik-DIY Forum) eröffnet, weil es a) primär für Boxen-Selbstbauer interessant ist und b) es im Prinzip eine "Software" zum Benutzen mit vorhandem Equipment ist.

Messen kann man damit L von 0,1 bis 250 mH und C von 0,1 bis 250 µF.

Aber ehe ich den Interessierten jetzt den Mund wässrig oder den Lötkolben heiß mache, liste ich mal auf, was vorhanden sein sollte:

• Sinusquelle 1 kHz (Generator, Player mit entsprechender Test-CD oder Soundkarte)
• Audioverstärker (Ein Kanal, ab 5 W reicht)
• Multimeter mit 2 VAC Meßbereich (Rin > 10 MegOhm, für 1 kHz Wechselspannung geeignet)
• PC mit Excel (oder programmierbarer Taschenrechner)
• 3 Paar Anschlußleitungen

Dazu kommt dann noch eine Meßbox im Selbstbau, die die besagten 11,20 € Materialkosten verursacht.

Und ich steuere die Bau-/und Meßanleitung dazu bei sowie das Excel-Sheet, das man zur Berechnung benötigt (wenn man es nicht mit einem programmierbaren Taschenrechner macht - Das war meine erste Softwarelösung: auf einem HP25, 49 Schritte, Rechner aus - Programm wech, Neupreis: 450 DM!!!

)

Die Genauigkeit ist auf jeden Fall besser als die übliche Toleranz solcher Bauteile (+/-5%) - sauberen Meßaufbau vorausgesetzt.

Von der ersten Idee, die Anleitung als häppchenweise Postings "abzulassen", bin ich abgegangen, weil mir die eingeschränkten Möglichkeiten eines Texteditors nicht gerade geeignet für so eine Arbeit erschienen (Emoticons sagen auch nicht alles...

).

Deshalb hier der Link zum Download der ZIP-Datei, die die Anleitung und die Excel-Datei enthält (ca. 230 kB).

http://ebjacobs.homepage.t-online.de/Doks/3SM.zip

Dann bin ich mal aufs Echo gespannt...

Gruß, Bernd

Klaus_N
Inventar

#2 erstellt: 08. Sep 2005, 22:06

Hallo Bernd,

eine tolle Idee und Umsetzung. Allerdings wird es bei den meisten Interessenten wahrscheinlich an einem Multimeter mangeln, das bei 1 kHz noch einsetzbar ist. Ansonsten - Kompliment.

Gruß, Klaus

eBernd
Stammgast

#3 erstellt: 08. Sep 2005, 22:21

Hallo Klaus,

erstmal danke fürs Lob. Hast du das etwa alles schon inhaliert?!

Zum Multimeter-Problem:

1. Man kann auch Messungen mit niedrieger Frequenz machen.
Das schränkt zwar den Meßbereich ein, aber es geht. Viele einfache DVM sind bei ACV für 50 - 400 Hz spezifiziert.
Ich meine jetzt nicht "die kleinen Gelben" für 5 €

2. Ich würde einfach mal das Multimeter (mit Test-CD oder so) testen, wann es "absackt".

Gruß, Bernd

Klaus_N
Inventar

#4 erstellt: 08. Sep 2005, 22:30

Hallo Bernd,
nicht alles - ich habe mir das Zeigerdiagramm und die Herleitung angesehen. Wie gesagt - tolle Idee.

Gruß, Klaus

Tom_am_See
Stammgast

#5 erstellt: 09. Sep 2005, 07:51

Hi,

warum 1kHz? Warum nicht 50Hz? Messungenauigkeiten?

Grüße

Thomas

eBernd
Stammgast

#6 erstellt: 09. Sep 2005, 08:02

Hallo Thomas,

warum keine 50 Hz: Die Impedanz (genauer, der Blindwiderstand) von Spulen würde dann so klein, daß nur noch ein paar mV über ihnen abfallen (= Vz), was bei der üblichen Auflösung von DVM zu ungenau wird.

(Extremes) Beispiel: Eine 0,1 mH-Spule hat bei 1 kHz immerhin noch 0,63 Ohm Blindwiderstand, bei 50 Hz aber nur noch 0,031 Ohm - das sind 31 MilliOhm!

Gruß, Bernd

Tom_am_See
Stammgast

#7 erstellt: 09. Sep 2005, 08:17

Hi,

ja, so was hab' ich mir schon gedacht, dann weiß ich jetzt auch, warum meine frühen Messungen nicht wirklich von Erfolg gekrönnt waren. Ersten war ich damals noch sehr jung und nebenan sind neue Nachbarn mit einer Tochter eingezogen...

Messstrippen waren da auf einmal langweilig

Schicke Sache auf jeden Fall, da werd' ich doch mal an 'nem kalten Winterabend meine Grabelkiste durchforsten...

Grüße

Thomas

V.I.B
Stammgast

#8 erstellt: 09. Sep 2005, 13:53

Grossartig!!
Dieser Thread sollte angepinnt werden!

Evtl. kann man die "Messbox" ja noch um einen Frequenzgenerator, Verstärker und passendes Voltmeter erweitern .. dann braucht man nur noch ein Gerät

Ich denke das es nicht leicht sein wird passende MM zu finden die a) günstig sind und b) mit 1kHz klarkommen. Meine Messgeräte (2x Multimeter der 5€ Klasse und 1 analoges ABB Metrawatt der "gehobenen" Klasse) haben bei 1kHz einen gewaltigen Messfehler und sind für brauchbare Messungen ungeeignet.
Evtl. könnte man noch eine Liste mit kompatiblen (günstigen) MM anlegen.

Ansonsten bleib ich lieber beim LCR-Meter .. da siegt tatsächlich die Faulheit

eBernd
Stammgast

#9 erstellt: 09. Sep 2005, 14:42

Hallo V.I.B.,

Ansonsten bleib ich lieber beim LCR-Meter .. da siegt tatsächlich die Faulheit

- nää, der Luxus!

Danke für die Anerkennung.

Ich benutze als DVM ein UNITEST Hexagon 320 von BEHA. Das hat True RMS bis 15 kHz ist aber noch bis 18 k zu gebrauchen. Und, was in dem Zusammenhang interessant ist, im Ohmbereich eine Auflösung von 0,01 Ohm mit zusätzlicher Meßleitungskompensation. Die Frequenz (die Frequenz muß möglichst genau bekannt sein) kanns auch noch messen.
Ich weiß im Moment nicht was es kostet. Mal sehen ob ich die Rechnung noch finde...

Aber eine Liste mit geeigneten DVM (mit Preis) wäre ganz gut.

Gruß, Bernd

Robert_K._
Inventar

#10 erstellt: 10. Sep 2005, 10:06

Das ist ja eine tolle Sache. Ich habe mir auch schon so oder ähnlich beholfen...Aber: Wenn man das alles nicht hat Multimeter, Test-Cd, dann würde ich mir doch ein LCR-Messgerät der Firma Voltcraft bei Conrad für 40 Euro kaufen. C: 0 - 2 nF - 200 mikroF und L: 0 - 2 mH - 20 H.
Trotzdem gut, dass es auch anders geht.

Gruß

Robert

Zweck0r
Inventar

#11 erstellt: 10. Sep 2005, 13:34

Hi,

das Voltcraft LCR 9063 habe ich auch, das gebe ich nicht wieder her

Es gibt übrigens noch kostengünstige Alternativen zu zwei Punkten der Liste:

• Multimeter mit 2 VAC Meßbereich (Rin > 10 MegOhm, für 1 kHz Wechselspannung geeignet)

Ersetzbar durch:

Als OP tuts jeder beliebige mit FET-Eingang, z.B. TL071.

Dazu irgendein Multimeter im Gleichspannungsbereich, z.B. das, das es neulich bei Plus für 3,99 gab

Der gemessene Spitzenwert muss hinterher durch Wurzel aus 2 geteilt werden. Oder man ersetzt den 10k-Widerstand durch einen Spannungsteiler, der das erledigt.

• Sinusquelle 1 kHz (Generator, Player mit entsprechender Test-CD oder Soundkarte)

Gibts kostenlos hier:

http://www.david-taylor.pwp.blueyonder.co.uk/software/audio.html

(Programm Sweepgen)

Grüße,

Zweck

eBernd
Stammgast

#12 erstellt: 10. Sep 2005, 13:53

Hallo Zweck,

danke für die konstruktiven (und preiswerten Ergänzungen)

.

An so eine "aktive Ergänzung" hatte ich auch schon gedacht. War aber davon abgegangen, weils dann doch (zuviel

) "Elektronik" war.
Für den Nicht-Elektronik-Praktiker (Es soll funktionieren, warum interessiert nicht) wäre dann aber ein Layout (Streifenraster?) hilfreich.

Muß C1 so groß sein? Welche unt. Grenzfrequ. hast du "simmeliert"? R2 als Trimmer und schon hammer "Wurzel zwo".Ja, und dann nochn +-15V Netzteil. Es läppert sich...

Aber vielleicht kriegt ja jemand Lust, daran weiter zu "stricken"

Gruß, Bernd

Zweck0r
Inventar

#13 erstellt: 10. Sep 2005, 14:15

Mit dem Elko (kost ja nix) sieht das bis 10 Hz herunter ganz brauchbar aus. 100 µF reichen auch für 1 kHz, aber bei 10 µF siehts schon deutlich welliger aus.

Für die Spannungsversorgung sollten auch zwei 9V-Blöcke reichen. Oder ein Billig-Steckernetzteil: alten Gleichrichter aus, Spannungsverdoppler rein und fertig ist die symmetrische Sparversorgung

Ich poste gleich noch eine erweiterte Version mit Überspannungsschutz für den Eingang (offener FET-Eingang is nix) und dem Spannungsteiler.

Grüße,

Zweck

Zweck0r
Inventar

#14 erstellt: 10. Sep 2005, 14:37

So, fertig.

Das sollte gegen statische Entladungen ausreichen. Ein 10-MOhm-Widerstand nach Masse wäre auch nicht schlecht, sofern man den gerade in der Bastelkiste hat

Bei dem Spannungsteiler machen 1%-Widerstände Sinn, ansonsten besser R4 weglassen und R6 durch ein 47-k-Trimmpoti ersetzen.

Grüße,

Zweck

p.s. beide Schaltungen sind nur simuliert, es könnte also noch etwas Feintuning erforderlich sein.

[Beitrag von Zweck0r am 10. Sep 2005, 14:39 bearbeitet]

V.I.B
Stammgast

#15 erstellt: 10. Sep 2005, 14:39

Bin gerade etwas raus aus dem Thema OP. Reicht es nicht ihn an eine einfache positive Spannung gegen Masse zu legen ?

Ausgangsseitig gibts ja eine Gleichspannung und Eingangsseitig reicht es wenn man den Spitzewert einer Halbwelle als Grundlage nimmt (Ohne Gewähr, habs nur kurz durchgespielt).

Dann kann man sich die "umfangreiche" Spannungsversorgung sparen.

Zweck0r
Inventar

#16 erstellt: 10. Sep 2005, 14:44

Es gibt wohl OPs, die für unipolare Spannungen optimiert sind und Eingangsspannungen bis 0 herunter akzeptieren, aber die negative Halbwelle würde denen wohl nicht so gut bekommen

Nur eine virtuelle Masse (Spannungsteiler) käme noch in Frage, aber da ist ein Spannungsverdoppler weniger Aufwand: 2 Dioden, 2 Elkos.

EDIT: so etwas:

Grüße,

Zweck

[Beitrag von Zweck0r am 10. Sep 2005, 14:52 bearbeitet]

V.I.B
Stammgast

#17 erstellt: 10. Sep 2005, 15:03

Der OP wird die neg. Spannungen ignorieren.

Der Spannungsverdoppler ist aber die technisch sauberere Lösung und kostet kaum etwas.
Wenn man es schön machen möchte dann können auch gleich 78xx und 79xx zur stabilisierung eingesetzt werden.

Eine evtl. nötige Massnahme wenn noch ein Signalgenerator sowie ein Amp verbaut werden sollen.

Robert_K._
Inventar

#18 erstellt: 10. Sep 2005, 15:32

Hier noch mal eine kleine Anregung: Interessant ist es ja, dass die Normbauteile keineswegs über die Traumimpedanzen verfügen, die man eigentlich annimmt. Es wäre also durchaus interessant den Widerstand über die komplette Bandbreite zu messen, um die Ergebnisse in Simulationssoftware einfließen zu lassen. Ich weiß leider nicht mehr genau, wo ich diese schönen Kurven gesehen habe. Ein weiterer Punkt sind die Sättigungserscheinungen, welche besonders bei Spulen, mit vielen Wicklungen und kleinem Drahtquerschnitt auftreten.
(Damit sich der Aufwand zu messen lohnt

)

Gruß

Robert

eBernd
Stammgast

#19 erstellt: 10. Sep 2005, 16:28

Hallo Robert,

vielleicht meinst du die Untersuchungen an (Kern)spulen die im IT-Katalog am ANfang des Kapitels Bauteile stehen (1,5 MB PDF, kann man auf IT-Seite runterladen).

Stromverzerrungen selber messen: dafür brauchst einen dicken dicken dicken Amp, der über jeden Zweifel und jede Last erhaben ist (sonst mißt du nämlich nur die Amp-Eigenschaften. Krell-Endstufen wären ganz gut, die kann man auch zum E-Schweißen nehmen

)

Ja, und dann noch ein Klirrfaktormeßgerät oder einen Spectrumanalyser (Selbst die preiswerten - aber guten - von HAMEG sind für den ab und zu Elektroniker schon teuer

)

Aber einen kleinen Anhalt gibt auch schon die von mir benutzte Methode: Wenn man den Rdc gesondert und genau mißt und auch den "Eigenwiderstand" der Meßbox ebenso genau und dann beide Werte von dem Wert Rz im Excel-Blatt abzieht, hat man einen "Anhalt", was der Kern selbst verlustmäßig dazu tut. Ist auch interessant, wenn man das bei verschiedenen Frequenzen macht.

Gruß, Bernd

Robert_K._
Inventar

#20 erstellt: 11. Sep 2005, 15:21

Ja IT. Da war's glaube ich auch.
Zu den dicken Endstufen und dem Schweißen. Ich habe doch wirklich mal einen Gedanken daran verschwendet ein E - Schweißgerät als Spannungsversorgung für eine Ultraendstufe zu benutzen. In einer ehemaligen Werkstatt stand noch so ein Ungetüm von Gleichstromschweißgerät mit einem Gewicht von wohl einer halben Tonne herum. Nachdem ich herausgefunden hatte, was es war und die dicken Drähte gesehen habe ...

mmmmmhhhh????

Dann habe ich den Gedanken doch wieder verworfen.
Mein Respekt!!! Ich dachte ich wäre der Einzige der so etwas miteinander verbindet.

Gruß

Robert

eBernd
Stammgast

#21 erstellt: 28. Sep 2005, 15:37

Uff,

da habe ich meinen eigenen Thread noch mal "hochgepumpt".
Als Resonanz auf meinen Bauvorschlag für eine L/C-Meßbox kam ja mehrfach die Anmerkung, daß das dafür erforderliche DVM mit (erweitertem) Wechselspannungsmeßbereich meist nicht vorhanden ist.
Das hat mich "gewurmt"

. Und deshalb habe ich eine Schaltungserweiterung ausgebrütet, die dieses Manko ausfüllt. Es ist ein Wechselspannungsvorsatz, den man in die Meßbox integrieren kann. Das (einfache) DVM braucht jetzt nur noch Gleichspannung zu messen, was selbst die "Billigen" ganz gut können

Kosten des ganzen: 4 € für alle Bauteile und 1,45 € für ein passendes Steckernetzteil.

Das ganze ist nicht einfach aufm Papier enstanden, sondern wurde von mir als Prototyp aufgebaut. Ich war selbst überrascht von den guten Daten dieser Schaltung...

Mehr in der detailierten Bauanleitung (PDF, ca. 170 kB)

http://ebjacobs.homepage.t-online.de/Doks/3SM-Vor.pdf

Gruß, Bernd

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