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Trafo, Stromwandler Induktion in ein Leiter
 
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astronal



Anmeldungsdatum: 06.02.2015
Beiträge: 10

Beitrag astronal Verfasst am: 15. Feb 2015 17:59    Titel: Trafo, Stromwandler Induktion in ein Leiter Antworten mit Zitat

Hallo,
Ich möchte gerne den induzierte Strom/Spannung in einem Leiter
berechnen.
Ich komme einfach nicht drauf:-(
Den Ueff habe ich schon berechnen.
meine Ansätze die ich hatte passten alle nicht :-(
Ich brauche Hilfe....
Das Bild mit allen Daten dazu ist im Anhang.
http://bib-networks.com/Facharbeit/fragestellung.jpg

Danke für die Hilfe :-D
Ps:ich möchte es mit euch erarbeiten und nicht vorgerechnet bekommen
[img][/img]
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3384

Beitrag ML Verfasst am: 15. Feb 2015 19:01    Titel: Re: Trafo, Stromwandler Induktion in ein Leiter Antworten mit Zitat

Hallo,

astronal hat Folgendes geschrieben:
Hallo,
Danke für die Hilfe :-D
Ps:ich möchte es mit euch erarbeiten und nicht vorgerechnet bekommen
[img][/img]

Dein größtes Problem ist, dass Du gar nicht weißt, welche Größe Du eigentlich berechnen willst. Aus Deiner Frage und dem Link geht es zumindest nicht hervor.

Wie wäre es mit einem Schaltbild, aus dem klar hervorgeht, wie die Primär- und Sekundärspulen beschaltet sind, einer Zusammenstellung der gegebenen Größen und eine Liste der gesuchten Größen?


Viele Grüße
Michael
astronal



Anmeldungsdatum: 06.02.2015
Beiträge: 10

Beitrag astronal Verfasst am: 15. Feb 2015 19:55    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Michael,
die Primärspule ist in diesem Fall der Ringkern, die Werte der Primär-Ringkernspule sind die "Spulenwerte"(im Bild).
Der Leiter (Sekundär) soll eine geschlossene schleife sein ohne Belastung oder ähnliches (Sekundär ist kurzgeschlossen).
Die gesuchte/n Größe/n ist/sind "u-induktiv" und oder "i-induktiv" Sekundär.

ich muss doch als erstes die magnetische Feldstärke (H=(I*N):lm) von der Primärspule berechnen oder nicht?

Lg.
schnudl
Moderator


Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien

Beitrag schnudl Verfasst am: 15. Feb 2015 20:56    Titel: Antworten mit Zitat

Kurzschlussfall:

Der durch die Primärwindung verursachte Fluss ist



jener der Sekundärwicklung



Der Gesamtfluss ist daher (Lenz'sche Regel)



Da U2=0 (Kurzschluss) muss



(bzw. konstant) sein und daher



Was kann man weiters über den Zusammenhang zwischen L1, L2 und N sagen?

_________________
Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe)
astronal



Anmeldungsdatum: 06.02.2015
Beiträge: 10

Beitrag astronal Verfasst am: 15. Feb 2015 22:34    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo schnudl,
Danke für deine Antwort, das hat mir geholfen.
Wie sieht es aus wenn ich noch eine Empfängerspule dazu schalte mit einem Shunt ? (Siehe Bild)
http://bib-networks.com/Facharbeit/fragestellung2.jpg

ab wann spielt µr eine Rolle in den Berechnungen ?
was ist wenn die Spule1.1 aus Aluminium ist oder aus einem diamagnetischem Stoff?

Liebe Grüße
Alexander
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3384

Beitrag ML Verfasst am: 16. Feb 2015 03:21    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Schnudl,

so idealisiert wie Du hier rechnest, kann das eigentlich nicht gemeint sein. Wenn Du im Kurzschlussfall den Trafo primärseitig mit einer idealen Spannungsquelle speist, bekommst Du primär und sekundärseitig sehr hohe Ströme.

Das bedeutet, dass dann sowohl die Streufelder (d. h. die H-Felder zwischen den Schenkeln -- sie lassen sich über den Durchflutungssatz direkt aus den Strömen berechnen, wenn Du im Kern H=0 ansetzt) als auch die ohmschen Spannungsabfälle an den Wicklungswiderständen groß sind. Beide dürfen dann i. A. nicht mehr vernachlässigt werden.

Die Eisenverluste und das H-Feld im Kern sind hingegen vernachlässigbar, da die elektrischen Spannungen und damit das B-Feld im Kern aufgrund des Kurzschlussbetriebs klein sein dürften.

Ich denke, bei dieser Aufgabe ist es sinnvoll, ein komplexeres Transformatorersatzschaltbild anzusetzen. Ich habe in diesem Zusammenhang den Eindruck, dass wir nur die halbe Aufgabenstellung kennen.



Viele Grüße
Michael
schnudl
Moderator


Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien

Beitrag schnudl Verfasst am: 16. Feb 2015 08:17    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo ML,
ich denke dass man hier die Kirche im Dorf lassen muss: es handelt sich um ein Schulbeispiel. Bei Ringwandlern ist das Streufeld sehr klein und kann in vielen praktischen Fällen völlig vernachlässigt werden. Da der Wandler bei relativ hohen Frequenzen betrieben wird, kann man dann auch den ohmschen Widerstand vernachlässigen. Übrig bleibt ein Trafo-Modell ohne Verluste. Wäre das nicht möglich, hätten Stromwandler keine praktische Bedeutung in der Messtechnik. Ich habe so einen Wandler für Messzwecke am Labortisch stehen und den kann man aus meiner Erfahrung (fast) idealisiert betrachten, solange man ihn nicht in die Sättigung treibt.

_________________
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ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3384

Beitrag ML Verfasst am: 16. Feb 2015 14:18    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Schnudl,

schnudl hat Folgendes geschrieben:

ich denke dass man hier die Kirche im Dorf lassen muss: es handelt sich um ein Schulbeispiel.

ein zweifelhaftes Beispiel, denke ich.


Zunächst zu Deiner Rechnung:

schnudl hat Folgendes geschrieben:

Der Gesamtfluss ist daher (Lenz'sche Regel)

Da U2=0 (Kurzschluss) muss



Setzen wir ein, so ergibt
.

Wegen folgt dann:
.

Ok, ich sehe jetzt erst, dass Du anscheinend nur das Plus- oder Minuszeichen mit einem Gleichheitszeichen verwechselt hast. Du willst den Fluss offenbar aus beiden Strömen zusammensetzen. Dann war es anscheinend nur ein Schreibfehler.

Jetzt zur Eingangsspannung und dem Fluss:

Die Aufgabenstellung an sich ist m. E. aber komplett vermurkst. Wo ich mitgehe ist die Annahme bzw. wegen des sekundärseitigen Kurzschlusses.

Jetzt schauen wir aber einmal mit Verstand auf das Bild der Augabenstellung:
http://bib-networks.com/Facharbeit/fragestellung.jpg

Ströme sind dort gar nicht eingezeichnet, sondern nur Spannungen. Das deutet darauf hin, dass es sich vielleicht doch nicht um einen Stromwandler handelt.

Ich sehe dort außerdem die Angaben bzw. . Das sind alles keine homöopathischen Spannungen. Sie widersprechen unserer Annahme .

Noch zweifelhafter ist die Kurvenform der Spannung: Sie besteht nur aus der positiven Halbwelle einer Sinusschwingung. Mit einer solchen Kurvenform bei der Spannung treibst Du jeden Trafokern in die Sättigung*.


Viele Grüße
Michael



*Die Fläche unter der Spannungskurve ist ja bei idealisierter Betrachtung (keine ohmschen Widerstände, keine Streufelder) dem Induktionsgesetz entsprechend die Änderung des Flusses im Kern. Da diese Änderung stets das gleiche Vorzeichen hat, strebt der Fluss gegen unendlich.
astronal



Anmeldungsdatum: 06.02.2015
Beiträge: 10

Beitrag astronal Verfasst am: 16. Feb 2015 14:47    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Michael und schnudl,
ganz großes Dankeschön an euch das ihr mir helfen wollt :-)

Ich sehe das doch noch einiges an Information fehlt worum es hier wirklich geht.
Hier ist jetzt noch ein Bild mit der ganze Schaltung.
http://bib-networks.com/Facharbeit/fragestellung33.jpg

Ich bastle gerade an einen Sensor der den Salzgehalt messen soll (das tut er auch schon relativ gut).
In dem Medium wird ein Strom induziert.
Je mehr Salz im Wasser ist, um so mehr Anionen und Kationen gibt es.

Ich möchte nur gerne diese Sensor best möglich berechnen bzw. die Spulen dimensionieren.
Mein Ansatz war es mit den Werten die ich habe rückwärts zu rechnen(Von der Empfängerseite aus).
Am OP "+" liegt 77,9mV an (100% Sättigung) und damit wollte ich arbeiten.

so.. das sollte für das erste reichen.
Seit jetzt bitte nicht abgeschreckt.. aber ich würde nicht über weitere Unterstützung von euch freuen.


Hier mal mein erster Ansatz:
Rs= Shunt-Widerstand

V am "+" OP = 77,8mV (100% Sättigung)
Rs = 40Ω

Jetzt I berechnen

U:R=0,0778V:40Ω=1,945mA

meine Frage hierzu: Ist das auch gleichzeitig "I-Spule" ?
schnudl
Moderator


Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
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Beitrag schnudl Verfasst am: 16. Feb 2015 23:20    Titel: Antworten mit Zitat

Jetzt ist klar worauf du hinaus willst. Das Messverfahren ist mir neu, deswegen ist es aber nicht exotisch und der Trafo kann nach der "gängigen" Art und Weise betrachtet werden.

Du solltest - wie schon von ML vorgeschlagen - ein einfaches Trafomodell verwenden. Dieses beinhaltet die Werte von

* Primärinduktivität
* Windungszahlen
* Ohmsche Wicklungswiderstände
* Kopplungsfaktor der Wicklungen (bei dir nahezu 100%)

Jedenfalls sind die Verhältnisse hier definitiv "nicht-ideal" und das primitive Schulmodell des Trafos wird kläglich versagen (auch das hat ML schon hervorgehoben).

Ein herkömmlicher Stromwandler für Messzwecke wird mit geringer Bürde betrieben, sodass die klassischen Trafogleichungen mit hoher Genauigkeit gelten (bis zu 0.1% genau). Bei dir ist dies wahrscheinlich nicht der Fall.

Die Ersatzschaltung siehst du im Bild. Üblicherweise bringt man bei solchen Rechnungen die Sekundärseiten auf die Primärseite, indem man die Impedanzen mit ü² skaliert. Streuflüsse wirst du bei einem Ringkern kaum zu berücksichtigen haben. Zwar hat die (nasse) Leiterschleife eine Induktivität, deren Impedanz ist aber gegenüber dem Widerstand der Flüssigkeit wahrscheinlich zu vernachlässigen.

Wenn du das Ersatzschaltbild einmal verstanden hast, kannst du mit LTSpice simulieren. Gekoppelte Induktivitäten lassen sich hier ausgezeichnet modellieren - auch nichtlineare Kerne mit Hysterese. Mit so einer Simulation wirst du schnell erkennen, worauf es ankommt und wo die Knackpunkte liegen.

Mir ist aufgefallen, dass du die Sekundärströme mit einer Gleichrichterschaltung misst. Du darfst aber nicht vergessen, dass selbst Shottky-Dioden eine Flussspannung von etwa 0,4V haben und daher u.U. eine hohe Bürde für die Sekundärwicklung darstellen könnten. Wenn du am 47Ohm nur noch 70mV misst, dann erscheint mir das eher seltsam, da die Dioden vermutlich den Strom bestimmen, und nicht der 47 Ohm, und du dadurch viel Signalspannung verschenkst. Ich sage das nicht weil ich automatisch glaube, es könne nicht funktionieren, aber es soll ein Hinweis sein, dem du nachgehen könntest.

Warum misst du nicht die Wechselspannung direkt und richtest nach dem OP gleich?

Wie gesagt, um das alles abzuschätzen brauchst du erst mal die genauen Daten der Spulen und den ungefähren Widerstand des Elektrolyten. Bis jetzt wissen wir viel zu wenig, um da etwas abzuschätzen.

Sammle die Daten mal zusammen und wir können und das gerne nochmals im Detail anschauen.



trafo_esb.gif
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schnudl
Moderator


Anmeldungsdatum: 15.11.2005
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Beitrag schnudl Verfasst am: 17. Feb 2015 08:39    Titel: Antworten mit Zitat

Falls dich das technische Ersatzschaltbild wegen der Transformation auf sekundäre Größen stört, kannst du auch das physikalische Ersatzschaltbild verwenden, welches mit der Gegeninduktivität M völlig äquivalent dazu ist.



mit einem Kopplungsfaktor k, der bei dir nahezu 1 ist.

Dafür wird eine der Induktivitäten L1-M bzw. L2-M negativ. Ist aber egal. Mir ist dieses ESB meistens lieber, E-Techniker schwören eher auf das erstere.

Übrigens betreibst du den OP etwas gefährlich, da der + Eingang seinen Bias-Strom nur aus dem Wandler beziehen kann. Das halte ich nicht für so gut...



trafo_esb2.gif
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astronal



Anmeldungsdatum: 06.02.2015
Beiträge: 10

Beitrag astronal Verfasst am: 17. Feb 2015 16:37    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo schnudl,

Danke für deine Antworten.
Das Ersatzschaltbild gucke ich mir nachher mal genauer an.
Ich kenne "das" Ersatzschaltbild aber was wird aus "Rfe"?
"Rfe" müsste hier doch das Medium (NaCl-Lösung) sein oder sehe ich das falsch?


Ich habe an die Empfängerspule NUR einen 50,4Ω Widerstand angeschlossen und mit dem Oszilloskop gemessen.
http://bib-networks.com/Facharbeit/fragestellung17.02.15.jpg

Heute Abend melde ich mich wieder.

Liebe Grüße.
schnudl
Moderator


Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
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Beitrag schnudl Verfasst am: 17. Feb 2015 19:50    Titel: Antworten mit Zitat

Die Sendespule versorgst du nur mit einer Halbwelle? Wieso?
Welchen OP hast du? Ein Rail-Rail? Du versorgst ihn nämlich nur unsymmetrisch und da gibt es Limits, auf die du aufpassen musst. Normale OPs arbeiten nur in einem Bereich von etwa -Ub+1V --- +Ub-1V
Geht sich das aus? Du sprachst von 77mV? Naja...das muss schon ein sehr guter OP sein. Wieso machst du dir keine virtuelle Masse?
Das RFe? Das ist doch der Eisen-Verlustwiderstand. Was hat der mit dem Elektrolyten zu tun?? grübelnd

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astronal



Anmeldungsdatum: 06.02.2015
Beiträge: 10

Beitrag astronal Verfasst am: 17. Feb 2015 21:31    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo schnudl,
Wir lassen bitte erstmal die Elektronik auf der Empfängerseite weg.
Ich habe die Komplette Elektronik weggelassen und nur eine Shunt zum messen angeschlossen. (siehe Bild.)
Jetzt Konzentrieren wir uns erstmal bitte nur auf die Spulen.
Eins nach dem anderen :-)

schnudl hat Folgendes geschrieben:
Die Sendespule versorgst du nur mit einer Halbwelle? Wieso?

Die Sendespule wird mit einer Pulsierenden Gleichspannung betrieben.
(Royer Converter)

So...
schnudl hat Folgendes geschrieben:

Das RFe? Das ist doch der Eisen-Verlustwiderstand. Was hat der mit dem Elektrolyten zu tun?? grübelnd

ich meine, "R-Fe" müsste jetzt in "R-Elektroly-100%satt" umbenannt werden ??


Wir rechnen jetzt nach diesen Werten (wenn das ok ist):
Bild


Schönes Ersatzschaltbild :-D
da fehlt ja so einiges :-)
Rcu1 u. 2 können wir auch weg lassen? die müssten im mΩ Bereich liegen.

Nach deiner Formel :


M=
M=
M=0,00029


k = 1
(passt ja zu deiner Aussage)


was brauchen wir noch?

Ohmische Last:
RL = 50Ω

70Ω -45°
ü^2
14,94Ω-45°

ü
ü
ü


Mit welchen Spannungen rechnet man ?
(Ueff, U-Gleichrichtwert oder U-spitze)

LG
schnudl
Moderator


Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien

Beitrag schnudl Verfasst am: 17. Feb 2015 22:44    Titel: Antworten mit Zitat

astronal hat Folgendes geschrieben:

Die Sendespule wird mit einer Pulsierenden Gleichspannung betrieben.


Wenn du den Kupferwiderstand vernachlässigen möchtest geht das schon gar nicht!!!!! Die Spule ginge in Sättigung und kann dann nicht mehr funktionieren. Wenn du einen Kupferwiderstand hast fällt an diesem die Gleichspannung ab und an der Induktivität liegt nur noch eine Wechselspannung ohne DC Anteil. Wenn du also rechnen willst, kannst du nicht ohne Rcu auskommen.

ich meine, "R-Fe" müsste jetzt in "R-Elektroly-100%satt" umbenannt werden ??

Welches R-Fe? Ich weiss nicht wovon du sprichst? Ich sprach von einem Ersatzschaltbild des Übertragers - wieso bringst du da plötzlich ein "R-Elektroly-100%satt" ein? Ich sagte ja schon, dass du den Eisenverlustwiderstand einmal vernachlässigen kannst. Was hat der mit dem Strom durch den Elektrolyten zu tun???



Wir rechnen jetzt nach diesen Werten (wenn das ok ist):
Bild


Schönes Ersatzschaltbild :-D
da fehlt ja so einiges :-)
Das ist das Standard-ESB? Was würde dir hier fehlen?? Es ist das ESB EINES (!!) WANDLERS. Das Ersatzschaltbild deiner gesamten Anordnung (Quelle - Wandler-1, Elektrolyt, Wandler-2, Bürde) musst du darauf aufbauen...

Rcu1 u. 2 können wir auch weg lassen? die müssten im mΩ Bereich liegen.

Wenn du die vernachlässigst, kannst du die Spulen nicht mit Gleichspannungsanteil betreiben...??? Was folgt aus
U = N dPhi/dt für Phi, wenn U einen DC Anteil hat? Antwort: Es steigt der Fluß unendlich an - da das nicht sein kann kannst du definitiv keinen Gleichspannungsanteil am Wandlereingang liegen haben. Das hat schon ML gesagt und du hast darauf nicht reagiert!!!



M=
M=
M=0,00029

Was setzt du da ein? Ich sprach von einem Ersatzschaltbild EINES Wandlers - du vermischt ja hier alles.

Du hast zwei Wandler: Jeder hat ein L1 (primär) und ein L2 (sekundär).
Der eine Wandler hat ein L1=140uH bei N=6. Dann ist L2=L1/6² = 3,8uH.
Das ergibt ein M von 23uH...
Genauso machst du das für den zweiten Wandler...



was brauchen wir noch?

Ohmische Last:
RL = 50Ω

70Ω -45°
ü^2
14,94Ω-45°

ü
ü
ü

Was machst du da eigentlich???


Mit welchen Spannungen rechnet man ?
(Ueff, U-Gleichrichtwert oder U-spitze)

Wenn du rein sinusförmige Spannungen hast, kannst du es dir aussuchen, ob du Spitzenwerte oder Effektivwerte nimmt. Du sagst ja aber, dass du keine sinusförmige Eingangsspannung hast...

LG

Ich denke du hast in keinster Weise verstanden, was mit einem Ersatzschaltbild eines Wandlers gemeint ist. Wenn du etwas konkret berechnen willst, kommst du nicht darum herum, dich erst einmal mit dem Thema zu beschäftigen.

_________________
Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe)
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3384

Beitrag ML Verfasst am: 18. Feb 2015 00:22    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

astronal hat Folgendes geschrieben:

Ich sehe das doch noch einiges an Information fehlt worum es hier wirklich geht.
Hier ist jetzt noch ein Bild mit der ganze Schaltung.
http://bib-networks.com/Facharbeit/fragestellung33.jpg


ich möchte zunächst einmal das Funktionsprinzip genau verstehen. Ich denke, dass Deine Schaltung noch nicht genau das macht, was Du willst.

Zitat:

Ich bastle gerade an einen Sensor der den Salzgehalt messen soll (das tut er auch schon relativ gut).
In dem Medium wird ein Strom induziert.
Je mehr Salz im Wasser ist, um so mehr Anionen und Kationen gibt es.

Dann möchtest Du also im Prinzip die Leitfähigkeit der Flüssigkeit messen. Es gibt dafür viele Möglichkeiten. Wir wollen aber bei Deiner Grundidee bleiben, dass die Leitfähigkeit sich auf die Vorgänge in einer Ringspule/einem Transformator auswirkt, da sie gewissermaßen eine Art "Sekundärwindung" darstellt.

Hier stellen sich mir mehrere Fragen:
1) Im Prinzip brauchst Du gar keinen Transformator. Wieso tauchst Du nicht eine einzelne Spule in die Flüssigkeit und schaust, wie sich durch das Eintauchen der Spulenstrom verändert. Die einzelne Spule wirkt ja in Verbindung mit der Flüssigkeit wie ein Transformator (Sekundärwicklung = Flüssigkeit); der Spulenstrom müsste Dir einen Aufschluss über die Leitfähigkeit der Flüssigkeit geben. Um Reproduzierbarkeit zu gewährleisten, müsstest Du sicherstellen, dass das Gefäß stets deutlich größer als Deine Spule ist und mittig gemessen wird, damit es nicht zu Randeffekten bei der Stromdichteverteilung kommt.

Den Spulenstrom kannst Du relativ einfach über einen Shunt-Widerstand bestimmen (z. B. Widerstand von ca. 1 Ohm in Reihe zum Spulendraht geschaltet; OPV-Verstärkung und Messung der Spannung am Shuntwiderstand).

Du könntest dann untersuchen, wie die folgenden Größen zusammenhängen:
a) Verhältnis von Spulenspannung und Spulenstrom mit b) Leitfähigkeit der Flüssigkeit
Wenn Du sehr genau bist, rechnest Du hier den Einfluss des Shuntwiderstands, des Wicklungswiderstands und der Induktivitäten heraus. Hier können wir behilflich sein; dazu musst Du nämlich die Rechnung mit komplexen Zahlen beherrschen.

2) In Deinem Bild habe ich nicht verstanden, ob der im Wasser befindliche Kringel mit dem I dran ein Stück Draht ist oder ob es die Spulenflüssigkeit darstellen soll. Wenn es ein echter Draht ist, wirst Du eine sehr gute Kopplung beider Spulen erreichen, die weitgehend unabhängig von der Leitfähigkeit der Flüssigkeit ist. Das ist sicher nicht in Deinem Sinne.

3) Vielleicht haben nicht nur die Leitfähigkeit der Flüssigkeit, sondern auch die Dielektrizitätskonstante einen Einfluss auf den Sekundärstrom.
Zur Sicherheit könntest Du grob überschlagen, ob die Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeit eine Rolle spielt; diese geht über den Maxwellschen Verschiebestrom ein. Vom Bauchgefühl her dürfte das aber nicht relevant sein.

4) Was sollen die Dioden in Deiner Verstärkerschaltung? Ich ahne, dass Du eine Art Gleichrichterschaltung bauen willst. Aber das geht auf diese Art und Weise nur bei sehr hohen Spannungen. Bei niedrigen Spannungen stören die Dioden zu sehr. Die Dioden sperren für Spannungen -oo < U < 0,7 V. (Schottkydioden: <0,3...0,5V). Das bedeutet, dass Spannungen < 0,7 V gar nicht bei Deinem OPV-Verstärker ankommen. Für mich ergibt diese Verstärkerschaltung keinen Sinn.

Ich weiß gar nicht, ob Du überhaupt gleichrichten musst. Wenn, dann bieten sich folgende Varianten an:
- ein Spitzenwertgleichrichter (für die Amplitude) oder
- ein Präzisionsgleichrichter (für die tatsächliche Gleichrichtung)

Links dazu:
http://de.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%A4zisionsgleichrichter
http://www.loetstelle.net/grundlagen/operationsverstaerker/opamp_5.php

5) Was soll die pulsierende. Gleichspannung am Trafoeingang? Mit so etwas treibst Du unter Garantie jeden Transformatorkern in die Sättigung. Ein gesättigter Kern ist aber im Prinzip gar kein Kern mehr, da sein µr gegen µr=1 strebt (wie Luft). Mit einer solchen Beschaltung stellst Du sicher, dass Deine Schaltung sicher nicht so funktioniert, wie Du es Dir denkst. Fazit: unter gar keinen Umständen mit einer pulsierenden Gleichspannung arbeiten!

6) Wie kommt es, dass Du in einem Bild als Betriebsfrequenz 142 kHz angibst und in der anderen Schaltung 50 Hz.
http://bib-networks.com/Facharbeit/fragestellung.jpg
http://bib-networks.com/Facharbeit/fragestellung17.02.15.jpg
Das ist mehr als drei Größenordnungen auseinander.


Viele Grüße
Michael
schnudl
Moderator


Anmeldungsdatum: 15.11.2005
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Beitrag schnudl Verfasst am: 18. Feb 2015 08:18    Titel: Antworten mit Zitat

Eine kurze Recherche deutet darauf hin, dass es das Messverfahren tatsächlich gibt:

http://www.geodz.com/deu/d/Salzgehalt

@astronal:

Wenn du ein Konzept ausarbeiten willst, geschieht das nicht darin, dass man in irgendwelche Formeln wie wild Zahlen einsetzt sondern dass man im ersten Schritt erst einmal versteht, was man machen möchte und sich ein Modell zurechtzimmert, welches die Realität möglichst gut beschreibt. Die Zahlen kommen dann ganz am Schluss. Du stehst scheinbar aber ganz am Anfang und scheiterst derzeit noch an den Grundlagen! Sowohl ML wie auch ich haben versucht dich in die richtige Bahn zu bringen - du ignorierst aber solche gut gemeinten Hinweise lieber...

Natürlich wird "irgendwas" rauskommen, wenn du zwei Wandler in eine Salzlösung hängst. Sehr durchdacht scheint dein Ansatz aber dennoch nicht zu sein...deine Antworten auf unsere Fragen deuten jedenfalls in diese Richtung.

Wenn du Hilfe erwarten möchtest dann musst du schon etwas strukturierter vorgehen und Fakten liefern. Bunte Bilder können uns nicht weiterhelfen und es sind derzeit mehr Fragen offen als man Antworten geben könnte.

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astronal



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Beitrag astronal Verfasst am: 18. Feb 2015 21:15    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Michael und schnudl :-)
Danke für eure Antworten.

ML hat Folgendes geschrieben:

Um Reproduzierbarkeit zu gewährleisten, müsstest Du sicherstellen, dass das Gefäß stets deutlich größer als Deine Spule ist und mittig gemessen wird, damit es nicht zu Randeffekten bei der Stromdichteverteilung kommt.


Das kann ich durch meine Beobachtungen auch so bestätigen .
Der Sensor muss definitiv vom Rand des Gefäßes einen abstand von
min. ca. 10mm einhalten.

ML hat Folgendes geschrieben:

Mit einer solchen Beschaltung stellst Du sicher, dass Deine Schaltung sicher nicht so funktioniert, wie Du es Dir denkst. Fazit: unter gar keinen Umständen mit einer pulsierenden Gleichspannung arbeiten!

Aber warum "funktioniert" es bis jetzt ?

ML hat Folgendes geschrieben:

2) In Deinem Bild habe ich nicht verstanden, ob der im Wasser befindliche Kringel mit dem I dran ein Stück Draht ist oder ob es die Spulenflüssigkeit darstellen soll. Wenn es ein echter Draht ist, wirst Du eine sehr gute Kopplung beider Spulen erreichen, die weitgehend unabhängig von der Leitfähigkeit der Flüssigkeit ist. Das ist sicher nicht in Deinem Sinne.


Das soll den Stromfluss "I" im Medium darstellen.

ML hat Folgendes geschrieben:

6) Wie kommt es, dass Du in einem Bild als Betriebsfrequenz 142 kHz angibst und in der anderen Schaltung 50 Hz.
http://bib-networks.com/Facharbeit/fragestellung.jpg
http://bib-networks.com/Facharbeit/fragestellung17.02.15.jpg
Das ist mehr als drei Größenordnungen auseinander.

Oh.. da ist mir ein Fehler unterlaufen. (behoben)


ML hat Folgendes geschrieben:

4) Was sollen die Dioden in Deiner Verstärkerschaltung? Ich ahne, dass Du eine Art Gleichrichterschaltung bauen willst. Aber das geht auf diese Art und Weise nur bei sehr hohen Spannungen. Bei niedrigen Spannungen stören die Dioden zu sehr. Die Dioden sperren für Spannungen -oo < U < 0,7 V. (Schottkydioden: <0,3...0,5V). Das bedeutet, dass Spannungen < 0,7 V gar nicht bei Deinem OPV-Verstärker ankommen. Für mich ergibt diese Verstärkerschaltung keinen Sinn.

Ich weiß gar nicht, ob Du überhaupt gleichrichten musst. Wenn, dann bieten sich folgende Varianten an:
- ein Spitzenwertgleichrichter (für die Amplitude) oder
- ein Präzisionsgleichrichter (für die tatsächliche Gleichrichtung)

Links dazu:
http://de.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%A4zisionsgleichrichter
http://www.loetstelle.net/grundlagen/operationsverstaerker/opamp_5.php


Das Problem mit dem gleichrichten der Dioden ist mir auch ein Dorn in meinem Auge. Die Gleichrichtung mit OP´s "Präzisionsgleichrichter" habe ich mir auch schon angeguckt. (Da sind wir uns schon einig)


Ich möchte mit einem Mikrokontroller die Sättigung in 100% anzeigen.


schnudl hat Folgendes geschrieben:

Wenn du Hilfe erwarten möchtest dann musst du schon etwas strukturierter vorgehen und Fakten liefern. Bunte Bilder können uns nicht weiterhelfen und es sind derzeit mehr Fragen offen als man Antworten geben könnte.


Das tut mir jetzt echt leid schnudl, ich habe echt alles durcheinander gewürfelt.
Ich habe mir noch mal dein ESB-Wandler angeguckt, (Ich kannte bis dahin nur das von einem realem Trafo).
jetzt zum Verständnis:
Ich betrachte die Sendeseite(N1) und das Medium (N2) als ein Wandler und dann umgekehrt, das Medium(N1) und die Empfängerseite(N2) als ein Wandler?

mein Ziel ist es : Im Bereich bis 1V bei 100%Sat zu übertragen....

Nach welchem ESB gehen wir jetzt?
schnudl
Moderator


Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien

Beitrag schnudl Verfasst am: 18. Feb 2015 22:31    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Ich betrachte die Sendeseite(N1) und das Medium (N2) als ein Wandler und dann umgekehrt, das Medium(N1) und die Empfängerseite(N2) als ein Wandler?


Nicht ganz: Das Medium ist ein Widerstand, den du eigentlich misst.

Schau mal die LT Simulation an: Die Spulen sind als gekoppelte Induktivitäten simuliert (k=1).
Hier ist alles drin was du brauchst, sogar mit den richtigen Werten.
Die Widerstände musst du noch anpassen, da du ja keine angegeben hast.

Mit dieser Simulation (siehe zip) bekommst du neben den Amplituden von I und U auch einen Maximalwert der Generatorspannung bei der bei gegebenem Innenwiderstand der Quelle (bzw. ohmschen Widerstand der ersten Spule) von R3=50 Ohm der Kern gerade noch nicht in Sättigung geht: Du siehst, dass der Spulenstrom I(L1) sich bei meinen Werten bei etwa 500mA einpendelt. Das entspricht etwa einer Induktion von 0.3T. Bei einem Widerstand von 12Ohm hättest du bereits 1.2T und Eisen ginge in Sättigung. Das sollte dir zeigen, dass man an eine Spule keine Gleichspannung anlegen kann, ohne einen ohmschen Widerstand zu berücksichtigen!!!! Bei R=0 würde die Induktion unendlich groß werden!

Jedenfalls kann dein geplanter OP als nicht invertierender Verstärker so nicht funktionieren (weshalb wohl...?) und der Gleichrichter am Eingang ist "Schwachsinn"...



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Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe)
astronal



Anmeldungsdatum: 06.02.2015
Beiträge: 10

Beitrag astronal Verfasst am: 18. Feb 2015 22:43    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo schnudl,
Das gibts nicht .. ich habe fast die gleiche Sim. gemacht (fast) :-)
das freut mich ja jetzt ein bisschen. (bei mir fehlt der Widerstand)

Ich gucke mir dein morgen genauer an.. ich muss ins Bett..

Liebe Grüße
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3384

Beitrag ML Verfasst am: 18. Feb 2015 23:03    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

astronal hat Folgendes geschrieben:

Aber warum "funktioniert" es bis jetzt ?

Was funktioniert denn bis jetzt? Du bekommst ein Ausgangssignal, dessen Kurvenform nicht viel mit dem Eingangssignal zu tun hat und dessen Amplitude und Phase Du nicht voraussagen kannst. Das hat mit Messtechnik nichts zu tun, eher mit Kaffeesatzlesen.

Zitat:

ML hat Folgendes geschrieben:

4) Was sollen die Dioden in Deiner Verstärkerschaltung? Ich ahne, dass Du eine Art Gleichrichterschaltung bauen willst. Aber das geht auf diese Art und Weise nur bei sehr hohen Spannungen. Bei niedrigen Spannungen stören die Dioden zu sehr. Die Dioden sperren für Spannungen -oo < U < 0,7 V. (Schottkydioden: <0,3...0,5V). Das bedeutet, dass Spannungen < 0,7 V gar nicht bei Deinem OPV-Verstärker ankommen. Für mich ergibt diese Verstärkerschaltung keinen Sinn.

Ich weiß gar nicht, ob Du überhaupt gleichrichten musst. Wenn, dann bieten sich folgende Varianten an:
- ein Spitzenwertgleichrichter (für die Amplitude) oder
- ein Präzisionsgleichrichter (für die tatsächliche Gleichrichtung)

Links dazu:
http://de.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%A4zisionsgleichrichter
http://www.loetstelle.net/grundlagen/operationsverstaerker/opamp_5.php


Das Problem mit dem gleichrichten der Dioden ist mir auch ein Dorn in meinem Auge. Die Gleichrichtung mit OP´s "Präzisionsgleichrichter" habe ich mir auch schon angeguckt. (Da sind wir uns schon einig)

Ich möchte mit einem Mikrokontroller die Sättigung in 100% anzeigen.

Ehe Du nach Umsetzungsmethoden schaust, solltest Du wissen, was Du überhaupt auswerten willst.
Was ist Deine Messgröße und wie lautet Deine (begründete) Arbeitshypotese über den Zusammenhang zwischen
a) der Messgröße und
b) dem Salzgehalt.

Solange Du darauf keine Antwort hast, brauchen wir uns nicht über Transformatorersatzschaltbilder, Kurvenformen, Gleichrichtungen und Mikrocontroller zu unterhalten. Der Link von Schnudl mit dem gezeigten Kompensationsverfahren finde ich sehr hilfreich.



Viele Grüße
Michael
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