Ich versuche mich gerade erstmalig damit eine Rechnung mit einem Zeigerdiagramm zu machen, um folgendes Problem zu lösen:
Ein Ausgang (Zweipol) mit eine Rechteckspannung von -2V bis 4V schwingend mit ca 4 KHz. soll Galvanisch über eine Spule möglichst Verzerrungsfrei übertragen werden.
Ist meine Annahme richtig, dass ich eine Rechteckspannung durch eine Spule nur mit folgendem Trick übertragen kann?
Ist die Annahme so korrekt, dass ich so am Ausgang eine Rechteckspannung bekommen kann? Hat jemand noch andere Tips wie man die Übertragung möglichst verzerrungsfrei hinbekommt? Ich habe es statt L3 mit einem Unipolaren Kondensator versucht da ich bisher keine passende Spule besitze, aber das schneidet lediglich die ganz steilen Eintrittsspannungen ab.
Du haengst also L3 ueber einen Trafo an E. Warum sollte das gut sein ? Warum die induktive Belastung des E ? Waere eine resistive Belastung nicht besser ? Auch dein Kondensator an Stelle von L3 erscheint merkwuerdig, denn dann hat E eine kapazitive Belastung, Auch nicht so gut, wenn es um moeglichst unverformte Kurven geht.
ALSO: Ein Trafo uebertraegt auch ein Rechteck. Ist es ein guter Trafo, auch locker 4kHz praktisch unverformt. ABER: Ein Trafo uebertraegt keine Gleichspannung. Also nicht
-2V bis 4V, sondern -3V bis 3V (oder genauer: die Flaeche der Kurve unter der Nulllinie muss gleich der Flaeche der Kurve ueber der Nulllinie sein). Wenn dein Ausgang E einen Gleichspannungsanteil hat, trenne ihn besser ueber einen Elko in Reihe zu E ab, sonst ist die Spule in einer Richtung vormagnetisiert, was ihre Eigenschaften nicht verbessert.
Ein Trafo uebertraegt die Spannung, wenn sein Ausgang gar nicht/ nur wenig belastet wird. Ein Trafo transformiert den Strom, wenn sein Ausgang kurzgeschlossen / extrem stark belastet ist.
Einen guten Frequenzgang bekommt man, in dem man den Trafo an den Ausgangswiderstand von E anpasst, und den Trafo mit einem Widerstand belastet, der als Ausgangswiderstand fuer E wirkt. Du kennst den Ausgangswiderstand von E wohl nicht, und kannst die Belastung aussuchen, also einfach probieren: Du wickelst einfach einen Trafo 1:1 auf einen kleinen Ferritringkern, und schliesst dann ein 250k Poti an, und drehtst das so lange runter, bis das Signal moeglichst unverfaelscht ist (Oszi). So hast du dich an Wicklungskapatitaeten etc. angepasst.
Elko E --||--+ +---+ A S:S Poti E ------+ +---+ A
--
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Markus Gronotte schrieb im Beitrag
...
> Hallo zusammen,
>
> Ich versuche mich gerade erstmalig damit eine Rechnung
> mit einem Zeigerdiagramm zu machen, um folgendes Problem zu lösen:
>
> Ein Ausgang (Zweipol) mit eine Rechteckspannung von -2V bis 4V
> schwingend mit ca 4 KHz. soll Galvanisch über eine Spule
> möglichst Verzerrungsfrei übertragen werden.
>
> Ist meine Annahme richtig, dass ich eine Rechteckspannung
> durch eine Spule nur mit folgendem Trick übertragen kann?
>
> E+ A+
> *----3|E----*----3
> 3|E 3
> *----3|E----*----3
> E- L1/L2 A- L3
>
>
> mit L1 = L2 = L3
>
> Ist die Annahme so korrekt, dass ich so am Ausgang eine
> Rechteckspannung bekommen kann? Hat jemand noch andere
> Tips wie man die Übertragung möglichst verzerrungsfrei
> hinbekommt? Ich habe es statt L3 mit einem Unipolaren
> Kondensator versucht da ich bisher keine passende Spule
> besitze, aber das schneidet lediglich die ganz steilen
> Eintrittsspannungen ab.
>
>
> lg,
>
> Markus
>
>
>
>
Jeder Übertrager kann auch (annähernd) Rechteck übertragen. Das Kernmaterial, die Wicklungsdaten und auch die Last entscheiden darüber, wie schnell die Sekundärspannung nach der Einschaltflanke abfällt. Sind die Impulse kurz gegenüber dieser Zeitkonstante, ist das Impulsdach nahezu waagerecht und der Unterschwinger beim Abschalten klein. Ein Kondensator hat an dieser Stelle einklich nix verloren.
Grundsätzlich ist das Ausgangssignal eines Impulsübertragers gleichspannungsfrei, d.h. der Mittelwert ist 0. Bei dem von Dir genannten Eingangssignal ist es eine Frage vom Tastverhältnis, ob nur die Form oder auch die Amplituden "ungefähr verzerrungsfrei" übertragen werden können.
--
Dipl.-Ing. Tilmann Reh
Autometer GmbH Siegen - Elektronik nach Maß.
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Die Zeigerrechnung ist hier kein geeignetes Mittel. Sie beruht auf der Überlegung, dass sich die Signale ständig ändern( wie das zB ein Sinus auch tut), aber dein Rechtecksignal ändert sich eben nicht dauernd, sondern nur manchmal. Bilde mal die ersate Ableitung nach der Zeit, dann siehst du, was ich meine.
Demnach ist die idealisierte Übertragung von Rechtecksingalen über einen Transformator oder eine Spule nichjt möglich. Man hilft sich in der Regel mit der Inkaufnahm,e von Ungenauigkeiten oder man überträft Impulse und erzeugt daraus wieder eine Rechteckspannung.
Die Annahme, dass eine Rechteckspannung so ohne weiteres übertragen werden kann, ist _falsch_.
Hmmm.... Auf deinen Hinweis hin habe ich es mit Optokopplern nochmal versucht. Die (billigeren, die ich hier habe) haben zwar den Nachteil, dass bei 4KHz die Ausräumkapazität schon so groß ist, dass ich keine Rechecke bekomme, sondern abgerundete Dreiecke. Aber das wäre mir immer noch wesentlich lieber als das kaputte Signal, welches ich durch die Spule bekomm und das wie MaWin schon sagte extrem vom Ausgangswiderstand abhängt.
Deshalb formuliere ich meine Frage jetzt mal neu. Wie muss ich das Signal (Rechteckspannung von -2V bis 4V schwingend mit ca 4 KHz) auf einem OP beschalten, damit es zwischen 1V und 8V "schwingt". Sehe ich das richtig, dass ich das Signal über Dioden zu positiv und negativ trennen muss, dann diese beiden Teilsignale an einen OP und danach wieder zusammenführen muss, indem ich eins der Signale invertiere? Oder hat vieleicht jemand eine Beispielschaltung irgendwo? Einen Signalpegel anheben dürfte ja prinzipiell ein Standardproblem für Optokoppler sein. Das Problem ist wenn ich über Google suche bekomme ich meist (wenn überhaupt) Schaltungen zu Verstärkern. Dort versteht man das "anheben eines Signalpegels" immer als Verstärker, was ja von der Definition her falsch sein dürfte.
Ich bin zwar jetzt nich zu faul zum Suchen oder so, aber das mit der Spule war eine Idee, die mir gekommen ist, als ich das mit den Optokopplern aufgegeben hatte, weil ich kein vernünftiges Material gefunden hatte. Obwohl ich meinen Prof. extra noch gefragt hatte und er mir die Schaltung sogar an die Tafel gemalt hatte funktionierte meine Schaltung hinterher nicht [1], welhalb ich überhaupt auf die Idee komme positiv und negativ vorher voneinander zu trennen. Naja, bevor ich den Prof wiedersehe und ihm meine mislungene Schaltung zeigen kann, dauerts noch knapp 1,5 Monate, deshalb frag ich hier.
Das habe ich getestet. Führt aber nicht zu einer Verbesserung. Das beste Ergebnis bekam ich immer noch, als ich nen Kopfhöher parallel mit drangehängt habe, der Spuleneigenschaften haben sollte.
Ist es auch nicht. Der schneidet wie gesagt hohe Spannungsspitzen ab bis er voll (geladen) ist.
Naja ich denke, da die Belastung des Ausgangswiderstand sich ändern kann werde ich wohl versuchen den Weg über Optokoppler zu gehen. Das sollte außerdem auch billiger sein.
Genau das ist mein Problem. Der Ausgangswiderstand ändert sich. Also kann ich das Ganze eigentlich vergessen, da ich dahinter nich schon wieder einen OP setzen will, damit man einen konstanten Widerstand hat.
der liegt ja nach angeschlossenem Messgerät zwischen 500 Ohm und
1 MOhm. => Also Idee über Spule ist Müll. Solange man den Widerstand nicht anders konstant hält.
Die unverfälschsten Übertragungergebnisse (wenn auch Spannungsmäßig niedriger) hatte ich übrigens mit einem 5mm dicken Eisennagel mit zwei Spulen zu je
300 Wicklungen mit Kupferdraht 0,3mm. Ich denke über den Grund jetzt aber besser nicht mehr nach, weil ich das eh nicht verstehe. Das war ebenfalls in Kombination mit dem Kopfhörer. Wenn man statt dem Kopfhörer einen Widerstand anschließt kommt man mit keinem Widerstand auf ähnlich gute Ergebnisse.
Es ist bestimmt extrem hilfreich wenn du dazu schreibst wofür du das brauchst. (Anwendung) Ist es PWM oder ein digitales Takt/Daten Signal? Oft gibt es noch andere Möglichkeiten an die man selbst nicht gedacht hat bzw. die Antwortenden müssen nicht ins blaue hinein raten weil sie nicht genug wissen.
Wäre es z.B. unakzeptabel wenn das Signal etwas verschliffen wird und du es dann mit einem Schmitttrigger wieder zu einem guten Rechteck machst?
MaWin hat dir ja schon was dazu geschrieben. Aber es ist ja nicht verboten noch einen Puffer vor den Übertrager zu bauen. Oder einen sehr hochohmigen Verstärker hinter den Trafo.
Leute, was soll das ? Glaubst du, man schreibt aus Jux und Dollerei
??
5mm Eisen geht bis 10 Hz, das war's dann aber auch. Dann sind die internen Kreisstroeme so gross, das sie alles verschlucken. Schliesslich leitet Eisen den elektrischen Strom. So wie tausende kurzgeschlossener Windungen. Was bei
4kHz noch ueber deinen 'Trafo' kommt, ist Glueckssache. Die Welt hat nicht umsonst so was wie Ferrit erfunden. Nicht fuer jede Dachlatte tut es der Eisennagel aus dem Bastelkeller.
Dann kommt ein 470 Ohm Widerstand dauerhaft parallel an den Ausgang, und der Widerstand schwankt in der Summe nur noch zwischen 240 und 470 Ohm, also perfekt um die guenstigen 300 Ohm die du gemessen hattest (miss aber mit einem ordentlichen Trafo noch mal neu)
Is doch nich so schwer. Einfach etwas nachdenken.
Und nein, man braucht keinen OpAmp, um -2V auf 1V, und einen zweiten um 4V auf 8V zu verstaerken, dann braeuchte man ja fuer Audio 65000 OpAmps. Schliesslich kann man mit OpAMps zwei Signale addieren und ein Signal mit einem festen Faktor multiplizieren. Also Student sollte dir der benoetigte Summand und der dann passende Faktor herleitbar sein, ganz ohne Zeigerdiagramm.
Es bleibt uns allen auch komplett unklar, was zum Teufel du eigentlich erreichen willst, denn deine Schlagwoerter (Zeigerdiagramm, Spule, Eisennagel, Optokoppler, OpAmps, Diode) sind dermassen zufaellig in deine Texte eingestreut, das man meinen koennte, du studierst Marketing und willst eine promovierte Aetzeversammlung in einem Vortrag beeindrucken.
Welche Messgerate sollen an den Ausgang des Trafos und wozu ? Was wird vom Eingang des Trafos gemessen ? Optokoppler arbeiten normalerweise digital. Man stellt sie so ein, das sie am Ausgang irgendwas (z.B. 1V) liefern wenn am Eingang irgendwas (z.B. unter 0V) anliegen, und am Ausgang z.B. 8V rauskommen, wenn der Eingang ueber 2V liegt. Und ist der Eingang zwischen 0V und 2V, ist es einem egal, was hinten raus kommt. Dafuer sind Optokoppler geeignet.
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Könnte mir denn jemand einen Hinweis geben, wie ich meine Schaltung verändern müsste, um den Pegel anzuheben? Ich krieg das irgendwie nicht hin. Das muss ja nicht für die exakte Voltzahl passen. Nur vom Prinzip, damit ich mir den Rest errechnen kann.
wärks. Ich ziehe meine Frage hiermit zurück. Hab mal wieder nen Brett vorm Kopf gehabt. Diesmal nur lange nicht entdeckt das Brett. Vielleicht wars auch ne Betonwand. Das weiß ich nicht. Da kann man sich ja schonmal vertun ;)
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