Forum der DL-QRP-AG für QRP und Selbstbau im Amateurfunk

Hallo Funkfreunde!


Ich hoffe, das Thema ist theoretisch genug für dieses Theorie-Unterforum.

Also: Ich bin ja nun seit einigen Monaten dabei, auch Grundlagen noch besser zu verstehen, und Bastelerfolge weniger dem Zufall zu überlassen. Nun habe ich mir vor ein paar Wochen einen langgehegten Wunsch erfüllt, einen Frequenzmesser erworben, und heute dafür einen Oszillator zusammen gelötet. Dort arbeitet ein 2N3904 in Kollektorschaltung mit kapazitivem Spannungsteiler zwischen Emitter und Basis aus 2x1500pF, folgend eine Pufferstufe mit BF981.

Wo ich damit hin möchte, ist genügend genaue (+-10%) Bestimmung von INDUKTIVITÄTEN in Zusammenarbeit des Oszillators mit dem Frequenzmesser nach der bekannten Formel
25330 : C (pf) : QRG (MHz) = L (uH)

Habe jetzt ein paar Dutzend Induktivitäten gemessen und berechnet. Dabei waren auch Festinduktivitäten mit Wertaufdruck, Die nach dieser Methode bestimmten Induktivitäten sind derzeit von ein paar % bis zu 50% höher als der Aufdruck, was mich noch nicht wirklich zufrieden stellt.

Besonders aufgefallen ist mir folgender Effekt: Je mehr Windungen ich auf einen Ringkern wickele, desto geringer wird der berechnete Al-Wert! Die Induktivität steigt schon mit steigender Windungszahl, aber nicht in dem Maße, wie die Berechnung es vermuten liesse.Liegt dem eine Gesetzmässigkeit zu Grunde, oder hast Du eine Idee, was dort vor sich geht?

Danke für die Hilfe
und einen guten Start in die Woche
wünscht
Dennis, DL6NVC aus Berlin


PS: Natürlich kenn ich den Spruch, wer misst, misst Mist.



y

Hallo Daniel!

Danke für die interessante Antwort und Idee!
Auf jeden Fall hab ich schon was dazu gelernt

Allerdings glaub ich nicht, dass diese Kern-Sättigung die Erklärung des fragwürdigen Phänomens ist. Weisst Du, der verwendete Oszillator läuft in ähnlicher Dimensionierung als VFO in Empfängern. Insgesamt fliessen durch den 2N3904 Oszillator-Transistor 3,1mA Kollektor- wie Emitterstrom bei Ub=6V. Das macht 18,6 Milli-Watt "Input" in die Schaltung, von denen der allergrösste Teil im Ub-Entkopplungswiderstand (220 Ohm) und im Emitterwiderstand (680Ohm) verheizt werden. Nur ein kleiner, vermutlich unproblematisch hoher, Teil dieser Leistung gerät in den Test-Schwingkreis.

Mir ist diese Induktivitäts- und Al-Wert Bestimmung echt wichtig und Ich mach jetzt noch mal eine systematischere Messreihe. Meld mich dann noch mal. Bin schon gespannt auf weitere Ideen.

Liebe Grüsse
Dennis DL6NVC

Hallo Daniel & Funkfreunde !

Danke für die Antwort.

Daniel, gute Idee, aber
Ich habe an parasitäre Kapazitäten schon gedacht und deshalb liegen der zu testenden Spule parallel "ziemlich grosse" 2 mal 1500pF in Serie, plus Transistor- und Schaltkapazitäten. Das macht wohl so 760pf und lässt, so meine Hoffnung, wenige pF unberechenbarer Streu-,Windungs-, u.ä. Kapazitäten nicht ins Gewicht fallen.

Eine steigende Windungskapazität bei mehr Windungen hätte auch zumindest theoretisch genau den gegenteiligen Effekt als den beobachteten: Die Induktivität müsste mehr zunehmen als rechnerisch. Der beobachtete Effekt ist aber: Die gemessene Induktivität nimmt weniger zu, als sie "sollte".


Hier noch ein paar systematischere Testergebnisse mit dem Oszillator + Frequenzmesser:
"bekannter" Ringkern "RIK10" aus "N30", spezifiziert mit 1760nH/Wdg^2

1 Wdg: keine Funktion
2 Wdg: keine Funktion
3 Wdg: 2994khz -> 11,1uH -> Al=1237
4 Wdg: 1781kHz -> 18,7uH -> Al=1170
5 Wdg: 1255khz -> 26,5uH -> Al=1062
6 Wdg: 980khz -> 34,0uH -> Al=945
7 Wdg: 812khz -> 41,1uH -> Al= 838
8 Wdg: 713khz -> 46,7uH -> Al=730
9 Wdg: 642khz -> 51,9uH -> Al=641
10Wdg: 583khz -> 57,2uH -> Al=572
11Wdg: 537khz -> 62.1uH -> Al=513

an der Stelle hatte ich keine Lust mehr

Sehr auffällig auch, dass noch grössere Induktivitäten noch grössere Fehlmessungen verursachen:

90 Windungen auf Schalenkern "SKK10" Al=250. Sollten etwa 2000uH haben. Hat diese Spule auch, denn ich verwendete sie und ähnlich bewickelte "Kollegen" bereits für Langwellenexperimente, mit Kapazitäten, die die etwa 2 mH und den Al=250 jederzeit plausibel sein liessen.

Jetzt hab ich die auch getestet:
qrg 237,88khz, mit 760pF parallel, macht so 140uH, Al daraus wäre 17,3
Dieses Ergebnis liegt mehr als 14-fach unter der Realität!

Weitere Seltsamkeiten:
Quarz 2000kHz schwingt am Oszillator mit 1999,8khz.
Quarz 4915,2khz schwingt auf 4914,1khz. Soweit schick.
und jetzt: 2 Quarze 200khz, schwingen je auf 456,6khz!


Da ist ja wohl mein heutiges Tagwerk erstmal voll daneben gegangen.
Aber sicher werd ich mit Eurer Hilfe noch viel draus lernen


Lieben Gruss und Gute Nacht!
Dennis
DL6NVC

Oh sooo viele Anregungen! Danke, danke!!! Habe alles gelesen und "wirken lassen"!

Und: Danke Horst. Megahertz zum Quadrat, auch das ist eine verdammt heisse Spur
Nö, verrückt mach ich mich ja nicht, aber 'n bisschen verbissen hab ich mich schon im Thema...

Ein Scope muss ich mir wohl auch unbedingt anschaffen. Wer weiss, was da für eine Signalform am QRG-Messer ansteht...

Bin gerade noch mal in meinem "Labor". Konkrete Meldung folgt

Lieben Gruss
Dennis

Hallo allerseits!

Vielen lieben Dank für die Ausführungen und Erhellungen!

"Hurra, bald kann ich Induktivitäten messen! Und das geht soooo einfach!"
Dachte ich voller Vorfreude, bevor ich gestern diesen Oszillator baute...

Die kleine Oszillator-Schaltung befindet sich übrigens mit kurzen Drähten (normale Bauelemente) Oberflächen-montiert ("halbwegs hübsche ugly construction") flach und sogar mit einigen echten Abklatsch-C's 1nF geblockt auf der Kupferseite eines Stückes Platinenmaterial. Ich habe Erfahrung mit dem Selbstbau von z.B Antennenverstärkern bis 70cm und dem Aufbau von Bausätzen bis 2,3Ghz. Würde aus dieser Erfahrung sagen, die Art des Oszillator-Aufbaues ist auf jeden Fall UKW-tauglich! Da liegt das Problem vermutlich nicht. Mangels Digitalkamera kann ich Euch den Aufbau hier nicht zeigen.


Folgendes trug sich nun zu, seit gestern Abend:

Habe zusätzlich zum Studium Eurer Anregungen mich zu Colpitts- bzw. Clapp Oszillatoren belesen, und bin dem Vorschlag gefolgt, die Spule quasi in Serienresonanz zu betreiben, indem ich sie über einen weiteren C von 1500pf in Reihe an den Oszillator ankoppele. Diese Maßnahme hat die Schwingfrequenz - völlig kontra-intuitiv! - gesenkt, obwohl die Spule jetzt insgesamt gut 500pF (drei mal 1500pF in Serie) statt vorher 760pF "sieht".

Leider stimmt jetzt "rein gar nichts mehr".


Die Abhängigkeit zirkulierender Ströme und Induktivität scheint bei einigen Ferriten tatsächlich praktisch relevant zu sein, was ich ja erst nicht so recht glauben wollte...

Experiment: 22k Trimmer in Reihe mit der Oszillator-Stromversorgung: Damit gelingt es, die Betriebs-Spannung des Oszillators zwischen gut 6V und etwa 1,5V zu variieren. Diese Maßnahme ändert, neben den internen Transistorkapazitäten, die aber vermutlich ganz gut in den äusserlich angeschalteten C's von 2*1500pF (Masse-Emitter-Basis) untergehen sollten, natürlich sehr die Beaufschlagung des Schwingkreises mit "Leistung", sei es insgesamt auch nur die Grössenordnung kleiner 1mW.



Neue Versuche/Ergebnisse:

Rechnung L= 25330 : (f(MHz))^2 : 500pF

Spule von real etwa 2000 uH
(90 Wdg. HF-Litze 25x0.07 in Schalenkern "SKK10" Ferrit Manifer183 Nenn-Al=250)
mehrfach als LW-Schwingkreis erprobt, daher "plausibel" L=2mH
Oszillatorbetriebsspannung 6,54V ==> qrg 353khz entspr. L=406uH Fehler -4.9-fach
Oszillatorbetriebsspannung 1,57V ==> qrg 64.2khz entspr. L=12291uH Fehler +6,1-fach


handelsübliche Spule mit CuL auf Ferritkern, beschriftet "Fastron 22uH 3A"
die vermutlich gegenwärtig beste Referenz meiner Bastelkiste
Oszillatorbetriebsspannung 6,51V ==> qrg 936khz entspr. L=57.8uH Fehler +2.6-fach
Oszillatorbetriebsspannung 1,48V ==> qrg 325khz entspr. L=479uH Fehler +21.7-fach


Eine bemerkenswerte Frequenzvariabilität!! Warum gibt es eigentlich C-Dioden und Drehkondensatoren??



3 Windungen "einseitig" gewickelt, Schaltdraht mit PVC-Isolierung
auf Ringkern RIK10 Material N30, Nenn-Al 1760nH/Wdg^2
keine Funktion


5 Windungen ca. 50% bewickelt, Schaltdraht mit PVC-Isolierung
auf Ringkern RIK10 Material N30, Nenn-Al 1760nH/Wdg^2
Oszillatorbetriebsspannung 6,47V ==> qrg 1721khz entspr. L=17uH Al=680nH/Wdg^2
bei Verringerung der Spannung baldiger Schwingungsabriss


12 Windungen gleichmässig Kern-füllend, Schaltdraht mit PVC-Isolierung
auf Ringkern RIK10 Material N30, Nenn-Al 1760nH/Wdg^2
Oszillatorbetriebsspannung 6,46V ==> qrg 472.6khz entspr. L=226.8uH Al=1575nH/Wdg^2
Oszillatorbetriebsspannung 1,70V ==> qrg 471.5khz entspr. L=227.9uH Al=1583nH/Wdg^2
Hier erstaunlich stabil und auch erstaunlich konsistent mit der Erwartung, wäre nicht das "Desaster" vorher schon eingetreten.
bei Verringerung der Spannung unter 1,7V Schwingungsabriss.






Alles ganz schön wüst! Hmmm. Und was lerne ich daraus?

- Hier gibt es eine Menge fitter und sehr hilfbereiter Menschen!!! Danke!
- Quarze resonieren nicht nur auf Grundwelle und ungeraden Obertönen,
sondern bei "ungeeigneter Umgebung" auch mal ganz woanders!
- Mit Spulen ist in der Amateurpraxis "nicht zu spaßen".
- Induktivitäten auf Ferritkernen werden bei steigendem Strom manchmal kleiner.
- Oszillator-Betriebsspannung auf jeden Fall immer stabilisieren!
- Oszillatoren sind "eine Wissenschaft für sich".
- Verschiedene Ferrite verhalten sich unterschiedlich.
- Verteilung der Windungen auf Ringkernen ist auch ein Faktor.
- Ferrite im VFO?? Na, lieber nicht!
- So komme ich meinem Ziel, der brauchbaren Bestimmung von Induktivitäten und Al-Werten,
scheinbar leider nicht näher...




Vielleicht bau ich demnächst einen weiteren Oszillator mit einem S-Fet und schau mal, wie der sich "macht". Heut schaff ich das nicht mehr, Leben besteht ja nicht nur aus Spulen, hihi...


Liebe Grüsse
Dennis

Zitat

Original von DL2VER
Hallo Dennis,
...
Du bis jetzt mal schuld, dass ich mit meinem Hobo nicht weiterkomme ,
...
73 de Heiko, DL2VER
...

Hallo Heiko!

Ich nehme die "Schuld" nicht an.

Gruss
Dennis


PS: Die Schaltung von VK2ZAY gefällt mir! Danke Günther für diesen Tipp!

PPS: Ich hab auch noch eine Schaltung gefunden:
Y25RD L-Meter Funkamateur 1988