Einbau von frequenzbestimmenden Bauelementen

  • Hallo Selbstbauer,
    nehmen wir an, es soll ein QRP-TRX für Aktivitäten im Freien gebaut werden. So ein TRX wird mitunter im Rucksack transportiert, muß Stöße aushalten und sollte einen Sturz aus 1 m Höhe überstehen. Es wäre schön, wenn der TRX trotz allem unbeschadet seinen Dienst versieht. Wenn man einen Bausatz erwirbt, geht man davon aus, dass der Entwickler des TRX auch für die mechanische Stabilität gesorgt hat, so dass sich bei einem Stoß die Frequenz nicht oder nur gering ändert. QRPeter hat z.B. bei dem Mosquita empfohlen, beim Einbau eines Ringkerns die Spule während des Lötens straff gegen die Platine zu ziehen, so dass der Ringkern stabil aufsteht. Näher betrachtet, liegt der Kern nur entlang einer Linie auf. Die in der Platine verlöteten Drähte bilden dabei eine gewisse Abspannung des stehend eingebauten Kerns. Die Abspannhöhe über der Platinenoberfläche ist gering, weil ja die zu verlötenden Drahtenden in dem auf der Platine aufsitzenden Bereich den Kern verlassen. Wie bei der Abspannung eines Antennenmastes wäre es zur Vermeidung von Lageänderungen bei Stößen quer zur vertikalen Einbauebene des Kerns zweckdienlich, möglichst weit oben abzuspannen. Drähte vom oberen Bereich des Kerns schräg auf die Platine zu führen, beansprucht Bauraum, der nicht immer zur Verfügung steht.
    F1: Wie haltet Ihr es mit dem Lagefixieren von Ringkernen? Habt ihr Erfahrungen mit der Stoßempfindlichkeit? Baut ihr die Ringkerne immer stehend ein? Ist ein Fixieren mit Kleber anzuraten?
    F2: Ich habe vor, einen 80m-QRP-TX freiverdrahtet über einer Massefläche zu bauen, um erste Erfahrungen im Senderselbstbau zu sammeln. Bei dieser Ugly-Bauweise habe ich keine Bohrungen, durch die ich die Drähte eines Ringkerns ziehen und verlöten kann. Ein Ringkern würde mehr oder weniger stabil über der Massefläche sitzen. Was passiert, wenn ich den Ringkern flach auf die Massefläche auflege? Sollte ich dann unter dem Kern eine Leiterflächeninsel vorsehen? Wass passiert in Bezug auf die HF-Eigenschaften, wenn ich den liegenden Kern mit einer Schraube und einer Unterlegscheibe auf der Platine befestige? Die Schraube läge dann konzentrisch zur Kernachse; die Scheibe parallel zum Kern bzw. zur Platinenoberfläche.
    F3: Den TX will ich in ein Alu-Gehäuse eines ausgedienten PC-Modems einbauen. Auf der Modemplatine befand sich ein Quarz, der flach aufliegend mit einem doppelseitigem Klebeband auf der Oberfläche fixiert war. Ich habe keine Vorstellung, warum der Modementwickler dies so vorgesehen hat. Jedenfalls war ich beim Auslöten des Quarzes beeindruckt, wie fest der Quarz fixiert war. Würdet ihr es als praktikabel ansehen, einen Ringkern oder einen Quarz liegend mit doppelseitigem Klebeband über der Massefläche zu fixieren?
    Ich nerve mit meinen Fragen? Keine Angst, ich werde bald mit dem Bau beginnen- habe dann weniger Zeit zu schreiben :)
    73, Roland, DF8IW

    ***Ich baue selbst, also bin ich.***

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    Original von DF8IW
    Hallo Selbstbauer,
    Wenn man einen Bausatz erwirbt, geht man davon aus, dass der Entwickler des TRX auch für die mechanische Stabilität gesorgt hat, so dass sich bei einem Stoß die Frequenz nicht oder nur gering ändert. QRPeter hat z.B. bei dem Mosquita empfohlen, beim Einbau eines Ringkerns die Spule während des Lötens straff gegen die Platine zu ziehen, so dass der Ringkern stabil aufsteht. Näher betrachtet, liegt der Kern nur entlang einer Linie auf. Die in der Platine verlöteten Drähte bilden dabei eine gewisse Abspannung des stehend eingebauten Kerns. Die Abspannhöhe über der Platinenoberfläche ist gering, weil ja die zu verlötenden Drahtenden in dem auf der Platine aufsitzenden Bereich den Kern verlassen. Wie bei der Abspannung eines Antennenmastes wäre es zur Vermeidung von Lageänderungen bei Stößen quer zur vertikalen Einbauebene des Kerns zweckdienlich, möglichst weit oben abzuspannen. Drähte vom oberen Bereich des Kerns schräg auf die Platine zu führen, beansprucht Bauraum, der nicht immer zur Verfügung steht.


    73, Roland, DF8IW


    Denke an Masse x Beschleunigung. Die Masse des Ringkerns ist sehr gering, da passiert nichts. Ich habe noch nicht erlebt, dass sich ein Ringkern in eingelötetem Zustand davon gemacht hat.

    73/2 de Peter, DL2FI
    Proud member of Second Class Operators Club SOC and Flying Pig Zapper #OOO (Certificated Kit Destroyer)

  • Hallo Roland,


    ich kann zu der Stoßempfindlichkeit von Sendern (noch) nicht viel sagen, mein erster Eigenbau steht kurz vor der Vollendung und war noch nicht im Einsatz.


    Aber ich kann eine Aussage zu der Stoßfestigkeit frequenzbestimmender Bauteile machen, und zwar aus dem Bereich Flug- und Automodellbau. Insbesondere bei Automodellen ist es mittlerweile so, dass die ab und an mal mit NCAP-Crash-Geschwindigkeit in nicht verformbare Barrieren einschlagen und die Empfangselektronik das überlebt. Das heißt, ca. 1,2 Kg Fahrzeug schlagen da ungebremst mit ca. 50 - 60 Stundenkilometern frontal ein. Bisher ist mir in mehreren Jahren Praxis weder ein Empfänger (40 MHz) noch ein Quarz dadurch zerstört worden, und die Quarze sind meist "nur" gesteckt und nicht zusätzlich fixiert! Also sollte ein TRX auch einen Fall aus 1m Höhe überleben.


    Wenn alle Komponenten sauber und stabil eingebaut sind, sollte mechanische Beanspruchung kein Problem darstellen, solange Du keine Ringkerne mit mehreren Zoll durchmesser da drin hast.


    Um stehende Ringkerne zu fixieren würde ich (wobei ich keine Ahnung habe, ob sich das auf die HF auswirkt!) jeweils rechts und links des Ringkerns ein etwas größeres Loch bohren und einen Kabelbinder durchziehen und damit den Ringkern festsetzen. Ist aber, wie Peter schon angedeutet hat, wahrscheinlich unnötig.

    73 de Stefan DK6TM

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    Original von DO7SKE
    Hallo Roland,


    Um stehende Ringkerne zu fixieren würde ich (wobei ich keine Ahnung habe, ob sich das auf die HF auswirkt!) jeweils rechts und links des Ringkerns ein etwas größeres Loch bohren und einen Kabelbinder durchziehen und damit den Ringkern festsetzen. Ist aber, wie Peter schon angedeutet hat, wahrscheinlich unnötig.


    Bei Elecraft, SWL und QRPproject werden die Spulen nicht gesondert befestigt.
    Ausnahmen:
    VFO Spule Mosquita wird mit 2 Komponenten Kleber vergossen.
    VCO Spule im K2 wird mit Kunststoffschraube fixiert.
    BFO Spule im K2 wird mit einem Miniaturwiderstand gegen die Platine gezogen, da der 0,1mm Draht zu dünn für die Halterung ist.

    73/2 de Peter, DL2FI
    Proud member of Second Class Operators Club SOC and Flying Pig Zapper #OOO (Certificated Kit Destroyer)

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    Original von DL2FI


    Bei Elecraft, SWL und QRPproject werden die Spulen nicht gesondert befestigt.
    Ausnahmen:
    VFO Spule Mosquita wird mit 2 Komponenten Kleber vergossen.
    VCO Spule im K2 wird mit Kunststoffschraube fixiert.
    BFO Spule im K2 wird mit einem Miniaturwiderstand gegen die Platine gezogen, da der 0,1mm Draht zu dünn für die Halterung ist.


    ...und die VFO-Spule des K1, mit ner Kunststoffschraube, ner ebensolchen Mutter und zwei Scheiben ebenfalls aus Kunststoff :D


    Meine Erfahrung: Die Windungen mit etwas Weißleim (Holzleim) festlegen, das verändert die Frequenz nach dem Trocknen des Leims nicht mehr und man kann zur Not die Windungen auch mal wieder abwickeln...


    72 Hannes, DL9SCO

    72 de Hannes, DL9SCO

    Edited once, last by DL9SCO ().


  • Aber bitte nur die VFO Spule, nicht die anderen. Auch Weißleim versifft die Platine beim nächsten Löten. Noch schlimmer: Silicon fürs Badezimmer. Die beim aushärten freiwerdende Essigsäure frisst die Leiterbahnen weg.

    DL0AQB - Transfer Listserver <> Forum

  • Danke für die Antworten auf meine Fragen. Wenn ich mal zusammenfassen darf:


    1. Bei der Konstruktion eines Gerätes nicht so gut wie möglich - sondern so gut wie notwendig vorgehen. Mein erster Gedanke war, ein nicht kaputt zu kriegendes Gerät wäre das, was das Herz eines Funkers höher schlagen lässt. Die Anforderungen an ein Amateurgerät sind niedriger als etwa in der Automobiltechnik, Flugtechnik, Weltraumtechnik, Militärtechnik. Die Erfahrungen mit bisherigen Amateurgeräten zeigen, dass die Stoßempfindlichkeit kein Hauptproblem darstellt. Besonders überzeugend fand ich die Beispiele aus dem Modellbau, insbesondere, wenn ich an ein abgestürztes Flugzeug denke, welches danach zumindest HF-mäßig noch ansteuerbar ist.
    2. Die Messungen von W7EL aus 1998 zeigen, dass ein Festlegen von Windungen auf einem Ringkern und ein mechanisches Fixieren auf einer Platine in einem VFO wichtig sind. Alle dazu verwendeten Materialien (auch Epoxide) haben einen Einfluss auf die Schwingkreisgüte Q und die Induktivität L. Das L kann man noch über die Windungszahl und die Verteilung der Windungen auf dem Ringkern beeinflussen. W7EL hatte mit Silikon die geringste Verschlechterung des Q festgestellt. Es scheint Silikonkautschuk (GE Silicone II) ohne Essigsäure zu geben.
    => Wegen der verschiedenartigen Zusammensetzungen der Fixiermaterialien scheint es angeraten, nach den Fixieren das L und das Q zu prüfen, um keine Überraschungen zu erleben. Wer keine Fixiermaterialien verwendet, hat diese Probleme nicht - aber möglicherweise Probleme wegen mechanischer Instabilitäten…
    3. Das Problem des Annäherns/Befestigens einer Spule an Leiterflächen und des Einführens einer Befestigungsschraube in einen Ringkern bleibt noch offen. Gibt es eigentlich im Inneren eines Ringkerns ein magnetisches Feld, welches eine Befestigungsschraube durchströmt? Von W7EL habe ich gelernt: Wichtig ist, in wie weit das Q verschlechtert wird, d.h., inwieweit die Schwingung bedämpft wird bzw. die Schwingneigung nachlässt. Glücklich der, der das Q messen kann.


    73, Roland, DF8IW

    ***Ich baue selbst, also bin ich.***

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    Original von DF8IW
    3. Das Problem des Annäherns/Befestigens einer Spule an Leiterflächen und des Einführens einer Befestigungsschraube in einen Ringkern bleibt noch offen. Gibt es eigentlich im Inneren eines Ringkerns ein magnetisches Feld, welches eine Befestigungsschraube durchströmt?


    Wenn Du eine Kunststoffschraube nimmst klappt das schon...mach Dir einfach nicht allzuviele Sorgen beim Basteln :D

    72 de Hannes, DL9SCO

  • Hallo Roland,


    Metall im Ringkernzentrum könnte problematisch werden wegen eventueller Wirbelströme. Wäre zu testen. Totales Gift ist es, wenn die Schraube mit Befestigungselementen eine Kurzschlußwicklung um den Kern bildet.


    73 Reiner

  • Hallo Sven und Jürgen,
    nach amidon.de befinden sich die _meisten_ (d.h., nicht alle) magnetischen Feldlinien im Inneren des Ringkerns. Wenn eine Windung auf dem Ringkern von einem Strom durchflossen wird, dann entsteht ein magnetisches Feld, wobei sich im Ringkernmaterial Elementarmagnete entlang der Feldlinien ausrichten. Es muss einen Grund geben, warum nicht alle Feldlinien im Ringkernmaterial verlaufen und z.B. mit dem umgebenden Material wechselwirken. Ich bin kein Physiker oder Chemiker oder theoretischer Elektrotechniker: Es könnte sein, dass die die Elementarmagnete bildenden Atome (u.a. Fe-Atome) in dem Material nicht gleichmäßig verteilt sind, dass der Ringkern unrund ist und eine gewisse Rauigkeit aufweist, dass sich die Windungen nicht ideal an den Kern schmiegen und (ungleichmäßige) Abstände zueinander besitzen, so dass die Feldlinien gestreut werden. Das müsste aber besser in "Amateurfunkbasteln Theorie" besprochen werden…
    Einfluß des Ringkerndurchmessers: Wenn man nur eine Windung verwendet, dann stehen die Feldliniien tangential zum Ring. Je größer der Ring, desto näher liegt der Ring bei den Feldlinien. Der beste Ring wäre also einer mit dem Durchmesser unendlich. Schlußfolgerung für die, die Platz auf der Platine haben: ein T50-6 scheint besser als ein T37-6.
    73, Roland, DF8IW

    ***Ich baue selbst, also bin ich.***

    Edited once, last by DF8IW ().

  • Hallo,


    zumindest bei Eisenpulverkernen sollte man mit den Idealvorstellungen vom Ringkern etwas vorsichtig sein. Wenn alle Feldlinien nur im Ringkern sind, sollte es ja egal sein, wo ich die Windungen aufbringe. Dann wäre es auch nicht möglich, die Induktivität um mindestens 20% zu ändern, je nachdem, ob die Windungen dicht beieinander oder breit gestreut über den Kern angebracht werden. Und irgendwo war auch mal eine Bauanleitung für Bandpaßfilter mit einem (roten Eisenpulver-) Ringkern. Der Koppelfaktor der um 180° versetzten Spulen lag wohl knapp bei 0,5. So ein Eisenpulverkern ist halt ein Eisenkern mit zwar kleinen, aber vielen Luftspalten. Und so ganz einflußlos dürfte da die Umgebung nicht sein, sonst würde man in Filtern auch die Ringkernachsen nicht gegeneinader versetzen.


    73 Reiner

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    Original von DL8LRZ
    Hallo,


    zumindest bei Eisenpulverkernen sollte man mit den Idealvorstellungen vom Ringkern etwas vorsichtig sein. Wenn alle Feldlinien nur im Ringkern sind, sollte es ja egal sein, wo ich die Windungen aufbringe. Dann wäre es auch nicht möglich, die Induktivität um mindestens 20% zu ändern, je nachdem, ob die Windungen dicht beieinander oder breit gestreut über den Kern angebracht werden.


    73 Reiner


    Reiner, das hat aber einen anderen Grund. Die Wicklungskapazität liegt ja parallel zur Kreiskapazität. Durch mehr oder weniger spreitzen der Wicklung änderst du die Kapazität und damit die Resonanzfrequenz des Kreises.

    73/2 de Peter, DL2FI
    Proud member of Second Class Operators Club SOC and Flying Pig Zapper #OOO (Certificated Kit Destroyer)

  • Hallo Peter,


    wenn ich auf einem T94-2 10 Windungen 0,5mm Draht aufbringe und 470pF Kreiskapazität angeschaltet habe (habe gerade so ein Filter gebaut), bezweifle ich stark, daß die erreichbaren Frequenzänderungen bis zu 10% nur auf Wickelkapazitäten zurückzuführen sind. Da müsste ja die Wickelkapazität fast 100pF erreichen im zusammenschobenen Zustand.
    Ich habe jetzt mal 2x20cm ( Drahtlänge oben etwa 25cm) von diesem Draht eng verdrillt und ca 22pF gemessen. Das ist zwar mehr, wie ich erwartet hatte, aber es fehlen immer noch mindestens 70pF, und dann liegt die Schaltkapazität auch noch von Wdg zu Wdg.Selbst wenn ich zugute halte, daß die Drähte auf dem Kern sich auf 2 Seiten sehen und beim Verdrillen nur auf einer, fehlen immer noch 50pF. Aber am meisten stört mich, warum ich den Trimmer um rund 20pF erhöhen muß, wenn ich 1 Windung von 5mm auf 15mm Abstand (ca 70 Grad, obiges Beispiel) zur vorhergehenden verschiebe. Da dürften sich ja kaum Kapazitäten in dieser Größenordnung ändern. Ich kann nicht so recht sehen, daß das die Schaltkapazität allein verursacht. Aber vielleicht kann es jemand erklären, wo der Rest herkommt.


    73 Reiner

    Edited once, last by DL8LRZ ().

  • Lbe OMs,


    die Frequenzänderung eines Kreises durch Verschieben der Windungen auf einem Ringkern (wenn dazu Platz ist) hängt meines Erachtens nicht mit der Änderung der Wicklungskapazität zusammen.


    Bei Ferritstäben habe ich beobachtet, daß der AL-Wert geringer ist, wenn man die gesamte Länge bewickelt als wenn man eine Wicklung in der Mitte des Stabes aufbringt.


    Das gleiche dürfte auch für Ringkerne gelten. Ich nehme an, der listenmäßige AL-Wert gilt für eine gleichmäßig auf den Umfang verteilte Wicklung (das ist ja eine allgemeine Empfehlung). Bewickelt man dagegen nur einen Teil des Ringkerns (mit dünnerem Draht), wird der Al-Wert höher. Daher kann sich eine Verschiebung der Windungen auch bei relativ hohen Parallelkapazitäten in einer deutlichen Frequenzänderung auswirken, eben weil diese Maßnahme eine Induktivitätsänderung verursacht !


    Noch etwas zum Thema des Magnetfeldes um einen Ringkern:
    Was mir einmal bei einem VFO mit Ringkern aufgefallen ist: Ein magnetisch gewordener Schraubenzieher verursachte durch das Alu-Gehäuse hindurch eine Frequenzverschiebung im kHz-Bereich!


    HW?


    73

    Ha-Jo, DJ1ZB

  • Hallo zusammen,


    vor dem gleichen Problem wie Reiner habe ich auch schon gestanden, Rechnung und Messung wollten nicht so recht zusammenpassen. Ich bin zu folgender Erklärung gekommen:
    Drähte, gleich ob verdrillt oder nicht, liegen isoliert auf dem Kern. Dieser Kern hat, je nach Material, einen von 0 verschiedenen Leitwert und ein Epsilon (E) grösser Eo. Der Verlustfaktor bei der Beiriebsfrequenz ergibt sich aus dem Verhältnis der beiden Werte Leitwert und Kapazität.
    Damit ergibt sich eine parallel zur Wicklungskapazität ( und gegf. "Verdrillungskapazität" ) liegende zusätzliche Kapazität zum Kern. Die Grösse dieser Kapazität hängt ab von
    - der Isolierwanddicke des Drahtes
    - des Verlustfaktors des Kernmaterials bei der Nutzfrequenz
    - des Abstandes ( und damit des Weges der Feldlinien im Kern ) der Windungen
    Was ist Eure Meinung zu dieser Erklärung, wo die zusätzliche Kapazität herkommt.


    vy 73 de Wolfgang, DC4UZ

    Kaum macht man es richtig, schon geht`s.

  • Hallo OMs,
    zunächst erst mal: Wir befinden uns doch im Kurzwellenbereich?


    > Wolfgang: "...Rechnung und Messung wollten nicht so recht zusammenpassen."
    Ich meine der AL-Wert mit dem Du gerechnet hast, ist nicht der, den der Hersteller des Ringkerns versprochen hat. AL-Wert= Haupteinfluß. Zu den Wickelkapazitäten kann ich nichts sagen.


    > Ha-Jo: "Ein magnetisch gewordener Schraubenzieher verursachte durch das Alu-Gehäuse hindurch eine Frequenzverschiebung im kHz-Bereich!"
    Das hätte ich bei <30MHz nicht erwartet. Ich denke, der _Magnetismus_ des Schraubenziehers hat hier keine Rolle gespielt.


    > Rainer: "...sonst würde man in Filtern auch die Ringkernachsen nicht gegeneinander versetzen."
    Das Ringkerne miteinander "sprechen", hätte ich auch nicht gedacht. Meinst Du mit "versetzen", die Achsen um 90° zueinander drehen oder einen Sicherheitsabstand einhalten?


    73, Roland, DF8IW

    ***Ich baue selbst, also bin ich.***