Meetbrug HF-Messungen für den Funkamateur

Waarschijnlijk wordt de onbalans die je niet weg krijgt veroorzaakt door imaginaire deel van de impedantie.
Meestal heeft een brug een C en een R waarmee je nult.

Er zijn heel veel soorten. Terman heeft een boek over RF metingen, uit de jaren 30. Daar staan er iets van 15 beschreven.

Voor RF worden vaak een admitance brug gebruikt. Die meet Y=G+jB
Een impedantie brug meet Z=R+JX. Maar er zijn ook bruggen die alleen spoelen of condensators of weerstand meten. En andere meten alles. De meeste bruggen waren LCRG bruggen, impedantie en admittance bruggen waren veel zeldzamer en zeker voor RF.

Je moet zorgen voor drie standaards. Een open, short en load. Daarmee kan je de brug testen. In welk boek vaqn nussbaum staat hij ? Ik heb 3 boeken van hem.

De grootst op dit gebied waren WK en GR. General radio heeft decenia lang een maandelijkse publicatie gehad. De GR experimenter met veel info. Die zijn te vinden op de site van IET (de voormalige GR brugbouw afdeling)

Ik heb hier een hele berg bruggen. De meeste van GR maar ook een HP en een ESI. Ik heb alleen nog geen RF admittance of impedantie brug

De 2 spoelen in serie vormen één tak van een brug (Wheatstone). De potmeter en de onbekende imp. vormen de andere tak. Tussen beide takken hangt de diodedetector. Als beide spoelen gelijk zijn en de onbekende impedantie is gelijk aan de met de potmeter ingestelde waarde dan is er evenwicht en geen uitslag van de meter (beide zijden staat gelijke spanning).

Er is echter wel energie nodig om te kunnen meten. Die voer je via de linker spoel toe vanuit een signaal generator. Je meet de impedantie n.l. bij een specifieke frequentie.

Omdat je meter ongevoeliger is zul je wat meer signaal moeten toevoeren.

De meest eenvoudigste versie is de Return-Loss bridge, hierbij komt er ook HF uit en kun je allerlei meetinstrumenten die direct HF kunnen meten als detector gebruiken. B.v. scoop, AC millivoltmeter, Spectrum analyzer, diodekop + FET-voltmeter, enz.

Waarom schrijft het boek dan een log potmeter voor, lin lijkt me handiger.

Ik snap de werking dus wel, maar ik snap niet dat ik mijn onbekende impedantie maar tot 150Ω kan 'nullen'.

Als de de twee spoelen in serie even vervangt door twee gelijke weerstandjes (b.v. 50 of 100 Ohm) dan kun je de brug op juiste werking controleren met een gelijkspanning (+ op X2-test, - op knooppunt weerstandje en P1). Je moet dan tot 0 kunnen regelen (niet helemaal want beneden 0,2V spert de diode).

In een HF meting regel je de potmeter tot minimale uitslag, alleen als de te meten impedantie reëel is (b.v. een resonante antenne) dan zal je meter vrijwel op 0 komen (zie verhaal van Fred).

Een lineaire potmeter is niet handig. Want terwijl het verschil tussen 20 ohm en 50 ohm wel heel belangrijk is, is het verschil tussen 860 ohm en 890 ohm totaal onbelangrijk (en waarschijnlijk niet eens te meten).

@Mans, klopt dat wel? Stel dat de potmeter 1k is, en je weerstandjes 50 ohm, dan varieert de spanning op het knooppunt van 50% tot 95,5% van de gelijkspanning. Behalve dat je geen nul krijgt, lijken me de spanningen met een gewoon batterijtje erg hoog voor de 0,2 mA-meter.

@TS, je informatie is mager. Bij welke frequentie meet je, wat voor kerntje gebruik je, hoeveel windingen hebben de wikkelingen (ieder 5 ) ?

WAT gaat er mis bij het nullen?
Stel, je hangt een R van 470 ohm aan de X2-test. Moet je de potmeter dan helemaal naar 1k draaien om de meter zo laag mogelijk te krijgen, en kom je er dan nòg niet?
Of kom je wèl een minimum tegen, en loopt de meter dan weer op?

Proefje: hang aan X2-test net zo'n potmeter. Kun je die wèl nullen? Een betere symmetrie kun je niet krijgen.

Ik heb het even snel nagebouwd. Met als "onbekende" een R van 470 Ohm en 3 MHz uit de meetzender kan ik een mooie nul vinden. Ook 47 of 150 Ohm geven een duidelijke 0

FET, ja dat is zo. Had niet zo ver doorgedacht, zocht een snelle methode om de brug met DC te controleren.

Dat ding heb ik een jaartje of twee geleden ook gebouwd en naar ik mij kan herinneren had ik hetzelfde probleem.
Bovendien heb ik een veel te klein kastje gebruikt zodat de toen gepoogde wijzigingen smoorden in gepruts ineen te enge ruimte.
Vermoedelijk al -/:;€&@ in een doosje gestopt met de tekst: ,, nog te doen" .
Het topic is een leuke aanleiding het ding op te zoeken en opnieuw ter hand te nemen.

Ik test met een 1MHz blokgolf, 5V pp. Maar volgens mij doet de frequentie er niet toe.

Ik heb nergens geschreven dat ik niet nullen kan. Ik kan echter maar tot 150Ω nullen dan zit de potmeter P1 aan zijn max.

@FET
Zoals jij beschrijft dus met een niet-nul:nul:niet-nul doet hij maar met een test impedantie van 0..150Ω

[Bericht gewijzigd door flash2b op zondag 26 januari 2014 23:33:38 (21%)]

Bij gebrek aan beter gebruik ik een 10K log potmeter. Ik vind een nul voor alles tussen 10 ohm en 1K. Mijn ringkern is van 43 materiaal. Ik vind steeds een duidelijk minimum (dip).

@Hieronder. Ik heb even getest met 1MHz sinus en blokgolf. Met een blok wel een minimum, maar geen nul. Als ik met blokgolf op min. regel en dan sinus aansluit (potmeter zelfde stand) is de meter wel nul.

Mijn verdenkingen bij Flash2b gaan naar het kernmateriaal en/of het gebruik van een blokgolf.

Met een blokgolf ? De bruggen die ik ken werken met een zo schoon mogelijke sinus. Bij 1 MHz gaan skin verlies en paracitaire capaciteit en zelfinductie al behoorlijk meespelen. Het kan best zijn dat op 1 MHz daardoor de impedantie niet boven 150 Ohm uitkomt.
Bij mijn bruggen maakt de frequentie heel wat uit.

Mijn kern komt uit de rommel doos, maar is duidelijk ferriet. In het boek word de in hoofdstuk 1 gebouwde blokgolf generator gebruikt voor dit experiment. Vandaar dat ik een blokgolf gebruik.

Hoe kom je er achter wat voor type materiaal de kern is?

De Al kun je vinden door er wat windingen om te leggen en dan de zelfinductie meten. (de secundaire moet er daarvoor af zijn, die beïnvloedt de meting nog al).

Ook kun je met de drie voltmeter methode de complexe impedantie meten op 1 MHz. (een weerstand in serie met de spoel. Weerstand moet in waarde ongeveer gelijk zijn aan impedantie spoel. Meet generator spanninmg, spanning over DUT en over de weerstand, wil ik nog steeds eens doen, dit was de manier voor er vector voltmeters en vna's waren ) Daarna moet je wel de nodige wiskunde toepassen (ik heb sinds gisteren toevallig via een mailinglist een excelblad die dat doet gekregen).

Het is goed mogelijk dat de Al dan helemaal inzakt. Dat kun je ook wel met een generator en scoop bepalen. De reactantie moet stijgen met de frequentie.

Maar bij een trafo is de wikkelverhouding en impedantie transformatie onafhankelijk van het kern materiaal. Ik weet echter niet in hoeverre de reactantie belangrijk is bij trafo's.

Een blokgolf is niet zo handig voor de meeste RF metingen.
Bouw een sinus oscillator.

Bijv.
http://en.wikipedia.org/wiki/Colpitts_oscillator

Grappig dat in hoofdstuk 1 van het boek de blokgolf generator wordt voorgesteld omdat hij zo universeel is en makkelijk te bouwen. Alle experimenten in het boek worden gedaan met die generator.

Ik kan natuurlijk mijn één van mijn functie generators eraan hangen, maar mijn mooiste gaat maar tot 4 MHz.

Pulse generators heb ik tot 50 MHz.

Vind het jammer dat ik nu al bij hoofdstuk 2 strand, op zo'n eenvoudige schakeling. Maar ik meet gewoon door, hoor!

Een blokgolf generator is ook universeel en eenvoudig te maken.
Maar er zijn ook nadelen aan zo'n blok.

Voor RF (HF, VHF, UHF etc.) experimenten gebruik ik meestal een sinus. Het is ook moeilijk om een blok te maken bij hoge frequenties.

Ik heb hier deel drie uit die reeks. Daar staan een aantal van dit soort bruggen. Maar bij de tekening staat steeds oscilloscoop of analyser als detector. Dat zijn hoogohmige spanningsmeters. Een draaispoel metertje is een laag-ohmige stroommeter. Heb je een scoop geprobeerd als detector ? Ik zie ook geen vermelding van een blokgolf als generator maar mogelijk lees ik er over heen.

Een impedantie is afhankelijk van de frequentie, dat is nu eenmaal het kenmerk, zowel R als jX veranderen.

Maar met een blokgolf heb je niet 1 frequentie maar ook een heel nest harmonische. Dus jou DUT kan best maar 150 Ohm zijn omdat een component voor een blokgolf een samengestelde impedantie heeft. Mogelijk meet hij 1k op 1 MHz maar is maar 50 Ohm voor de hoogste componenten (en de eerste 10 zijn meestal niet verwaarloosbaar, dat is dus tot 10 MHz). Met een scoop als detector zie je waarschijnlijk wel wat er gebeurd.
Hij meet R+jX samen en R kan wel mijn of meer gelijk blijven, de jX componenten gaan aardig veranderen,. Daarom is een 1 M scoop met iets van 15pF op 100 MHz nog maar iets van 30 Ohm.

Het is onderstaand boek:

http://shop.vth.de/hf-messungen-fur-den-funkamateur.html

Deze bevat de drie losse delen (die niet meer leverbaar zijn) in een dikker deel. Alleen deel één is heruitgegeven met een update.

Mijn DUTs waren normale kool weerstanden. Ik heb verschillende geprobeerd. Als je op mijn foto de schaal verdeling ziet, dan zie je dat 150 aan het einde van de schaal zit.

De impedantie meetbrug wordt in het boek gebruikt omdat de uitgang van de LTC1799 blokgolf generator niet 50Ω aan kan sturen volgens mij.

Ik waardeer het erg dat jullie allen mij zo snel hier helpen. Ik wil me wat meer verdiepen in HF, omdat het me leuk lijkt.

Fred ik zal de weerstanden ook eens vergelijken met mijn LCR meter, maar die kan maar tot 10KHz.(100, 120, 1K en 10K).

Als het allemaal niet mocht lukken, dan bouw ik het nogmaals op met een ander kerntje, aangezien schimanski het in één keer werkend had.

Een nul vinden op 1 MHz betekent: de brug is in balans voor 1, 3, 5, 7, ... MHz.
Op de hogere impedanties lukt dat niet meer, omdat de parasitaire capaciteiten dan een te grote rol gaan spelen op die hogere harmonischen.

En wat als je straks een antenne wilt gaan meten? Dan krijg je met een blokgolf ook geen goede nul, omdat die antenne op de harmonischen niet dezelfde impedantie heeft als op de ontwerpfrequentie.

Op 27 januari 2014 11:44:17 schreef flash2b:Als het allemaal niet mocht lukken, dan bouw ik het nogmaals op met een ander kerntje..

Het probleem met ferriet is dat je niet kunt zien welk type je hebt. Er is veel info te vinden op het net, b.v. http://people.zeelandnet.nl/wgeeraert/ferrietNL.htm

Een zeer korte samenvatting uit het boekje Ferriet Info van PE1ABR: Er is ferriet dat boven een paar 100 Khz al niets meer doet. Ferriet op basis van mangaan en zink (MnZn) heeft een lage weerstand en is bruikbaar tussen LF en max. 0,25 à 3MHz. Boven de max. frequentie nemen de verliezen zeer snel toe. MnZn ferriet heeft een zeer hoge permeabiliteit en dus met weinig windingen heb je al veel zelfinductie. Het is goed bruikbaar voor ontstoren (smoorspoel) en minder goed voor HF-trafo's. Dit soort kom je veel in schakelvoedingen tegen.

De andere soort is NiZn ferriet. Dit heeft een hoge weerstand en is goed bruikbaar voor HF-trafo's. Het heeft lagere permeabiliteit (voor hoge zelfinductie bij lagere freq. heb je dus veel windingen nodig, hetgeen een nadeel kan zijn). Het is bruikbaar vanaf 0,5MHz en de max. freq. kan wel 100Mhz of hoger zijn voor bepaalde soorten.

Dat is een leuke site. Mans, Jij had het over een boekje. Is dat ergens te downloaden ? of ben ik gewoon scheel en kijk ik er overheen ?

Ik was dus scheel, links staan allemaal onderin. Niet ver genoeg gescrolled. Echt gaaf, een enorme berg doc over feriet, Daar had ik nog bijna niks van maar wel een hoop onbekende kernen om eens leuk aan te meten. Ik had daar een tijdje terug al een begin mee gemaakt : http://www.pa4tim.nl/?p=4717

[Bericht gewijzigd door fred101 op maandag 27 januari 2014 17:56:21 (53%)]

Onderaan de pagina, 3 delen in PDF te downloaden

(chips, Fred101 is het nu ook opgevallen, dus nu dubbel)

Helaas zit er een wachtwoord op de FTP server, dus als iemand het aan me kan mailen, dan graag.

@benleentje, bedankt voor de gok!

Ik heb op de bolle gok een wachtwoord geprobeert en dat bleek gewoon ferriet te zijn.

Inmiddels gelukt om te nullen op 560Ω.

Zoals FET al vermelde gaat het met een sinus veel beter, maar met een blokgolf lukte het me ook. De frequentie is nog steeds 1 MHz, maar duidelijk een dip te zien door het draaien aan de potmeter.

Niks aan de opstelling veranderd, dus het zal wel een slecht contact van de meet klemmen zijn ofzo.

Alles maar eens ordentelijk in een mooi kastje stoppen, beter voor de stabiliteit.

Het leesvoer van Schimanski is ook leuk. Wat ik begrijp is dat ik de A_L kan bepalen met 10 windingen uit de gemeten inductie. Die laatste kan ik gemakkelijk bepalen met mijn LCR meter op lage freqentie. Ik neem aan dat met 'lage' ik de 100Hz of 120Hz moet gebruiken en dat 1KHz en 10KHz de 'hoge' zijn.

In het boek werd trouwens een RIK20 kern gebruikt.

Op 27 januari 2014 08:13:46 schreef flash2b:
Hoe kom je er achter wat voor type materiaal de kern is?

Zie ook http://www.circuitsonline.net/download/93/schakeling-ontwerp/mini-ring…