Fase verschuiving door een spoel

fred101

Golden Member

Je vond een condensator nog niet moeilijk genoeg ;-)

Download Qucs of Spice of simetrix. De eerste 2 zijn freeware en onbeperkt in het aantal actieve elementen. Ik gebruik meestal Simetrix voor het gewone werk en Qucs voor network analyse achtige dingen. Alle drie hebben een leercurve maar daar hebben we youtube voor.

Spoelen meet je bij voorkeur op een hogere frequentie. Ik gebruik meestal minimaal 10 kHz. Voor dit soort grote spoelen met kern is 10 kHz prima. Ik heb een meetbrug voor spoelen waarmee je pH kunt meten maar die begint pas bij 5 kHz en loopt tot 500 kHz. Meten daarmee is heel moeilijk, dat is spoelen meten met de meeste bruggen. Je krijgt heel veel valse dips.

Zet je LCR meter nooit op auto, zeker niet voor spoelen. Auto is voor wanneer je aan het bouwen bent en even wil checken of dat Ctje inderdaad in het goede bakje lag. De kans dat de meter de verkeerde mode pakt is te groot. Gebruik Ls (Lp gebruik je voor admitantie, Ls voor Impedantie)
Gezien de erg hoge weerstand vermoed ik dat je Lp hebt gebruikt of je hebt daadwerkelijk een luchtspoel van 10 mH gewikkeld mbv heel veel draad. Was het geen mOhm ? Bij 1 kHz is zo'n spoel 65 ohm in serie met 370 ohm. De reactantie valt in het niets bij de reële weerstand. Niet dat het daardoor niet kan maar een ideale spoel meten is al lastig genoeg, laat staan een met een enorme Rs en paracitaire capaciteit tgv al die windingen.

Plaatje uit qucs, op 10 kHz

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook maritieme en industriele PCBs
Frederick E. Terman

Honourable Member

Ik wil de fase verschuiving door een spoel berekenen.

Faseverschuiving gaat niet 'door' iets. Of je moet bedoelen: veroorzaakt door de spoel.

Verschuiving is trouwens een ongelukkige term. Tijdens het experiment 'verschuift' er niets; de fasen van spanning en stroom blijven constant.
Waar het om gaat is het faseverschil tussen twee dingen.

Bijvoorbeeld: tussen de spanning over de spoel en de spanning over iets anders (een weerstand, bijvoorbeeld). Of over de hele schakeling.
Of tussen de spanning over de spoel en de stroom door de spoel.

Dus: van welke dingen wil je de fase, of liever: het verschil tussen hun fasen, weten?

In dit (inmiddels flink versnipperde) topic heb ik nog niet gezien hoe je nu uiteindelijk meet. Misschien maakt een schemaatje alles wel ineens duidelijk!

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org
fred101

Golden Member

FET, dit is een nieuw topic, de andere ging over condensators

De vorige was 10 kHz, nu een met 1 kHz, zie je hoe lastig dat is ?

En een op 100 kHz (en een grotere weerstand ivm de magnitude

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook maritieme en industriele PCBs
Anoniem

Markkyboy, je slaat alles door elkaar. Je redenering klopt dus van geen kanten . Hou het simpel.

Een spoel kun je in gedachten beschouwen voor wisselspanning als een serieschakeling van twee weerstandscomponenten.

De eerste is de reële weerstand, ook wel ohmse weerstand genoemd.
Dat zijn de wrijvingsverliezen die de stroom ondervindt bij doorgang door de spoel. Die zijn evenredig met de lengte en omgekeerd evenredig met de doorsnede van de draad.
Daarover valt dan een 'drukverlies' van U=IxR en het vermogenverlies is I2xR.

De tweede component wordt gevormd door de zgn zelfinductie. De stroomdoorgang veroorzaakt een tegenspanning die dezelfde spanningsval geeft als zou het een weerstand betreffen.
Doordat die tegenspanning echter het gevolg is van de stroomverandering komt die later in de tijd.
De schijnbare weerstand Xl die door zelfinductie veroorzaakt wordt is recht evenredig met de frequentie in tegenstelling tot de ohmse weerstand die constant blijft (op parasitaire verschijnselen na)

Xl= 2πfL.

Je kunt die waardes nu in een grafiek uitzetten waarbij door conventie de reële weerstandswaarde op de horizontale as uitgezet wordt en de inductantie op de vertikale as. De spanningsval erover verschilt immers 90° in fase.

Verbind je nu beide waardes met een lijn, dan krijg je een zgn weerstandsdriehoek.
De schuine zijde is dan tevens de waarde van de impedantie.
Doordat beide 'weerstands'componenten 90° in fase verschoven zijn kun je die niet eenvoudig samentellen, maar hier kun je in de rechtjhoekige driehoek de stelling van pythagoras toepassen.
De impedantie Z is dan de wortel uit de som van de kwadraten van beide componenten.

De hoek gevormd tussen de weerstand en de impedantie is de maat voor de faseverschuiving tussen spanning en stroom door de spoel.

De stroom die de spoel neemt is dan U/Z.

Hoezo ik sla weer alles door elkaar?
Ik heb het meet schema aan gehouden van fred101
Ik heb met een oscilloscoop 1 probe over de serie weerstand gezet.
En een probe over de spoel.
Ik meet dan de de verschuiving van de spanningen (twee sinussen) met de scoop.

Ik ben echt aan mezelf gaan twijfelen, maar mijn berekeningen worden nog eens onderbouwd in het volgende YouTube instructie filmpje:

https://www.youtube.com/watch?v=vGe39DR-zYg

Cos phi=R/Z
Z=wortel(R^2+Xl^2)

Als R=369.38
Xl=65.88

Z=Wortel(369.38^2+65.88^2)=375.2 Ohm

cos phi= 369.38/375.2=0.984
Phi = 10.11 gaden

fred101

Golden Member

Je meet normaal gesproken de stroom en de spanning en die zijn in fase tov elkaar verschillend.

De spanning over de weerstand is indirect de stroom.

In de sim krijg ik een groter verschil in fase door de frequentie te verhogen of door bij een zelfde frequentie de serie weerstand van de spoel te verlagen. De frequentie verhoogd de Q dus een lagere verlieshoek.

De serie weerstand verlagen verhoogt ook de Q.

Nu is de verlieshoek afhankelijk van de reële weerstand. Hogere weerstand is een lagere Q en 1/Q = D dus een hogere D. D is de tan δ dus is het logisch dat een heel hoge serie weerstand (370 ohm) een heel lage Q en dus heel hoge tan δ geeft.

Maar weet je zeker dat die spoel zo'n hoge reële weerstand heeft. Plaats eens een foto van dat ding.
Om die 90 graden te zien moet de spoel 0 ohm weerstand hebben. Dat is de maximale Q, dus de minimaalste verlieshoek. 90 graden - die verlieshoek is wat de scoop laat zien. (maar het rekendeel laat ik liever aan FET over :-) ) Als ik het goed heb is de fase verschil wat je ziet: 90 graden minus de verlieshoek.

Hier is het enige verschil de ESR, Deze is 0,1 ohm bij het 90 graden verschil en bij het kleine verschil 400 ohm. Beide 1 kHz

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook maritieme en industriele PCBs

Beste Fred101,

Bij deze de foto van de desbetreffende spoel.

L=10.486mH
f=1kHz
R spoel=369.38 Ohm

Zijn dit de meetresultaten van de meter?

De weerstand R is altijd zuiver reëel en die kan je bij een spoel het beste met gelijk spanning meten. Zou je die weerstand met een gewone multimeter willen controleren? Ik vind die waarde zelfs nu ik de spoel gezien hebt heel erg hoog. Zeker voor een spoel die geschikt is voor 0,3A kan die waarde eigenlijk niet kloppen

0,3A en 370Ω >>
U = I x R = Er staat dan 81V over de spoel En het vermogen word dan
P = U x 1 = 81 x 0,3 = 24W
Daarmee brand die spoel binnen en minuut wel een keer door.

IK ben nu overtuigd die waarde kan nooit kloppen. Omdat het nu geen spoel is maar een draadgewonden weerstand.

Mensen zijn soms net als een gelijkrichter, ze willen graag hun gelijk hebben.

Benleentje je hebt gelijk!
De weerstand is met een gelijkstroom weerstand 11.8 Ohm!
dat is nog al een verschil.
Ik had de spoel op de R stand van de RCL meter met 1kHz gemeten.
en dat geeft 369.38 Ohm.

Dat geeft een fase van 79,84
Dat komt zeer in in de buurt van de waarde van de oscilloscoop.
Die was 77.04

Top benleentje
Hartstikke bedankt!

fred101

Golden Member

Of die weerstand klopte heb ik meerdere keren gevraagd.

Ik geloof nooit dat jou LCR meter in de AC Rs stand 369 ohm weer geeft. |Z| = 67 ohm ofwel Z=66+j11,8 dat kan op geen enkele manier op 369 ohm uitkomen. Niet reëel, niet reactief en niet absoluut.

Je hebt het verschil tussen serie parallel nog niet door, denk ik, want
Q = 67/11.8 = 5.67
Rp=(1+Q^2)Rs = (1+5.67^2)11.8 = 391 Dat komt dicht in de buurt van jou 375 ohm

Pagina 9 van deze pdf, het manual van een van de beste LCR bruggen ooit. De General radio GR1608. Ik heb een 0.01% versie daarvan. Daar staan alle formules in die je maar kunt bedenken om LCR te berekenen.

[Bericht gewijzigd door fred101 op donderdag 26 januari 2023 19:55:00 (25%)

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook maritieme en industriele PCBs
Anoniem

Op 26 januari 2023 16:25:01 schreef Markkyboy:
Hoezo ik sla weer alles door elkaar?

Jawel , het vervolg van je uitleg bewijst het.
Nu je een foto van het spoeltje gepost hebt is het voor een blinde al duidelijk dat dit nooit een ohmse weerstand van 638 Ohm kan hebben.

Waarom heb ik eigenlijk de moeite genomen te proberen het uit te leggen, je leest toch enkel wat binnen je eigen kromme redenering past.

En een meter hebben is één ding, er correct mee meten en interpreteren blijkbaar iets heel anders.

Neem tussendoor eens een leerboek elektriciteit voor beginners ter hand . Je mist hier en daar wat essentiele basiskennis om het te begrijpen.

En dat spoeltje lijkt me ook verre van ideaal om jouw soort proeven mee te doen.

Het lijkt een ontstoringsspoel en de kern is zo te zien een ferrietstaafje.

Dergelijke spoelen zijn vaak gewikkeld op 'lossy ferrite'.
Het is de bedoeling dat 50 Hz er ongehinderd doorgaat, maar dat hogere harmonischen, zoals bijvoorbeeld jouw 1000Hz meetfrequentie door de kern in warmte worden omgezet. Dan moet je eigenlijk de spoel beschouwen als een transformator met een belastingsweerstand.
Er wordt dus in behalve de inductantie Xl en de Ohmse weerstand R nog een bijkomende weerstand geinduceerd die de kernverliezen vertegenwoordigt. Waarschijnlijk voor jou een brug te ver.

Ik zou een andere robuustere spoel gebruiken vor dat soort proeven..

fred101

Golden Member

GD, niet zo streng, wees blij dat er nog mensen geïnteresseerd zijn die theorie in de praktijk willen brengen en de bijbehorende wiskunde willen toepassen als test. En voor iemand die er jaren uit geweest is vind ik zijn kennis nog heel behoorlijk. Dat moet je aanmoedigen ipv afzeiken, anders hebben we in de toekomst alleen nog maar transistor opblazende Arduino programmeurs die alleen blokken gemaakt door anderen samenvoegen en recap experts die een topic starten om te vragen of we even willen vertellen welke onderdelen er stuk zijn als de tv het niet meer doet. Dat lukt per ongeluk en voor je het weet hebben we weer iemand die na 500 posts over TVs nog steeds niet weet waar hij mee bezig is |:(

Ik heb dit soort experimenten ook gedaan, alleen heb ik veel van dit soort dingen in een sim gedaan. Je kunt in de sim alles variëren en theoretisch perfecte onderdelen gebruiken, maar ook een onderdeel expres voorzien van parasitaire eigenschappen. Hij weet nu als hij in de toekomst in schakelingen meet al een aantal van de valkuilen. Of zoals een paar jaar terug iemand die zijn multimeter terug wilde sturen omdat deze niet precies 9V aangaf bij het meten van een 9V batterij....Als hij niks gevraagd had, hoe dom het ook mag klinken, dan had hij nu nog gedacht dat zo'n ding precies 9V is.

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook maritieme en industriele PCBs

Ik lees met grote belangstelling deze draad, evenals "Wat is een goede spoel". Mijn kennis hierin schiet schromelijk te kort terwijl het verlangen dat tekort te stillen groot is. Ik hang dus aan de lippen van de bijdragers die nuttige informatie verschaffen.
Ik was al langere tijd bezig met elektronica op een simpel niveau, een DC voeding ontworpen voor een serie apparaten, besturingen voor een bepaald type CV-ketel gerevisdeerd (dat was makkelijk want 99 van de 100 keer de elco's van de voeding) en meer van dat soort zaken. De laatste tijd leeft de interesse voor elektronica sterk op en wil ik er veel meer van weten, de fundamenten ervan interesseren me nu meer dan ooit, mede omdat ik tot de slotsom ben gekomen dat die fundamenten noodzakelijk zijn voor een diep begrip van hoe een schakeling werkt dan wel niet werkt. :)
Ik ben vooral een beelddenker en leer meer van zien hoe dingen werken dan een heleboel tekst er over. Een scoop kan al weer veel inzicht geven over dingen als spoelen en condensatoren, bijvoorbeeld een hoge ESR bij een elco wordt duidelijk zichtbaar, hier wordt met een scoop gemeten aan condensatoren.
Aan de bijdragers: ga zo door, ik lees mee...

Gerard.

Statistics are like a bikini: What they show is suggestive, but what they hide is vital.
fred101

Golden Member

Als jouw scoop een mogelijkheid heeft om Bode plots te doen dan kun je daarmee de fase verschuiving tgv frequentie meten. Zelfs sommige budget merken als Rigol en Owon kunnen dat blijkbaar. Je scoop genereert het signaal en sweeped het frequentie bereik wat je instelt. Je meet met 1 kanaal de ingang, met de tweede de uitgang. Je krijgt dan een grafiek met gain en fase tov frequentie.

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook maritieme en industriele PCBs

Het is idd mogelijk om bode plots te maken met mijn Rigol.
Ik heb voor de aardigheid een link van een tutorial bijgevoegd.
alleen werken ze denk ik met linux.
Ik heb net Ubuntu er af geknikkerd.
Misschien een idee om op een oude laptop Ubuntu te installeren.
Of is het ook mogelijk van af Windows 11 via Power Shell aan te sluiten?
In ieder geval bedankt.
Zeer attent voor mij op deze optie bewust te maken.

https://www.youtube.com/watch?v=ivJM8q00k0E

Beste Fred101,

Ik heb een Rigol DG812 function generator.
Ik heb nog nooit met triggering gewerkt, welles waar met de oscilloscoop.
Maar niet met de function generator.
De function generator die ik heb heeft geen sync aansluiting.
Het apparaat heeft wel een sweep modus, en een pulse modus en heeft 2 uitgang kanalen.
De pulse moet net zolang zijn als 1 sweep.
Deze pulse moet gekoppeld worden aan de sweep periode.
Ik begrijp ook niet hoe je de twee signalen koppelt met de oscilloscoop.

fred101

Golden Member

Die video is maar een halve plot. Een Bode plot bestaat uit gain en fase, dus twee traces. Die fase past nu juist in jouw experiment. Blijkbaar hebben veel scoops tegenwoordig deze mogelijkheid. Dat is niet altijd gratis, bij mijn scope R&S RTB-2004 300 MHz) zaten alle extra apps etc erbij samen met de LA HW, functie gen en protocol decoding. Dat was een combinatie actie.

De man in die link van jouw gebruikt zo te zien een python script. Python is er volgens mij ook voor Windows. Ik vind het een fijne programeer taal. Mijn scoop heeft een Bode functie ingebouwd. Ik heb geen externe apparatuur nodig daar voor nodig. Ik weet niet hoe je het zonder externe of interne applicatie moet doen.

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook maritieme en industriele PCBs

Buiten dat je de stelling van Pietje-Hazengras moet kennen, geeft een vector diagram er bij veel inzicht. Het was niet voor niets dat je deze moest tekenen op school bij meetkunde; goniometrie; meten en vakteorie. Als je hierna de proef gaat doen met een spoel en een condensator zal dit zeker meer inzicht bieden. Maar bij de huidige ook als je bv wil weten wat er gebeurd als je deze uitzet met 1000 2000 5000 en 10000 Hz zie je duidelijk wat ditdoet met de xl zl en de hoek.

De spanning is te snijden, welke mes moet ik daarvoor gebruiken?

Ik heb een Rigol DG812 function generator.
Deze heeft een heel ongelukkig menu.
Ten eerste moet Bij sweep kiezen tussen lineair,logaritmisch, of step.
Als je lineair hebt gekozen heb je de volgende opties:

sweep time :1sec
return time: 0.0nsec
center:550.000Hz
span 900.000Hz
source: integrated
marker: off
start hold: 0.0ns
stop hold:0.0ns
step: 2

Dit zijn de standaard waarden. De 1 sec heb ik zelf ingevoerd.
Ik snap niet dat als je 1 sec hebt ingevoerd start en hold moet invoeren.
Ik weet wel wat span is maar ik zie het nut niet zo in.
De center snap ik echt niet waar dat voor is de marker ook niet.
Bij source heb ik gekozen voor integrated.
Verder had ik bij source de keuze External of manual

Iemand suggesties voor de correcte instellingen met de sweep en bode plot?
Dit menu wijkt echt af van de conventionele manier van instellen denk ik als ik op internet kijk bij andere function generators.
Ik word er niet wijs uit.

Je hebt een sweep die gecentreerd is op 550Hz en 900 breed. Dus van 100 (550 - 900/2) tot 1000 (550+900/2) loopt.
Je kan instellen dat ie aan het begin even een tijdje wacht voordat ie echt met de sweep begint. (start hold).
Je kan instellen dat ie aan het eind even een tijdje wacht voordat ie doorgaat met de volgende sweep. (stop hold).
Step 2 is denk ik dat ie met 2 Hz tegelijk naar de volgende waarde springt. Dus hij rekent uit dat ie 900/2 = 450 stappen nodig heeft, dus dat ie 1/450e van een seconde op iedere waarde blijft hangen.

(Zo kan je bijvoorbeeld een meting doen waarin je 500-600 Hz test met stappen van 20 Hz, en een sweep van 30 sec, zodat je 5 sec per waarde 500/520/540/560/580/600 kan meten.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Bedankt rew.
Zo zag ik het ook.
Maar bij bode plot heb je een sync pulse nodig.
Dat kan ik nergens vinden.
Ik heb het volgende proberen uit te voeren met een weerstandje en een condensator:

https://www.youtube.com/watch?v=uMH2hGvqhlE&t=28s

Het lukt me niet om een Python programma te runnen op mijn Windows 11 laptop.
Ik heb de IDE gedownload en het programma voor bode plot.
Helaas lukt niet.

Jammer.

Beste Fred,

Ik klaagde eerder dat mijn functiongenerator of oscilloscoop geen trigger functie heeft.
Ik heb me voor de gek laten houden door het filmpje met Dave van EEVblog:

https://www.youtube.com/watch?v=uMH2hGvqhlE

Waarschijnlijk doet hij een pulse sychroon laten lopen om aan te tonen waar het signaal begint en waar het eidigt.
De 'driehoek' die hij verder op in het filmpje 0p het scherm tovert is dan denk ik de output van de sweep van zijn OpAmp versterkertje.

Verder snap het nut niet van de optie 'centre frequentie' in het menu van mijn function generator.
Dit is waarschijnlijk voor de meer ervaren gebruikers onder ons.

Verder vind ik het jammer dat opties in de functie generator in secondes is en niet in Hz.
Dat is lastig denken. Of heeft het toch nog voordelen?

Reacktie op eerder gepost item:

Beste Fred101,

Ik heb een Rigol DG812 function generator.
Ik heb nog nooit met triggering gewerkt, welles waar met de oscilloscoop.
Maar niet met de function generator.
De function generator die ik heb heeft geen sync aansluiting.
Het apparaat heeft wel een sweep modus, en een pulse modus en heeft 2 uitgang kanalen.
De pulse moet net zolang zijn als 1 sweep.
Deze pulse moet gekoppeld worden aan de sweep periode.
Ik begrijp ook niet hoe je de twee signalen koppelt met de oscilloscoop.

fred101

Golden Member

Ik ken de Rigol niet. Ik heb ooit een Rigol scoop gehad en die binnen een jaar weg gedaan ik vond de UI bagger (net als de hardware trouwens)

Een sweep begint op een start frequentie en eindig op de stop frequentie. De hele sweep van start tot stop noem je span. Precies halverwege de start en stop frequentie ligt de center frequentie. Je kunt een sweep op twee manieren definiëren. Je geeft de center frequentie op en de span. bv center op 100 MHz en een span van 10 MHz. Of je geeft als start 95 MHz op en voor stop 105 MHz. Beide doen het zelfde.

Dit is heel gangbaar bij bv spectrum analysers. Als je naar een bekend signaal wilt kijken dan weet je meestal de frequentie, dat geef je in als center en dan kies je een span wat breed genoeg is om te zien wat er rond omheen gebeurd. Wil je echter harmonische zien dan kies je een start frequentie iets onder die van je signaal en als stop kies je bv 5 harmonische hoger. Maar beide manieren doen het zelfde.

Een FG kan een of andere sync of trigger uitgang hebben. Maar soms ook een trigger ingang. Mijn Hameg FG heeft niets maar mijn Hameg pulsgen wel. Mijn R&S FG heeft nog veel uitgebreide sync/trigger mogelijkheden.

Je scoop heeft ook trigger mogelijkheden, dat zijn zo ongeveer de belangrijkste eigenschappen van een scoop. Wil je echt complexe metingen doen dan is trigger performance het verschil tussen wel wat zien en niets kunnen zien.

Je kunt de scoop dus ook gewoon laten triggeren op de sweep. bv op het punt waar de amplitude nul is.
Als je FG wel een trigger uitgang heeft dan sluit je die aan op de externe trigger ingang van je scoop. Je kiest dan in het trigger menu de externe ingang als source. Als je de sweep functie complex vindt, maak dan je borst maar nat, trigger is tevens het meest complexe onderdeel van je scoop :-)

Sommige dingen kunnen niet in Hz. Als je een puls (dat is geen blokgolf) wil maken heb je niets aan de frequentie alleen. Bij een goede FG kun je de rise-time, fall-time, periode duur voor hoog, periode voor laag (of soms de frequentie en een percentage (de duty cycle), de max amplitude en min amplitude (en/of een DC offset) en dan soms nog de optie om een dubbel pulse te maken.

En dan zijn er arbitrary FGs waarbij je een compleet signaal kunt in programmeren voor wanneer je iets speciaals wilt doen. bv een krukas sensor signaal emuleren.

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook maritieme en industriele PCBs

Beste Fred,

Mijn oscilloscoop heeft idd een trigger ingang.
Mijn signal generator:
Zie foto

Er staat op de achterkant wel iets van sync bedrukt.
Helaas gaat mijn signal generator maar tot 10MHz.
Niet veel bijzonders dus.

Als ik channel 1 gebruik van mijn signal generator, moet ik dan op de achterkant op de uitgang: /Sync/Ext Mod/Trig/FSK
aansluiten.
Ik ben totaal onbekend met dit soort meting.
Ik begrijp dat je geen leraar bent. Maar weet je mischien een YouTube link waar dat uitgelegd wordt?