Meten aan een gelijkrichtschakeling -- onverwacht resultaat

Vanmiddag heb ik een heel simpel opzetje gemaakt om eens te kijken hoeveel AC-spanning ik moet aanleggen voor een ruwe DC-spanning: variac aan een simpele brugcel knopen, en de + en - van de brugcel naar een 35V/ 1000uF elko. Bedoeling:
* kijken welke spanning je overhoudt afhankelijk van de AC-spanning die je erin steekt.
* kijken hoeveel rimpel je overhoudt met verschillende elkogroottes.
* Hoeveel varieert de rimpel als functie v/d belasting.

Doodsimpele metingen op niveau middelbareschool. Maar toch was ik wel een beetje verrast dat, als je zo'n gelijkrichtschakeling niet belast, je na vijf minuten een spanning van 11.3V, en na een drie kwartier een spanning van 19V DC over je elko hebt staan -- bij 5.7V AC in. OK, dat je spanning langzaamaan oploopt is te verwachten --- maar naar 19V? Da's 3x je ingangsspanning!

Theoretisch zou dat niet moeten kunnen -- 5.7V AC is max 5.7*1.4 = 8Veff. Iemand een verklaring?

Frederick E. Terman

Golden Member

Als je meting klopt, kan ik alleen maar bedenken dat er een paar gemene piekjes op het net voorgekomen zijn.
Qua energieinhoud stelden die niets voor, maar omdat je elko blijkbaar niet veel lekt bleef de spanning daar staan.

Dat sommige elko's zo goed kunnen zijn weet ik. Ik laadde eens een 2200uF elko op tot 35V en legde hem 'los' weg, om te zien hoeveel er na een paar uur nog op zou staan. Ik vergat het hele ding en mat hem pas een week later. Toen stond er nog steeds 25V op.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Ik heb geen trace opgenomen, maar ik heb de indruk dat dat 'opladen' redelijk lineair leek te gaan (op t=5, t=8, t=11 meette ik resp. 11.3, 12.0 en 12.7V, en op t=35 ongeveer 18V.) Dus het zou dan niet gaan om 'incidentele' piekjes.

Belasten met een 330 ohm weerstand laat de spanning -als verwacht- meteen inzakken naar een redelijk constante 6.33V +/- 20mV .

Dat elko's hun lading nog een tijd kunnen vasthouden (en ook kunnen 'herladen', zelfs als ze ontladen zijn) was me bekend. Dit niet.

Henry S.

Moderator

Heb je wisselspanning in RMS gemeten?
De netspanning is niet bepaald schoon, misschien zit er een repeteterende piek op.

73's de PA2HS - ik ben een radiohead, De 2019 CO labvoeding.

Heb je d'r puur en alleen een variac aan gehangen, of heb je er voor de veiligheid nog een transformator tussen geplaatst? Trafo's met een laag aantal VA's leveren eigenlijk altijd een hogere spanning af bij lichte belastingen (om de ohmse verliezen van de primaire wikkeling te compenseren bij de gespecificeerde belasting).

@henry S: wisselspanning en gelijkspanning meet ik met een tweetal HP 34401A's. Ga d'r van uit dat dat wel goed zit.

@mobius: ik was net op zoek naar een trafo, juist om het geval van '1 op 2 kans dat de stoppen er uit vliegen als ik m'n scoop aansluit' te ondervangen. Dat is wel weer gedoe omdat je dan weer een netstekker + contrastekker voor het geheel in elkaar moet flanzen, maar goed, better safe than sorry.

En terzijde: de achtergrond is dat ik een curvetracertje in elkaar aan het flanzen ben, waar ik een stuk of wat verschillende spanningen voor nodig had -- 5V digitaal, +/-5V analoog, 12V voor wat relais. Nu verkeer ik in de luxesituatie dat ik zelf m'n eigen ringkerntrafo's kan wikkelen (/shameless plug, verzoekjes altijd welkom), dus waarom zou ik dan nog kostbare printruimte verspillen aan printtrafo'tjes? Maar dan moet je wel weten welke spanningen je nodig hebt. Vandaar.

Het zou ook kunnen dat je brugcel een voltage multiplier is geworden.Elke diode heeft immers zijn capaciteit,die elke keer oplaadt als de diode in sper is,en elke keer een klein beetje lading erbij stopt in jouw elco.
Om te bewijzen wat het nu werkelijk is zou je het moeten herhalen met een echt schone AC spanning,zeg maar eentje uit een frequentie generator,gevolgd door een versterker.Want het kan net zo goed het fenomeen zijn wat FET heeft beschreven.

Ah, dan wordt dat de eerste test voor m'n curvetracer, want dat ding is in essentie een 50Hz-generator (met elektronische verzwakking) met daarachter een audioversterker.

Ik ben heel erg benieuwd,want het houdt me wel bezig.Eigenlijk is het contradictorisch want de capaciteit van een diode neemt af met de sperspanning.Het is dus theoretisch gezien een voltage dependent capacitor,maar wat gebeurt er met de lading Q als de capaciteit verandert? Ik moet daar eerst eens diep over gaan nadenken.

Ik zou me niet zo druk maken om die gelijkrichter; volgens mij zit 't 'm in die elko. Meer onderzoek is noodzakelijk!

een condensator kan niet "uit zichzelf" de spanning doen toenemen. Daar is namelijk energie voor nodig en keer-op-keer blijkt dat je geen energie uit niks kan maken....

Ik dacht ook meteen aan de condensator-werking van de diodes.

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

Ooit heb ik een keer met een soortgelijk probleem geworsteld, een schakeling die op onverklaarbare wijze verliep.
Uiteindelijk bleek het probleem te liggen in een bijna lege batterij van een universeelmeter.

Hing de HP34401 eraan? Anders heb je natuurlijk de lekstroom van de HP, en omdat het een stroombronnetje is kan de spanning dus ook hoger worden dan de ingangsspanning van de variac.

Je voltmeter als stroombron? Dat heb je volgens mij alleen als je weerstand meet, niet bij 't meten van DC spanning.

Meet eens met een analoge/antieke wijzermeter. (bijv 20kΩ/V)

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl

Wat denk je daar wijzer van te worden? Zodra je d'r iets van belasting aan hangt zakt de spanning in naar normale waardes, dus met een antieke voltmeter met een niet te verwaarlozen ingangsimpedantie zie je inderdaad niets.

[Bericht gewijzigd door alex278 op 10 oktober 2011 22:43:05 (29%)]

Dan valt het onder de afdeling meetfouten. Zie de post van Red_Arrow.

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl

Juist andersom: je meter verstoort dat 'effect' waardoor je het helemaal niet ziet. Alsof je gaat roepen dat een 10-MHZ-scoopje beter is dan een 100MHz-scoop omdat je dan allerlei vervelende hoogfrequente meuk niet ziet.

Overigens doet een grotere elko (4700uF) 't ook, maar langzamer. Verbaast me wel, want 't zijn gewoon standaardelko's; ik had verwacht dat die wel een niet te verwaarlozen lekweerstand zouden hebben.

Dat wordt dan een 4700µF elco 90 minuten opladen zonder dat welke meter dan ook aangesloten is. Na 90 minuten pak je de antieke voltmeter en welke spanning meet je dan? Meetfouten van de HP zijn dan niet mogelijk, want die gebruik je niet en de RC-tijd van de antieke meter met de 4700µF condensator is voldoende hoog voor een goede uitlezing met een redelijk kleine fout.

Het kan ook anders.
Eerst laadt je gedurende 90 minuten de 4700µF elco op zonder dat een meter is aangesloten. Dan verwijder je de variac van het lichtnet en daarna meet je de spanning met de HP. Ben benieuwd wat voor spanning de HP dan aangeeft.

[Bericht gewijzigd door ohm pi op 10 oktober 2011 23:58:59 (25%)]

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl
fred101

Golden Member

Ik heb dat effect hier ook een paar keer gezien. Vroeg me het zelfde af maar heb er geen verklaring voor. Oa bij een HV voeding. De 250 VDC spanning liep fors door zonder belasting. Ik plaats bij dit soort voedingen meestal een bleeder erover van een paar honderd K.

Wat ik wel denk is dat er effecten zijn die wij niet algmeen kennen omdat we door de gebreken van apparatuur altijd de meting beinvloeden. Als we al decenia over elcos meten mbv relatief laagohmige meters dan was dat altijd miscchien wel net genoeg belasting om het electrisch veld niet te laten toenemen maar met een >10 GOhm meter wordt dat anders. Net zoals die discussie over meten direct achter een onbelaste gelijkrichter. Dus zonder elco's. Daarbij was een 10 Meg meter genoeg om de diodes net open te sturen en meet je dan ongeveer de juiste waarde in de DC stand. Terwijl het zonder elco gewoon 50 of 100 pulsen zijn. Met een 120 MOhm werden het al bizarre waarden.

www.pa4tim.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Ah, bevestiging! Ik zat al op je te wachten fred ;)

fred101

Golden Member

Ach, als er vreemde experimenten mogelijk zijn word ik wakker ;-) laat ik nu ook nog een paar curvetracers hebben. Ik wil best wat dingen proberen maar met antieke meters lijkt me zinloos. Dat is idd zoiets als met een 10 MHz scoop aantonen dat een 1 GHz oscillator helemaal niet oscilleert en als hij dat op een 1 GHz scoop wel doet het dan wel aan die scoop zal liggen)

Stel maar een experiment voor, dan kunnen we kijken of we het zelfde resultaat krijgen. Ik kan een schrijver laten meelopen ( maar dan wel op de schrijver uitgang van een electrometer) , ik heb ook >10 GOhm meters, een AC meetversterker en een variac/scheidingstrafo combinatie. Als vergelijk ook een HP410 buisvoltmeter en andere BVM's maar ook 10-100 KOhm/V analoge meters en electrometers. Dus roept u maar :-)

Ik heb eens geprobeerd een elco via schottkeys op te laden aan mijn antenne. Als ik de spanning wilde meten met een 10 MOhm meter zag ik hem weer teruglopen.

Ik denk dat Arrow/ohmpi bedoelen dat de lekstroom van de opamp in een meter dit zou kunnen sourcen. Ik weet dat niet, ik las alleen toevallig laatst zoiets bij een ontwerp van precisie schakelingen (Vref) met opamps. Dat sommige opamps lekstroom zouden sourcen ipv sinken. Ik dacht dat ik dat verkeerd begreep maar als het wel bestaat lijkt het me niet logisch dat HP dat soort opamps zou gebruiken.

www.pa4tim.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Wat ik bedoel zijn de Y condensatoren die in je HP van primair naar secundair zitten, deze laten een klein stroompje door waardoor je elco oplaad, en aangezien de energie nergens heenkan zal dus de spanning op de elco stijgen. Probeer maar eens een gewone handheld voltmeter, denk dat je "probleem" dan opgelost is.

fred101

Golden Member

Mijn meting, van die 250 V vieding was mbv een handheld meter dus Y condensators vallen daar af. Ik denk ook niet dat die lekspanning via je meetsnoeren bij je dut kan komen.Verder zijn bij mij de meters geaard dus ik neem aan dat het daar heen verdwijnt.

Ik denk dat het een statisch veld is. Twee ladingdragers met tegengestelde polariteit en met een hele hoop energie geladen. Vlak bij elkaar. Net als dat wij tot 10 KV ons zelf kunnen opladen door alleen ergens langs te wrijven.

[Bericht gewijzigd door fred101 op 11 oktober 2011 09:07:10 (31%)]

www.pa4tim.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Om de 'voltage multiplier' hypothese te testen, zou je een paar gelijkrichters in serie (of parallel) kunnen zetten, en dan kijken of het effect harder gaat of gelijk blijft.

Maar gevoelsmatig denk ik dat 't een condensator-artefact is. Kan alleen zo snel niet bedenken hoe zoiets dan zou werken. Wil nog eens kijken hoe zit met andere condensatorwaardes (en van daaruit berekenen of de 'oplaadstroom' constant is of niet, en of de afmetingen/model van de condensator er toe doen (35V / 100V elko)).