Zelfinductie van KNX kabel meten

Hallo allemaal,
ik heb hier ongv. 1 meter aan drie aderige, enkel paar, KNX kabel waarvan ik de zelfinductie van het paar wil meten of te zien of het aan de specificatie voldoet.

Het gaat om exact deze kabel:
https://draka-catalogus.prysmiangroup.com/s/#/product/834141
Volgens de KNX specificatie zou dit tussen de 450 µH/km en 850 µH/km op 10kHz moeten liggen.
Wat is de juiste methode om dit te controleren?
Ik zou zeggen op deze manier:

Is dit de juiste manier om de zelf inductie van een wire pair te meten?
Of moet het zo?:

En deze meting ook voor het zwarte draad en vervolgens beide metingen bij elkaar optellen?

Bij voorbaat dank voor de hulp

fred101

Golden Member

Ik denk dat alleen de tweede werkt maar dat is een kwestie van proberen. Zal niet meevallen 450nH per meter is niet veel.

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

weet niet wat je hiermee wilt maken, maar feitelijk kun je voor korte stukjes in bijv meterkasten ook wandkabel 2x 0,8mm2 nemen. sluit een stuk makkelijker aan als die knx kabel die nogal wringt in die wago blokjes op de componenten..

waar rook was, werkt nu iets niet meer
fred101

Golden Member

Even getest met 2 stukken draad. Een draad is 1,2 uH. Via jouw bovenste manier, 2 in serie maar als transmissielijn naast elkaar geeft 1,2 uH (dus voor 2x de lengte. De tweede methode geeft 1,2 uH per draad.

Ik weet alleen niet waarom je de zelfinductie van twee parallel niet gekoppelde draden wilt optellen.

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

aangezien je de inductie van een getwist paar wil weten moet je de meetstroom wel door een paar heen en weer laten gaan. door de twist en de heen en weer stroom heft de inductie zich grotendeels op en wordt bij normale toepassingen onbelangrijk.(figuur 1)
Als je iedere draad afzonderlijk zou gaan gebruiken dan wordt de inductie per draad wel belangrijk, maar ga je door het twisten met een enorme overspraak zitten.(figuur 2) Wat wordt de toepassing?

fred101

Golden Member

Hoe specificeert KNX die zelfinductie ?

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

Honourable Member

Ik kan in de opgegeven databladen die zelfinductie helemaal niet vinden.

Normaal meet je die, net als de capaciteit, van het aderpaar. In het geval van de inductiemeting natuurlijk met aan het uiteinde een doorverbinding.

Maar in de startpost gaat het om een stukje van één meter. Voor welke toepassing maakt de zelfinductie (goed een halve microhenry) dan uit?
Die domotica, waarover de specs spreken, zal zo snel niet gaan.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org
fatbeard

Honourable Member

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.
Anoniem

Het zijn dus 3 geleiders stroomkabel, licht getwist met gemeenschappelijke afscherming.

1)meting van zelfinductie en capaciteit op een dergelijk kort stukje is altijd tricky. De waardes zijn zo klein dat allerlei parasitaire effecten de meting kunnen verzieken.

2) gezien de geleiders onderling onafgeschermd dicht tegeneen liggen en zelfs
getwist zijn zou je verwachten dat de magnetische wisselvelden van je meetsignaal heen en terug elkaar tegenwerken zodat de totale zelfinductie van je doorgeluste kabel zowat nul is.

3) toch meet Fred101 dezelfde waarde als voor een enkele draad, hetzij de helft per lengte-eenheid van de draad.
Ongeacht hoe en waarom je dit moet interpreteren lijkt me dat vreemd.
Kan zo'n RCL meter hier wel mee overweg?

4)Deze kabel is geschikt voor datatransport met hedendaagse snelheid.
Ik snap niet waarom je je zorgen maakt voor een prehistorische toepassing van amper 9600 baud?

fred101

Golden Member

3) toch meet Fred101 dezelfde waarde als voor een enkele draad, hetzij de helft per lengte-eenheid van de draad.
Ongeacht hoe en waarom je dit moet interpreteren lijkt me dat vreemd.
Kan zo'n RCL meter hier wel mee overweg?

Als ik de draden strak langs elkaar houd meet ik die 1,2 uH. Hoe verder ik ze uit elkaar haal, de hoger de zelfinductie, uiteindelijk meet ik 2,4 uH, wat niet vreemd is want dan is het gewoon 1 grote lus en beïnvloeden de heen en terug gaande signalen elkaar niet meer. Wat ik bij spoeltjes deed toen ik bezig was om een 70 cm buizen geval te maken, was de einden van de draadjes in elkaar draaien. Dan bleef de zelfinductie bijna het zelfde als met korte draadjes.

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

Moderator

Op 2 januari 2023 20:07:26 schreef [steven]:
Hallo allemaal,
ik heb hier ongv. 1 meter aan drie aderige, enkel paar, KNX kabel waarvan ik de zelfinductie van het paar wil meten of te zien of het aan de specificatie voldoet.

Even los van waarom je dat zou willen controleren, als Draka kabel maakt specifiek voor KNX dan hoef je niet te twijfelen of die aan de spec voldoet.

Anoniem

@Fred101
Met losse draden kan ik er inkomen,
Maar als je die zoals in de kabel strak tegeneen legt en torst?

Verder is de zelfinductie en capaciteit bij een transmissielijn niet als afzonderlijk te beschouwen, en er zijn veel meer parameters die de eigenschappen beinvloeden.
Denk aan de gemeenschappelijke afscherming, de torsing, de dikte van de geleiders en de isolatie, de dielektrische permittiviteit van het isolatiemateriaal, de ohmse weerstand, dielektrische verliezen enz...

Ik meen dus dat het nameten van slechts 1 parameter met grote onnauwkeurigheid zoals de zelfinductie op een dergelijk kort stukje dan nog, geen bruikbare info oplevert en vrijwel zinloos is.

Bedankt allemaal voor de snelle response.
Ik zal het een en ander toelichten.
Doel van deze meting is om de kabel zelf te specificeren en niet zozeer een stukje van 1 meter. Heb een haspel van enkele tientallen meters liggen dus ik denk dat het handiger is om daar de meting op te doen.

Deze meting is puur uit nieuwsgierigheid en is om de specificatie van KNX/Draka te valideren.

De waarde "450 µH/km en 850 µH/km" heb ik verkregen uit een e-mail wisseling met Draka, weet dus ook niet waar zij dit vandaan hebben. Misschien uit een specificatiedocument van KNX waarvoor betaald moet worden.

Als ik het goed begrijp is dus de eerste methode de juiste maar dan met een veel langere kabel om er een significante waarde uit te krijgen?

Sine

Moderator

Je gaat de specs van Draka vergelijken met een kabel van Draka.

Dan kan ik de uitkomst ook wel voorspellen ;)

Mi een beetje een zinloze exercitie.

fred101

Golden Member

Ik zie er ook niet echt het nut van, misschien als je bang bent dat je een fake hebt die van Ali komt.

GD, Ik heb geen twisted afgeschermd gebruikt. Ik heb twee meetkabels met banaanplug gebruikt. 1x 2 kabels zo strak mogelijk langs elkaar gespannen en 1x gewoon een enkele meetsnoer. Kort testje met twisten verlaagd idd de zelfinductie. Zal niet het twisten zelf zijn maar het trekt ze nog strakker tegen elkaar.

Je hebt gelijk dat je dit als transmissie lijn kunt beschouwen en dan heeft zelfinductie meten weinig zin. Dan gaat het over de impedantie. Maar dan praat je over twee aders of coaxiaal. Dit is toch 3 aderig ?

Ik denk dat zelfinductie een rol kan spelen bij hele grote lengtes. 30 meter is genoeg om als zelfinductie voor een boost converter te werken. Als je die lijn gaat afschakelen zit er nog aardig wat energie in wat is bepaalde omstandigheden een aardige tegen EMK kan geven.

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

Moderator

3e draad is afscherming. Het is een differential signaling bus over een twisted pair, dus weldegelijk een transmissielijn.

Anoniem

Op 3 januari 2023 13:58:42 schreef fred101:

GD, Ik heb geen twisted afgeschermd gebruikt. Ik heb twee meetkabels met banaanplug gebruikt. 1x 2 kabels zo strak mogelijk langs elkaar gespannen en 1x gewoon een enkele meetsnoer. Kort testje met twisten verlaagd idd de zelfinductie. Zal niet het twisten zelf zijn maar het trekt ze nog strakker tegen elkaar.

Ik denk dat je proef met twee losse draden die je opspant niet representatief is voor een kabel.Je had de proef beter uitgevoerd met een restje xvb

Je hebt gelijk dat je dit als transmissie lijn kunt beschouwen en dan heeft zelfinductie meten weinig zin. Dan gaat het over de impedantie. Maar dan praat je over twee aders of coaxiaal. Dit is toch 3 aderig ?

Het datasignaal plant zich symmetrisch over de twee geleiders voort. Het scherm en de ingevlochten aardgeleider maakt het plaatje nog wat complexer. Nog een reden waarom je de eigenschappen die door de fabrikant uitgebreid zijn getest en gedocumenteerd niet zomaar even gauw-gauw met een simpele meting met een RLC metertje kunt nameten.

Ik denk dat zelfinductie een rol kan spelen bij hele grote lengtes. 30 meter is genoeg om als zelfinductie voor een boost converter te werken. Als je die lijn gaat afschakelen zit er nog aardig wat energie in wat is bepaalde omstandigheden een aardige tegen EMK kan geven.

Dat betwijfel ik. Je mag de totale zelfinductie en capaciteit van een kabel niet als optelsom beschouwen van elke elementaire reactantie en zien als een discrete spoel en condensator.
Eigenlijk is het een ladder netwerk van dubbele pi filtertjes. Elke lengte, ongeacht of je nu per dm, cm of mm kijkt bestaat uit 2 serieinducties gevolgd door een parallelcapaciteit ertussen. dat reageert op pulsen heel anders dan een aparte grote spoel en condensator die de optelsom van alle elementaire reactanties omvat.
Uiteindelijk is het de verhouding van inductantie en capacitantie die de impedantie bepaalt.
Z= √L/C, en als je de verliezen in rekening brengt wordt het nog wat complexer.

Frederick E. Terman

Honourable Member

Als IK bij Draka die mail had moeten beantwoorden, zou het best eens zo gegaan kunnen zijn:

"Ha, zo? Karakteristieke zelfinductie? Hoe nu, die is ongespecificeerd. Voor de toepassingen van deze kabel is hij immers onbelangrijk. (Dat ligt anders voor de capaciteit, die met 120 pF/m wél gespecificeerd is.)

"Nochtans, de kabel moet er een hebben, hij heeft tenslotte ook een karakteristieke impedantie. Hoe hoog zou die impedantie zijn? Bij UTP STP rekenen ze geloof ik met 125 ohm of zo. Maar dat zijn dunne aders; de onze zijn veel dikker. De halve impedantie dan, 62 ohm? Of eerder tweederde, 84 ohm? Daartussen zal het wel ergens zijn. Nauwkeuriger hoeft ook niet.

"Nu even rekenen. Bij 62 ohm kom ik op 461 nH/m, bij 84 ohm op 847 nH/m. Wel, ik rond die waarden gewoon af - en oh ja, wij rekenen per km, niet per m.
Welaan dan, de karakteristieke zelfinductie van onze kabel ligt tussen 450 en 850 µH/km; voilà!"

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org
RAAF12

Golden Member

Nou is het wel STP ipv UTP. Dat maakt het veel ingewikkelder...

Grensovergang Spanje-Algarve (9-6-2024) https://www.youtube.com/watch?v=sserlsJy0wI&t=210s
Frederick E. Terman

Honourable Member

Ha, gecorrigeerd. UTP is meestal 100, STP 150 of soms 100, vandaar mijn 'gok' van '125 of zo'. En 't is maar een verhaaltje natuurlijk... het is vást niet zo gegaan! ;)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Specs van een Legrand KNX kabel (zie ook bijlage):

TECHNICAL CHARACTERISTICS
- Copper wire - Bare 0,5 mm2 - Ø 0,80 mm
- Maximum loop DC resistance: 73,2 Ohm/km
- Maximum mutual capacitance at 800 Hz: 100 nF/km
- Inductance: 0,65 mH/km
- DC: Maximum operating voltage: 800 V
- AC: Testvoltage (5 min.): 2 500 V
Testvoltage (1 min.): 4 000 V
- Operating temperature : - 25°C ... 70°C
- Insulation: PE - Ø 1,6 mm
- Insulation resistance (at 500 V, 1 min): 10 GOhm/Km

KNX specs voor de kabel in bijlage

extract:
capacity wire/wire
min. 10 nF/km
max. 100 nF/km
(10 kHz)

inductance
min. 450 μH/km
max. 850 μH/km
(10 kHz)

Op 3 januari 2023 13:45:51 schreef [steven]:

Als ik het goed begrijp is dus de eerste methode de juiste maar dan met een veel langere kabel om er een significante waarde uit te krijgen?

Yep. rest nog de vraag in welke omstandigheden je dit meet. bvb :gewoon één eind kortsluiten (figuur 1) en de L meter aan de andere kant.

Je meet dan een inductie die vooral een gevolg is van het niet karakteristiek afsluiten van de lijn.
Maar stel, je sluit af met de karakteristieke impedantie en zorgt ervoor dat de L meter dat ook doet, dan ga je minder meten.

Proberen maar, (met kortgesloten eind) maar ik vraag me af waarom het zo gespecifieerd is. Als men de karakteristieke impedantie zou opgeven en specifiëren, dan was de rest allemaal overbodig. (behalve de Ohmse weerstand)

Frederick E. Terman

Honourable Member

De impedantie én de verkortingsfactor (de golfsnelheid vergeleken met de lichtsnelheid in vacuum) zijn samen voldoende om ook L' en C' uit te rekenen. Met alleen de impedantie weet je die twee nog niet.

Als ik naar de specs kijk die @Swake hier neerzet, dan zie ik dat de specificaties echt álle kanten op waaien.
Zo heeft de ene kabel blijkbaar een lek van 1 kΩ voor een kilometer, wat érg laag is; voor de andere wordt voor een kilometer maar liefst 10 GΩ opgegeven, wat weer ongelooflijk hoog is.
Daarbij vergeleken is een capaciteit van 'tussen 10 en 100 nF/km', wat er óók staat, nog een zeer scherpe bepaling.

De kabels zelf zullen niet slecht zijn. Het bovenstaande toont alleen wel aan dat de specificaties niet erg serieus genomen moeten worden.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org
Sine

Moderator

Je kunt voor KNX zo ongeveer elke dropveter gebruiken, dus dat klopt wel :)