DIY Chonograph

[walta]

Ich probiere sie nachher mal aus (sprich, hänge sie mal an meinen Oszi dran wenn ich eine passende "Spule" herbekomme).

Hast du kein defektes PC oder sonstiges Netzteil rumliegen? Da wäre genügend Kupferlackdraht drin.

walta

[Galighenna]

Ich hab heute mal meine Soundkarte als Oszilloskop missbraucht um zu sehen ob man überhaupt damit sinnvoll was messen kann.

Wir haben zu Hause eine PWM Schaltung gebastelt gehabt, die mittels kurzer Pulse an eine KFZ Zündspule, Hochspannungspulse erzeugt mit denen wir unsere Karbidkanone zünden.
Da hab ich einfach mal einen 1:20 Spannungsteiler gebaut um die Max. 12V Output auf 0,6V runter zu brechen damit mir mein Line-In nicht schmort. (natürlich das ganze OHNE die Zündspule !!! ... )

Heraus kam folgendes:
https://www.dropbox.com/s/2jgn1an3ygcg4ub/Z%C3%BCnder%20frequency.jpg
eine schöne 86Hz Rechteckspannung mit 342mV Amplitude (am Line-Eingang, an der Schaltung also ca 7,2Vss)

https://www.dropbox.com/s/scnepcmbu57ht ... 0width.jpg
Mit 3,2ms Pulsweite

https://www.dropbox.com/s/8qz6rgvcl6b71 ... 20time.jpg
und ca 115µs Abschaltzeit

Das scheinen mir durchaus Plausible Werte zu sein. Aber auch wenn die absoluten Werte nicht stimmen, kann man in dem Bereich schon schön sehen, wie sich die Schaltung verhält wenn man z.B. Pulsbreite oder Frequenz verstellt. Wenn man das nun mit einer bekannten Quelle abgleicht, kann man damit sicher auch messen. Zu beachten ist aber, das Soundkarten die Eigenheit haben, Gleichspannungsanteile zu eliminieren. Wenn man also ein Rechtecksignal anlegt das zwischen 0 und +0,6V schaltet, wird der Gleichspanungsanteil eliminiert. Bei 50:50 Tastverhältnis schaltet das Signal dann scheinbar zwischen +0,3 und -0,3V. Wird das Tastverhältnis größer verschiebt sich das Signal immer so das möglichst wenig Gleichspannungsanteil drin ist. Sowas kann man also damit nicht wirklich messen.

[biker99]

Hallo,

wie versprochen war ich am Freitag bei Conrad. Der hatte 10 4046 in seiner Schublade. Die habe jetzt ich in einer Tüte.
Wer von den Elektronikbastler hat Bedarf. Ich würde die dann verschicken. Einfach per PN melden.

Gruss

Biker99

[Galighenna]

Also wahrscheinlich werde ich nächsten Freitag beim Reichelt sein, hat sich gestern so ergeben. Das ist nicht all zu weit von hier. Da werde ich mir alles besorgen was ich so zum basteln brauche. Falls da noch jemand irgend welches kleinzeug braucht, bringe ich das auch gern mit. So was lässt sich ja ganz leicht verschicken.

[Netzwanze]

Ich habe es nun hinbekommen, meine alte Bastelei auszutesten. Der Oszillator schwingt nicht. Daher auch kein sinnvolles Messergebnis (Messinstrument schlägt voll aus). Eine nochmalige Kontrolle der Platine ergab auch keine Fehler. Eventuell ist es aber eine winzig kleine Lötbrücke, die ich nicht ausschließen kann. Oder einem SMD-Kondensator ist es zu heiß geworden - auch möglich.

Ich werde demnächst mal den Oszillator alleine mit einem alten Antennen(koax)kabel zusammen hängen und sehen, ob der dann mit der Sollfrequenz schwingt.

Ich gehe aber davon aus, dass die 40cm Spule keine Pfeilspitze bemerken wird (in der Schaltungsbeschreibung steht es ja auch so drin, nur dass dort von einem Pfennig gesprochen wird).
Vielleicht reicht es aber auch aus, die Spule mehrfach zu legen und flacher zu drücken (man nehme die 40cm Spule, lege daraus eine Acht, lege beide Öhrchen übereinander und drücke das ganze zu einem flachen Oval) und den Pfeil nicht hindurch, sondern vorbei zu schicken.

Christian

[Netzwanze]

Hätte jemand Lust, solch eine Spule zu wickeln?



Es wird entweder eine (bzw zwei für eine Zeitmessung) gebraucht, die in Form eines flachen Ovals aufgebaut ist und eine Breite von 20-30cm abdeckt.

Oder mehrere runde (wie im Foto) nebeneinander, welche die 20-30cm abdecken.

Die Induktivität lässt sich dann entweder in einer Näherung berechnen und dann mit dem Oszi und dem Probieren mit verschiedenen Kondensatoren einen Schwingkreit mit ca 300kHz aufbauen.

Oder jemand hat ein Messgerät, welches auch Induktivitäten messen kann. Dann lässt sich der Kondensator einfach berechnen.

[Archerbald]

@biker99: nettes Angebot, hab's nicht rechtzeitig gesehen und letzte Woche in der Bucht welche geordert (5er Pack incl. Versand 3,99€)

@Gali: ich check mal meine Bauteilekiste, evtl. brauch ich noch ein paar Kondensatoren (bei Bedarf schick ich dir eine PN)

Ich stöpsel gerade einen ATtiny2313 mit einem 0,95 € Pollin LCD-Modul C0802-04 für den Anzeige-Teil zusammen (hatte ich beides noch rumliegen)

[Archerbald]

Anzeige tut

(ist erst mal hard-coded, gemessen wird hier noch nix)

[Gornarak]

Gali, wohnst du nicht zufällig auch im Raum 38XXX? Grundsätzlich habe ich ein Handoszi, allerdings ohne Speicher. Hier am Institut haben wir aber alles mögliche an besseren Geräten, mit denen man auch Signalverzögerung auf Leiterbahnen messen kann. Falls du ne bestimmte Messung brauchst, finde ich vielleicht mal die Zeit, die zu machen (Details gerne per PN).

Zeitmessung könnte man doch auch über nen Komparator statt über MC machen, oder?

[Netzwanze]

Zeitmessung könnte man doch auch über nen Komparator statt über MC machen, oder?

Nein, ein Komparator ist ein Vergleicher. Der kann nur Spannungen vergleichen. Es gibt aber auch digitalkomperatoren, der ein Bitmuster vergleicht.
Für Zeitmessungen braucht man einen Zähler der Start- und Stopsignale bekommt.

Es ist nichts einfacher, als einen µC zu verwenden. Diskret aufgebauten Zählerschaltungen sind viel zu kompliziert.

[Gornarak]

Integrator - ich meinte Integrator. Nen µC muss man nämlich auch erstmal programmieren können.

[Archerbald]

Heute hab ich mir den Schwinkreis aus der Schaltung mal aufgebaut, mit dem was ich so da hatte (C1=C2=100nF, C3=22n, R1=47k, R2=1K T1=BC547B, Vcc=5V): er schwingt mit 150kHz (hab's leider nicht geschafft den USB Treiber für mein China-Oszi zu installieren , damit gibt's keine Oszi-Bilder).

Mit der LC Schwingkreisformel f=1/(2*pi*sqr(L*C)) und falls C=C1+C2 ist (ich verstehen die Schwinkkreisschaltung leider nicht so ganz) dann hätte meine Joghurt-Spule 5,6 uH.
Mit den C1=C2=150nF aus der Orginalschaltung und den dort genannten 300 kHz komme ich auf 938nH für diese einwindige 44cm Spule dort.
Gegenrechnung: für große Luftspulen habe ich die "Wheeler-Formel" gefunden [1] (verwendet passend zum Bogenbau Zoll..). Danach hätte meine Spule 12,5 uH (Faktor 2 daneben) und die aus der Schaltung 962nH (passt ganz gut).

Meine 4046 ICs sind angekommen, das ist dann der nächste Schritt.

[1]
L= ((N*r)^2)/(9*r + 10*h)

N= Windungszahl
r= Radius in Zoll
h= Höhe in Zoll
L= Induktivität in uH

[biker99]

Hallo Archerbald,

denk aber dran, die Widerstände und Kondensatoren am 4046 sind für 300 kHz ausgelegt. Bei der Hälfte der Frequenz müssen diese angepasst werden.


Gruss Biker99

[Archerbald]

Hab mir heute mal den 4046 Teil der Schaltung aufgabaut und mich etwas mit dem IC beschäftigt.
Vorab: ich verstehe die von mir hier verlinkte Schaltung nicht

• die Potis an Pin11 stellen laut Datenblatt die obere Grenze des Frequenzbereichs des VCOs ein, wieso muss der abgeglichen werden?
• sollte nicht auch über Pin12 das untere Ende des Frequenzbereichs begrenzt werden?
• da fehlt doch die Rückkopplung vom VCO Ausgang Pin 4 auf den Comperator Eingang Pin 3, nur so wäre es eine PLL
• der Oszillator mit dem BC547 erzeugt alles andere als steile Flanken, die sollte der Eingang an Pin 14 aber bekommen (das wäre eine Optimierung, kann wohl auch so gehen)
• was soll am Ausgangs Pin 10 passieren?

Was ich mal versucht habe: VCO_in (9) auf Vcc (16), damit schwingt der VCO auf f_max, die kann an VCO_out (4) gemessen werden und über die Potis eingestellt werden. Da mein LC Kreis mit 150 kHz schwingt hab ich hier mal 160kHz eingestellt. Dann VCO_out (4) mit Comp_in (3) verbunden -> der PLL lockt auf den LC Kreis ein. Über das RC Glied zwischen PC2_out (13) und VCO_in (9) sollte das IC Frequenzänderungen verzögert nachregeln, was wir messen wollen.

Kann da einer von euch etwas Licht reinbringen?

[biker99]

Hallo Archerbald,
die Schaltung von dir arbeitet nicht mit einem geschlossenen Regelkreis. Sie benutzt nur den Phasenkomparator und den VCO. Da muss dann der VCO über das Poti auf den Schwingkreis abgeglichen werden. Am Phasenkomparator wird dann die Abweichung zur Anzeige gebracht. Es fehlt, wie du richtig erkannt hast, die Rückkopplung. Du hast die PLL – Schaltung verstanden. Das sehe ich an deinen Fragen.

Hier mal ein Auszug aus dem Datenblatt des CD 4046:

Quell Datenblatt 4046 von SGS-Thomsen

Mit Pin 3 auf Pin 4 erfolgt noch keine Rückkopplung. Du bringst nur den Ausgang des VCO auf den Eingang des Phasenkomparators. Der 4046 hat zwei Phasenkomparatoren. Deren Ausgänge am Pin 2 und 13 sind. Welchen du benutzt muss du Ausprobieren. Erst wenn du, wie du ja selbst schreibst, den Pin 9 über ein RC – Glied mit dem Ausgang des Phasenkomparators verbindest schließt du den Regelkreis.
Pin 10 ist einfach das Steuersignal des VCO, also Pin 9 über eine Source Follower entkoppelt. Über Pin 12 sollte noch die unter Frequenz auf ca 140 kHz begrenzt werden.
Schließ mal den Regelkreis. Jetzt sollte der VCO auf deine Schwingkreisfrequenz einrasten. Wenn du jetzt eine Pfeilspitze in die Spule bringst, sollte an Pin 2/13 und an Pin 9 etwas zu sehen sein. Das müssen wir dann auswerten.

Gruss Biker99