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drops

23.03.2011,
15:10
 

Spule berechnen (Bauelemente)

Hallo forianer,


ich bräuchte ganz dringend eure Hilfe. Dazu möchte ich kurz den Hintergrund erklären.

Ich möchte den Abstand von Sensor zu Metall messen. Über die Art des Sensors lässt sich streiten. Ich dachte dabei an

(a) induktiv
(b) kapazitiv.

Mein Problem bezieht sich auf (a) den induktiven Sensor. Dazu möchte ich mit einer Spule einen Impuls ausgeben und den Wirbelstrom messen. Um eine möglichst hohe Auflösung zu bekommen muss ich die Spule berechnen.

1. Aber wie kann ich die Spule berechnen?
2. Wie kann ich den Wirbelstrom berechnen den mir das
Metall zurück gibt?


Wenn mir da jemand einen Tip geben könnte wäre das super.
Freue mich auf eure Antworten und Denkanstöße.

Beste Grüße
drops

hws(R)

E-Mail

59425 Unna,
23.03.2011,
15:18

@ drops

Spule berechnen

» Dazu möchte ich
» mit einer Spule einen Impuls ausgeben und den Wirbelstrom messen.

Dazu braucht man eine Schaltung. Und die Spule richtet sich (größtenteils) nach der Schaltung.

Übliche Schaltung ist ein Oszillator mit einem Transistor, dessen Schwingung abreisst, wenn die Spule zu nahe ans Metall kommt.

» 2. Wie kann ich den Wirbelstrom berechnen den mir das
» Metall zurück gibt?

Die Wirbelströme bleinben im Metall und werden nicht zurückgegeben.

Sicher, dass du das Prinzip verstanden hast?
Hier kleine Einleitung:
http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/ca/c115-ca524_-de-p.pdf

hws

drops

23.03.2011,
15:28

@ hws

Spule berechnen

hws Danke für die Antwort und das Datenblatt.

Ich habe mal das myAVR Metalldetektor Projekt gemacht. Dabei wurde ein einzelner Impuls gesendet und dann die Rückantwort auf den PC übertragen und Graphisch ausgewertet.

Was habe ich denn dort gemessen? Laut Projektbeschreibung ist es der Wirbelstrom, der ja in der Spule ein entgegengesetztes Feld induziert...

Wenn nicht dann bitte berichtigen.

Beste Grüße
drops

Gerd(R)

23.03.2011,
15:54

@ hws

Spule berechnen

» Die Wirbelströme bleinben im Metall und werden nicht zurückgegeben.


Hallo,

und je mehr Wirbelstrom sich im Metall ansammelt, umso schwerer wird es ?????
klingt irgendwie unglaubwürdig. Zumal Wirbelströme, wie der Name schon sagt, ständig am Wirbeln sind. Und dabei natürlich auch leicht wieder aus dem Metall herausfallen können.....

Gruß Gerd

--
Ein Tröpfchen Öl von Zeit zu Zeit
trägt vieles bei zur Haltbarkeit!

I got 14 channels of shit in the TV.... Pink Floyd

drops

23.03.2011,
16:04

@ Gerd

Spule berechnen

» » Die Wirbelströme bleinben im Metall und werden nicht zurückgegeben.
»
»
» Hallo,
»
» und je mehr Wirbelstrom sich im Metall ansammelt, umso schwerer wird es
» ?????
» klingt irgendwie unglaubwürdig. Zumal Wirbelströme, wie der Name schon
» sagt, ständig am Wirbeln sind. Und dabei natürlich auch leicht wieder aus
» dem Metall herausfallen können.....
»
» Gruß Gerd

Also wenn die Wirbelströme im Metall bleiben, würde für mich schon Sinn machen. (alte Hasen jetzt mal weghören) Die heißen ja Wirbelströme, weil sie sich Wirbelartig ausbreiten und nicht weil sie im Raum "rumspringen". Zumal werden diese ja durch die verlustbehaftete Bewegung im Metall abgebaut, oder?

Altgeselle(R)

E-Mail

23.03.2011,
16:12

@ drops

Spule berechnen

» » » Die Wirbelströme bleinben im Metall und werden nicht zurückgegeben.
» »
» »
» » Hallo,
» »
» » und je mehr Wirbelstrom sich im Metall ansammelt, umso schwerer wird es
» » ?????
» » klingt irgendwie unglaubwürdig. Zumal Wirbelströme, wie der Name schon
» » sagt, ständig am Wirbeln sind. Und dabei natürlich auch leicht wieder
» aus
» » dem Metall herausfallen können.....
» »
» » Gruß Gerd
»
» Also wenn die Wirbelströme im Metall bleiben, würde für mich schon Sinn
» machen. (alte Hasen jetzt mal weghören) Die heißen ja Wirbelströme, weil
» sie sich Wirbelartig ausbreiten und nicht weil sie im Raum "rumspringen".
» Zumal werden diese ja durch die verlustbehaftete Bewegung im Metall
» abgebaut, oder?
Hallo,
das Metall hat einen ohmschen Widerstand, an dem die Wirbelströme
eine Leistung verursachen.
Diese Leistung wird der Spule (oder dem Schwingkreis) entzogen.
Eine geeignete Schaltung kann das detektieren.
Welchen Abstand möchtest du messen und welches Material
soll erfasst werden?
Grüße
Altgeselle

hws(R)

E-Mail

59425 Unna,
23.03.2011,
16:16

@ Gerd

Spule berechnen

» und je mehr Wirbelstrom sich im Metall ansammelt, umso schwerer wird es
» ?????

Nein, aber wärmer :-D

hws

drops

23.03.2011,
17:54

@ Altgeselle

Spule berechnen

Hallo Altgesell,

der Abstand liegt zwischen 1-40 mm wenn möglich in 0,01 mm Schritten :-D . Das Material ist verzintes Kupfer.


Beste Grüße
drops

Altgeselle(R)

E-Mail

23.03.2011,
18:19

@ drops

Spule berechnen

» Hallo Altgesell,
»
» der Abstand liegt zwischen 1-40 mm wenn möglich in 0,01 mm Schritten :-D .
» Das Material ist verzintes Kupfer.
»
»
» Beste Grüße
» drops

Oha, das sind recht hohe Anforderungen. Du wirst
experimentieren müssen.
Hier ein paar Tips:
Nimm die Hälfte eines Schalenkerns von mindestens 60mm Durchmesser.
Bewickele den Spulenkörper mit HF-Litze.
Baue einen Parallelschwingkreis mit einem verlustarmen
Kondensator (Folie oder NP0) auf, Frequenz ca. 300kHz.
Steuere den Schwingkreis über einen hochohmigen Widerstand
mit einem Sinusgenerator auf Resonanzfrequenz an.
Schau' mit dem Oszilloskop die Schwingung an und bewege
das Tastobjekt vor der Spule.
Dann bekommst du einen Eindruck, was eine Ansteuerschaltung leisten muss.
Grüße
Altgeselle

drops

23.03.2011,
18:53

@ Altgeselle

Spule berechnen

» » Hallo Altgesell,
» »
» » der Abstand liegt zwischen 1-40 mm wenn möglich in 0,01 mm Schritten :-D
» .
» » Das Material ist verzintes Kupfer.
» »
» »
» » Beste Grüße
» » drops
»
» Oha, das sind recht hohe Anforderungen. Du wirst
» experimentieren müssen.
» Hier ein paar Tips:
» Nimm die Hälfte eines Schalenkerns von mindestens 60mm Durchmesser.
» Bewickele den Spulenkörper mit HF-Litze.
» Baue einen Parallelschwingkreis mit einem verlustarmen
» Kondensator (Folie oder NP0) auf, Frequenz ca. 300kHz.
» Steuere den Schwingkreis über einen hochohmigen Widerstand
» mit einem Sinusgenerator auf Resonanzfrequenz an.
» Schau' mit dem Oszilloskop die Schwingung an und bewege
» das Tastobjekt vor der Spule.
» Dann bekommst du einen Eindruck, was eine Ansteuerschaltung leisten muss.
» Grüße
» Altgeselle

Aua...

Altgesell du nimmst mir den Wind aus den Segeln. Ich habe folgendes Problem der Außendurchmesser der gesuchten Spule sollte nicht sehr groß sein (max. 15mm), und das ist schon arg groß. Da das Metall/Bauteil nur 3x10 mm groß ist.

Gibt es denn dafür keine Möglichkeit das ganze zu berechnen?

Meine Lösungsmöglichkeit (b) war ja kapazitiv. Wie lautet die Einschätzung auf eine "selbstgeschnitzte" Kondensatorplatte (3x3mm) und die Amplitude bei Resonanzfrequenz beobachten/messen ??

Beste Grüße
drops

# Besucher #

23.03.2011,
19:07

@ drops

Spule berechnen

» Hallo forianer,
»
»
» ich bräuchte ganz dringend eure Hilfe. Dazu möchte ich kurz den
» Hintergrund erklären.
»
» Ich möchte den Abstand von Sensor zu Metall messen. Über die Art des
» Sensors lässt sich streiten. Ich dachte dabei an
»
» (a) induktiv
» (b) kapazitiv.
»
» Mein Problem bezieht sich auf (a) den induktiven Sensor. Dazu möchte ich
» mit einer Spule einen Impuls ausgeben und den Wirbelstrom messen. Um eine
» möglichst hohe Auflösung zu bekommen muss ich die Spule berechnen.
»
» 1. Aber wie kann ich die Spule berechnen?
» 2. Wie kann ich den Wirbelstrom berechnen den mir das
» Metall zurück gibt?
»
»
» Wenn mir da jemand einen Tip geben könnte wäre das super.
» Freue mich auf eure Antworten und Denkanstöße.
»
» Beste Grüße
» drops

Guck mal da:
http://members.shaw.ca/novotill/StudSensorAutomatic/index.htm
Das Ding arbeitet kapazitiv und ist eigentlich für Holzbalken. Aber vielleicht lässt sich da was umbasteln.

Gruß
# Besucher #

Hartwig(R)

23.03.2011,
20:21

@ drops

Spule berechnen

Hallo,
Deine Anforderungen führen zu einem Dynamikbereich des Meßsignals von 72db, dann wäre noch der Rauschabstand zu berücksichtigen. Das sind schon heftige Anforderungen. Stellt sich noch die Frage nach dem zulässigem Linearitätsfehler....
Da erfordert der Aufbau der Elektronik schon erhebliche Erfahrung.
Die Geometrie Deiner Meßanordnung ist auch nicht unproblematisch (Metall 8x3mm aus 40mm Entfernung, Detektordurchmesser 15mm). Die kapazitive Lösung kannst Du vergessen (3x3mm auf 8x3mm bei 40mm Entfernung)- die Kapazität wird deutlich unter der Kapazität des Aufbaus liegen, Luftfeuchtigkeit und Umgebung werden den Meßwert erheblich beeinflussen.
Die induktive Lösung halte ich für ebenso problematisch, auch hier gehe ich davon aus, daß Fremdeinflüsse sowie Linearitätsfehler die Meßgenauigkeit erheblich einschränken. Bei Deinen geometrischen Gegebenheiten würde ich schon eine Auflösung von sagen wir mal 0,4mm als hervorragend ansehen und dort auch die Grenze für Amateur-Entwicklungen vermuten.
Aber: "Versuch macht Klug" - nur leider ist Dein Ansatz nicht zielführend: Die Berechnung der Spule ist das geringste Problem. Das Schaltungskonzept und die Signalauswertung dürften hier im Vordergrund stehen, der mechanische Aufbau wird auch eine wesentliche Rolle spielen. Die Meßfrequenz hängt von der Meßmethodik ab, aber auch von der Verarbeitungsweise der Schaltung. Erst wenn Du da ein genaues Konzept hast, wirst Du die Spule berechnen können.
Grüße
Hartwig

Altgeselle(R)

E-Mail

23.03.2011,
21:28

@ Hartwig

Spule berechnen

Dem Beitrag von Hartwig stimme ich zu.
Zusätzlich ist noch die Temperaturabhängigkeit zu bedenken.
Ausserdem würden Metallteile in der Umgebung das Messergebnis beeinflussen.

@Hartwig:
Wie kommst du auf 72dB?
Grüße
Altgeselle

drops

23.03.2011,
21:43

@ Altgeselle

Spule berechnen

» Dem Beitrag von Hartwig stimme ich zu.
» Zusätzlich ist noch die Temperaturabhängigkeit zu bedenken.
» Ausserdem würden Metallteile in der Umgebung das Messergebnis
» beeinflussen.
»
» @Hartwig:
» Wie kommst du auf 72dB?
» Grüße
» Altgeselle


Okay ich merke ich bin recht naiv rangegangen an die Aufgabe. Wie wäre es wenn der Abstand des Sensors 5mm beträgt?

Ihr dürft gerne wieder reindreschen :)
Mir die Augen aufmachen ist ganz klar gefordert :)

Beste Grüße
Drops

drops

23.03.2011,
21:47

@ # Besucher #

Spule berechnen

» Guck mal da:
» http://members.shaw.ca/novotill/StudSensorAutomatic/index.htm
» Das Ding arbeitet kapazitiv und ist eigentlich für Holzbalken. Aber
» vielleicht lässt sich da was umbasteln.
»
» Gruß
» # Besucher #

Oha sehr interessant.

Allein die Schaltungsteile zu identifizieren weckt das interesse...

Besten Dank und Gruß
drops

hws(R)

E-Mail

59425 Unna,
23.03.2011,
22:30

@ # Besucher #

Spule berechnen

» Aber vielleicht lässt sich da was umbasteln.

Auf 1..40mm bzw jetzt geändert 5mm Abstand?
Genauigkeit 0,01mm?
Sensor max 15mm Durchmesser?
Zu detektierendes Objekt 3x10 mm?

Ui, Ui...

hws