Labortagebuch März 2012

 Elektronik-Labor  Notizen  Projekte  Labortagebuch

28.3.12: Einfacher Messgleichrichter

Eine Frage kam per Email: Habe eine Stromzange (Sefram SP201), die 10 mV AC Spannung pro 1A AC als Ausgangssignal hat. Die Zange kann bis 200 A AC messen. Folglich bringt sie als Ausgangssignal max. 2000 mV AC heraus. Ich möchte dieses AC-Signal in DC-Signal wandeln, da mein Datenlogger nur DC-Spannung verarbeiten kann. Da die Stromaufnahme (zu messende Strom) schwanken kann, muss sich das umgewandelte Ausgangssignal analog dazu verändern. Mein Datenlogger kann DC-Spannungen bis 41 V verarbeiten. Gibt es eine Schaltung, die das AC Ausgangssignal im Millivoltbereich in ein DC-Ausgangssignal umwandeln kann? Die Schaltung sollte nicht zu kompliziert sein, getreu dem KIS (Keep it simple)-Prinzip.



Die einfachste Schaltung für relativ kleine Frequenzen wie 50 Hz ist diese. Der OPV schneidet einfach alles ab, was unterhalb 0 V liegt. Die Ausgangsspannung ist der halbe Mittelwert, also etwas weniger als der halbe Effektivwert. Stromzangen mit integrierter Anzeige findet man bei  PCE Instruments.



8.3.12: Kohlenmonoxid-Sensor



In letzter Zeit häufen sich Berichte über schlimme Unfälle mit Kohlenmonoxid, das aus defekten Heizungen entweicht. Deshalb habe ich einen CO-Warner gekauft (Bei Amazon, das Gerät kam dann aus England), Bevor es zum Einsatz kommt, muss ich natürlich erst mal reinschauen. Der verwendete Sensor ist ähnlich aufgebaut wie eine Batterie. In Anwesenheit von Kohlenmonoxid fließt ein kleiner Strom und löst die Warnung aus. Auf der Platine muss ein Parallelwiderstand sein, der den Sensorstrom in eine Sensorspannung umsetzt.



Mit dem Digitalvoltmeter habe ich parallel zu Sensorzelle eine Spannung von 0, 1 mV gemessen. Dann mit einem brennenden Feuerzeug nahe am Sensor stieg die Spannung bis auf 0,5 mV. Das war offensichtlich noch unterhalb der Warngrenze, weil die offene Flamme sauber brennt.




Siehe auch: Elektrochemische Sensoren bei Dräger:
www.draeger.com/DE/de/products/stationary_gas_detection/sensors/gds_Electrochemical_Sensors.jsp

5.3.12: Frequenzgang des TA7642



Gerade musste ich Muster einer neuen Auflage des Lernpakets Trasistorradio überprüfen. Alles vollständig, Bauteile in Ordnung. Bei der Gelegenheit wollte ich gleich mal etwas nachmessen. Die Frage war, wie gut eignet sich das IC für Langwelle, und wie gut für Kurzwelle. Im Inneren befindet sich ja ein mehrstufiger RC-gekoppelter HF-Verstärker, der natürlich eine obere und eine untere Grenzfrequenz hat.



Also los: Ein Spannungsgteiler 620 Ohm / 100 Ohm am Eingang führt das HF-Signal vom Generator zu. Gleichzeitig messe ich mit dem Oszilloskop die Amplitude und mit dem Frequenzzähler die Eingangsfrequenz. Am Ausgang liegt ein Voltmeter. Ohne Signal finde ich eine Ausgangsspannung von 1,1 V, bei Vollaussteuerung geht die Spannung bis auf 0,8 V zurück. Als Vergleichspunkt lege ich 900 mV fest. Die Frage ist nun, welche Spannung muss ich bei einer bestimmten Frequenz am Eingang zuführen, damit der Ausgang genau auf 900 mV liegt.

100 kHz    13 mV
150 kHz    5 mV
200 kHz    4 mV
300 kHz    3 mV
500 kHz    2 mV
1000 kHz    5 mV
1500 kHz    7,5 mV
2000 kHz    10 mV
2500 kHz    15 mV
3000 kHz    30 mV
3500 kHz    60 mV
4000 kHz    100 mV

Hier das Ergebnis: Das IC ist am empfindlichsten bei 500 kHz, am oberen Ende des Mittelwellenbereichs braucht man schon etwas mehr Eingangsspannung. bei 4 MHz, also im 75-m-Kurzwellenband ist die Empfindlichkeit nicht mehr besonders hoch, aber 100 mV sind an einer guten Antenne noch erreichbar. Das entspricht auch meinen Erfahrungen, das 75-m-Band habe ich mit dem IC schon gehört. Das 49-m-Band ist dagegen nicht mehr nutzbar. Umgekehrt ist das IC im Langwellenbereich ab 150 kHz viel besser als ich dachte. Nur unter 100 kHz geht es so steil bergab, dass die Empfindlichkeit nicht mehr messbar ist. Fazit: 150 kHz bis 4 MHz sind nutzbar!

Hinweise zum ZN414 von
Gerhard Waler
Der ZN414, "Urmodell" des MK484 und TA7642, wurde genau vor 40 Jahren vorgestellt. Ich erinnere mich noch an eine winzige diesbezügliche Notiz in der "Funkschau". Mit dem Ur-ZN414 habe ich letztens noch das "Retroradio" auf einem Breadboard aufgebaut und kann damit hier (im Ruhrgebiet) tagsüber DLF und WDR2, nachts noch eine ganze Menge mehr in sehr guter Lautstärke empfangen.
Siehe auch:  http://en.wikipedia.org/wiki/ZN414


31.3.12: ZN414/TA7642 mit diskreten Bauteilen?




Eigentlich müsste man das IC mit Einzeltransistoren nachbauen können, dachte ich mir. Das wäre doch eine angemessene Ehrung zum vierzigsten Geburtstag.  Ich hab’s versucht, mit vielen BC548A aus der Bastelkiste. Statt 12 k habe ich 16 k genommen, weil sie gerade da waren. 12 pF war genügend vorhanden.  Der erste Eindruck: Alle Transistoren kommen tatsächlich auf einen sinnvollen Arbeitspunkt. Aber mit der Bandbreite gab es Probleme. Nur in einem ganz engen Bereich um 300 kHz hat sich die Schaltung näherungsweise so verhalten wie das IC. Aber die Verstärkung war insgesamt zu gering. Also habe ich die Koppelkondensatoren vergrößert. Die Verstärkung ging damit hoch. Aber zugleich wurde die ganze Schaltung unstabil und neigte zu Eigenschwingungen. An der Stelle habe ich aufgegeben. So einfach ist es eben doch nicht, ein erfolgreiches IC nachzubauen. Vielleicht schafft es jemand anderes?

Dazu eine Einschätzung von Harald Schetter:
Der Versuch musste eigentlich schiefgehen. Hier rächt es sich, dass die bis in den UKW-Bereich im Oszillator noch brauchbaren NF-Transistoren eben doch nicht geeignet sind, weil die versteckten Kondensatoren viel zu groß sind. Die Datenblätter sind in der Richtung natürlich sehr sparsam, ich habe nur zur BCW60-Familie von Siemens aufschlussreiche Daten gefunden: http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/siemens/Q62702-C1539.pdf Die hier besonders störende Millerkapazität dürfte bei allen BC108-Derivaten im aktuellen Arbeitspunkt von UCB = 0 V über 10 pF liegen. Im Zusammenspiel mit den Koppelkondensatoren von 12 pF bleibt da effektiv keine nennenswerte Verstärkung übrig. Abhilfe schafft vielleicht die Verwendung von HF-Transistoren wie BF199, dort sind die Kapazitäten um eine Zehnerpotenz kleiner, aber meist auch nur bei 10V angegeben. Im IC hat man das einfach dadurch gelöst, dass viel kleinere Strukturen verwendet wurden, die nicht für 20 mA optimiert sind, sondern bei 50 µA die höchste Verstärkung und Grenzfrequenz besitzen.

Alternative:
Die folgende stark vereinfachte Schaltung mit nur drei Transistoren und entsprechend weniger Verstärkung hat sich für ausreichend hohe Eingangsspannungen bewährt:


Eine Ersatzschaltung für den TA7642



 Elektronik-Labor  Notizen  Projekte  Labortagebuch