Diebstahlsicherung oder Näherungsdetektor
Ein Beitrag zum Schaltungs-Wettbewerb
2019
von Gerd
Schmidt
Die hier vorgestellte Schaltung besteht aus zwei Teilen, einem
induktiven Sender und einem induktiven Empfänger. Der Oszillator
arbeitet in Gate-Schaltung. Die Rückkopplung erfolgt über den
Sourceanschluss, an den ein Teil der Spannung des Schwingkreises
gegeben wird. Je nach Schwingkreisgüte und L/C-Verhältnis muss
eventuell C2 deutlich größer als C1 gewählt werden, um eine höhere
Rückkopplungsspannung zu erreichen. Als Anhaltspunkt für kleine L sei
C2:C1 = 1:1, für große L kann dies bis auf C2:C1 = 5:1 gesteigert
werden. Auch bei der Spule besteht eine weitgehende Freiheit der
Bauform. Von zylindrischen und flachen Luftspulen über Wabenspulen bis
hin zu Spulen mit kleinen und großen Ferritkernen kann jede denkbare
Bauform verwendet werden. Dies kommt wiederum einem verdeckten Einbau
in Gegenstände und Behältnisse entgegen. Auch die Stromversorgung ist
unkritisch. Ausgehend vom Adventskalender habe ich eine 9 V
Blockbatterie eingesetzt und alternativ mit 3 V (Li-Knopfzelle oder
2*1,5 V AA oder AAA) experimentiert. Durch einen größeren
Sourcewiderstand kann die Stromaufnahme auf Kosten der Reichweite und
unter Gewinn von Betriebsdauer verringert werden. Dabei muss jedoch
beachtet werden, dass je nach Schwingkreisgüte die Verstärkung unter 1
fallen kann, so dass die Schwingungen aussetzen. Hier ist
Experimentieren angesagt!
Als Spulen habe ich zwei Luftspulen aus 0,25 mm kunststoffisolierter
Cu-Litze gewickelt. Jede Spule hat 40 Windungen und einen mittleren
Durchmesser von 8 cm. Die Windungen werden von Kabelbindern
zusammengehalten. Als Wickelkörper diente eine 0,5 l Spritzflasche, die
normalerweise zum Wässern des Lötschwämmchens verwendet wird. Bei einer
Messfrequenz von 200 kHz hat Spule #1 eine Induktivität von 219,6 µH,
Spule #2 besitzt 216,7 µH; beide Spulen sind quasi identisch. Als
Schwingkreiskondensatoren habe ich jeweils 2 * 10 nF verwendet. Die
Kondensatoren wurden nicht ausgemessen und die Schwingkreise auch nicht
auf Resonanz abgeglichen.
Der Empfänger sollte ursprünglich aus einem resonanten Schwingkreis,
einer Fet-Verstärkerstufe und einem Signalindikator bestehen. Beim
Zusammenbau der Schaltung habe ich mit dem Led-Indikator begonnen und
zur Probe zuerst nur die Spule und dann den Schwingkreis angeschlossen.
Zu meiner Freude funktionierte die Schaltung in beiden Fällen bereits
in dieser abgespeckten Form zufriedenstellend, so dass bereits diese
Schaltungsvarianten praktisch eingesetzt werden kann. Mit dem
Vorverstärker erhöhen sich die Empfindlichkeit und die Reichweite.
Die Spulen können koaxial (die Sendespule wird genau über der auf dem
Tisch liegenden Empangsspule angehoben) oder koplanar (Sende- und
Empfangsspule liegen auf der Tischoberfläche und werden voneinander
weggeschoben) angeordnet werden. gemessen wurde jeweils von Zentrum zu
Zentrum der Spulen. Folgende Reichweiten wurden mit dem Boards erzielt:
Tx 9 V, koaxiale Anordnung, nur Detektor, kein Schwingkreis: 6 cm
Tx 9 V, koaxiale Anordnung, Detektor, Schwingkreis: 30 cm
Tx 3 V,
„ ,
„ ,
„
16 cm
Tx 9 V, koaxiale Anordnung, wie im Schaltplan gezeichnet: 40 cm
Tx 3 V ,
„
,
„
24 cm
Bei koplanarer Anordnung der Spulen wurden die Reichweiten jeweils um
einige Zentimeter kleiner, von 30 cm auf 25 cm und von 16 cm auf 14 cm.
Die praktische Anwendung dieses Schaltungsvorschlags beinhaltet zwei
Optionen. Befindet sich der aktive Sender resp. die Sendespule in der
Nähe des Empfängers resp. der Empfangsspule, so wird die Led
aufleuchten. Das Aufleuchten der Led zeigt somit die Anwesenheit oder
Annäherung des Senders an. Ist die Led aus, so ist der Sender abwesend
oder entfernt. Die Schaltung kann somit als Annäherungsdetektor
arbeiten und die räumliche Annäherung des Senders anzeigen oder sie
kann als Diebstahlsicherung arbeiten und das Entfernen des Senders
detektieren. Es dürfte jeder Hobbyelektronikerin oder jedem
Hobbyelektroniker leichtfallen, die Schaltung je nach Anwendungszweck
zu erweitern und zu ergänzen. Die Led könnte z. B. Teil eines
Optokopplers sein, ein Warnton könnte eingeschaltet werden u. s. w..
Die Gestaltung der Spule hängt von der Anwendung und der Phantasie des
Einsatzes ab. Eine flache Spule und eine Knopfzelle lassen sich in eine
Wand oder einen Boden integrieren, eine Miniatur-Ferritspule und eine
Zink-Luft-Zelle passen bequem in einen zuckerwürfelgroßen Hohlraum. Nur
die eigene Vorstellungskraft setzt den möglichen Anwendungen Grenzen.
Viel Spaß beim Experimentieren