Autor Thema: Auf der Suche nach der Resonanzfrequenz im Exciter / Erreger Schwingkreis  (Gelesen 8286 mal)

TeslaTech

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Liebe Forumgemeinde,

hier solle ein Tutorial enstehen wie man die benötigte Resonanzfrequenz von 1.3 Mhz in der Erreger / Exciter Spule findet und einstellt.

Zuerst brauchen wir aber ein bischen Theorie:
Der hier benötigte Schwingkreis ist ein paralleler LC-Kreis oder in Fachkreisen auch Saugkreis genannt.
Das bedeutet dass er, auf einer vorher über die Parameter der Spule und des Kondensators eingestellten Frequenz, Energie empfängt.
Alle anderen Frequenzen werden nicht "gesaugt" oder empfangen. Wichtig ist hier auch die Spulengüte zu erwähnen.

Nikola Tesla hat vor über 100 Jahren mit einem  von ihm entwickelt Radioempfänger, Blitzen und Gewittern gelauscht.
Blitze senden Radio-/EM-Wellen im vollen(bzw. nahezu vollen) RF-Spektrum, es gibt aber anscheinend Frequenzen die sich besonders gut eignen sollen, wie hier von James Robitaille genannten 1.3 Mhz. Evtl. hat es was mit der Wellenlänge zu tun. Wichtig ist die Interaktion mit der Ionosphäre,
dort wo Ladung entstehen, verursacht durch kosmische Strahlung. Lange Wellen werden von der Ionosphäre reflektiert. Somit kann man im Khz- bzw. niedrigen Mhz Bereich mit entfernten Ländern Kommunizieren. Z.B. über Amateurfunk. Es scheinen eben diese Frequenzen zu sein die mit der Ionosphäre interagieren. Es ist permanent ein Potentialgefälle zwischen Ionosphäre (Pluspol) und der Erde (Minuspol) vorhanden. Das Bindeglied ist die Radiofrequenz um uns an das Räderwerk der Natur anzuschließen.

Kommen wir wieder zurück zum Tuning.
Das Problem ist meistens geeignete Kondensatoren zu finden. Es muss ein Gleichgewicht zwischen Henry-Wert der Spule und Kapazitätswert des Kondensator herschen. Das Problem ist nämlich das bei höheren Frequenzen, sich Leitungen wie die der Spule auch kapazitiv verhalten.
Das bedeutet wiederum, dass wenn man einen sehr kleinen Kondensator-Wert nimmt wie z.B. 10pF und die Spule hat z.B. 300µH, man das Problem hat, dass der Tastkopf des Oszilloskops bereits zwischen 2-4pF hat. Was passiert jetzt wenn man die Spule einbauen will und dann natürlich das Oszi
vom LC-Kreis abhängt? Die vermeintlich gefundene Resonanzfrequenz stimmt nicht mehr!

Es ist auch für den Anfänger schwierig den LC-Kreis gleichzeitig zu messen und mit der benötigten Frequenz über den Frequenzgenerator zu versorgen. Hier entsteht nämlich meistens das Problem das ja der Tastkopf vom Oszi und die Anschlußklemmen vom Signalgenerator alle parallel
angeschlossen sind. Das bedeutet das man im schlimmsten Fall einfach die Frequenz des Signalgenerators misst und nicht die des Schwingkreis.
Mann könnte natürlich einen höheren Vorwiderstand am Ausgang des Signalgenerators benutzen(dieser muss wesentlich höher sein als die Impedanz des Signalgenerator, meistens 50 Ohm) und den LC-Kreis mit dem Oszi nach diesem Vorwiderstand messen. Dann entsteht aber das Problem, dass man nicht genügend Ampere in den Kreis bringt.

Um diese ganzen Schwierigkeiten auszuräumen, gibt es einen genialen sowie einfachen Trick:
Man verwendet eine Koppelspulle mit ca. 3 Windungen welche in die Nähe des zu untersuchenden Schwingkreis gebracht wird. Diese Koppelspule
wird direkt vom Signalgenerator gespeist. Nun empfängt der Schwingkreis tatsächlich etwas aus der Lust, auch wenn es am Anfang "nur" die RF-Energie des Signalgenerators ist. Durch dieses Vorgehen mit der gennanten Koppelspule entfallen die Schwierigkeiten des richtigen Messen.




TeslaTech

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Schritt 1:
Es wird auf einen Wickelkörper, z.B. Abflussrohr aus dem Baumarkt ein Kabel, z.B. Lautsprecherkabel gewickelt.
Anschließend wird mit einem LCR-Meter die Henries der Spule gemessen.

TeslaTech

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Schritt 2:
Es werden Kondensatoren mit dem LCR-Meter gemessen und parallel an die Spule angeschlossen

TeslaTech

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Schritt 3:
Die Koppelspule wird auf die Schwingkreisspule gesteckt und an beiden Klemmen angeschlossen.
Nun wird mit dem Signalgenerator Frequenzen von z.B. 1 kHz bis 1.3 Mhz geprüft unter Zuhilfenahme des Oszilloskops
wird geprüft bei welcher Frequenz die Spannung / Amplitude im Schwingkreis am größten ist.

Wurde die Frequenz gefunden, wird Sie aufgeschrieben sowie Spulenwert und Kondensatorwert. Am besten in einer Tabelle...

TeslaTech

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Schritt 4:

Ist die gefundene Resonanzfrequenz zu niedrig. Muss man entweder die Henries in der Spule verkleinern oder den Wert des Kondensator verkleinern.
Im Entgegen gesetzten Fall muss man bei einer zu hohen Frequenz, die Werte der Spule oder des Kondensators erhöhen.

Bei einer zu geringen Frequenz empfehle ich, dass es am besten ist einfach ein paar Lagen der Spule abzuwickeln, danach die Spule mit dem LCR-Meter messen. Wert aufschreiben.
Dann mit dem Signalgenerator die Frequenzen durchgehen unter Beobachtung des Oszilloskops die Frequenz suchen  bei der die größte Amplitude bzw. Spannung ab zu lesen ist.

Hier sei noch anzumerken, dass wenn beim schrittweise abwickeln der Spule zu lange Zuführungsleitungen zum Kondensator entstehen, diesen Leitungen unbedingt gekürzt werden müssen, weil sie sich negativ auf die Kapazität auswirken, bzw diese erhöhen und/oder die Spulengüte verschlechtern.
Es sollte noch bei den Messungen der Spule mit dem LCR-Meter die Spulengüte Q aufgeschrieben werden um Rückschlüssen zwischen Design
der Spule und Güte zu schliessen.

Viele Grüße und viel Spaß beim Experimentieren
TeslaTech

kajunkreations

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This might help. Resonant frequency calculator.  Enter coil and cap parameters and it will calculate resonant frequency of LC... http://www.deephaven.co.uk/lc.html

 Nolan

TeslaTech

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This might help. Resonant frequency calculator.  Enter coil and cap parameters and it will calculate resonant frequency of LC... http://www.deephaven.co.uk/lc.html

 Nolan

Thanks Nolan,

I know how to calculate freqencies but this tutorial is investigating tank circuits from the practical standpoint. In practice it can look sometimes a bit different.

Best Regards

TeslaTech

kajunkreations

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Here are more accurate calculators.    http://deepfriedneon.com/tesla_frame6.html

Äon

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Hallo Teslatech,
Deine Versuche sind m.M. genau das richtige. Nach einiger Überlegung bin ich auf die Idee gekommen, daß womöglich die exiter coil der entscheidende Punkt in diesem Generator ist. Aus folgendem Grund: Tesla hat seinerzeit enorme Anstrengungen unternommen, hohe Spannungen
und hohe Frequenzen zu erzeugen.Sehr viele seiner Patente beziehen sich daher auf Apparate, die solche hohen Spannungen erzeugen können.
Der Ringkern mit Rotor ist einfach eine solche Maschine, dieser Teil ist also wahrscheinlich absolut kein OU Gerät an sich. Vielmehr erzeugt er nur die
benötigten Spannungen, das kann man wahrscheinlich wesentlich einfacher machen mit modernen Mitteln.
Ich werde also auch mal so eine Spule wickeln und mit meiner Teslaeinheit beschicken. Untersuchen möchte ich, ob sich über eine zweite, darübergewickelte Spule eine Leistung entnehmen läßt (ich bin eigentlich sicher,daß es geht).
Ich habe in dieser Richtung schon etwas ähnliches probiert:http://jnaudin.free.fr/gegene/indexen.htm
Diesen Versuch habe ich nachgestellt und einen erheblichen Überschuss gesehen, leider sind die Messungen nicht ganz einfach, weil die Frequenz um die 20 KHz liegt. Oszi müsste aber eigentlich genau genug sein. Hatte mir einen Freund zu Hilfe geholt, der Ingenieur ist - der zweifelt aber an den Ergebnissen. Allerdings dürfte nach seiner Aussage die Übertragung zwischen zwei Luftspulen nur max. 60% sein, was ja nun definitiv nicht der Fall ist. In Naudin's vid sieht man auch die typische Kurve im Oszi, es sind ja zwei verschachtelte Sinuskurven. Mein Ingenieur
meinte daher, daß bei der Leistungsberechnung zwei mal durch Wurzel 2 geteilt werden müsse, um die korrekte Fläche zu bestimmen. In diesem Falle wäre es dann weit under unity, was aber augenscheinlich nicht der Fall ist (bei mir nach eigener Berechnung 800W rein, 2,2 KW raus)
Spannung am Ausgang pik to pik 600V, Stromspitzen bis 26A.
Das größte Problem hier: Gleichrichtung der Spannung mit 20KHz, da geht kein "normaler" Gleichrichter mehr. Auch mit sehr schnellen Dioden hatte ich keinen wirklichen Erfolg, die Verlustleistungen sind einfach zu hoch und Glättungskondensatoren feuern schnell ab. Ich denke, daß die exiter coil uns ähnliche Probleme bereiten wird. Habe den Tip bekommen, daß die sog. "snubber circuit" hier helfen könnte, kennst Du Dich damit evtl. aus? Viell. weiß auch einer der Elektroniker hier im Forum darüber bescheid, würde mich über Hinweise sehr freuen, weil man dann zweifelsfrei messen könnte. Ich werde auch mal ein kleines Vid zu meinem Aufbau machen, viell. wird es dann schon klarer.
LG
Äon

Mike

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Hallo ...
Ich habe etwas beim Göde-Institut gefunden: http://www.goede-stiftung.org/experimente-zum-nachweis-von-skalarwellen.html

Da gibt es auch ein detailiertes PDF!
Es handelt such zwar um eine Kritik/Gegendarstellung des Themas, aber es stehen einige interessante Details darin, die man vielleicht prinzipiell auf den QEG umdenken kann !?

Beispiel:
"Es besteht nicht der geringste Zweifel: der Teslaschwingkreis ist eine verkürzte, aufgewickelte Dipolantenne, auf dem auch bei höheren Frequenzen stehende Wellen angeregt werden können."
oder auch:
"Die Frequenz 7,7 MHz der Tabelle verdient die besondere Beachtung all derjenigen Experimentatoren, die einen Spektralanalysator verwenden: Der induktive Messfühler lag auf der EMPFÄNGERplatine und ein zufälliger Blick auf den Oszillografen zeigte ein recht zittriges Bild, das man kaum synchronisieren konnte.
Dieses Frequenzspektrum unterscheidet sich dramatisch von anderen Spektren: Eine Fülle von Frequenzen, die in keinem einfachen Verhältnis zur Oszillatorfrequenz 7,7 MHz stehen. Und dabei leuchten die LED ohne sichtbare Helligkeitsschwankungen - das menschliche Auge ist nun mal viel zu träge, um Änderungen im MHz-Bereich entdecken zu können. Offenbar werden da chaotische Schwingungen angeregt, die sich bis zu beachtlich hohen Frequenzen erstrecken."

Ich denke mir vielleicht sucht man sich Frequenzen mit sehr starken Oberwellen zum Anregen des Schwingkreises?
Ich kann leider nicht mehr beitragen als Anregungen zu liefern, und hoffentlich niemandes Zeit zu vergeuden :)
Lg, Mike :)

helium

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Hallo Sebastian (TeslaTech)
Damit Du mich einordnen kannst: Ich sass beim QEG-Gruppentreffen bei Schwille links neben Dir  ;)
(Bin derjenige, welcher dann an der Tafel alles aufschrieb...)

Beim Lesen Deines Beitrags kamm mir spontan in den Sinn, ob man die Abstimmungsprobleme, die sich bezüglich der - je nach Messanordnung -  variierenden Kapazität im Schwingkreis des Exciters ergeben, nicht mit einem alten Platten-Drehkondensator in den Griff bekommen kann. Damit wäre ein Feintuning am Schwingkreis vielleicht möglich...

Gruss
Dieter

helium

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RAFFAELA - zu Deinen Ausführungen:
Smile: TeslaTech und Du Ihr habt wohl beide Recht!
Ein Saugkreis IST ein Sperrkreis - eben weil er alles "wegsaugt" - um es mal laienhaft auszudrücken...

Deine Idee, dass die Funkenstrecke als Spannungsbegrenzer wirkt - smile - genau das habe ich beim QEG-Gruppentreffen neulich spontan und laut in die Runde geworfen, als Rainer meinte, keiner wisse so recht, was das genau sollte.
Leider hat dazu keiner sonst eine Meinung abgegeben. Um so erfreulicher, dass nun auch Du diese Idee hast. Da komme ich mir nicht ganz so albern vor - lach...

Übrigens: Wo kann man Dich finden?

Dieter Wolf

Physikus

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Hallo Helium

Ein Drehkondensator ist zwar sicher eine gute Idee - und war ja in früheren Radios das Mittel der Wahl - aber im QEG gibt es doch recht beträchtliche Spannungen.

Daher empfehle ich, es so zu machen wie ja schon Tesla selbst beim Abstimmen der Primärspule seines Trafos vorging: Wickungen hinzufügen oder wegnehmen oder mit einem Schleifer an den entisolierten Wicklungen entlangfahren.

Eine Idee, die wir bei Sebastian als Feintuning probierten, funktionierte auch ganz gut: In den Spulenzylinder einen Ferritkern oder ein Bündel aus mehreren Ferritkernen hineintauchen - wegen der Spannungen am besten aus sicherem Abstand mit einer Kordel. Je weiter das Ferrit in den Zylinder hineinragt, um so höher wird die Induktivität und um so niedriger die Frequenz.

Gruß, Physikus