Ferrit-Ringkern: AL-Wert / Induktivität ermitteln

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Ferrit-Ringkern: AL-Wert / Induktivität ermitteln

#1 Beitrag von Multi-kv »

Hallo Leute,

habe eine kleine Menge Ferrit-Ringkerne ersteigert um daraus u.a. Joule-thiefs u.ä. zu bauen.
Leider ist mir nicht bekannt, welche genauen Eigenschaften (AL-Werte) diese Ringkerne haben.
Mein Eindruck ist, das diese Ringkerne für mein Vorhaben eher zu "schwach auf der Brust" sind und
nicht die nötige elektromagnet. Kopplung geben, die ich erwartet hätte.

Bsp.: Ferrit-RK Außen-DM: 38 mm, Innen-DM: 18,5 mm, Höhe: 12,8 mm
Farbe: hellgrau (Farbcode für best. Frequenzen / Eignungszwecke?)

Habe 2 identische Wicklungen mit 1 mm-CuL aufgebraucht, je 45 Wdg.
Habe jetzt testweise mal die Kopplung gemessen, indem ich die eine Wicklung unter 50Hz Wechselspannung
gesetzt habe, dabei den Stromfluß und die induzierte Spannung in der 2. Wicklung gemessen habe.
Folgende Meßergebnisse:

50 mV - 2 mA - 50 mV
130 mV - 8 mA - 130 mV
241 mV - 15 mA - 239 mV
398 mV - 39 mA - 393 mV
455 mV - 71 mA - 446 mV
500 mv - 285 mA - 480 mV
550 mV - 900 mA - 520 mV
604 mV - 1732mA - 550 mV
700 mV - 3300mA - 620 mV
800 mV - 5200mA - 680 mV
900 mV - 6900mA - 740 mV
1 V - 9 A - 0,79 V

Die Kopplung funktioniert nur bei sehr kleinen Spannungen, bereits bei 0,5 V steigt der Strom steil an und die in der 2. Wcklg. induzierte Spannung fällt deutlich unter
die Eingangsspannung. Das heißt wohl der Kern ist in Sättigung - oder? Und für meine Zwecke, zur Induzierung hoher Spannungs- und Stromspitzen völlig ungeeignet -
vermute ich?
Evtl. ein spezieller Ringkern aus einem Entstörfilter oder aus dem HF-Bereich?

Was kann man aus dieser Meßreihe ableiten?

Gibt es bessere Möglichkeiten den AL-Wert eines RK zu ermitteln oder zumindest den groben Einsatzbereich?

Danke Euch!

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Re: Ferrit-Ringkern: AL-Wert / Induktivität ermitteln

#2 Beitrag von Multi-kv »

Offensichtlich ein schwieriges Thema?

Habe gerade nochmal mit höheren Frequnzen im kHz-Bereich nachgemessen:
Bei 1 - 10 kHz ist die Kopplung viel besser und die Spannung in der Sek.Wicklung tlw. höher als
in der Primärwicklung (das kann aber auch an Meßfehlern mit den DMM liegen, die für diese Frequenzen
und Tastverhältnisse nicht gemacht sind). Mit dem Oszi sieht es ziemlich gleich aus.
Wenn der Duty Cycle über 50% geht steigt aber auch hier tlw. der Strom sprunghaft an.

Jemand noch eine Idee, wie man den AL-Wert -zumindst näherungsweise - am einfachsten bestimmen kann?

(Ein Breitband-Funktionsgenerator steht mir leider nicht zur Verfügung, habe mich hier mit einem NE-555 timer
beholfen, der in meiner Konfiguration zumindest von ca. 400 Hz bis 20 kHz geht :-))

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kilovolt
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Re: Ferrit-Ringkern: AL-Wert / Induktivität ermitteln

#3 Beitrag von kilovolt »

Ferritkerne sind nie für tiefe Frequenzen um 50Hz herum geeignet. Da braucht es immer was im Bereich einiger 10kHz.

Den AL-Wert könnte man ermitteln, wenn man eine bekannte Anzahl Windungen aufbringt und dann mit einem LCR-Meter die Induktivität misst und dann die Formel L = AL*N^2 nach AL auflöst, die Werte einsetzt und so AL berechnet.

Induktivität messen kann man auch ohne LCR-Meter, beispielsweise mit einem Schwingkreis und bekanntem C, ist aber aufwendig und fehleranfällig.

Gruss kilovolt
Zuletzt geändert von kilovolt am Mi 1. Jun 2016, 10:32, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Ferrit-Ringkern: AL-Wert / Induktivität ermitteln

#4 Beitrag von Multi-kv »

Danke für die Info, kilovolt!

So ein LCR-Meter muß ich mir noch zulegen - welche Qualität und Meßgenauigkeit kann man von diesen typischen Chinaprodukten bei ebay erwarten?

Was für ein Kernmaterial wäre denn für Frequenzen von ca. 1 - 20 kHz im Bereich Energiespeicher / Transformator geeignet?
Die Ringkerntrafos (50 Hz) sind wohl aus normalen FE-Blechpaketen, wie herkömmliche Trafoblechpakete auch.

Meine Meßreihe da oben hat wohl nicht viel Aussagekraft? (außer für 50 Hz völlig ungeeignet ;-))

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ferrum
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Re: Ferrit-Ringkern: AL-Wert / Induktivität ermitteln

#5 Beitrag von ferrum »

Messgeräte und China haben sich noch nie Vertragen. Das Problem ist dass wenn man ein Messgerät kauft dass einen Fehler zeigt dass man blind ist aber denkt etwas zu sehen. Stell dir vor du hast einen Blinden und sagst ihm dass er weitergehen kann obwohl vor ihm eine Treppe ist. Man kann schon günstiges Werkzeug kaufen aber auf keinen Fall Messwerkzeug wenn man etwas misst dann muss man sich darauf verlassen können wenn da jetzt das billig LRC liegt verleitet das immer dazu es zu benutzen man glaubt diese Ergebnisse und handelt danach egal ob man weis dass es beschissen ist oder nicht. Wenn du mich fragst verzichtet man lieber auf ein Messgerät wenn man sich dann nicht darauf verlassen kann denn dann ist man sich zu mindestens immer bewusst dass man blind ist.
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Re: Ferrit-Ringkern: AL-Wert / Induktivität ermitteln

#6 Beitrag von Multi-kv »

Schöner Vergleich, ferrum.
Rigol kommt auch aus China und die bauen wohl auch recht gute Oszi's :-)
Nicht alles was aus China kommt taugt nichts, aber bei den Billig-Produkten muß man sicher sehr vorsichtig sein!

Beim Messen sollte man sich nie blind allein auf eine Anzeige verlassen, sondern immer auch das Hirn einschalten und über einen möglichen Meßfehler
(oder gar fehlerhaften Meßaufbau) nachdenken. Wenn man die Fehlertoleranzen und Tücken des Messens kennt, kann man zumindest das Ergebnis richtig
interpretieren und hat einen ungefähren Anhaltspunkt. Denn 100%ig genau ist keine Messung! ;)

Aber noch mal eine Frage zu den LCR-Metern: welche kann man denn empfehlen und wie erkennen die eigentlich den geeigneten Frequenzbereich?
Kann man bei den besseren, den Frequenzbereich vorgeben und es wird dann z.B. die Induktivität mit einer vorgewählten Frequenz gemessen?
Haben die einen variablen Funktionsgenerator eingebaut?

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ferrum
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Re: Ferrit-Ringkern: AL-Wert / Induktivität ermitteln

#7 Beitrag von ferrum »

Multi-kv hat geschrieben: Beim Messen sollte man sich nie blind allein auf eine Anzeige verlassen, sondern immer auch das Hirn einschalten und über einen möglichen Meßfehler
(oder gar fehlerhaften Meßaufbau) nachdenken. Wenn man die Fehlertoleranzen und Tücken des Messens kennt, kann man zumindest das Ergebnis richtig
Ich kann nur davor warnen der Alltag verleitet leider immer dazu über genau diese Fehlerbeschaffenheit nicht nachzudenken das macht man zwar bei den erstand Messungen aber sowas wird dann schnell vernachlässigt. Ich hab den fehler bei meinem ersten DMM auch gemacht und habe es bitterst bereut der Wert an Bauteilen den ich dadurch obwohl ich mir der Ungenauigkeit bewusst war in den Sand gesetzt hab lag definitiv über dem Wert des DMM. Vor allem ist die Frequenz bei ferrit Kernen das Problem wenn man da einen Sinnvollen Wert will muss man auch mit der Frequenz Messen die man Später in der Schaltung verwenden will auserem ist der AL-Wert nicht der einzige wichtige Wert Sättigung wäre da noch so was. Ich Rate dir dazu entweder mal etwas Geld in die Hand zu nehmen es muss nicht die Luxusversion sein aber ich würde mal so mit ca. 80-120€ rechnen dass man was brauchbares bekommt evtl. auch auf ebay nach gebrauchtem schauen. Oder du baust dir selber eine Schaltung die dir zwar keine exakten Werte Liefert aber mit der du entscheiden kannst ob der Kern für eine Bestimmte Anwendung geeignet ist. Das könnte man beispielsweise über einen Kräftigen Oszillator und einen Shunt machen. Dann auch mal damit Grob die Sättigungsfeldstärke einmessen. Den exakten AL-Wert wird man so nicht bekommen aber man kann aufgrund dieser Daten über die grobe Eignung für eine Schaltung entscheiden im Zweifel sollte man es dann natürlich lassen.
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Re: Ferrit-Ringkern: AL-Wert / Induktivität ermitteln

#8 Beitrag von Multi-kv »

o.k. - das ist mal ein Anhaltspunkt. Habe bei der ersten Rescherche schon gesehen, das es für solche Geräte riesen Preisunterschiede gibt. Angefangen von ca. 10 Eur für die Billig-Schaltungen aus China,
bis hin zu Präzisionsinstrumenten mit einstellbaren Frequenzen von 10 Hz - 100 kHz mit weit über 2000 Eur. Ich denke auch um die 100 Eur sollte man da etwas brauchbares finden können.
Die Erfahrungen, die Du oben schilderst, habe ich ähnlich auch schon gemacht, nur das mir dabei kein größerer Schaden entstanden ist. Ich war nur überrascht, das ein altes, analoges Drehspul-Amperemeter
viel genauer war als eine China-Stromzange von ebay. Die Abweichung war über 10%! Das habe ich dann später mit einer noch präziseren Stromzange verifiziert. Bei C und L-Messungen wird es sicher ähnlich
große, wenn nicht noch größere Abweichungen geben. Die Erfahrung macht einen bei den Messungen mit der Zeit dann aber auch skeptischer. Mit L habe ich da noch überhaupt keine Erfahrung - deshalb die
Anfängerfragen ;-)

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Re: Ferrit-Ringkern: AL-Wert / Induktivität ermitteln

#9 Beitrag von Multi-kv »

Was haltet ihr von sowas hier:

http://electronics-diy.com/lc_meter.php

Sieht aus wie die China-Billigteile, soll aber sehr genau sein. Hmmmm ?


Und hier eine interessante Schaltung, die die PC-audio Karte nutzt (günstig und angeblich recht akkurat):

http://icom.hsr.ch/fileadmin/user_uploa ... ter_EN.pdf

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kilovolt
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Re: Ferrit-Ringkern: AL-Wert / Induktivität ermitteln

#10 Beitrag von kilovolt »

Hallo Multi-kv

Die Wahl eines geeigneten LCR-Meters ist tatsächlich nicht ganz einfach. Sie hängt stark davon ab, wie kleine Induktivitäten und Kapazitäten man messen will und welche Genauigkeit man fordert. Leider sind in unserem Bereich oft kleine Induktivitäten und Kapazitäten im Spiel. Beispielsweise liegt die Induktivität einer Tesla-Primärspule im µH-Bereich. Dafür braucht man eine entsprechende Auflösung, die schonmal nicht jedes Gerät bietet. Meine Anforderung war mindestens eine Auflösung von 0.1µH. Damit geht sozusagen Hand in Hand auch die Messfrequenz einher. Will man tiefe Induktivitäten richtig messen, braucht man eine möglichst hohe Messfrequenz, mindestens 1kHz, besser 10kHz. Will man gleichzeitig sehr hohe und sehr tiefe Induktivitäten messen, so muss die Messfrequenz umschaltbar sein. Kommt noch was nächstes hinzu: Die Messkabel selber haben immer eigene Induktivitäts- und Kapazitätsanteile, die man bei der Messung von sehr tiefen Werten nicht mehr vernachlässigen kann. Dann macht es Sinn, wenn man die Messleitungen kompensieren kann (Nullabgleich) und, noch besser, wenn man vierdrahtig messen kann. Leider kostet das alles was ;-) Ein Gerät, das alles recht gut erfüllt, wäre das Peaktech 2170 (definitiv mein Favorit unter den noch irgendwie zahlbaren Instrumenten), aber dieses Gerät kostet bereits um die 200 Euro. Es bietet aber als eines der wenigen eine echte Vierdrahtmessung und bis zu 100kHz Messfrequenz, also wirklich komfortabel.

Ich habe mich aufgrund eines Zufalls für ein Gerät entschieden, das ich eigentlich unter Normalbedingungen nicht kaufen würde. Habe das Voltcraft LCR-4080, ein Gerät , das neu viel zu teuer ist für das, was es kann. Da ich es aber occasion und kaum gebraucht sehr günstig reinziehen konnte (war glaube ich 50Fr.), hab ich's dann doch genommen. Es kann immerhin den Nullabgleich, bietet im Induktivitätsbereich eine relativ gute Auflösung von 0.1µH und hat zwei umschaltbare Messfrequenzen 120Hz und 1kHz. Es kann auch Verlustfaktor und Güte messen sowie Serie- und Parallelschaltung. Das Gerät ist nicht der Wahnsinn, aber doch in vielen Fällen genügend. Aufgrund des überrissenen Neupreises würde ich es jedoch nicht empfehlen. Für das Geld bekommt man besseres, ohne Zweifel.

Ein Gerät, das wenigstens von der Auflösung noch halbwegs vertretbar ist im Induktivitätsbereich, wäre das DM4070 (Ebay). Es ist ein sehr günstiges Gerät und bietet halt keine weiteren Möglichkeiten wie Messung des Verlustfaktors oder der Güte. Ausserdem scheint es nur eine einzige, feste Messfrequenz zu haben, und wie hoch die ist, hab eich nirgends gefunden, naja.

Wirklich billige Geräte wie beispielsweise das Voltcraft LCR-9063 können niedrige Induktivitätswerte nicht mehr vernünftig messen/anzeigen, weil schon der kleinste Bereich zu hoch ist. Ausserdem bieten sie meist nur 100Hz Messfrequenz, ebenfalls ungenügend. Oft stelle ich im Alltag fest, dass Induktivitätsmessungen mit 120Hz Messfrequenz wesentlich weniger genau ausfallen als Messungen mit 1kHz (natürlich nur bei niedrigen Induktivitäten, für hohe Induktivitäten braucht man eine möglichst tiefe Messfrequenz).

Beste Grüsse
kilovolt
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Re: Ferrit-Ringkern: AL-Wert / Induktivität ermitteln

#11 Beitrag von Multi-kv »

Vielen Dank, kilovolt!

Das Peaktech 2170 wäre auch mein Favorit - für die langfristige Wunschliste... ;)
Da ich es vermutlich nicht allzu oft brauchen werde, ist es mir aber eigentlich zu teuer.
Das Peaktech 2165 steht dem nicht allzu sehr nach und gibts unter 120 Eur (bei reichelt u.a.) - bietet aber nur 2 Meßfrequenzen (120 Hz und 1 kHz).
Schön wäre natürlich noch 10 KHz oder mehr.
Geräte, die die Meßfrequenz gar nicht angeben, sind mir dann schon suspekt...

Mir kommt es hier gar nicht so sehr auf große Genauigkeit an, eine Toleranz von ca. 2 - 4 % wäre noch o.k.
Eine Auflösung bis zu 0,1 uH wäre schon wünschenswert und ein Meßbereich bis hin zu 1 H (oder 10 H) o.k.

Von diesen DIY-Schaltungen oben haltet ihr nichts?

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Re: Ferrit-Ringkern: AL-Wert / Induktivität ermitteln

#12 Beitrag von ferrum »

DIY Schaltungen kann man schon benutzen sie liefern meistens sogar bessere Resultate als ein billig gerät allerdings muss man in der Regel ein paar Einschränkungen hinnehmen. Eine DIY Schaltung zur Messung baut man in der Regel für einen Bestimmten Zweck also zum Beispiel ermitteln der Resonanzfrequenz einer Sekundärspule von einer Tesla. Man darf sich davon dann aber nicht viel mehr als 3 Ergebnisse Erwarten ja/nein/vielleicht also Spule geeignet/ nicht geeignet oder Grenzwertig. Es ist durchaus möglich sich selbst ein Genaues Messgerät zu bauen aber das ist dann eine Aufgabe für sich . Das ist nicht getan mit Schaltplan im Inet suchen und nachbauen da kommt es auf viel mehr an. Toleranzen berechnen, Störeinflüsse ermitteln und ausschalten Schaltung ein messen Referenzen Stabilisieren etc... . Ist durchaus eine machbare Sache aber das braucht halt viel Zeit ich Schätze mal unter einem Jahr wird man da nicht fertig.
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Re: Ferrit-Ringkern: AL-Wert / Induktivität ermitteln

#13 Beitrag von kilovolt »

Das Peaktech 2165 ist aus meiner Sicht nicht mehr vergleichbar mit dem 2170. Es bietet keine Vierdrahtmessung und nur 120Hz und 1kHz Messfrequenzen. Das Gerät ist dasselbe wie das Voltcraft LCR-4080, nur günstiger ;-)
Mir kommt es hier gar nicht so sehr auf große Genauigkeit an, eine Toleranz von ca. 2 - 4 % wäre noch o.k.
2 bis 4% ist ja auch ein gutes Resultat für eine Induktivitätsmessung, speziell bei tiefen Induktivitäten.
Von diesen DIY-Schaltungen oben haltet ihr nichts?

Nein ;-)

Ich habe noch einen Komponententester, so einen:
http://www.ebay.de/itm/Neu-Mega328-Tran ... SwvFZW62tm

Zeigt auch Induktivitäten an, aber naja, der taugt eigentlich nicht wirklich für spezifische Messungen, sondern eher für schnelle Bauteiletests, beispielsweise um die Pinbelegung von Halbleitern rauszufinden oder für einen groben Go-NoGo-Test.

Gruss kilovolt
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Re: Ferrit-Ringkern: AL-Wert / Induktivität ermitteln

#14 Beitrag von Multi-kv »

Danke Euch beiden - nun kann ich das besser einordnen - auch mit den DIY-Schaltungen.

Diese Multi-Komponententester hatte ich auch schon im Auge, konnte mir aber auch nicht vorstellen,
das es für den Preis und die versprochene Vielseitigkeit wirklich brauchbare Meßergebnisse liefert.
Gerade für Induktivitäten sind die wohl eher schlecht, einige sagen das sogar in ihren Anmerkungen ("...measure inductivity not good...") :-)

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kilovolt
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Re: Ferrit-Ringkern: AL-Wert / Induktivität ermitteln

#15 Beitrag von kilovolt »

Diese Multi-Komponententester hatte ich auch schon im Auge, konnte mir aber auch nicht vorstellen,
das es für den Preis und die versprochene Vielseitigkeit wirklich brauchbare Meßergebnisse liefert.
Ich muss vielleicht meine Aussage etwas relativieren: Im Rahmen der gebotenen Auflösung und in Anbetracht des Preises sind die Dinger eigentlich erstaunlich gut. Wenn man aber ernsthaft Induktivitäten und/oder Kapazitäten messen möchte, so sollte man besser ein vernünftiges LCR-Meter kaufen. Um jetzt aber zu schauen, ob beispielsweise ein Übertrager aus einem defekten Gerät einen Windungsschluss hat, könnte man sowas sicher nehmen. Und wie gesagt, für das schnelle Testen von Pinbelegungen bei FETs, Bipolartransistoren, Triacs, etc. sind diese Komponententester wirklich super. Für den gegebenen Preis bieten die Teile schon was, das muss man fairerweise sagen.

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