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Frequenzmessung des elektrischen Stromes

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gandhi

Full Member

Beiträge: 156

Frequenzmessung des elektrischen Stromes

Donnerstag, 14. Oktober 2010, 14:09

Hi,

ich habe mal wider ein kleines E-technik problem.

Also ich arbeite gerade an einem Heißfilmsensor. Der Sensor ist ein dünner metallischer Film, der von einem elektrischen Strom durchflossen und erwärmt wird. Mein Ziel war es nun die Zeitkonstante des Sensor zu bestimmen. Dafür habe ich diese Schaltung gebaut.
schaltung.bmp

Rh ist dabei der Heißfilm
Rv ein vorwiderstand ( 47 ohm)
der Kreis mit dem Rechteck drinnen ist ein Frequenzgenerator
und der Kreis mit dem pfeil und dem O dran ist ein Oszilloskop

Der Frequenzgenerator erwärmt den Heißfilm nun auf 60°C und danach wird er wieder auf 30°C abgekühlt.(dies wurde mit einer Thermokamera gemessen)
Dadurch, dass der Heißfilm seinen elektrischen Widerstand bei einer erwährmung erhöht müsste es zu einer Stromänderung kommen, da der Frequenzgenerator einen konstante Spannung ausgeben müsste.

Leider kommt es mir sovor, dass ich direkt das Signal des Frequenzgenerators messe. Könnt ihr mir sagen, ob ich einen Fehler in meinen Gedanken oder in der Schaltung habe?

Danke schon mal für eure Hilfe und sorry das ich soviel geschrieben habe.

chrisse

Limbachnet

God

Beiträge: 4 289

Donnerstag, 14. Oktober 2010, 16:50

Naja, wenn der Frequenzgenerator ein Rechtecksignal ausspuckt, dann misst Du an einem ohmschen Widerstand auch ein Rechtecksignal. Wenn das Rechteck gerade auf 0V ist, dann fließt auch kein Strom, also misst Du auch 0V. Wenn das Rechteck auf 5V ist (oder welcher Spannung auch immer), dann misst Du den Anteil der 5V, der über den (nahezu unbelasteten) Spannungsteiler am Vorwiderstand abfällt. Die High-Low-Phasen des Frequenzgenerators kommen vom Timing her also 1:1 durch. Die Widerstandsänderung siehst Du nur an der *Veränderung* der Amplitude...

gandhi

Full Member

Beiträge: 156

Donnerstag, 14. Oktober 2010, 18:11

@Limbachnet: danke für die Antwort macht auf jeden fall sinn. Aber hast du oder ihr vielleicht eine Lösung, wie ich die Änderung im Heißfilm messen kann?
Muss ich das Oszilloskop dirket am Heißfilm anschließen?

Limbachnet

God

Beiträge: 4 289

Samstag, 16. Oktober 2010, 18:19

Hm, ich halte ein Oszilloskop generell für ungeeignet, weil es eben hauptsächlich das anzeigt, was Dich gar nicht interessiert - nämlich die Rechteckphasen.

Du möchtest aber die Änderung des Spitzen- oder wahlweise des Effektivwerts des Rechtecks über die Zeit sehen. Das geht IMHO besser mit einem anständigen (!) Multimeter, dieses sollte mit nicht-sinusförmigen Spannungen umgehen können...

Das gilt für Frequenzen des Rechtecksignals, die deutlich höher sind als die Reaktionszeit des Sensors.

Wenn der Rechteckgenerator hingegen laaangsaaam schaltet und die Änderung der Spannung über dem Sensor innerhalb einer Rechteckperiode ausgewertet werden soll, dann wäre ein Speicheroszi schon geeignet. Auswerten musst Du in diesem Fall die Schräglage der High-Phase, wenn Du die Spannung über dem Sensor misst.

Denke ich mal so. Aber vielleicht hab' ich die Aufgabe noch nicht richtig verstanden...

x-stars

God

Beiträge: 10 160

Sonntag, 17. Oktober 2010, 21:40

Wenn du wirklich den Aufwand mit Funktionsgen+Oszi, Frequenzänderung und Zeitkosntante betreiben willst: Mit Heißfilm und Kondensator einen Schwingkreis aufbauen, den mit dem Funktionsgen anregen und mt dem Oszi die Resonanzfrequenz bestimmen. Nach dem Erwärmen/Abkühlen machst du dasselbe wieder und bestimmt die Frequenzänderung. Die Frequenzänderung ist umgekehrt proportional zu deiner Zeitkonstante, die wiederum direkt proportional zur Widerstandsänderung ist. Nachteil an dem ganzen ist der hohe Aufwand (Apparatemäßig und händisches "Eintunen" der Resonanzfrequenz) und das für ne einfache Widerstandsänderungsmessung, aber möglich w#rs so :-/
"Live free or die: Death is not the worst of evils."

~Chris~

God

Beiträge: 2 308

Montag, 18. Oktober 2010, 00:21

Was kann denn bei nem Kondensator und dem Heißfilm(Ohmscher Widerstand) in Resonanz geraten - also schwingen? Damit bekommste wohl einen Filter hin aber doch nichts Schwingendes.

Was ist in diesem Zusammenhang(Heißfilm) die Zeitkonstante?

sebastian

Administrator

Beiträge: 10 518

Montag, 18. Oktober 2010, 08:39

Die Vaiante von X-Stars funktioniert.
Der Heißfilm vertrimmt den Schingkreis und somit die Frequenz. Aber das ganze vernünftig Linear zu bekommen sollte nicht ganz so leicht sein.

Die Strommessung solle wie in deiner Schltung funktionieren, ABER: mach die schlau welchen ausgangswiderstand der Fkt. Generator hat und wie laststabil er ist.
Ich würde als Strommesswiderstand etwas im bereich > 100R nehmen.
Das Problem an der stelle ist aber, wie sind denn die Verhälnisse der Widerstände zueinander also R_heiss und R_shunt.
Und die groß ist die zu erwartende Widerstandsänderung.
Warscheinlich wird dich die gemessene Spannung(Strom) nur im mV bereich ändern, und das mit dem Oszi zu messen wird schwer. Da benötigst du noch etwas mehr analog technik die Dir erst mal ein Vernünfitges Signal zur Verfügung stellt. Stichwort: instrumentenverstärker, oder http://de.wikipedia.org/wiki/Wheatstonesche_Messbr%C3%BCcke

Sebastian

gandhi

Full Member

Beiträge: 156

Mittwoch, 27. Oktober 2010, 10:38

Hi,

sorry das ich jetzt erst antworte, aber mich hatte eine übele grippe nieder gerafft und danke für eure antworten.

@sebastian: die änderung ist ungefähr 15 ohm. Alson von 122 auf 137 ohm, als spannung kann ich maximal 5 V ausgeben. Das müsste doch eigentlich zu messen sein. Ich werde das morgen mal mit dem 100 Ohm Vorwiderstand ausprobieren. Nur aus intresse würde ich gerne verstehen wie man sich den Vorwiderstand bestimmt.

@x-star: deine Lösung scheint mir deutlich komplizierter zu sein. Falls morgen es nicht mit dem größeren Vorwiderstand klappt werde ich das danach mal probieren. Aber auf jeden fall danke für die idee.

achso was würde passieren wenn ich das ganze ohne vorwiderstand machen würde? Könnte den Heißfilm dann heißer machen und hätte somit auch eine größer Widerstandänderung. Würde das Oszi dann direkt am Heißfilm anschließen. (ist wahrscheinlich ne dumme frage, aber leider hab ich keinen plan von e-technik)

danke schon mal für eure hilfe

chrisse

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »gandhi« (27. Oktober 2010, 10:43)

Limbachnet

God

Beiträge: 4 289

Mittwoch, 27. Oktober 2010, 10:48

Ohne Vorwiderstand hast Du keinen Spannungsteiler und deshalb immer die volle Betriebsspannung am Heißfilm. Da kannst Du dann gar keinen Unterschied mehr messen.

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