DIPPER ade?
DIPPER ade?
Hallo RM,
bei der Spurensuche in einem 80 Jahre alten Radio fiel mir eine sicher auch schon zwanzig Jahre alte Bastelei wieder in die Hände.
Fast vergessen dieses doch erstaunlich einfache und nützliche Teil.
Stellt man gewöhnlich die Resonanzfrequenz eines unbekannten und passiven Schwingkreises mit einem DIP-Meter fest, so gibt es doch eine gute, gar bessere Alternative.
Eine kleine Schaltung, die einen s.g. Peltz Oszillator darstellt. Der Haken? Man braucht einen Frequenzzähler oder zumindest guten Allwellen - Empfänger.
Für den Bereich bis 30 MHz eignen sich wohl alle s.g. TUN oder TUP (bei umgepolter Batterie).
Eine sehr kompakt gebaute Variante, mit minimierten Leitungsinduktivitäten und drei BFR90A funktionierte damals problemlos bis 400Mhz.
Der abgebildete Aufbau ist gut brauchbar bis 50 oder 60 MHz.
Abweichend von der gezeigten Schaltung habe ich einen 1kOhm Widerstand in Reihe mit dem Potentiometer, die Transistoren überleben so auch einen Kurzschluss als Prüfling und die Potentiometerstellung 0 Ohm ist kein Problem mehr. In den Ausgang zum Zähler habe ich weiter einen Kondensator (330nF) eingefügt.
Gemessen wird so:
Man stellt das Poti auf den höchsten Wert, schließt den Prüfling (Schwingkreis) an und dreht das Poti zu kleineren Widerstandswerten, solange bis die Frequenzanzeige erscheint und stabil ist.
Ablesen und fertig.
In Röhrengeräten ist das bei ausgeschaltetem Gerät (!) in der Regel ohne Probleme im eingebauten Zustand möglich.
Drei Transistoren, zwei Kondensatoren, ein Poti und zwei Widerstände, fertig ist der "Weekender".
Mit freundlichen Grüßen Werner Braun
P.S. Beim GODY Selecto G6 erlangte ich so die Erkenntnis, dass die ZF 82kHz beträgt und dies mit den Mesungen am noch vorhandenen Überlagerungsozillatorschwingkreis durchaus einen Sinn ergibt. ;o)
Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.
Schwingkreismessung
Prima Idee, Dankeschön!
mfG
KoBi
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Nachtrag
Da die Schaltung Ihr Interesse fand, einige Nachträge zum ersten Post.
Fehlmessungen:
a) schließt man nur eine Spule an erhält man im Zweifelsfall ebenfalls eine Anzeige. Die Resonanzfrequenz ergibt sich durch die Kapazitäten im Aufbau, zwischen den Windungen (Eigenresonanz der Spule) und in den aktiven Bauelementen T1-T3.
Beim GODY ergab das zunächst 455kHz !!! Aber es war die nicht in Resonanz betriebene Anodenwicklung der Mischstufe. Diese dient nur zur Impedanzanpassung an den ersten ZF Schwingkreis (erste ZF Stufe).
b) Die angezeigte Frequenz ist scheinbar durch die Stellung des Potentiometers zu beeinflussen. Dreht man das Potentiometer zu weit gegen 0 Ohm, weiter als nötig, so wird aus der zunächst durchaus sinusförmigen Schwingung mehr und mehr ein Rechtecksignal. Dieses mit hohen Anteilen an Oberwellen jeder Ordnung behaftete Signal irritiert den zunächst analogen Eingang digitaler Frequenzzähler.
Also die erste stabile Anzeige, je nach Eingangsempfindlichkeit des Zählers, ist eher richtig.
Induktivitätsmessung:
Auch möglich. Man braucht einen oder mehrere eng tolerierte Kondensatoren.
Die bekannten Formeln und Charts lassen leicht die Induktivität einer unbekannten Spule bestimmen.
C und f sind bekannt, also nach L auflösen oder L am Lineal im Chart ablesen.
Hohe Frequenzen:
Der Emitterwiderstand von T3 sollte dann eher im Bereich der Eingansimpedanz des Zählers * 2 liegen (100Ohm z.B.).
Ein Potentiometer ist eher ungeschickt durch seine Induktivitäten und Kapazitäten.
Der Widerstand bei Schwingungseinsatz entspricht eher dem Resonanzwiderstand des Schwingkreises.
VHF und UHF Schwingkreise liegen da eher im KiloOhm - Bereich.
Mit einem induktivitätsarmen SMD 1 kOhm Festwiderstand ging es damals eigentlich immer.
Platine: Keine.
Genau hingesehen liegen mehrere Elektroden der Transistoren parallel.
Wir haben sie damals aufeinander gelegt und die Beinchen direkt miteinander verlötet, nicht nur im OV hieß das "PIGGY Pack". UHF Tuner Transistoren mit Plastikgehäuse bieten sich an.
Wenn man das geschickt anordnet liegt Transistor an (auf) Transistor, die Leitungswege sind minimal.
Krokoklemmen?
Nein, stattdessen versilberte Lötnägel als Tastspitzen und Einbau in ein Metallrohr mit Batteriedurchmesser.
TUN und TUP
= Transistor Universal NPN (PNP)
Mit freundlichen Grüßen Werner Braun
P.S. ob GODY wusste, dass die Anodenwicklung mitten im Empfangsbereich resonant war?
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da die Schaltung des Peltz-Oszillators bestechend einfach ist, hat sie sofort mein Interesse geweckt. Ich habe die Schaltung auf einem Lochrasterprint 25 x 13mm aufgebaut. Die Schaltung funktioniert prinzipiell, aber ich bin mit der Genauigkeit der Anzeige nicht zufrieden.
Testobjekt war ein Transistorkofferradio HEA "Trixi 59 KML" weil die Skala in kHz geeicht ist. Im Mittelwellenbereich ergaben sich folgende Messergebnisse:
Skalenanzeige 600kHz = Frequenzzähler 582kHz
1600kHz = 1180kHz
Langwellenbereich:
Skalenanzeige 150kHz = Frequenzzähler 148,8kHz
280kHz = 262,8kHz
Wie man sieht wird der Fehler mit steigender Frequenz grösser. Ich führe das auf parasitäre Kapazitäten zurück, die das Messergebnis verfälschen. Der Print ist in keinem Gehäuse eingebaut. Die Versorgungsspannung kommt von einem Netzgerät und die heisse Prüfspitze ist ein 20mm langer Drahtstift, direkt am Print verlötet. Eine heisse Prüfleitung mit einer Länge von 40cm ergab natürlich einen noch grösseren Fehler. Die Messleitung zum Frequenzzähler ist geschirmt mit BNC-Stecker.
Die Schaltung:
Messungen im Kurzwellenbereich habe ich nicht vorgenommen, weil die Messergebnisse nicht mehr akzeptabel wären. Meine Frage, was habe ich falsch gemacht, was kann man verbessern?
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Genauigkeit und / oder Transistorgeräte
Hallo Herr Heigl,
da kann ich nur vermuten:
a) Transistorschaltungen sind problematischer, da dann die Diodenstrecken im Transistor parallel zum Schwingkreis liegen und unerwünschte Effekte zeigen.
Röhren ohne Betriebsspannung stellen eher zu vernachlässigende Kapazitäten dar.
b) Transistoren liegen eigentlich immer an Spulen- bzw. Schwingkreisanzapfungen, wegen ihrer geringen Ein- und Ausgangsimpedanzen.
Man müsste sicherlich sicherstellen den "ganzen" Schwingkreis zwischen den Messelektroden zu haben. Also die ganze Spule, zwischen Basis und Emitter des TRIXI liegt nur ein Teil des Spule am Peltz-Oszillator und die Spule im Emitterkreis dazu in Reihe.
Vermutlich haben Sie am OC170 zwischen Basis und Emitter gemessen?
Wie eingangs erwähnt: Röhrenschaltungen sind da "einfacher".
Eine einfache Batterie scheint mir als Stromversorgung günstiger, da sie naturgemäß einen geringen Innenwiderstand hat.
Der Betrieb mit einem Netzgerät birgt weiter die Gefahr einen unerkannten Kurzschluß zu erzeugen. Meist ist ein Pol des Netzgerätes geerdet und oft auch ein Teil des Prüflings, sei es auch nur über die Antenne oder den Erdanschluß.
Ähnliche Probleme ergeben sich mit dem vermutlich geerdeten Frequenzzähler.
(BNC aussen?)
Mit freundlichen Grüßen Werner Braun
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Eingebaut in Metallgehäuse.
vielen Dank für Ihre Tipps. Nun habe ich das Ganze in ein Metallgehäuse eingebaut, inclusive 1,5V-Batterie. Statt des Schalters habe ich einen Taster verwendet, damit ich nicht aufs Ausschalten vergessen kann, obwohl die Stromaufnahme minimal ist (max. 2mA, meist weit darunter). An der Funktion hat sich durch den Einbau nichts geändert. Die angegebenen Messfehler haben sich nicht gebessert. Es ist auch kein wesentlicher Unterschied bei Messungen in Röhren- oder Transistorradios festzustellen.
Meine Idee war eigentlich, mit diesem Prüfgerät die Funktion der ZF-Filter in den Radios zu überprüfen. Besonders in den älteren Geräten wo noch Glimmerkondensatoren in den Filtern verwendet werden, kommt es manchmal zu Kapazitätsabweichungen, die einen Abgleich unmöglich machen. Bei Verdacht müssen die Filter zerlegt werden, keine schöne Arbeit, wie jeder weiss. Mit diesem einfachen und genialen Prüfgerät hat man sofort Gewissheit ob die Filterfrequenz im "Bereich" ist. Wenn der frequenzabhängige Fehler bei der Messung berücksichtigt wird, könnte ich mir sogar vorstellen, einen Vorabgleich der Filter im ausgeschalteten Zustand zu machen. Oder ist das nur ein Wunschdenken von mir?
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Der Widerstand macht's?
Hallo Herr Heigel,
gerade habe ich nochmals nachgedacht:
a) der optimale Wert für R1 ist an die Schwingkreisgüte gekoppelt. Er kann berechnet werden, aber nur wenn der Resonanzwiderstand oder Güte und Frequenz des Kreises bekannt wäre. Deshalb das Potentiometer.
Bei Schwingkreisen mit hoher C Variation findet man am Bereichende und Bereichsanfang unterschiedliche optimale Werte für R1.
Stellten Sie jeweils sicher, dass das Potentiometer kurz nach Schwingungseinsatz (bzw. stabiler Anzeige) stand, jeweils nachdem Sie die Frequenz wechselten und bevor Sie ablasen ?
Bei Frequenzwechsel muss R1 jeweils neu vor dem Ablesen eingestellt werden.
b) Eigene Versuche:
Es ist gar nicht so einfach schnell einen Schwingkreis mit bekannter Frequenz zu finden ;o)
Für meine Tests hielt ein "Noname" Transistortaschenradio her.
Es enthält die typischen 455kHz und 10,7MHz Miniaturbandfilter.
455kHz Bandfilter (gelb mit Anzapfung)
o ungewöhnlich: Bereits bei 221kOhm (220kOhm+1) Schwingung.
Anzeige = 455,1kHz
Das Poti kann in 220kOhm Stellung für Schwingkreise hoher Güte bereits zu klein sein.
Der maximale Widerstand sollte so hoch sein, dass zunächst keine Schwingung einsetzt.
Evtl. ein 500kOhm Potentiometer nehmen.
Das hängt natürlich auch von der Verstärkung der verwendeten Transistoren ab.
o Mit stets niedrigerem Widerstand R1: 455 bis 262kHz.
Ein deutlicher Messfehler wenn R1 kleiner als nötig wird!
o Anzapfung zu einem Ende 476kHz , Anzapfung zum anderen Ende 468kHz.
Immer die ganze Spule nehmen.
o Ein ausgebauter bzw. neuer 455kHz Bandfilter (gelb) zeigte genau gleiches Verhalten.
10,7MHz Bandfilter
- Anzeige = 10,6MHz bei Schwingungseinsatz,
das Poti steht dabei etwa mittig
Anzeige bei Schutzwiderstand 1kOhm: 8,2MHz.
Ein deutlicher Messfehler wenn R1 kleiner als nötig wird!
Mein "breadboard" hat drei nicht genau bekannte NPN aus der Wundertüte, aber vermutlich gleichen Typs.
Der Frequenzzähler und die Schaltung ist batteriebetrieben.
Mit freundlichen Grüßen Werner Braun
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Pel(t)z II
Ich habe nochmals einen "Peltzer" gebaut.
Diese Variante ist gedacht für ZF-LW Schwingkreise.
Geschirmte Becher, Schalenkerne, Ringkerne etc.
Durch einige Schaltungsänderungen lies sich das Verhalten verbessern:
- Durch Verwendung von PNP Transistoren liegt das "kalte" Ende des Schwingkreises und die Signalerde der Schaltung nun am Minuspol.
Ein Vorteil wenn Frequenzzähler und "Peltzer" miteinander verbunden werden. Besonders dann, wenn Zähler und "Peltzer" aus der gleichen Stromquelle betrieben werden. Auch von Vorteil wenn der "Peltzer" nicht aus einer Batterie betrieben wird (z.B. Labornetzteil mit geerdetem Minuspol). - Der gemeinsame Emitterwiderstand errechnet sich ungefähr aus:
R1 = Rres x (Ub - 0,6V) / 1,2V
Somit hat man die Wahl die Betriebsspannung oder den Widerstand zu variieren.
In der nun gezeigten Variation der Schaltung führt das Potentiometer lediglich Gleichspannung. Ein deutlicher Vorteil. Auch 3-5-10gang Wendelpotentiometer sind nun einsetzbar, damit ist der Schwingungseinsatz feinfühliger einstellbar. - Die Hochfrequenz wird rückwirkungsärmer an T3 entkoppelt.
Die ursprüngliche Version schien eine ungewollte Pulsbreitenmodulation zu verursachen. - Die Betriebsspannung ist nun höher. Durch den Gewinn an Dynamik ist die Einstellung des Potentiometers nicht mehr ganz so kritisch.
9-15Volt sollten es tun, 9VoltBlockbatterien oder 9-12Volt Netzteile bieten sich an. - Die Ausgangsspannung ist geringer, verträglicher für den angeschlossenen Frequenzzähler. ( ~ 5mVss bei Schwingungseinsatz )
Pell(t)z II zeigt wie schon von Herrn Heigel bei Pel(t)z I beobachtet ein Problem, welches mein erster Aufbau nicht zeigte:
Anhand des AM Oszillators ist die Frequenz zu niedrig.
Das müsste eher ~ 2055 kHz sein.
Der Grund ist mir (noch) nicht bekannt.
Die eingebaute Ferritantenne in dem Transistorradio bestätigt die Beobachtung.
SKALA = 540 kHz > Zähler = 470 kHz
SKALA = 1600kHz > Zähler = 1000 kHz
Zumindest kann ich es nun selbst sehen.
Dennoch, bis etwa 500 kHz taugt das Gerät, teilweise gibt es auch keine Alternative ohne größeren Aufwand.
Sollte ich (als erster) herausfinden warum ... melde ich mich wieder.
Das bereits bei 0,1Volt Schwingung einsetzt liegt an der scheinbar sehr hohen Güte dieses Kreises und an dem Bypass über Kolektor-, Basisvor- und Koppelwiderstand von T3.
Alle bislang probierten Schwingkreise zeigten ein Maximum, evtl. ist die höchste angezeigte Frequenz die Richtige?
Ausprobiert habe ich es mit Transistoren des Typs BCY79(PNP) und BCY59(NPN).
Zur Bedienung des Potentiometers gilt nun:
Bei 0 Volt am Schleifer beginnen, bis die Schwingung gerade eben einsetzt erhöhen.
... dann ablesen.
Einen schönen "Weekender" wünscht Werner
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Trial and Error
Die Schaltung ist einfach kompliziert.
Die Kollektor zu Basis Kapazitäten liegen zweimal parallel zum Schwingkreis.
BCY79 und die anfangs genannten TUN und TUP liegen bei üblichen Kollektor zu Emitter Spannungen im 10 bis 20 pF- Bereich. Bei niedrigen Spannungen eher höher.
Deshalb ist die Frequenzanzeige eher zu niedrig wenn die Schwingkreiskapazität klein ist oder wird (Drehkondensator). Das funktionierte nur wenn C >> 10 - 20 pF.
Ein Fehlgriff der Transistor BCY79:
http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/B/C/Y/7/BCY79.shtml
Der Transistor hat recht hohe Kapazitäten verbunden mit einer niedrigen Grenzfrequenz.
Die Kapazitäten sind sicher bei geringer UCE noch deutlich höher.
Also mit Kanonen auf Spatzen schießen: 3 mal BF 970
UHF Tuner Transistoren zeigen Kapazitäten < 1 pF Kollektor zu Basis, Basis zu Emitter.
Ich habe den nicht mehr gebräuchlichen, aber durchaus verfügbaren Transistor BF970 probiert.
( Preis ~ 1€ in der "Apotheke" an der Ecke bis 1€ fünf Stück im Versandhandel.).
http://pdf.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/26197/VISAY/BF970.html
Ein BF970 läge bei 0,4 pF bei ~ 10Volt UCE.
Da die Betriebspannung deutlich niedriger ist, ist die unerwünschte Kapazität sicher höher als 0,4 pF, aber dennoch viel günstiger als bei TUN und TUP.
- Poti bei 0 Volt beginnen und die höchste Frequenzanzeige suchen... ablesen.
Das typische Verhalten von Pel(t)z III bei höheren Frequenzen...
In einem funktionstüchtigen Transistorradio:
FM ZF Filter, Stufentransistor abgelötet..
Frequenzzähler:
Das es zunächst nach "Oben" geht scheint auch an der Eingangsempfindlichkeit des verwendeten Zählers zu liegen.
Rauf scheint auch logisch, da mit steigender Betriebsspannung die Kapazitäten in der Transistoren abnehmen.
Das Signal des Pel(t)z ist nicht exakt sinusförmig, evtl. enthält es Anteile die ein selektiver Empfänger ausblendet, ein Zähler aber zählt?
Empfänger:
(über einen 10:1 Tastkopf / 10MOhm)
Schon ab 0,96Volt am Poti ist Pel(t)z III auf 10,655 MHZ mit S3 zu empfangen.
Bei 1,5Volt erreicht die Anzeige S9+40dB.
Das entspricht einem Dynamikumfang von ~ 76 dB zwischen 0,96 und 1,5Volt am Poti.
Die Frequenzzähler scheinen nicht dafür ausgelegt?
Zumindest traue ich der Anzeige des Empfängers eher.
Einfacher Frequenzzähler:
Ein MIRANDA (NoName ~ CB-Funk ~ Frequenzzähler) zeigt >1,5Volt am Poti auch eine stabile Anzeige, um 10,5 MHz... doch, lesen Sie mal eine Differenz von ~200kHz bei f~10MHz auf einem GRID-DIP-METER ab :O).
Der AM Oszillatorschwingkreis (ROT) zeigt so ausgebaut 2055 kHz bei C = 10pF , OK!
Ein ausgebauter Tonzwischenfrequenzkreis aus einem TV-Gerät schwingt mit 5,5MHz.
Ein Sperrkreis mit Resonanzfrequenz 4,43MHz zeigt 4,426MHz.
Die Ferritantenne zeigt eingebaut im "PHILIPS Blues 90RL113"
SKALA ~ 540 kHz = Zähler 535 kHz ~ Drehkondensator ganz eingedreht
SKALA ~ 1000 kHz = Zähler 948 kHz
SKALA ~ 1600 kHz = Zähler 1360 kHz ~ Drehkondensator ganz ausgedreht
Ich gehe davon aus, dass der stromlose Transistor im Radiogerät eine zusätzliche Kapazität einbringt.
Mit freundlichen Grüßen Werner
P.S.
Inzwischen fand ich die Quelle aus der die Fotokopie im ersten Post stammt wieder.
Es ist die Zeitscrift ELRAD 1993, Heft 9, Seite 75.
Der nicht näher genannte Autor "kb" schien "Schwingung = korrekte Frequenz" anzusetzen.
Auch bei der Dimensionierung von R1 ist ihm wohl ein Fehler unterlaufen.
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(mein) Schluß
Zu Herrn Heigls Beitrag Nr.: 4
"Wie man sieht wird der Fehler mit steigender Frequenz grösser. Ich führe das auf parasitäre Kapazitäten zurück, die das Messergebnis verfälschen."
Jaein:
Der Fehler wird größer wenn der Kondensator im Schwingkreis in Relation zu den Kapazitäten in den Transistoren kleiner wird.
Die Frequenz ist nicht der Punkt.
Transistoren ohne Betriebsspannung bilden unerwartet hohe Kapazitäten.
Transistorgeräte bleiben problematischer.
Evtl. Basis und/oder Kollektor jeweils "entlöten". D.h. die Beine lose im Lötauge stehen lassen.
Mit "Pel(t)z IV" bin ich soweit "glücklich".
Er hat kein Potentiometer, regelt sich selbst.
Die Ergebnisse sind nahezu identisch mit einem manuell und optimal
nachgeregelten "Pel(t)z III".
Er funktioniert zwischen ~4 und 15Volt Betriebsspannung.
Zähler und Empfänger liefern identische Frequenzangaben.
Die Ausgangsspannung liegt bei Ub=9Volt zwischen 350mV(ss) (455kHz) und 150mV(ss) (10,7MHz), an 50 Ohm. Mein Zähler scheint damit nun "klar zu kommen".
Je nach Güte der Schwingkreise schwingt er auch noch > 20MHz und korrekt.
Schlimm, aber geht. Probeaufbau, gezeichnet von Änderungen.
Es bleibt schwierig einen Kreis mit bekannter Resonanzfrequenz zu finden.
Andere Verfahren zur Bestimmung scheinen noch größere Meßfehler zu haben.
Ausbauen bzw. ablöten oder in Röhrenschaltungen messen ist noch am sichersten.
Mit freundlichen Grüßen Werner
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Übergang zu Relaxationsoszillationen
Die in diesem Thread beim "Peltz Oszillator" beobachteten Frequenzabweichungen lassen sich auf den langsamen Übergang von harmonischen Schwingungen hin zu Relaxationsoszillationen mit erniedrigter Frequenz bei ansteigender Amplitude der Schwingungen zurück führen. Ursache sind hierbei die Basis-Kollektor Diodenstrecken der beiden Transistoren. Diese liegen in jeweils umgekehrter Durchlassrichtung parallel zum LC Schwingkreis und sorgen für eine mit steigender Amplitude schnell sehr stark ansteigende Bedämpfung des LC Schwingkreises in Folge dessen eben die harmonischen Schwingungen hin zu Relaxationsoszillationen mit erniedrigter Frequenz deformiert werden. Die Erniedrigung der Frequenz ist dabei schon deutlich vor dem Einsetzen von sichtbaren Deformationen merklich.
Das ganze Thema wird in "Relaxation Oscillations In LC-Oscillators" unter Texte ausführlich behandelt.
Gruß Jochen Bauer
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