Bei einem unserer aktuellen Entwicklungsprojekte war es notwendig einen Transformator zu finden, über den Signale breitbandig in eine Schaltung eingekoppelt werden können. Die Anforderungen an diesen Transformator sollten sein, dass er ab einer möglichst niedrigen Frequenz (ca. 10Hz) bis zu einer Frequenz von 10MHz eine lineare Übertragung aufweist. Zunächst haben wir hierfür die kommerziell erhältlich Drossel SSR10VS/HS-10135 bestelllt. Um zu prüfen, ob diese auch unterhalb der im Datenblatt angegebenen Frequenz von 1kHz funktionieren würde, sollte diese vermessen werden.
Bodediagramme über USB
Für die einfache und digitale Messung dieser Bodediagramme wurde ein Analog Discovery 2 von Digilent benutzt. Hierbei handelt es sich um ein digitales USB-Multifunktionsgerät, das neben seinen beiden Oszilloskop-Kanälen, zwei Signalgeneratoren, ein programmierbares Labornetzteil von 0,5V bis 5V sowie einen Logic Analyzer und noch einige weitere Features enthält.
Die Inbetriebnahme des Discovery 2 stellte sich als überraschend einfach heraus, sobald man die entsprechende Software und Dokumentation vor sich liegen hat. Es ist überwiegend selbsterklärend und somit „plug and play“. Nach dem Anstecken des Discovery und der Installation der zugehörigen WaveForms-Software bedient sich die Messung schon fast intuitiv und man spart sich beispielsweise den Umweg von einem echten Oszilloskop über ein Netzwerk in den PC.
Um am Discovery 2 Oszilloskop-Tastköpfe oder generell BNC-Kabel verwenden zu können, haben wir eine zugehörige Erweiterungsplatine benutzt, auf der die beiden Oszilloskopkanäle und die beiden Signalgeneratoren als eine BNC-Buchse ausgeführt sind.
Messergebnisse des DIY-Trafos
Bei der Messung der kommerziellen Drossel konnten wir den Frequenzgang aus dem Datenblatt bestätigen, mussten jedoch gleichzeitig feststellen, dass dieser unterhalb der im Datenblatt gezeigten Frequenz nicht den von uns gewünschten linearen Zusammenhang besitzt. Durch Recherche auf verschiedenen Elektronikblogs kamen wir auf die Idee den benötigten 1:1-Transformator aus Twisted-Pair-Kabeln selbst zu wickeln. Durch die Tatsache, dass wir noch alte Netzwerkkabel sowie Spulenkerne von anderen Projekten herumliegen hatten, war der nächste logische Schritt den gefundenen Ansatz nachzubauen. Nach ein bisschen Wickelarbeit und einem Ringkerntransformator mit am Ende insgesamt 40 Wicklungen haben wir dieses neue selbstgebaute Bauteil erneut mit dem Discovery 2 vermessen. Dieses erfüllte unsere Vorstellungen dann vollkommen:
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- Gemessenes Bodediagramm des selbstgewickelten Ringtransformators
Um die Stabilität unseres neuen Transformators zu erhöhen, haben wir ihm außerdem noch ein Kunststoffgehäuse mit BNC-Anschlüssen spendiert:
Fazit
Während der Entwicklungsphase eines Produkts, wenn die physischen Parameter noch nicht ganz sicher sind, eignen sich besonders Spulen und Transformatoren dazu, selbst gewickelt zu werden. Dies bietet die Möglichkeit, sowohl Windungen oder Ringkerne zu tauschen, zu verändern oder generell an die final geforderten Parameter anzupassen. Bei diesem Beispiel zeigt sich wieder einmal, dass eine Do-it-yourself-Lösung keinesfalls schlechter sein muss als ein industriell gefertigtes Bauteil. Zudem ist der jetzt vorhandene Transformator noch preisgünstiger als ein gekauftes Äquivalent.
Sollten Sie Fragen zu unserer Lösung haben oder Unterstützung bei einem ähnlichen Projekt benötigen, melden Sie sich gerne bei uns!
Ein sehr spannender Artikel. Auch ich habe schon einmal Bauteile für die Medizintechnik selbst nachgebaut, weil diese vom Hersteller nicht verfügbar waren.