Experimenten met LC kringen deel 5

<<Naar deel 4   Naar deel 6 >>
Terug naar de index

Via metingen heb ik vastgesteld wat het effect is op de Q factor, als we diverse materialen vlakbij de spoel van de LC kring plaatsen. 


Meetopstelling 1.

Als eerste plaatste ik het materiaal naast de spoel, zodat het materiaal een haakse hoek maakt met de spoel windingen.

Opstelling 1:
het materiaal maakt een haakse hoek met de spoel windingen.

De spoel is spinnewebspoel L9   
De opgegeven afstand is gemeten tussen het materiaal en de buitenste winding van de spoel.
Sommige materialen heb ik op diverse afstanden gemeten.
Bij meting 28 is er geen materiaal naast de spoel geplaatst, deze meting heb ik als 0% referentie gebruikt voor de andere metingen.
Deze meting 28 heb ik wel een paar dagen eerder gedaan dan de rest, mogelijk heeft het opnieuw opbouwen van de testopstelling invloed op de waarden.
Ook heb ik de frequentie verschuiving gemeten, veroorzaakt door het plaatsen van het materiaal.

meting 
nr
materiaal  afstand 
(cm)
frequentie
verschuiving
bij 600 kHz
(kHz)
Frequentie
verschuiving
bij 1500 kHz
(kHz)
Q
600 kHz
Q
900 kHz
Q
1200 kHz
Q
1500 kHz
28 geen - - - 1052 0,0% 1000 0,0%  875 0,0% 714 0,0%
29 hout 2 -0,05 -0,19 1000 -4,9% 909 -9,1% 779 -10,9% 635 -11,0%
30 hout 5 * * 1034 -1,7% 947 -5,3% 827 -5,4% 655 -8,2%
31 hout 10 * * 1052  0,0% 967 -3,3% 839 -4,1% 681 -4,6%
32 karton 2 <0,03 <0,03 1034 -1,7% 1000 0,0% 839 -4,1% 673 -5,7%
33 karton 5 * * 1034 -1,7% 978 -2,2% 839 -4,1% 697 -2,3%
34 polyetheen 2 * -0,07 1090 +3,6% 1043 +4,3% 902 +3,0% 746 +4,5%
35 polypropyleen 2 <0,03 <0,03 1111 +5,6% 1058 +5,8% 902 +3,0% 746 +4,5%
36 schuim PVC 2 * <0,03 1071 +1,8% 1000 0,0% 869  -0,7% 750 +5,0%
37 aluminium 2 +2,25 +5,60 1022 -2,8% 967 -3,3% 845 -3,4% 683  -4,3%
38 aluminium 5 * * 1054 +0,2% 1000 0,0% 869 -0,7% 721 +1,0%
39 ijzer 2 +3,12 +6,50 622 -40,8% 652 -34,8% 591 -32,4% 510 -28,6
40 ijzer 5 * * 860 -18,2% 841 -15,9 765 -12,5 633 -11,3

* = niet gemeten.

Hoe komt het dat de Q factor soms is toegenomen?
In theorie zou dat niet kunnen, het plaatsen van materiaal in de buurt van de spoel zou de Q altijd moeten verlagen.
Waarschijnlijk heeft het te maken met onnauwkeurigheid van de meting, ook heb ik gemerkt dat de Q factor tot meer dan 5% anders kan zijn als ik hem de volgende dag nog eens meet.
Mischien heeft het te maken met het feit dat de spoel nog iets kan bewegen bovenop het stokje waar ik hem op geplaatst heb.
Of dat de positie van de afstemcondensator en meetversterker iets veranderen als ik aan de afstemcondensator draai.
De meetversterker zit in een (vertinde) ijzeren behuizing, en bij meting 39 en 40 hebben we gezien dat ijzer een grote negatieve invloed heeft op de Q factor. 


Meetopstelling 2.

Bij deze meetopstelling is het materiaal parallel aan de spoel windingen geplaatst.

Meetopstelling 2:

het materiaal is parallel geplaatst aan de spoel windingen.

De opgegeven afstand is gemeten tussen het materiaal en het midden van de spoel.
Meting 41 (zonder materiaal boven de spoel) is de 0% referentie voor de rest van de metingen.
Bij sommige metingen kon de kring niet op 600 kHz ingesteld worden, in dat geval is bij de laagst haalbare frequentie gemeten.

meting 
nr
materiaal  afstand 
(cm)
frequentie
verschuiving
bij 600 kHz
(kHz)
Frequentie
verschuiving
bij 1500 kHz
(kHz)
Q
600 kHz
Q
900 kHz
Q
1200 kHz
Q
1500 kHz
41 geen - - - 1056 0,0% 1022 0,0% 909 0,0% 753 0,0%
42 hout 2 -0,46 -5,97 731 -30,7% 535 -47,6% 385 -57,6% 275 -63,5%
43 hout 5,5 -0,08 -0,87 983 -6,9% 874 -14,5% 714 -21,4% 568 -24,6%
44 pertinax 2 -0,14 -2,52 923 -12,6% 811 -20,6% 667 -26,6% 483 -35,8%
45 polyetheen 2 -0,11 -0,67 1090 +3,2% 1034 +1,2% 923 +1,5% 753  0,0%
46 polypropyleen 2 -0,02 -0,59 1090 +3,2% 1046 +2,3% 909 0,0% 731 -2,9%
47 schuim PVC 2 -0,03 -0,59 1052 -0,4% 1034 +1,2% 895 -1,5% 769 +2,1%
48 koper 2 +43,9 +102,1 263 -75,1% 313 -69,4% 344 -62,2% 358 -52,5%
49 koper 5,5 +5,9 +13,4 768 -27,3% 810 -20,7% 754 -17,0% 652 -13,4%
50 aluminium 5,5 +21,0 +48,0 914 -13,4% 891 -12,8% 845 -7,0% 724 -3,8%
51 ijzer 2 +107,1 +267,1 * 47   -95,4% 50   -94,5% 46   -93,9%
52 ijzer 5,5 +18,5 +43,3 245 -76,8% 273 -73,3% 300 -67,0% 294 -60,9%

Ik heb geprobeerd om een meting te doen met aluminium op 2 cm afstand, maar dan hield ik te weinig spanning over de kring over om te kunnen meten.

Met deze opstelling kan het materiaal veel dichter bij de windingen van de spoel komen, de afname in Q factor is dan ook groter dan bij  meetopstelling 1.

Conclusies:
1- ijzer heeft een grote negatieve invloed op de Q.
 Dus in je ontvanger, ijzeren voorwerpen (b.v. audio transformator) op voldoende afstand van de spoelen houden.
2- van de gemeten metalen heeft aluminium het minste effect op de Q factor.
3- hout en pertinax geven een vrij grote afname van de Q, dus deze materialen niet gebruiken als spoelhouder materiaal.
4- polyetheen, polypropyleen en schuim PVC geven de beste resultaten in deze metingen, de onderlinge verschillen zijn klein.


Meetopstelling 3

Meting 53 is gedaan met de aluminium plaat 5,5 cm boven de spoel, net als in meting 50, maar nu heb ik de plaat geaard aan het meetcircuit.
Nu kan ik de plaat aluminium aanraken zonder dat de frequentie van de kring veranderd, zonder aarde verbinding veranderde de frequentie in dat geval wel.
De frequentie verschuiving die de plaat aluminium geeft is in beide gevallen gelijk, dus zonder of met aarde verbinding.
Bovenop het aluminium heb ik nu andere materialen gelegd, en gemeten wat dit voor extra frequentie verschuiving geeft.
En ook is de Q factor gemeten, en het verschil berekend in vergelijking met meting 53.

Meting
nr
Materiaal
aluminium
plus:
Frequentie
verschuiving
bij 620 kHz
(kHz)
Frequentie
verschuiving
bij 1500 kHz
(kHz)
Q
620 kHz
Q
900 kHz
Q
1200 kHz
Q
1500 kHz
53 - -  - 914   0,0% 947  0,0% 839   0,0% 753  0,0%
54 hout +0,06 0,00 942 +3,1% 927 -2,1% 845 +0,7% 744 -1,2%
55 ijzer +0,52 +0,82 928 +1,5% 918 -3,1% 851 +1,4% 738 -2,0%

Conclusie: de invloed die hout en ijzer hebben op de Q factor en frequentie verdwijnt vrijwel, als we er een plaat aluminium tussen plaatsen.


Wat geeft nu de minste verliezen; polyetheen polypropyleen of schuim PVC?

Uit de voorgaande metingen is dat nog niet duidelijk naar voren gekomen.
Daarom heb ik een meting gedaan waarbij ik alleen naar de spanning over de kring keek, niet naar de bandbreedte.
Ik stelde de spanning over de kring in op 4,00 Volt top-top.
Vervolgens legde ik diverse materialen bovenop de spoel windingen, zonder aan de afstemcondensator te komen, en bepaalde hoeveel de spanning afnam.
De frequentie stelde ik steeds bij, omdat het materiaal op de spoel wel enige frequentieverschuiving geeft.

 
Meting
nr
Materiaal 600 kHz 900 kHz 1200 kHz 1500 kHz
56 Polyetheen
(8mm dik)
0,0% -0,4% -0,6% -0,6%
57 Polypropyleen
(3mm dik)
0,0% 0,0% 0,0% 0,0%
58 Schuim PVC 
(3mm dik)
-2,5% -3,3% -5,0% -5,6%

 

Afname van de spanning over de kring als functie van de frequentie en materiaal op de spoel.

Uit deze test kwam polypropyleen als beste te voorschijn.
De afname van de spanning zou in theorie overeen moeten komen met de afname in Q factor.


Versterker behuizing afdekken met aluminium

De meetversterker welke ik voor mijn metingen gebruik heeft een ijzeren behuizing, en is op ongeveer 20 cm van de spoel van de LC kring geplaatst.
In de nu volgende meting dek ik de behuizing van de versterker af met een plaat aluminium en meet het verschil in Q factor.

Meting
nr
LC combinatie
L9 C2b
Q
600 kHz
Q
900 kHz
Q
1200 kHz

1500 kHz
59 Zonder aluminium plaat
op de versterker.
1113 0,0% 1071 0,0% 945 0,0% 762 0,0%
60 Met aluminium plaat
op de versterker.
1134 +1,9% 1111 +3,7% 960 +1,6% 819 +7,5%

Door het afdekken van het ijzer met aluminium neemt de Q factor toe.

 

<< Naar deel 4  Naar deel 6 >> 
Terug naar de index