Wir bauen ein Dipmeter



Mit einem sogenannten Dipmeter (Dip = Einbruch) kann man Resonanzfrequenzen von Schwingkreisen und Antennen messen. Ein Dipmeter (Dipper) ist im Prinzip ein Oszillator, bei welchem die Schwingkreisspule nach außen geführt wird, um den Schwingkreis dieses Oszillators durch das Messobjekt zu beeinflussen, so dass der Oszillator nicht mehr so gut schwingt. Der Rückgang der Schwingamplitude wird durch eine Anzeige sichtbar gemacht.

Messung mit dem Dipmeter

Messung der Schwingkreisfrequenz mit einem Dipmeter 

Bei der Messung nähert man sich dem Messobjekt vorsichtig und verändert die Frequenzeinstellung am Dipmeter bis man eine Reaktion der Anzeige bemerkt. Dann vergrößert man den Abstand, um eine möglichst lose Kopplung zu erhalten, damit man den Schwingkreis nicht verstimmt.

Präzise Frequenzmessungen sind allerdings mit einem Dipmeter nicht möglich. Die Anzeigegenauigkeit bei einem Dipper ist meist nicht besser als  ±3 bis %.

Mit dem Dipmeter kann man auf indirektem Wege auch Induktivitäten messen, indem man diese mit einer bekannten Kapazität parallel schaltet und dann die Resonanzfrequenz bestimmt. Man berechnet die Induktivität dann nach der umgestellten Thomsonschen Schwingkreisformel.

Eigenbau eines Dipmeters

Die Schaltung mit dem Feldeffekttransistor BF245 stellt einen Colpitts-Oszillator dar, dessen HF-Ausgangsspannung mit der Diode 1N914 gleichgerichtet und über einen Verstärker einer Anzeige zugeführt wird.

Schaltungsentwurf und Zeichnung: Eckart Moltrecht

Bild 17-9: Transistor-Dipper (nach DJ4UF)

Als Steckspulen baut man sich diverse Spulen mit verschiedenen Windungszahlen. Für jede Spule muss man die Skala für den Drehkondensator kalibrieren, indem man den Oszillator als Sender benutzt und die Frequenzen mit einem Empfänger abhört.

Wenn ein Schwingkreis (oder eine Antenne mit einer kleinen Koppelschleife) in die Nähe der Oszillatorspule des Dippers gebracht wird, wird der Oszillator gedämpft, wenn die Oszillatorfrequenz und die Resonanzfrequenz übereinstimmen. Dadurch liefert der Oszillator weniger HF und die gleichgerichtete HF wird die LED weniger leuchten lassen. Der Strommesser zeigt einen "Dip" (Einbruch).

Und hier noch ein

Erfahrungsbericht von Arno E. Corvis

Aus einer E-Mail an DJ4UF

Sehr geehrter Herr Moltrecht,
auf der Suche nach einer guten Dipmeter-Schaltung stieß ich auch auf Ihre Webseite mit Ihrem Colpitts-Oszillator mit Serienschwingkreis.
Eine anderes, von einem Konkurrenten entwickeltes Dipmeter hatte versagt: Der Oszillator war viel zu stabil, um im Resonanzfall in die Knie zu gehen. Doch mit Ihrem Konzept hatte ich Erfolg.
Um nicht vergebens löten zu müssen, habe ich die Schaltung zuerst mit LTSpice erstellt und ausgetestet. Ein paar kleine Modifikationen waren notwendig: Der Source-Widerstand in Serie mit der Induktivität mußte auf mindestens 5,6 kOhm erhöht werden, und der Längswiderstand von 1 K in der Plusleitung durfte nur 470 Ohm groß sein. So hat es jetzt auch in der real auf einem Stück Veroboard aufgebauten Schaltung geklappt. Mit einem simplen Modell-Schwingkreis aus einer Spule und einem Drehko brach im Resonanzfall bei 415 kHz die Amplitude wirklich auf Null zusammen.
Zur Auswertung habe ich vorläufig ein Oszilloskop mit Frequenzmessung angeschlossen, weil ich keine Zeit hatte, die NF-seitige Auswerteschaltung zu bauen.
Für die Bereitstellung Ihrer Idee spreche ich Ihnen hiermit meinen herzlichen Dank aus. Jetzt habe ich endlich das Werkzeug, das mir noch fehlte, um das Hochfrequenzverhalten der Antennenkreise für mein Selbstbau-Theremin zu überprüfen. Denn so eine Antenne mit Abstimmkreis benimmt sich in der Realität ganz anders, als die Rechnung erwarten ließe. Die Spule zum Dipmeter habe ich auf einer 82 mm durchmessenden Papprolle aufgewickelt, um auch größere Objekte in das HF-Feld eintauchen zu können.

Meine Antwort

Lieber Arno,
danke für diesen Erfolgsbericht. Was die genannten Widerstände angeht: Es hängt von der Verstärkung und der Stromaufnahme des Transistors ab.
Gern würde ich Ihre Erfahrungen (vielleicht einschließlich Platinenbestückungsplan) auf meiner Homepage www.dj4uf.de "Projekte" unterbringen - natürlich mit Quellennachweis (Ihr Name).

Arno antwortet

Lieber Eckart Moltrecht,
vielen Dank für Ihre freundliche Antwort. Gerne werde ich Ihnen ein Foto meiner Dipmeter-Schaltung senden, auch mit Veroboard-Lochbestückungsplan. Allerdings sieht das Ganze sehr primitiv und improvisiert aus, aber es erfüllt seinen Zweck. Die eigentliche Auswertung und Messung findet im Digital-Oszilloskop statt, das auch die Signalfrequenz zu messen gestattet.
Ich habe noch einen zum Drehko zuschaltbaren Keramik-Rohrkondensator eingefügt, um nicht immer die Spule wechseln zu müssen.
Der variable Oszillator des Theremins muß über einen Serienschwingkreis an die Antenne angeschlossen werden. Dieser Schwingkreis hat die Aufgabe, die Handempfindlichkeit zu erhöhen.
Auch die schleifenförmige Lautstärke-Antenne braucht eine Koppelspule zum Oszillator. Diese habe ich nicht als Serienschwingkreis ausgeführt, sondern als Primär- und Sekundärspule. Näheres werde ich Ihnen mitteilen, wenn ich meine Vorrichtung fotografiert habe.
Die Schaltung ist sehr sparsam im Stromverbrauch. Bei 9 V Speisespannung nimmt sie 0,3 mA auf. Am scharfen Resonanzpeak, wenn die Amplitude auf dem Oszi-Bildschirm total zusammenbricht, geht der Strom auf 0,15 mA zurück.

Mit freundlichen Grüßen

Arno E. Corvis

Hier die Fotoserie von Arno


Um die Eigenfrequenz meines Antennen-Schwingkreises zu ermitteln, brauchte ich ein Dipmeter.
Beim Theremin muß der Antennenkreis immer etwas unterhalb der tiefstmöglichen Frequenz des variablen Oszillators gestimmt sein. Selbstverständlich muß man den Kreis zur Messung kurzschließen.
Jede Spule hat natürlich auch ihre parasitäre Parallelkapazität, die man nicht direkt messen, sondern nur aus den Schwingkreisdaten indirekt errechnen kann.
Mein Antennenkreis zeigte im Dipmeter keinen scharfen Resonanzpunkt wie der kleine Test-Schwingkreis, sondern eine breite Senke von ca. 440 bis 490 kHz. Die Oszillatoren schwingen im Ruhezustand auf ca. 530 kHz. Also ist die Bedingung der tieferliegenden Eigenfrequenz erfüllt.
Mein Dipmeter ist von nun an mein steter Begleiter, wann immer es Resonanzfrequenzen zu messen gibt.

Die Frequenz ist von ca. 360 bis über 900 kHz einstellbar.


Dip01c_240_Mic-Hy
Dip02c_13V-Signal
Dip03c_Antennenspule
Dip04c_Testkreis
Dip05c_Daempfung
Dip06c_Komplett
Dip07c_148Mic-Hy
Dip08c_Schalter
Dipmeter09c_Vero
Textwiederholung: Ein Platinenstück mit 15 Bahnen, 20 Löcher breit, ist weitaus groß genug zur Aufnahme dieser kleinen Schaltung. Es müssen keine Leiterbahnen unterbrochen werden. Die Löcher, in denen Bauelemente stecken, sind orange markiert. Zwecks besserer Nachbausicherheit habe ich die Positionen für die Oszi-Prüfklemmen anders gesetzt als auf meiner Original-Platine. Damit die Bauelemente besser sichtbar sind, wurden die darunter liegenden Löcher ausgegraut bzw. einige gelöscht.

Dipmeter10_Schaltung_neu

Hier das von mir leicht modifizierte Schaltbild als LTSpice-Datei. Wer LTSpice hat, kann die Bauelemente ins Schema übertragen und das Ganze simuliert probelaufen lassen.

Arno E. Corvis

E-Mail-Adresse via DJ4UF