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 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.
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.
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.
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