UNIVERSUMS HISTORIA | PemEappNoise | Elektronikens grunder | 2015I28 a BellDHARMA production  |  Senast uppdaterade version: 2024-07-04 · Universums Historia

 

innehåll denna sida · webbSÖK äMNESORD på denna sida Ctrl+F · sök ämnesord överallt i SAKREGISTER  ·  förteckning över alla webbsidor

 

Bildkälla: Författarens arkiv · MONTAGE: 11Jun2013  E12  Bild 105 — 20Aug2013 E25 Bild84 · Nikon D90 -- PRAKTISK ELEKTROMEKANIK — finmekanik för hobby och amatörer — HUVUDDOKUMENT MED ÄMNESORIENTERING

 

 

sök ämnesord överallt inom ELEKTRONIKEN i separat sakregister för Praktisk Elektromekanik i  sakregister elektroniken  

Gammaprojektets alla dokument — Maj2012-Jul2016 |

Orienterande inledning — BRUSBEGREPPET | BRUSEXEMPEL | Jämförande KomponentBRUS | Praktiska MetodExempel för AmatörElektroniken |

 

 

Allmänna Signalstörningsexempel | BrusLådan

 

 

 

Inblick i maskineriet

————————————————————————————————————————————————————————

SIGNALSTÖRNINGAR                                     

————————————————————————————————————————————————————————

DET VI INTE VILL SE I DEN PRECISIONSBASERADE ALLMÄNNA ELEKTRONIKEN — och hur vi kan förbättra hopplösa utsikter

 

Inledande oscillogramexempel:

 

VI VORE GLADA om vi kunde få fram nedanstående utspänningslinje från det allmänna 50Hz elkraftsnätet: I stort ett brusgolv inom 200µV — från en traditionellt kraftnätsansluten vanlig s.k. linjär (icke switchad) transformator (konv. linjär till skillnad från switchad):

 

 

DSOosc1: Alla oscillogram 1-4 nedan från 10Jul2016 Natt omkr. 02:00

Mätplats A

 

 

Skillnaden (nedan) mot utspänningslinjen från ett kemiskt/alkaliskt batteri är »i det närmaste obetydlig»: Spänningslinjen ovan skulle duga utmärkt som referensbas till precisa elektroniska instrumentmätningar.

 

AC-Mätningar 6Jul2016 — AC förk. eng. Alternating Current — engelskans akronym för svenskans växelström [»alternerande-växlande ström»]--vanlig apparatbeteckning på eldon:

Batteri-Oscilloskop

 

 

Oscillogrammen närmast ovan: Generell jämförelse med ett nytt kemiskt 9V-batteri (typ: Kjell&Company 2016) i utspänningslinje och digitaloscilloskopets egen mätlinje med mätproben direkt kopplad till GND-klämman: Det är den finaste renaste mätlinje oscilloskopet kan visa upp.

 

 

 

 

Men oscillogrambilden DSOosc1 ovan är bara tillfällig;

— Digitaloscilloskopets display visar inte DSOosc1-formen kontinuerligt: bara ibland.

 

 

— Kraftnätet »andas» — med olika »skurar», svävningar, intermittenta topptransienter och annat ELEKTRISKT SKRÄP — som också varierar i förekomst/intensitet under dygnet. På det hela taget uppvisar ovanstående TILL SYNES — förhållandevis tillfälligt — rena och fina mätreferens i DSOosc1 en ren motsvarande mätteknisk mardröm:

 

DSOosc2:

 

Samma tidssvep 10µS/DIV  —  men vid ett annat 12×10µS-tillfälle.

 

DIGITALOSCILLOSKOPETS LEVELRATT — Mode = Normal eller Single — kan användas generellt i många sammanhang för att styra fram förekomster med allt högre amplituder — som framträder i allt snävare tidssvep.

 

 

— Oscillogrammet ovan, och de följande nedan, visar hur »den ursprungligt till synes rena och fina» signalbilden (DSOosc1) i själva verket innehåller rena »SignalMordet»: kraftnätets allmänna spänningslinje innehåller mer eller mindre våldsamma störningar som spolierar varje tanke/praktik på precisionsmätning i eller inom området millivolt (mV), eller t.o.m. tiotal mV.

 

 

DSOosc3:

 

 

Digitaloscilloskopets överlägsna styrka och användbarhet framträder här speciellt:

— Med allt högre ansatt TrigLEVEL — och allt snävare tidssvep — framträder allt mer »grymma» störningar. Med längre tidssvep (givet ×25, se DSO-DISPLAYEN) syns inte de högsta amplituderna då digitaloscilloskopets display har en begränsad pixelpunktsvärdeyta på 25st 4-pixelgrupper per rutrad (1cM). Amplituder med pulsbas kortare än den gränsen kan inte visas — men triggnivån fungerar fortfarande. Enda sättet att få syn på förekomsten är att minska tidssvepet, som nedan (500nS/DIV).

 

DSOosc4:

 

 

 

NÄTSTÖRNINGARNA kommer i vågor — ibland helt lugnt emellan (DSOosc1) — med »plötsliga signalattacker» typ ovan i DSOosc4.

 

 

Olika mätställen (ABC) — vägguttag, bostadsrum, lägenheter, regioner, områden, med olika omgivande anslutna eller icke anslutna nätapparater — ger olika resultat (Se även mätexempel i NÄTSTÖRNINGAR I TRANSFORMATOREXEMPEL) — och under olika tider på dygnet. Som grovt noterat i oscillogrammet ovan DSOosc4: Nattetid (1per10sek) mest lugnt, minst störningsfrekvens. Dagtid (Natt×10), full rulle.

— ANALOGOSCILLOSKOPETS begränsade intensitetsupplösning — snävare tidssvep försvagar samtidigt elektronstrålens ljusstyrka per rutenhet — tillsammans med den slumpartade förekomsten störningar, och analogoscilloskopets i stort sett obefintliga spårminne (amplituden syns bara där strålen befinner sig), gör observationerna speciellt trixiga och svåra, för att inte säga direkt omöjliga att studera på ett analogt oscilloskop — speciellt ett enklare sådant (10MHz). Digitaloscilloskopet bryter den begränsningen, som ovan, och ger klara besked.

 

 

Signalstörningarna framträder ännu mera utpräglat med mätning på ett switchat nätaggregat (SMPS, Switch[ed]ModePowerSupply) jämfört med oscillogrammen ovan. Se särskild oscillogramsamling i TransVanson — en fördjupning av ovan.

 

ATT DÖMA AV STÖRNINGARNAS FORM ligger det närmast till hands (här utan direkta bevis) att se »kraftnätets störningshistoria» så:

— Inslaget av höga snabba störtransienter sammanhänger tveklöst med funktioner i switchade nätanslutningar — utvecklingen följer datorkulturen. I takt med att allt mer apparatur (datorer och annat) styrs ut med switchade nätenheter, ökar samtidigt störningsfrekvensen på elkraftsnätets allmänna distribution — in till varje särskilt vägguttag, i varje särskilt bostadsrum. Det är vad vi kan studera i de aktuella oscillogrammen. Säg för 50 år sedan (här utan bevis): praktiskt taget rent från dylikt.

 

 

   Idag (2016) — som REN kraftbas för att kunna utföra noggranna instrumentmätningar utan kraftnätets störande inslag — måste vi, tydligen, vända blicken mot kemiska batterier. Se även särskilt från BATTERITEST — det finns även störande utmaningar där.

 

 

Vi studerar detaljerna i detta dokument.

 

 

 

NÄTSTÖRNINGAR UTESLUTER TRANSFORMATORER

Besvärliga Störkällor —  9Jul2016

 

 

 

NÄTSTÖRNINGAR UTESLUTER TRANSFORMATORER

BESVÄRLIGA STÖRKÄLLOR

———————————————————————

i samband med test på allmän experimentell elektronik

Digitaloscilloskopets brusgolv | Nätet Upplyser | Nätstörningsexempel |

 

Nätstörningar utesluter transformatorer

Nyligen (Jul2016) genomförda mätningar har visat att nätanslutna transformatorer, både traditionellt linjära och de nyare switchade typerna speciellt, innehåller så stora, omfattande och oförutsägbart varierande signalstörningar från det allmänna kraftnätet, att den kraftkällan blir utesluten som test- och strömförsörjningskälla — till signalelektronik för speciellt noggranna mätningar.

— »Snabba spänningsregulatorer» SKULLE kunna klara biffen på kiselpotentialbarriärens fasta kredit (0V6) OM regulatorn kunde hantera transientsvar inom området tiotal nanosekunder (100MHz). Ingen sådan konstruktion är dock här känd (Jul2016). Än.

 

Exempel -- Signal + Störning = SignalStörning:

 

PREFIXxSIN: þ=pi; '=^:

A = (2/[2+(x/2)'2])[(sin2þ[x]1/4)+0.5(cos2þ[x]2/4)+0.25(sin2þ[x]4/4)+0.125(sin2þ[x]8/4)+0.0625(sin2þ[x]16/4)], Se Brusexempel.

B = 1(2/[2+(4x)'2])

 

Enbart med analoga signaler på given signalbas A blir det omöjligt att ta ut signalen B ur dess överlagring C på A då enbart signalgrunden A existerar.

— Däremot i ett digitalt system kan alltid försörjningsbasen A subtraheras från signalmätresultatet C och läggas ut netto som B digitalt på pixelpunkter.

 

 

EXEMPELBESKRIVNING:  Ett avsnitt i kraftnätets signalform är vid ett visst tillfälle som i A ovan. En person försöker vid samma tillfälle mäta en (oberoende ljus-) signal B från ett visst område. Men eftersom signalkällans enda tillgängliga analoga utspänningslinje är just A, kommer B att överlagras på A i formen av C.

 

 

Enda sättet att få ut B ur C är att subtrahera A från C. Det kan i och för sig göras med hjälp av operationsförstärkare. Däremot missas ändå slutresultatet: OM — som i en nätansluten transformator — enda strömbasen är A kommer strömsignalen i B likväl att adderas med A. Och vi har i netto bara kommit tillbaka till den sammansatta C-formen: går inte att rensa ur — »så länge A jävlas».

 

ETT DIGITALT KONSTRUERAT SIGNALKOMPLEX (AnalogtTillDigitalt) däremot kan klara biffen precis enligt idealet:

   Vid varje bestämd mätpunkt:

— En separat icke aktivt signalmätande — kraftförsörjande — subtrahend (A) dras alltid ifrån en aktiv signalmätande signal C: Differensen B lagras i minne och kan läggas ut på pixeldisplay med mindre eller större upplösning, beroende på teknik (och plånbok).

 

 

Vilken tillförlitliga mätbas har i så fall ett digitalt oscilloskop?

— Praktiskt taget oberoende av nätvariationer. Se mätserier 24/7 på UTD2025CL i Digitaloscilloskopets brusgolv.

— Max osäkerhet i toppvärdet vid högsta upplösning 1mV/DIV ligger på +400µV — i allmänhet mera omkring max +200µV eller mindre.

 

 

I varje fall i mitt mätserieexempel (Jul2016) med digitaloscilloskopet UTD2025CL (25MHz, en särskild DSO-manual finns på svenska), se Digitaloscilloskopets brusgolv, framgår att digitaloscilloskopets signalstatus fungerar helt oberoende av de nätvariationer som däremot kan observeras genom fristående separat inkopplade strömaggregat. Se särskilt jämförande oscillogramexempel mellan en Linjär och en Switchad nätansluten strömenhet i TransVanson.

 

 

 

MÄTJÄMFÖRELSE — Linjär|Switchad nättransformator

TransVanson: Mätjämförelse — störningar i kraftnätet via en Linjär och en Switchad transformator 8-9Jul2016

 

 

MÄTJÄMFÖRELSE — Linjär|Switchad nättransformator

 

 

Endast för att understryka den praktiskt observerade signalanalysen inom elektroniken i allmänhet, gammaprojektets signalanalys i synnerhet:

— Om uppgiften gäller instrumentella mätningar med högsta möjliga renhet, stabilitet och precision kan idag (2016) ingen annan strömförsörjande kraftkälla komma ifråga än ett kemiskt batteri — eller en — från det allmänna kraftnätet — motsvarande helt fristående strömkälla.

4   Oscillogrammen nedan bildar här ett konkret praktiskt mätexempel via två olika nätanslutna strömförsörjningsenheter, bägge uppmätta från två olika närliggande jämförande mätställen (AC): En vanlig traditionell linjär nätansluten transformator, och en nyare switchad typ (Vanson, Velleman, m.fl.). Bägge illustrerar, tydligen, så allvarliga nätstörningar att ingen av dem kan komma i fråga som ENTYDIG REFERENS för en avancerad mätanalys.

   Huvudtexten i detta dokument uppehåller sig — vidare — vid praktiska observationer av de olika störningsfenomen som begränsar finheten — och därmed friheten — i varje elektronisk tillämpning.

 

 

NÄTSTÖRNINGAR I TRANSFORMATOREXEMPEL:

AC-mätningar på digitalt oscilloskop natten 8-9Jul2016 -- Två olika nätanslutna strömkällor Linjär-Switchad DC-nättransformator som visar olika grad av nätstörningar:

 

 

 RippleKiller För små strömmar: Notera om AC[SMPS] [9-24VAC] används, också en mera backspänningstålig diod [1N4007] måste användas.

För att göra jämförelse så LINJÄR och rättvis som möjligt har den oreglerade transformator-DC-strömkällan anslutits till en 100µF/50V kondensator med strömkällans +Uin-sida kopplad till anoden på en switchdiod (1N4148):

— Det garanterar att allt normalt tomgångsrippel elimineras. Vi studerar då enbart den idealt RAKA utspänningslinjen via digitaloscilloskopets AC-mätande funktion.

 

 

LN:

VDso ............       VarDagsrumSydOst, Mätplats C;

VDs ..............       VarDagsrumSöder, Mätplats A;

— VD-so¦s (mina egna interna lab-referenser) skiljer här med ca 1½ meter emellan — med olika system av nätansluten men inte inkopplad nätapparatur.

— Test på andra ställen, andra vägguttag, andra rum, visar andra, delvis unika fasoner. »Två lika vägguttag» med distans mellan verkar inte existera.

 

OVAN

LINJÄRA NÄTTRANSFORMATORN:

Linjära transformatorn vid de två skilda mätställena VDso(C) resp. VDs(A).

 

Orsaken:  Medan en linjär transformator inte har ens en teoretisk förutsättning i sin interna elektrofysik för att generera korta 500nS-skurar av återkommande transientutbrott (dämpade svängningar), bygger den switchade transformatorn på just den bieffekten: off-switchning speciellt genererar märkbara induktiva transienter. Så kan vi bara av den anledningen återföra nätstörningarna generellt, även ledningsburet i den linjära transformatorn, på ett mera omfattande allmänt inslag av switchade nätenheter: våra vägguttag — allt mer från runt 2000 i takt med den globalt växande datoriseringen. Dvs., sådana allmänna inslag som i mängd stör kraftnätet generellt, inte bara via en enstaka lokal apparatenhet.

   WEBBINFORMATION OM NÄTSTÖRNINGAR (Jul2016):

— Tunnsått. Ett par upplysande/introducerande svenska artiklar finns som antyder en växande grad av nätstörningar ”från elanvändarna själva”: den ökande mängden switchade nätaggregat; Se ”Tre av fyra nätaggregat klarar inte EMC-kraven” (ssa.se, ELEKTRONIKTIDNINGEN 2014) och ”Störningar på nätet ska utredas” (one.nordic.se, 2009). 

SN:

Switchade transformatorn vid de två skilda mätställena VDso(C) resp. VDs(A).

SWITCHADE NÄTTRANSFORMATORN:

NEDAN

 

 

 

 

— MÖJLIGHETEN ATT ENS försöka använda ovanstående NÄTSTÖRNINGAR I TRANSFORMATOREXEMPEL som GRUND och BAS för typen noggrann (precisions-) instrumentmätning — utan mer eller mindre omständliga »kretstekniska pareringar» — är tydligen starkt begränsad.

 

 

En referens som hela tiden varierar på icke förutbestämbart sätt, är NATURLIGTVIS helt värdelös som referens. Så framträder RÄTA LINJEN och PLANA YTAN (Se Logikens Grundsats) som den fundamentala basen för varje form av möjlig variation: vår enda möjlighet att kunna avgöra en ändring.

 

Jämför Hollywood [mer och mer från runt 2010]:

— Filmduksskakningar ägnade att TA BORT UPPLEVELSEPUNKTER hos betraktaren FÖR ATT DÄRMED FEJKA EN STRESSAD DESORIENTERAD ICKE FOKUSERAD UPPLEVELSE typ NuÄrDetAction-FEJK: ren torterande verksamhet som — bevisligen, uppenbarligen, och väl relaterbarligen — inte har ett dugg med filmen eller filmens handling att göra: En Producent/Regissör sitter och Dikterar/Bestämmer: Nu ska Publiken Tycka att Det är Spännande: lägg in SKAKNINGAR. Jämför framtidsvisionen: Microsoft — I SAMARBETE MED GOOGLE — introducerar MERA UPPLEVELSE i datorn genom att införa BILDSKÄRMSSKAKNINGAR — som folk också betalar för, särskilt (Handikapphjälpmedel för analfabeter: pekskärm. Antal: i starkt växande).

   Eller varför inte testa Ännu mer FejkAction: vänd texten upp-och-ner. Jättespännande.

 

Räta linjen. Den absolut rena — vilande, lugna, actionOberoende — bildreferensytan:

— Man kan SE vad som händer, i detalj.

   Hur får vi den från ovanstående kraftkällor?

— Tydligen inte alls. Det finns här (ännu 2016) veterligt bara en, och endast en enda kraftkälla som kan realisera den raka mätlinjens motsvarighet: Det Kemiska Batteriet.

   Men att kunna utnyttja den serveringen — typ ett 9V-batteri för instrumentapplikationer — har visat sig vara en inte helt enkel uppgift: nätstörningar smyger sig på, in till ett batteris utspänningslinje. Hur mycket beror på konstruktion och omgivning. Se en genomgång med olika batteritest från BATTERITEST.

 

 

 

SIGNALANALYSENS BAKGRUND

Bakgrunden:

 

 

DETALJER I GAMMAPROJEKTET LEDER TILL FÖRDJUPAD SIGNALANALYS

 

 

— Hur var det nu då?

I JAKTEN PÅ MAXIMAL PRECISION

 

 

Gammaprojektets undersökningar (från 2012 i Universums Historia): försöken att få fram en gammastrålningsdetektor — materiefysikens mest känsliga signalområde: gränslandet mot atomkärnans sublima inre — med diskreta halvledare:

 

 

gjordes flera »revolutionerande upptäckter» i signalanalysen. UPPTÄCKTERNA emellertid visar sig INTE ENKELT (tydligt) med ett konventionellt (CRT) analogt oscilloskop. Ett digitalt oscilloskop däremot (DSO-manualen) kan genom sin minneslagring — »direkt fotografering» — presentera detaljer som, helt tidsoberoende, kan studeras och dokumenteras i efterhand för analys, kontroll och jämförelse.

 

Första upptäckten av allvarliga rent elektriskt tekniska störningar i Universums Historia för gammaprojektets realiserande gjordes 14Dec2014:

— »Vansonspikarna» upptäcktes — nedan från en strömförsörjande typ Vanson SMPS (SwitchModePowerSupply)-enhet.

— Finheten i utspänningslinjen från spänningsregulatorer under konstruktion, för tänkt användning till gammaprojektet, visade nedanstående grymma intrång.

 

 

Vi hade — visst — tänkt oss att kunna mäta gammapulser i — JUST — millivoltsområdet.

— Men om vi också måste fajtas med den här typen nedan, är det tydligt att vissa problem kommer att uppstå:

— Intervall från (lägst) omkring 1µS och uppåt mot 50µS — och så amplitudkänsligt som konstruktören förmår förverkliga i aktuell anordning — bildar i stort också pulsbasen för reguljära gammapulser som kan detekteras av halvledarkonstruktioner med PiN-dioder (Se oscillogramexempel 19Jun2016 i GammaSensorn CA3140).

 

Se hela bilden i VansonTransit.

 

 

 

Upptäckten Dec2014 — efter viss möda och fångad på kamera — gjordes på ett gammalt analogt TRIO Kenwood 10MHz-oscilloskop.

 

Erfarenheten ledde (29Dec2014) till inköp av ett digitalt oscilloskop (Se f.ö. DSO-manualen). Där kunde nu transienterna, typ ovan och andra, studeras enklare och mera i detalj. Se även speciellt DSO-övningsexemplen i Mätexempel SMPS.

 

Det blev början på en speciellt djupgående — och motsvarande fruktbärande — dramatik: Studiet av oönskade inslag i drömmen om en ren och fin instrumentapparatur.

 

 

Att störformen avbildad ovan inte är isolerad till enbart ledningsbunden apparatur visas tydligt i BATTERITEST.

   Så:

   Med fortsatt bekantskap med vår boendekulturs olika elkraftsanslutna väggutag måste vi — tydligen — alltid möta, och försöka lösa, ovanstående typ av djupgående inslag — olika former av oönskade störningar — i varje försök vi gör för att (försöka) utföra en noggrann mätning på någon elektronisk komponent.

— INNAN upptäckten (med digitaloscilloskopets förnämliga hjälp) skulle/kommer »Störningen Utifrån» att fortsätta att grusa, förstöra, demolera, och vanställa själva förutsättningen i varje försök att forma en övergripande RESULTATBILD i ämnet Signalstatus för Komponent K.

 

 

— När man TRODDE att man kommit fram till ett visst mätresultat — genom noggranna mätningar, om och om och om igen — visade det sig morgonen efter — ett nytt försök bara i förbifarten för att verifiera — att i princip hela mätformen förvandlats till rena mardrömmen.

— Vad innerst inne i .. .

 

 

Jämför ovan med en tidigare förmodad RAK linje.

 

 

Nu först (Jul2016) har tillräckligt med signaltekniska analyser och erfarenheter samlats i ljuset av Gammaprojektet för att BÄTTRE ÄN FÖRUT säkra tillförlitligheten i mätdata hos (mera) genuint rena och fina strömkällor.

   Mätexempel som grundlagt analyserna finns från BATTERITEST och Separata Batteritest.

 

Nedan i OMGIVNINGENS INVERKAN ges allmänna mätexempel på hur det vi från början misstänkte spelar MINST roll — datorn — för en viss signalmätning i själva verket också spelar — ibland en betydande stor — roll i försöken att finna optimala, rena och snygga strömförsörjningsgrunder till avancerade instrumentuppgifter: bara mätningen som sådan.

 

 

 

OMGIVNINGENS INVERKAN -- Se även i DSO-manualen -- Omgivningen Inverkan

Omgivningen inverkan — störningar på allmän elektronik — Mätexempel

 

 

 

OMGIVNINGENS INVERKAN PÅ VANLIGA ELEKTRONISKA MÄTNINGAR

 

Instrumentbasen:

———————

Jämför först DSO-oscillogrammets uppmätta AC-linje »IDEALT» nedan från ett helt nytt kemiskt 9V-batteri — inga närliggande större friliggande metallmassor, Mätplats A:

 

 

— Oscillogrammet längst till höger är den jämförande grundsignalen från oscilloskopet självt (Digitaloscilloskopets brusgolv) — proben kopplad direkt till jordklämman med AC-mätning. Finare utlinje än den mätlinjen går inte att få fram via oscilloskopet;

— Den mätlinjen är så nära »Praktiskt taget identisk med AC-utspänningslinjen från det kemiska batteriet» som man själv alls kan få fram.

 

 

 

 

Det är tydligen den absolut mest noggranna och fina mätreferenslinje som vi alls kan få fram. Och det är den typen vi vanliga odödliga alltid kommer att eftersträva att uppnå och behålla — OM uppgiften nu nödvändigtvis är (avancerad) instrumentmätning.

 

Mätexempel:

En del mätexempel på kraftnätets störningar finns redan presenterade i DSO-manualen, se från Digitaloscilloskopets brusgolv och BATTERITEST.

 

 

Den tidigare (amatör-) historien med ANALOGA OSCILLOSKOP kunde bara »behjälpligt» närma sig analysen ovan. Och då — under stora påfrestningar — med hjälp av Kameror och andra mera djupsinniga tekniska landvinningar. Se exempel i VansonTransienten.

   Idag (2016) behöver vi inte våndas (längre) över den uteblivna resultatbilden: digitaloscilloskopet hjälper oss analysera det mesta i signalväg mera detaljerat, och till en rimlig kostnad (UTD2025CL ca 2500:- Kjell&Company) — även jämfört med det klassiska analoga CRT-oscilloskopet (något dyrare för sin tid).

 

 

Nedan i KOMPLIKATIONER I SIGNALMÄTNINGEN visas ett antal jämförande DSO-oscillogram från olika störningstest, främst med/utan närvaro av en (bärbar) dator — med tillhörande »kabelkultur».

   Känner man inte till något om dessa störgrunder, kan det — tydligen — bli nog så plågsamt om uppgiften gäller någon särskild signalanalys vid något speciellt tillfälle av mera djuplodad natur. Till exempel den här: en ambitiös uppgift att i varje fall försöka bygga en fungerande gammasensor för speciellt låga gammaenergier.

 

 

 

KOMPLIKATIONER I SIGNALMÄTNINGEN

KOMPLIKATIONER I SIGNALMÄTNINGEN — 21Jul2016 — Allmänna Signalstörningsexempel

Speciellt oönskade Signalstörningar

 

 

KOMPLIKATIONER I SIGNALMÄTNINGEN

DIGITALOSCILLOSKOPETS AC-mätning störs av

Dator | USB | Metallföremål | Internetkabel | Dator + Avstånd | Internetkabel som påverkar AC-mätning av linjär transformator |

 

 

 

TRIMPOTENTIOMETRAR kan förorsaka en del onödigt huvudbry. En speciell typ av signalstörning uppkommer i en trimpot med åldringen. Speciellt i samband med mera omfattande kretstester med operationsförstärkare där trimpotentiometrar är mer regel än undantag, kan misstanken om kretsfel förleda och möjligen åsamka mer skada i signalanalysen än nödvändigt:

 

 

Se särskild artikel i PotSHIELD. Lekmannen är chanslös på den bjudningen, om inte redan insatt.

 

 

KOMPLIKATIONER I SIGNALMÄTNINGEN:

——————————————————————————————————————————————————————

PRAKTISKA EXEMPEL PÅ OÖNSKADE INSLAG I SIGNALBILDEN VID MÄTNING PÅ ALLMÄN ELEKTRONIK

 

Inledande exempel:

DSO-mätning på egen signaljord 12Jul2016, Mätplats B

TRIGGER:  Edge;  CH1;  Rise;  Normal;  AC -- TrigLEVEL = 120µV

 

 

1mV/DIV--200nS/DIV

Foto:  12Jul2016  NoiseTest-15

 

— Nämen .. i Sarons vilda blomgårdar .. nu jäsingen ..

— Är det Oscilloskopet som jävlas ..

— Eller.. Det kanske är Fel på Mätproben ..

— Eller .. : Vi kanske står med fötterna för långt isär: .. gravitationens inverkan påverkar ..

 

 

DSO-mätning på egen signaljord 12Jul2016, Mätplats B

TRIGGER:  Edge;  CH1;  Rise;  Normal;  AC -- TrigLEVEL = 120µV

 

 

1mV/DIV--200nS/DIV

Foto:  12Jul2016  NoiseTest-15

 

 

 

Frekventa störspikar visar sig vid mätning på elektronik som normalt inte borde uppvisa sådana detaljer.

— Misstanken om att något kretsfel finns, eller att någon komponent inte fungerar som den ska, är mera regel än undantag i en sådan situation.

— Enkla basinsikter i signalanlysen — tillsammans med ett digitalt oscilloskop —  ger ovärderliga upplysningar: i stort sett all kringliggande, speciellt nätansluten, apparatur »jävlas».

   Här är det DATORNS USB-ANSLUTNA TANGENTBORD som introducerar 25MHz-transienter i DS-oscilloskopets egen mätbas: Alla mätningar som görs i den miljön, kommer naturligtvis att avspegla mätbasens korrumperade referens.

 

 

UNDER ALLA OMSTÄNDIGHETER:

— Vi bara MÅSTE känna till något av ovanstående gruvliga faror och fallgropar i den allmänna elektronikmätningen, för att inte hamna i (ångestfulla) återvändsgränder i tron om att »det är fel på komponenten» — eller andra läckra, feta, frestande erbjudanden från DetÄrMeningslöstAuktoriteterna och LivetÄrMeningslöstSyndikatet.

 

Här följer mera godbitar från LäckerHetaKonditoriet:

 

AC-mätning störs av

Dator | USB | Metallföremål | Internetkabel | Dator + Avstånd | Internetkabel som påverkar AC-mätning av linjär transformator |

 

LHK1:

AC-mätning på 9V-batteriet störs av DatorPå:

 

DSO-mätning AC på 9V-batteri, Mätplats B

[TRIGGER:  Edge;  CH1;  Rise;  Normal;  AC -- TrigLEVEL = 120µV]

 

 

[1mV/DIV--200nS/DIV]

Foto:  12Jul2016  NoiseTest-16;17

 

 

LHK2:

AC-mätning på 9V-batteriet störs av tangentbordets vänstraUSB-DatorPå:

 

DSO-mätning AC på 9V-batteri, Mätplats B

[TRIGGER:  Edge;  CH1;  Rise;  Normal;  AC -- TrigLEVEL = 120µV]

 

 

[1mV/DIV--200nS/DIV]

Foto:  12Jul2016  NoiseTest-21;22

 

 

LHK3:

AC-mätning på 9V-batteriet störs av friliggande metallföremål:

— Se även annan liknande mätning med betydligt kraftigare störningar på ett annat 9V-fabrikat i DSO-exempel.

 

DSO-mätning AC på 9V-batteri, Mätplats B

[TRIGGER:  Edge;  CH1;  Rise;  Single;  AC -- TrigLEVEL = 280µV]

 

 

Oscillogrammen inte identiska med fototillfällenas — men ungefärligen samma genom separat upprepad mätning i efterhand.

 

 

[1mV/DIV--200nS/DIV]

Foto:  12Jul2016  NoiseTest-23-25

 

 

LHK4:

AC-mätning på 9V-batteriet påverkas av friliggande metallföremål — via LAN-kabel:

— Jämförande mätning, annat mätställe (A), som ovan med röret på 9V-batteriet — invid helt avstängd bärbar med test på LAN-kabeln (Internetkabeln) — respektive in- och urkopplad i den avstängda datorn:

 

DSO-mätning AC på 9V-batteri, Mätplats A

TRIGGER:  Edge;  CH1;  Rise;  Single;  AC -- TrigLEVEL = 1,64mV

 

 

1mV/DIV--1µS/DIV

 

 

LHK5:

AC-mätning på 9V-batteriet påverkas dels av datorPå/datorAV och dels också av avståndet mellan datorn och den batterimätande DSO-proben:

 

DSO-mätning AC på 9V-batteri, Mätplats A

TRIGGER:  Edge;  CH1;  Rise;  Single;  AC -- TrigLEVEL = 240µV

 

 

 

1mV/DIV--200nS/DIV

Foto:  11Jul2016  NoiseTest-4

 

 

LHK6:

DATORAKTIVITETEN — Internetkabeln — påverkar DSO-AC-mätning av närliggande ansluten linjär nättransformator:

 

DSO-mätning AC på Linjär ±12V nätansluten transformator, Mätplats A

TRIGGER:  Edge;  CH1;  Rise;  Single;  AC -- TrigLEVEL = 2,00mV

 

 

Transformatorn med DSO-proben ca 1dM snett framåt under vänstra-främre datorplattans hörn där LAN-intaget sitter

————————————————————————————————————————————————————————————

DATORAKTIVITETEN PÅVERKAR AC-MÄTNINGEN AV NÄRLIGGANDE ANSLUTEN NÄTTRANSFORMATOR

 

 

 

2mV/DIV--10µS/DIV

Foto:  11Jul2016 NoiseTest-4 ;  9Jul2016  TransVanson-7

 

 

 

Mera omfattande praktiska signalstörningsexempel ges (som praktikexempel) i DIGITALOSCILLOSKOPETS BRUSGOLV med BATTERITEST.

 

 

 

Om TRIMPOTENTIOMETRAR SOM JÄVLAS

PotSHIELD: 24Jul2016 — Om TRIMPOTENTIOMETRAR SOM JÄVLAS

 

 

TRIMPOTENTIOMETRAR

— som ställer till det för oss

 

 

Såväl SKÄRMNING av högre resistanser i en elektronikkrets — som allmän kondition hos (trim-) potentiometrar — bjuder ibland på speciella överraskningar. Intensiteten i uppvaktningarna åstadkommer stundtals att man ibland önskar att man aldrig hade blivit till.

 

 

Här studeras en enkel uppkoppling på kopplingsdäck med

 

 

ett 9V-batteri,

en minipotentiometer  av typen BOURNS 1M 3323P,

en underliggande 2mM aluminiumplåt (kvarts A4) försedd med jordkabel för anslutning till kopplingsdäcket,

en längst ner i botten placerad (mittviken A4) vanlig köksaluminiumfolie som kan vikas upp över anordningen — förutsatt ingen kontakt med batteriets pluspol.

 

KRETSSCHEMA MED KOMPONENTER och kopplingsdäckets anordning [Foto:  24Jul2016  PotShield-1]:

 

 

 

 

 

Vi studerar DS-oscilloskopets resultatvisning med DSO-proben kopplad till potentiometern och jordklämman till minuspolen — med och utan batteriströmmen tillkopplad.

 

Med batteriströmmen påkopplad: en gammal och en ny trimpot

 

Den främsta angelägenheten att påpeka är just typen (mini-) trimpotentiometerns benägenhet att bli SLITEN MED TIDEN.

 

Batteri på:

Al-plattans jordkabel -- ansluten  till kopplingsdäckets batteriminus och den underliggande folien övervikt:

Potentiometerarmen står på motsvarande 8delstreck av 12 från RMax=1M -- ca670K:

 

DSO-OSCILLOGRAMMEN NEDAN  24Jul2016 -- Mätplats A -- TRIGGER:  Edge;  CH1;  Rise;  Auto;  AC

 

 

VÄNSTER:  Den gamla, snart helt utslitna BOURNS 1M-trimpotentiometern innehåller tydligt ledningsmässiga avbrott — tydligen på grund av materialdamm kring den ursprungligt fabriksnya ledningsbanan och som åstadkommer slumpartade relativt stora spänningssprång. Ännu värre blir utslagen då man skruvar på potentiometerratten.

HÖGER:  En nyare BOURNS 1M-trimpotentiometer på den gamlas plats: Störningarna har försvunnit.

NEDAN:  Gammelpotentiometern vänster ovan kan snyggas upp med hjälp av en 1µ kondensator enligt schemat nedan. Helt slät blir spänningslinjen inte. Men den kan fortfarande användas någorlunda om det krävs.

 

  DUT -- Device Under Test

 

 

Gammelpotentiometerns slitna spänningslinje utdämpad med en 1µ keramisk kondensator, koppling som ovan:

 

DSO-oscillogrammen ovan ger en viss orientering i hur den aktuella störningstypen kan se ut om signalfelet skulle ha med en sliten potentiometer att göra:

— I tidens längd, med det personliga bruket av olika testkomponenter, blir speciellt trimpotentiometrar slitna. Innan man vet ordet av, verkar det plötsligt som om ens normalt fungerande operationsförstärkare börjar ha hyss för sig.

   Signalanalys, med samlad erfarenhet, grundlägger ett viss Bibliotek av basdata man kan gå igenom för att — eventuellt, om alls — lokalisera felet. Oscillogrammen ovan är ett sådant välkommet bidrag. Ytterligare nedan — som visar och exemplifierar inverkan av SKÄRMNING.

 

Med batteriströmmen avstängd:

Nätbrummets inverkan med vridning på potentiometerratten:

 

Batteri AV:

Al-plattans jordkabel icke ansluten  till kopplingsdäckets batteriminus

Potentiometerarmen justerar utresistansen från max resistans 1M 12/12 till 0 0/12:

 

DSO-OSCILLOGRAMMEN NEDAN  24Jul2016 -- Mätplats A -- TRIGGER:  Edge;  CH1;  Rise;  Auto;  AC

 

 

Vartefter DSO-proben avkänner allt lägre resistans från potentiometern, avtar inverkan av det störande nätbrummet proportionellt.

— Mätformen visar och bevisar särskilt att nätstörningar sammanhänger med höga resistanser.

 

Folieskärmningens effektivitet:

DSO-OSCILLOGRAMMEN NEDAN  24Jul2016 -- Mätplats A -- TRIGGER:  Edge;  CH1;  Rise;  Auto;  AC -- Trimpotentiometern -- vilkensom -- på 8/12: potentiometerns egen strömkondition inverkar inte.

Nedan:

 Al-plattans jordkabel icke ansluten  till kopplingsdäckets batteriminus

 

 

Ovan:

 Al-plattans jordkabel -- ansluten  till kopplingsdäckets batteriminus.

Nedan:

 Al-plattans jordkabel -- ansluten  till kopplingsdäckets batteriminus och den underliggande folien övervikt:

 

 

 

Oscillogrammen ovan visar särskilt hur ELEKTRISK SKÄRMNING påverkar en (1MegaOhm) högresistiv kretsform: Skärmningseffektiviteten — förmågan att utestänga störande 50Hz nätbrum — ökar med allt mer effektiv rumsförslutning omkring aktuellt mätobjekt.

 

En 1µF (keramisk) kondensator [‡1] utför NÄRA folieskärmningens effektiva arbete [‡2]:

 

Nedan Övre--Mittre:

 Al-plattans jordkabel icke ansluten  till kopplingsdäckets batteriminus

 

        

 

 

I FÖREKOMMANDE FALL, där så är möjligt, kan man — tydligen — »substituera» nätskärmning med en typ 1µF (keramisk) kondensator — i samband med användning av speciellt trimpotentiometrar och, vilket som ovan, effektivt tar bort det mesta av nätbrummet.

   I de allmänna fallen kan dock inte alltid ens en minsta kondensator införas utan att denna mer eller mindre allvarligt stör en viss (redan omsorgsfullt utprovad) huvudfunktion. Bara särskilda praktiska tester kan avgöra.

 

 

Flera praktiska mätexempel på nätstörningar ges i BATTERITEST.

 

 

 

Bruslådan

BRUSLÅDAN —

 

 

JÄMFÖRANDE Brusmätning direkt på några olika spänningsreglerande komponenter

 

 

·          via analogt oscilloskop -- Ma

·          via BrusLådan/Analogt oscilloskop -- MaB

·          via BrusLådan/Digitalt oscilloskop -- Md

 

 

ELEKTRONIKGRUNDERNA — Applikationer

——————————————————————————

Referenser | Projekt —  till grundbegreppen inom analog och digital elektronik

NOISE-box — BRUSLÅDAN

Utvecklat i samband med GammaProjektet (2015)

 

 

HELST typ SuperUltraFin:

— Vi behövde en någotsånär finstämd instrumentreferens för mätning av utspänningslinjers FINHET i jämförelsen mellan olika spänningsreglerande enheter — så att vi har något  begrepp om HUR ren och fin »våran spänningsapparat» (ev.) är. Det ställer också upp mekaniska konstruktionskrav — för elektroniska experimentbyggen, särskilt.

 

 

 

 

Foto:  FotoPHP GammaProj2013 GL Signal2  26Jan2015  Bild51;52

 

 

Hela Projektkortet till BrusLÅDAN — dubbelsidigt 1,5mM kopparlaminat med fotoresist

Konstruktionen · BrusLÅDAN — hela konstruktionen

 

Här används en helt mekanisk kontaktteknik:

— KONTAKTHYLSOR isolerade via 5/100mM bokplast från omgivande kopparytor, förbundna i ledningsnätet med mekaniskt fjädrande separata 0,25mM tjocka 0,8mM breda kopparledningar med garanterad mekanisk kontakt (testas successivt för varje dragen ledning).

— Separata GND-hylsor och monteringsdistanser bildar kontakt med omgivande kopparplan. Därmed fås 1. ett maximalt ledningsnäraliggande JORDPLAN (GND) tillsammans med optimal induktiv motkoppling ledare-underliggande kopparplan samt 2. en effektiv mekanisk bas för fullständig skärmning — Se Skärmning.

— I motsvarande YTETSADE ledningar finns inte den förutsättningen. Se vidare teoretisk beskrivning i LEDNING OCH INDUKTION.

 

 

Notera ämnets krävande hantering:

— Ovanstående kretsmetod kräver hög noggrannhet i detaljerna, speciellt i kravet på renhet. Rester från den mekaniska bearbetningen — mer eller mindre direkt osynliga för blotta ögat — kan resultera i ytterst tråkiga slutresultat: kortslutning. Arbetet måste hela tiden kontrolleras per moment för att garantera den avgörande elektriska isolationen: varje monterad ledningsdel måste efterföljas av omedelbar resistanstest för att säkra successiva kontaktpunkter och deras tillförlitlighet: upptäcks ett kontaktfel, måste detta omedelbart åtgärdas.

— Basmetoden i kretsexemplet ovan med skyddande bokplast kräver speciell JORDMASKNING (Hålen för kontaktylsor till jordplanet måste göras i den täckande plasten via en separat konstruerad hålpunsmall). En senare, mera behändigt utvecklad metod använder sprayfärg istället för bokplast. Det eliminerar maskningsmomentet, och gör på visst sätt hela metoden mera tilltalande.

   Se vidare i KRETSKORT.

 

 

 

PRAKTISK ELEKTROMEKANIK — finmekanik för hobby och amatörer

 

NoiseBOX, Konstruktionen —  Komponentlösningen

 

28Jan2015

BRUSLÅDA — kolla komponentens brusgolv

 

BrusLÅDAN

 

YTMONTERAT är jättebra för FÄRDIGA PRODUKTER. Experimentbyggen däremot kräver maximal möjlighet att ÄNDRA, modifiera och utveckla: amatörens huvudsakliga arbetsfält — inkluderat ytmonterat. Enda bekväma sättet att genomföra den ordningen på är via kontakthylsor tillsammans med ett optimalt elektriskt ledningsnät — som tas fram EFTER INLEDANDE TESTER PÅ ETT KOPPLINGSDÄCK [Exempel] — via mönsteretsning, eller — som här — på annat sätt. Se särskilda beskrivningar i Kretskort.

 

Orienterande inledning

Orienterande inledning — se även i BRUS

 

 

— BRUSBEGREPPET kan ta knäcken på vilken entusiast som helst. Vadå »roten ur Hertz» (√Hz)?

— Help.

 

 

ÄMNET ÄR OMFATTANDE i referens till den allmänna etablerade litteraturen under erlektronikhistoriens utveckling (från 1820 — dansken Ørsteds upptäckt av sambandet mellan magnetism och elektricitet).

— Här följer en genomgång med de mest enkla elementära grunderna: rena spänningsjämförelser som ansluter (direkt) till praktisk mätning på den pratiska experimentella elektronikens olika komponenter och deras spänningsutgångar: STUDIERNA OMKRING vad vi behöver främst för att få fram en ren, snygg och praktisk — maximalt strömsnål — elektronik.

 

Analoga — Brusmätning

Mätbilder med Analogt Oscilloskop — enbart via oscilloskopets egen mätprob — se även jämförande motsvarande TestOscillogram via BrusLÅDAN

högsta vert. upplösn. 1mV/DIV

 

1.        Analoga oscilloskopets GND

2.        AC — 9V Batteri (inom/[mycket]mindre än GND — GND illustr.)

3.        AC — –10V PBSR[GS/GL] (knappt märkbar skillnad)

4.        AC — +9V OP(CA3140)-reglerad SR [eget OP-baserat DigitalAnalogt LabAggr.]

5.        AC — +5V 78L05 — 1/20S · ISO2000 · [300µInGND¦OutGND¦100nInOut·12VFeed]

 

AC, eng. Alternating Current, sv. VÄXELSTRÖM — används generellt i elektrisk apparatnomenklatur för ICKE LIKSTRÖM [likström DC, eng. Direct Current].

SIFFRORNA 4-5 till 123 refererar till fotonummer. Se källform i PBSR1neg.

 

OSCILLOGRAMMEN OVAN visar några olika källexempel på — vanligtvis — minimala brusgolv (eng. noise floor) hos olika elektroniska komponenter.

   Överst (no1), analoga oscilloskopets egen elektronstrålereferenslinje, här (i huvudsak — efter viss uppskattning) ca 30-40µV.

— Finast är kemiska batterier ([‡] no2 — långt under µV), sedan lågbrusiga diskreta transistorer (no3 — mätning pågår) (PBSR under test och utformning för GAMMASENSORN), sedan Operationsförstärkare (no4 — ca 100-200µV), sist integrerade spänningsregulatorer (no5 — 600-800µV) (typ 78L05 i testet).

NoiseBOX noisefloor

Bruslådans egengolv för sin del — signalbilden nedan uppmätt med oscilloskopets prob direkt till BrusLådBoxOP:ns utgång:

 

 

 

DIGITALOSCILLOSKOPETS HÖGSTA VERTIKALA UPPLÖSNING i bildpixels vid 1mV/DIV visar inte mindre än motsvarande 20µV för en bildradshöjd. Mindre syns inte — och närmast högre blir 40µV.

— BrusBoxLådan ger oss extra insyn ner till bråkdelar av µV — säkert ner till 100-tal nV. Men Operationsförstärkaren [CA3140] sätter en viss undre gräns för hela brusformen [som ovan runt 20µV].

— För att få bättre = finare värden måste en dyrare = snabbare = mera precisionsartad operationsförstärkare [och ett mera avancerat ingångssteg] användas.

DSO, eng. DIGITAL STORAGE OSCILLOSCOPE.

 

Oscillogrammen ovan visar MED JÄMFÖRANDE REFERENSER MELLAN ETT ANALOGT OCH DIGITALT OSCILLOSKOP hur Bruslådans egen minsta möjliga instrumentsignal ses.

— Med oscillogrammens samstämmiga grovt runt 20mV (»centralpackade») signallinje, blir originalet med OP:ns 1000ggr förstärkning motsvarande ca 20µV —se särskilt den större oscillogrambilden via motsvarande 5µV/5mV vertikal indelning.

— Det är grundsignalen som Bruslådan — med OP:n CA3140 och ingångssteget med C=1µF och R= 1KΩ — kommer att kunna visa MINST — inte finare/tunnare/smalare.

— Vi ska här använda den signalpreferensen för att 1. JÄMFÖRELSEVIS studera — främst — HUR olika SPÄNNINGSREGULATORER ter sig i FINHET SAMT 2. som utvärderande instrumentbas för att KUNNA driva fram en så finstämd = lågbrusig sådan spänningsregulator som alls (här) är möjligt — för noggranna instrumentapplikationer.

 

 

GAMMASENSORPROJEKTET

kräver (flera) finstämda (mät-) instrument för att vi ska få koll på konstruktionens detaljer.

 

   HUVUDFRÅGAN är:

— Hur VET vi att »våran spänningsregulator» matchar FINHETEN — störfriheten och den låga brusnivån — hos en batterilinje till jämförelse?

 

OM detaljerna till matningarna ALLS kommer att uppfylla grundvillkoren

— främst en KONSTANT matningslinje i BRUS-klass med ett kemiskt batteri

— då vill vi självklart, i så fall och om möjligt, veta HUR och på vilket sätt.

 

BLkonstr — NoiseBOX

»BRUSLÅDAN» som mätinstrument är ytterst enkel i sin konstruktion med elektronikkomponenter:

 

BrusLÅDAN

 

Överst: Komponenterna sedda från sidan.

Underst: Komponenterna sedda ovanifrån.

För hela apparatbygget, se även BrusLÅDAN — hela konstruktionen.

 

 

 

— För att få plats med BiTECH:s 20 varviga trimpotentiometer har en liten urtagning filats bort i den komponentens nederkant — markerat med ljusblått fält i ritningarna ovan.

— 999K-resistansen till OP:ns utgång har här insatts via ett konventionellt hålmonterat 1/8 W kolytskiktsmotstånd som placerats under OP-kapseln. För kontakthylsorna, se KONTAKTHYLSOR.

 

Brusförstärkaren — »NoiseBOX» eller »BRUSLÅDA»: — Kolla brusgolvet hos olika typ spänningsregulatorer och jämför med [olika] oscilloskopbilder.                                                           

 

Den enkla huvudsaken:

INSIGNALEN går via 1µ-kondensatorn och 1K-motståndet till den högresistiva OP:n CA3140. Med förstärkningen 1000 ggr visas insignalens brusbild på OP:ns utgång.

— CA3140 har (runt) ±2mV i offset beroende på exemplar, och denna måste balanseras ut — den ingår annars i förstärkningen, typ 2 Volt med 1000ggr förstärkning. Här används en BiTECH 20-varvid trimpotentiometer: man justerar tills utgångens brusband (DC) står precis i mitten på GND eller NollVolt. Därmed garanteras maximal precision i mätresultatet.

— OP:n CA3140 drar enligt databladet typiskt ca 4mA. Kretsen i övrigt (Ultrablå lysdioden drar mindre än 1mA) bidrar knappast med mer än 1mA: Total strömförbrukning i läge ON ca 5mA; Vi räknar med det dubbla vid LÄGSTA (sämsta fallet) strömleverans från kretsens batteriswitchtransistorer (överslagsberäkningen för deras styrströmmar). Se vidare i OnOff-Batterimatningen.

Kopplingsdäcket, BrusLÅDAN

Hela konstruktionen på kopplingsdäcket:

 

Foto:  29Jan2015  GammaProj2013 GL Signal2  Bild NB2.1

 

 

Komponenter — minikopplingsdäcket (utan markeringar dock) finns bl.a. på Kjell&Company.

——————————————————————————————————————————————————————————————————————————

1st OP CA3140 [E]

1st plastkondensator WIMA 1µF 63V

1st BiTECH 20 VRV trimpotentiometer 10K

2st 4K7 motstånd (ej kritiska, eg. 3K9)

1st 999K motstånd (kan hittas genom digitaltest på en större mängd), eller enklare (nära lika) 1MΩ

1st 1K motstånd

TestMatning; +9V GND –9V — OP:ns utgång kopplas till oscilloskop för kontroll av intrimning till nollställning av OP:ns offset — ska stå på 0V DC med 1000ggr förstärkning.

— BRYTFREKVENSEN i ingångssteget är f = 1/(2πRC) = 1/(6,28·1T3·1t6) ~ 159 Hz;

— Håller man händerna borta från kopplingsdäcket, blir bidraget från nätbrummet försumbart (syns på oscilloskopet).

 

Notera en del experimentella observationer:

— CA3140 kan gott och väl visa en 10 ggr högre förstärkning, alltså totalt 10.000 ggr. MEN, utsignalen tappar KRAFT.

— Test visar hur brusspikarna dels glesas ut (frekvensreducering) och dels tappar i amplitud för de allra högsta och snabbaste topparna — med växande förstärkning. 1000ggr med CA3140 i den här tillämpningen är förmodligen gränsen för en någotsånär avancerad resultatform.

— Försöker vi med ytterligare en dekad i förstärkning — nu totalt 100.000 ggr — tenderar CA3140 att börja självsvänga:

— »SJÄLVSVÄNGNINGSSYNDROMET» visar sig speciellt i alla känsliga kopplingar då man försöker införa olika (små) kapacitanser (med redan etablerade resistanser). Självsvängningarna KAN elimineras med motkoppling (via större kondensatorer), men med konsekvensen att OP:n tappar hastighet.

 

— Bara en enda operationsförstärkare ingår i den här tillämpningen — OP CA3140 med hög ingångsresistans (1 TΩ) och hög (1000ggr) förstärkning — så att vi kan få SE något av det som vanligtvis ligger utom ramen för kommersiella (billigare) mätinstrument (µ-området ingår vanligtvis inte där [än]).

 

Foto:  18/28Jan2015  GammaProj2013 GL Signal2  Bild5;55 — BrusLådan

 

 

Vänster: Komponenterna med den enkla experimentkopplingen på minidäck.

Höger: Det färdiga bygget utan locket [28Jan2015] — hela kretsen med ON-off funktion för batterimatningarna [Blå Lysdiod], samt separat indikering för låg batterinivå — här tänds resp. röd lysdiod då batteriet når ner till ca 5,35V.

— En BNC-kontakt [oscilloskopprob], två banankontakter och en speciell MiniKoaxial finns för mätanslutningar, samt vanliga [för Ø0,6mM] stiftkontakter.

 

 

Bilden nedan visar det (nästan) färdiga bygget med lock och (en del av) de möjliga kablagens anslutningar.

— Monteringsplattan underst är av typen dubbelsidigt kopparlaminat, överst enkelsidigt med kopparsidan uppåt för optimal skärmning (GND eller mitten mellan ±9V-batterierna).

— Batterierna ±9V kopplas TILL/Från genom en enkel tyristorkoppling (EC103A) tillsammans med två optokopplare (PC817). Tre knappnålshuvuden sitter överst (synligt nedan) för bekväm åtkomst för ON/off. Genom att nudda metallpincetten (som alla elektronikbyggare i vilket fall ALLTID använder för att plocka med) med spetsen mellan tyristorns Anod-Gate slås matningsströmmen TILL. Pincettnudd mellan Gate-Katod medför PowerOFF.

 

 

Foto:  28Jan2015  GammaProj2013 GL Signal2  Bild NS1

 

 

Anslutningsmöjligheterna bör vara optimala för den här typen av ELEMENTÄRT mätinstrument. Se även i FRONTEN.

 

 

NOTERA att NoiseBOXen (ännu så länge — utan ytterligare påbyggnad) bara är meningsfull tillsammans med ett oscilloskop:

 

»Flera olika brusband» framträder (beroende på [den mätande] komponentens snabbhet), och någon direkt ENKEL DC-mätnivå (över bestämda tidsintervall) finns inte att presentera:

— Brusdetaljer med höga amplituder och korta intervall (som upprepas allt mera sällan) blir svåra att få med i en DC-presentation utan tillgång till MYCKET snabba operationsförstärkare. De flesta av oss amatörer BACKAR ur för den typen, främst på grund av det höga priset (och svårigheten att ENS få den typen att fungera i praktiska kretslösningar: omsorgsfull, avancerad ledningsdragning krävs).

 

 

Foto:  16Dec2014  GL -Signal1  Bild PBSR1neg 4 — Brusgolvet hos ett analogt 10 MHz oscilloskop

 

 

Bilden ovan visar GND-linjen hos ett analogt (10MHz) oscilloskop med högsta vertikala upplösningen 1mV/DIV: spänningslinjens tjocklek — oscilloskopets eget interna BRUSGOLV — ligger grovt runt [30-]50-60µV, (visuellt bredare eller smalare beroende på elektronstrålens intensitet starkare/svagare).

— Vi kan inte få finare mätbild än så,. t.ex. från spänningslinjen hos ett alkaliskt batteri (denna är [mycket] finare).

 

För att nå en djupare insikt i signalbilden — för analys, utvärdering eller bara allmän mätning och observation — måste vi köpa eller bygga en BRUSFÖRSTÄRKARE: en operationsförstärkare som kan förstärka grundsignalen (1000ggr) och visa det vi normalt inte får se. Se exempel på oscillogrammen i NoiseBOX.

 

 

BRUSLÅDANS TESTOSCILLOGRAM

TestOscillogram — 3Feb2015 — se även motsvarande DIGITALA OSCILLOGRAM -- Brusmätning Analogt via Bruslådan --

 

Mätbilder med Analogt Oscilloskop

—  via BrusLÅDANs utgång — 1000ggr förstärkt originalsignal

— kopplad till oscilloskopets egen mätprob högsta vert. upplösn. 1µV/DIV — 

här via oscilloskopets 50mV/DIV som med BrusLÅDANs förstärkning av mätsignalen 1000ggr motsvarar en originalupplösning på 50µV/DIV.

— Oscilloskopmätningen nedan genomgående av AC-typ (för fotograferandets enhetlighet):

   BrusLÅDANs DC-nivå — »i stort samma» — vandrar upp/ner marginellt (inom mikrovoltsområdet) (beroende på bl.a. lokala termiska variationer — som tenderar att stabiliseras med »apparatens uppvärmning»).

   Motsvarande analoga oscillogram med endast oscilloskopets egen mätprob finns i Orienterande Inledning.

 

Foto:  3Feb2013  Bild BLanalog1-5

 

 

Oscillogrambilderna ovan har justerats med lätt Sharpening + LjusKontrast för förstärkt signalbild.

— Varje mätobjekt har fotograferats vid 5 tillfällen, varav 4 sedan kasserats och 1 utvalts godtyckligt (rakaste).

— Oscillogram No5 har i NIKON-fotografiet använt ett lägre bländartal 6,3 mot övriga 10 p.g.a. mera utspridd = svagare elektronstråleverkan i den mera utspridda signalbilden.

— I fallet 9V-batteriet vet vi redan (från separata etablerade studier) att batteribruset ligger i området nanovolt — betydligt under BrusLÅDANs egensignal.

— I fallet med den testade PBSR-enheten (här minus10V) vet vi ännu inte om brusgolvet precis är lika med BrusLÅDANs, eller ev. ännu lägre. För att få vetskap krävs en mera sofistikerad anordning till BrusLÅDAN.

 

Notera att brusbilderna ovan är representativa för JUST BrusLÅDANs OP CA3140: oscillogrammen är INTE »absolutbilder» av brussignalerna: ALLA ELEKTRONISKA KOMPONENTER begränsar den verkliga signalbilden, mer eller mindre — MER för fattigt folk med TUNNA plånböcker (billiga OP:s — långsamma, brusiga), MINDRE för rika personer med feta plånböcker (dyra OP:s — snabbare, renare).

— Oscillogrammen (ovan) blir m.a.o. RELATIVA i inbördes JÄMFÖRELSER mellan olika mätobjekt.

 

MD--TOdig:

Motsvarande digitala TESTOSCILLOGRAM oscillogram VIA BRUSLÅDAN från ett digitaloscilloskop (UTD2025CL 25MHz)

 

 

Mätobjekt och anordningar till TestOscillogrammen

 

 

Foto:  3Feb2015  Signal1  Bild:  BLobjekt 1;  MiniKoax 3

 

 

För PBSR-enheten se PBRS1neg.

 

Bruslådans minikoaxial:

 

 

Foto:  3Feb2015  Shield Bild5

 

 

BRUSLÅDANS MINIKOAXIAL — hur den är konstruerad för säker anslutning med hjälp av små kopparrör inskjutna i varandra — visas sammanställt ovan.

 

En mera ingående genomgång kräver en mera omfattande illustrerad presentation.

   ALLMÄN OBSERVATION:

— Att KONSTRUERA typen ovan går förhållandevis SNABBT.

— Att sedan BESKRIVA detaljerat med illustrationer/fotografier/teckningar de olika momenten (en del kan vara rätt trixiga) tar FLERA arbetsdagar i anspråk. I stort ett förhållande 1:100.

 

Det tillhör (numera) RUTIN att kunna konstruera dylika — effektiva — specialkontakter för de egna privata experimentbyggena. Hittar vi uppslag på webben, är sådana alltid välkomna.

 

 

 

Praktiska MetodExempel för AmatörElektroniken

PaMeAE

BATTERIFACK | OnOffBATTERI | BATTERIINDIKERING | EFFEKTIV ELEKTRISK SKÄRMNING | BNC [prob-] KONTAKT | MINIKOAXIAL | BANANSTIFT | APPARATINFORMATIONEN

 

 

Praktiska MetodExempel för AmatörElektroniken —

för EXPERIMENTELLA ÄNDAMÅL

 

 

Bygget av BrusLÅDAN har utnyttjats för tillfället att INLEDNINGSVIS FÖRSÖKA belysa en del olika elektronikpraktiska metoder — i speciellt knepiga problemfrågor (samlade erfarenheter&uppslag).

   Nedanstående inledande notiser innehåller detaljer som VISST kan utvecklas och förbättras — i allmänhet sker det också, men det krävs TID. Ta inte alltför allvarligt på aktuell lösning om den verkar töntig (Jag själv brukar, i efterhand, raljera betydligt över bristen på bättre).

   I’m always working on it.

 

 

• BATTERIFACK:

Hur lägger man till typ 9V batterier till en konstruktion UTAN besvärliga extra krävande utrymmen — hur konstruera effektiva batterikontakter?

   Flera senare utvecklade praktiskt använda exempel finns i BATTERIKONTAKTER.

 

• OnOffBATTERI:

Hur görs OnOff för typen ±9V batterimatning — två 9V-batterier matar i princip olika strömblock: hur får man dessa i läge TILL resp. lägre FRÅN utan användning av mekaniska (skrymmande) switchar?

 

• BATTERIINDIKERING:

Hur vet jag när batterierna behöver bytas ut — jag vill ha en ENKEL indikering som visar mig när mitt 9V-batteri i Min ApparatApplikation kommer ner till (säg) 5V5, och det säkert inte kan användas mera: hur gör man?

— DESSUTOM HELST med LÅG egenförbrukning. Tack.

   Utvecklingar av BytBatteriIndikeringen har gjorts som ger StandBy strömförbrukning på endast några µA. Se övre högerdelen i schemat i BYT BATTERIINDIKERING. Den typkopplingen med endast två PNP-transistorer BC556B (hFE ca 500) har (nuSep2016) använts i flera (många) praktiska kopplingar och fungerar alltid lika oklanderligt: Indikeringen tänds inom bara några tiondels volt vid den bestämda triggnivån, se tabellen i länken närmast ovan. Egenströmförbrukning: iSUPPLY = Ubatt/5M. Ett nytt 9V-batteri betyder iMAX = 1,8µA. Batteriet läcker ut långt innan det hinner användas ut.

 

• EFFEKTIV ELEKTRISK SKÄRMNING:

Hur kan jag ENKELT konstruera en effektiv Faradayskärm till min apparatkonstruktion — utan omständliga kommersiella inbyggnadslådor som i vilket fall ändå ALDRIG har Mina Exakta ApparatMått?

   SIGNALANALYSEN har visat många (ytterligare) bidrag i insikten som berör olika skärmningsaspekter. Se särskilt exempel på skärmningseffekter med DS-oscillogram i SKÄRMNING BEVISAR FÖREKOMSTERNA och HUR STÖRNINGARNA ELIMINERAS..

 

• BNC [prob-] KONTAKT:

Enkel apparatanslutning för standard (50Ω) BNC-kontakt?

   Mekaniska egenlösningar har många sidor och moment.

 

• MINIKOAXIAL:

Enkel apparatanslutning för Ø2mM MINIKOAXIAL-kontakt?

   Exempel med detaljerad illustration.

 

• BANANSTIFT:

Enkel apparatanslutning för Ø4mM BANAN-kontakt?

   Mekaniska egenlösningar har många sidor och moment.

 

• APPARATINFORMATIONEN:

Mitt Apparatbygge kräver InSitu information: var, hur, vilka verktyg?

   Relativt enkla sätt finns med relativt enkla verktyg och material.

 

 

Batterifack — med enkla batterikontakter

Batterifack

Batterifack — med enkla batterikontakter

 

9V-batterier visar måttsdetaljer som stämmer (väl) med 2,54mM kretskortsraster (ScanKemi).

— Två 9V-batterier lagda sida vid sida mäter dels 5st 2,54mM rasterpunkter mellan mittpunkten på anslutningspolerna, och dels mellan ena sista och andra första. Därmed kan HYLSKONTAKTER användas i basplattan — tillsammans med specialkonstruerade batterianslutningskontakter, bilderna nedan.

 

 

 

Foto:  GammaProj2013 GL Signal2  ·  28Jan2015  Bild53;54

 

 

STOMMEN är ett 1,5mM kretskortslaminat underst. Detta har borrats upp efter ett 2,54mM industriraster med Ø3mM för M3-skruven hos de sexkantiga distanshylsorna som håller de bägge 9V batterierna på stadig och säker plats, tillsammans med batteriernas fjädrande anslutningskontakter — hur dessa konstrueras framgår av bilderna ovan: Ø0,8mM Tennad Cu + borrskaft Ø 4,5&5,0 mM.

— SexkantsDistansHylsornas höjd är här 15mM + en tillfogad (särskilt utsågad) kretskortsbricka på 1,5mM: Totalt 16,5mM vilket hamnar precis i höjdnivå med ENERGIZER 9V alkaliska batterier. Med locket pålagt och fastskruvat ligger batterierna säkert och fast i sitt parfack.

— KNAPPAST EN ALTERNATIV KONSTRUKTION kan göra batterifacket mera tajt.

— Jag använder en BLOMSTICKA — eller tandpetare av trä — för att pilla upp ett batteri (ovan) ur sin stadiga låsning. Annars blir det knepigt med MarkServicen.

 

 

Konstruktion — batterianslutningskontakter med Ø0,8mM förtennad Koppartråd

Med hjälp av två borrar — en Ø4,5mM och en Ø 5,0mM — viras ca 3 varv av koppartråden runt respektive borrskaft.

— Änddelen i virningen böjs, riktas och anpassas för hylskontakten.

   Efter virning:

— PLUS: Skjut/vrid åt virhållet (andra hållet nyper) Ø5mM-hylsan in över batteriets pluspol (den minsta): Trådvirningen blir något elastisk på grund av fjädertypen, och virkroppen kommer HELT SÄKERT att glida MJUKT och FAST in över batteriknappen.

— MINUS: Skjut/vrid åt virhållet (andra hållet nyper) Ø4,5mM-hylsan in i batteriets minuspol (den största): Trådvirningen blir något elastisk på grund av fjädertypen, och virkroppen kommer HELST SÄKERT att glida MJUKT och FAST in över batteriknappen.

— Justera den överskjutande tråddelen över batterikroppen (lämna 3mM över batterikroppen om KONTAKTHYLSOR används).

— Slipa/fila ner Ø,08mM ändstiftet så att det passar (ca Ø0,6mM) i kontakthylsan.

— 9V-batterierna kan nu sättas på plats — med en resulterande helt säker elektrisk kontaktering.

— Om 3mM sexkants distanshylsor används [ELFA] kan batterikropparna låsas in i ett mekaniskt fack med säker inneslutning.

 

Rasterbilden nedan visar hur inneslutningen kan väljas i borrmall efter ett 2,54mM ketskortsraster, tillsammans med 3mM sexkants distanshylsor [ELFA]:

 

Rastermallen9V:

Rastermallen för två vanliga 9V batterier med anpassning för exakt inneslutande passning.

 

 

Sexkantshylsorna (fastskruvas underifrån) ger viss möjlighet att justera åtsmitningen mot batterikropparna och så få exakt fast passning.

— Notera också att olika FABRIKAT på 9V-batterier har (något) olika mått (en del är fetare, en del är tunnare) — i stort ska det inte skilja mer än max någon halv mM.

 

 

OnOff — Batterimatning

OnOffBATTERI

OnOff — Batterimatning

 

 

TVÅ OPTOKOPPLARE PC817 har här använts i en gemensam strömled som primära elektroniska strömställare för huvudströmmen till batterimatningen ±9V.

— Tyristorn EC103A är huvudswitch: när tyristorns Anod-Gate sluts — elektronikExperimentatorns handhållna smala fina runda metallpincett i beröring — öppnas tyristorn: optodioderna ges styrström och därmed dras optotransistorerna igång — och därmed öppnas huvudströmleden till batterimatningen.

— OFFLÄGE ges med motsvarande slutande kontakt mellan tyristorns Gate-Katod: tyristorn stängs, och därmed stryps styrströmmen till optotransistorerna, och därmed släcks batteriledningen ner.

 

BATTERIMATNING KAN BLI KNEPIG — om man har FLERA matningsnivåer (typ ±-matningar) och vill att bägge/ALLA ska börja/sluta »samtidigt».

— MEKANISKA ALTERNATIVET är en flerpolig strömställare — som också 1. tar upp skrymmande värdefull plats, och 2. ofta kräver visst manöverutrymme med 3. viss manöverkraft.

— Vi vill slippa dessa nackdelar — och det vill vi ALLTID i trånga, tajta experimentsammanhang, är lösningen ovan ett galant alternativ.

 

Bilden nedan visar lösningen i praktiken där kretsen ovan ingår som del (se BrusLÅDAN).

BrusLÅDAN — hela konstruktionen NoiseBOX — ONoff-Batteri

 

 

Foto:  GammaProj2013 GL Signal2  ·  28Jan2015  Bild55

 

MANÖVERELEKTRODERNA för ON och Off är förlängda (via vitstiftshylsor) från baskortet upp till locket där det slutar i tre halvrunda rostfria knappnålshuvuden — och ser ut så i den här lösningen (BrusLÅDAN):

 

 

 

Foto:  GammaProj2013 GL Signal2 Shield  ·  30Jan2015  Bild26

 

Pilligt — men effektivt

NOTERA hålformerna:

— Kretskortslaminatet underst KOPPARSIDAN UPPÅT är först borrat med tillbörliga hål (Ø0,6mM för knappnålarna); Sedan är hålen försänkta (45°) för att eliminera möjligheten till metallisk kontakt mellan hålobjektet och kopparlaminatet (detta är anslutet till lådans interna JORD som är mitten mellan ±9V-batterierna — kopparlaminatet är alltså borttaget på ytdelen en liten bit omkring hålet): Sedan kommer FRONTDEKALEN: dubbelhäftande tejp, laserprintet, och överst bokplast. Dessa sistnämnda ger säker isolering speciellt mellan knappnålshuvudena (On-Off) och den underliggande kopparytan.

 

Här har en svartvit laserprinter använts för att få fram en provisoriskt APPARATFRONT.

— Tre rostfria Ø0,6mM [avkortade] knappnålar sitter inträdda i borrade hål på ett underliggande 1,5mM kretskortslaminat [papperet och bokplasten överst isolerar mot det underliggande kopparlaminatet som också bildar SKÄRM i hela anordningen] — vidare ner i en hållare som slutar invid tyrsistorn med de tre anslutningarna (från vänster till höger) Katod-Gate-Anod.

— Genom att lägga metallpincettens spets mellan högra-mittre sätts huvudströmmen PÅ. Beröring mittre-vänster leder till ström AV. Den ultrablå lysdioden lyser upp underifrån [PERFEKT] genom det lilla hålet i kretskortet, och ger tydlig MEN DISKRET indikering för läge ON-off:

 

 

 

Foto:  GammaProj2013 GL Signal2 Shield  ·  30Jan2015  Bild26

 

DATORSKRIVARE - här från typen svartvit laser — kan göra mer eller mindre underverk för ApparatFronter — tillsammans med enkla, primitiva dekalmonteringsmetoder:

— Dubbelhäftande tejp under (som skyddas tillfälligt med det avtagbara skyddspapperet från typen bokplast), ritningen över, bokplast överst. Men det KAN bli trixigt med precisionen tillsammans med givna industriraster (experimentkort med 2,54mM hålraster som hela apparatkonstruktionen bygger på) om måtten kommer upp mot 50 mM, och beroende på vilken skrivare man har. Speciellt uttag via minimala små hål för underliggande (UltraStarka, superströmsvaga — speciellt Ø3mM Gröna-Blå [Kjell&Company]) lydsioder kan ge väldigt fina apparatfronteffekter.

 

 

PRAKTISKA EXEMPLET BEVISAR tydligen för indikeringens del: Det är INTE alls nödvändigt att blända publiken med uppvända (numera ytterst ljusstarka) lysdioder för att VISA. Det räcker med en diskret men tydlig ANTYDAN. Jättefint.

 

FRÄMSTA VINSTEN:

— Kolla manöverutrymmet. Rena paradiset. OnOff inom 5mM. Inga rörliga delar. Ingen mekanisk förslitning. Ingen egentlig manöverkraft.

 

NOTERING:

— OM man håller ena fingret på en av skruvarna — dessa är samtliga JORDADE (mittpunkten mellan batteriernas ±9V), kan ON-läget aktiveras direkt genom att toucha endast tyristorns Gate med andra fingret (eller via den handhållna metallpincetten). Det ingår i Experimentatorns erfarenhetshorisont att känna till det. Se särskilt i TOUCH.

 

BERÄKNINGAR FÖR KORREKT UTSTYRNING till

HUVUDTRANSISTORERNA

OnOff till Batterimatningen

 

Hur vet vi att styrströmmarna räcker?

— BatteriSWITCHEN måste kunna leverera tillräcklig styr- eller tändström.

 

 

 

Om — som i detta fall — huvudströmvägarna går över bipolära transistorer — strömförstärkningsfaktorn (hFE) är avgörande — måste man (ev.) göra vissa överslagsräkningar för att kontrollera att tillräcklig styrström levereras för att få huvudströmmen att gå som den var tänkt. Kopplingen ovan visar hur det kan gå till i detta praktiska exempel (BrusLÅDAN).

— En Applikation kräver som mest 10mA. Den strömmen ska levereras via två småsignaltransistorer, en PNP (BC556A) och en NPN (BC546A), bägge med samma ungefärliga förstärkningsparameter

hFE ~ 150-200.

 

 

 

BatteriINDIKERING — enkel koll

BatteriINDIKERING:

Feb2015

BatteriINDIKERING — enkel koll

Praktiskt exempel — batteriindikeringen till BrusLÅDAN

 

KOPPLINGSSCHEMAT NEDAN (detaljerna till BrusLÅDANs strömförsörjning):

— Två identiska indikeringsblock sköter kollen på två 9V-batterier kopplade i serie, i mitten med nollan eller GND (eng. GROUND [sv. JORDen]).

— Den snåla tomgångsströmmen — garanterar: batterikraften läcker ur snabbare än StandByIndikeringsStrömmen tömmer det: 52år med 9µA via alkaliska 9V-batteriets standardkapacitet 500mAh.

 

 

Se även vänstra delen av kopplingsschemat i OnOffBattery.

 

Bipolärtransistorn BC546A håller BS170-gaten på noll ända tills batterispänningen når ca 5V5 (mitt testfall med R=100K). Då stryps BC546A, BS170 öppnar, och lysdioden tänds.

Strömmen som väntar på indikeringen fram tills dess är här max

I=U/R= 9V/1M = 9µA.

— 9V alkaliska batterier har standard kapacitet ca 500mAh: Med konstant 9µA skulle ett 9V-batteri räcka idealt och teoretiskt  0,5A/t6A=500.000h = 20833,333d = 57år: batteriet hinner läcka ut sin strömkraft långt före det (2 till 4 år — Energizer har en 9V-typ som är garanterad att hålla i 10 år, men den är DYR [120kr]).

— Zenerdioden på 10V är för att skydda den MOSFET-känsliga BS170 Gate-Source (Max 15V). BS170 uppvisar en tendens att förstöras vid testlabb annars (oavsiktliga beröringar).

 

RÖD Lysdiod tänds vid Ubatt 5V5

Testa först aktuella komponenterna (R-värdet som bestämmer LedON-omslaget) — innan slutmontering. I mitt testfall gäller R=100K vilket ger indikering vid ca 5V5, enligt separat test.

— TYP av lysdiod (äldre mera strömkrävande) eller nyare (Ultraströmsnåla) är inte kritiskt.

 

Tabellen i schemat ovan är endast orienterande — Testa alltid först med variabel inspänning vad som gäller (för din egen koppling) (Ta aldrig elektronikuppgifter för givna [gör alltid grovtest] — många exempel finns på olika FEL vi gör utan att vi riktigt vet om vad eller hur. Uppgifter från andra än dig själv är i bästa fall ORIENTERANDE och VÄGLEDANDE).

 

 

EFFEKTIV SKÄRMNING

Skärmning

 

EFFEKTIV SKÄRMNING — för att eliminera 50Hz nätbrum + ev. annat

ENKLA provisoriska SKÄRMBOXAR

Effektiv elektrisk skärmning kräver lite mer än man kan tro

—————————————

Gammaprojektets praktiska exempel

 

 

Foto:  FotoPHP GammaProj2013\GL Signal2 Shield    30Jan2015  Bild 6

 

 

Endast delvis skärmad apparat.

 

Bruksanvisning — Bruslådans skärm:

Om det gäller att snabbt få ihop en PROVISORISK — inte helt överväldigande stabil — skärmbox BOTTENPLAN+4stVÄGGPLAN finns ett relativt enkelt sätt — eliminerar effektivt inverkan från kraftnätets 50Hz brum — som alltid brukar hälsa på om man har speciellt högresistiva experimentkopplingar:

 

BasMaterial: 2mM vit pressad kartong, Aluminiumfolie, Dubbelhäftande tejp, Bokplast:

BasVerktyg: Vattenpassblock, PlanVinkelhake, Stålskala, Passepartoutkniv, Stabilt skärunderlag [t.ex. en bit Masonitskiva]

 

Foto:  FotoPHP GammaProj2013\GL Signal2 Shield    30Jan2015  Bild 8

 

 

Basverktygen för att tillverka en enkel skärmbox.

 

 

RITNINGEN TILL SKÄRMBOXEN, mitt exempel med BrusLÅDAN.

 

 

t anger kartongens tjocklek.

 

Sedan markeringar gjorts på kartongen för boxmåtten och hörnen skurits ur,

 

Foto:  FotoPHP GammaProj2013\GL Signal2 Shield    30Jan2015  Bild 11

 

 

Hörnen utskurna.

— Den röda markeringen är den efter vilken kartongen längre fram ska skäras upp — INTE HELT IGENOM — för att sidorna sedan ska kunna vikas upp på återstående material.

 

BOKPLAST läggs på den sidan — för att skydda papperet under för SENARE EV. DEKALER — Apparatens Infosidor (bokplasten under garanterar att man kan ÄNDRA/Ta bort och sätta in Annat/Nytt):

 

 

Foto:  FotoPHP GammaProj2013\GL Signal2 Shield    30Jan2015  Bild 14;15;17

 

 

Bokplastens montering KAN vara knepig.

— Sedan tillräckligt täckande plastark tagits ut: Vik upp en smal remsa av skyddspapperet — SPAR SEDAN BOKPLASTSKYDDSPAPPERET DETTA SOM AVANCERAT MONTERINGSVERKTYG VID HANTERINGEN AV DEN DUBBELHÄFTANDE TEJPEN annars blir den delen ytterst jobbig — och passa in den självhäftande öppnade bokplastremsan med vidhäftning mot kartongen;

— Använd sedan stålskalan som motlägg och DRA MED LÄTT TRYCK stålskalan UTMED kartongytan, samtidigt som skyddspapperet DÅ AUTOMATISKT SLÄPPER, och vi får en bokplastmontering med garanterat NOLL luftbubblor eller fula veck.

— Efter den monteringen: skär bort överskjutande bokplast från kartongblocket.

 

 

SIST monteras dubbelhäftande tejp (ICA har en bred bra typ) på kartongens insida (baksidan relativt ovan) — med ledning av föregående påritade markeringar:

— Tejpen bör täcka viklinjerna, samt delarna överst.

 

 

Foto:  FotoPHP GammaProj2013\GL Signal2 Shield    30Jan2015  Bild 18;19;23

 

 

Monteringen av aluminiumfolien avslutar skärmboxens konstruktion.

 

MONTERINGEN AV ALUMINIUMFOLIEN kan också bli knepig, men här är »RättSätt»:

— Klipp/skär först ut tillräckligt täckande bit; Använd sedan en tom hushållspappersrulle och rulla upp folien på denna; Se sedan bara till att kartongen under — med dubbelhäftande tejpen nu uppvänd och färdig för folien — LIGGER STADIGT — vi får bara EN chans (folien vidhäftar STARKT mot tejpen, och det blir sedan jobbigt att ändra);

— Sikta/rikta sedan in Rullen med folien i kanten — lägg an första infästningen, och rulla sedan mjukt, lugnt och stadigt ut folien över kartongen under. Rätt gjort. bildas inga veck och inga luftbubblor — finns sådana kan de i efterhand enkelt tas bort med knappnål (punktering) och en bit plan plexiglas för att jämna ut.

— Bilden ovan höger visar slutresultatet sedan folien skurits bort i hörnen och kartongsidorna vikits upp.

 

 

Foto:  FotoPHP GammaProj2013\GL Signal2 Shield    29Jan2015  Bild 24;25 — BrusLådanEXEMPEL

 

 

4 stycken knappnålar ser till att lådsidorna sitter fastlåsta.

— I denna apparatkonstruktion [BrusLÅDAN] bildas kontakt med aluminiumfolien automatiskt via den övriga konstruktionens metalliska bottenskruvskallar: dessa står i förbindelse med apparaturens egna kopparplan botten/lock.

— OM en mera robust skärmbox krävs, måste vi (nog) kavla upp skjortärmarna en bit till och använda metallplattor (eller köpa färdiga inbyggnadslådor).

 

 

SLUTMOMENTET: 4st knappnålar (Ø0,6mM) används i varje hörn som lås- och fästmekanism för att hålla lådväggarna fast.

— När man skjuter in nålarna (5mM från toppen) är det mer regel än undantag att kartongen brukar spricka upp i mitten där. Vi fixar det genom att stryka ut litet fotolim på spetsen på skärkniven, och mjukt föra bladet med limmet ner i det spruckna skåran, vänta en stund och sedan pressa ihop (med nålen ute). Det ger en stark och hållbar lagning.

 

APPARATLÅDAN OVAN kopplar automatiskt till JORD (GND) via bottenskruvar: Bottenskruvarna har i sig kontakt med kopparplanen i apparaten, och som därmed får direktkontakt med aluminiumfolien via apparatens egentyngd via skruvskallarna under.

— Totalt i den provisoriska skärmboxlösningen har vi fått en helskärmad apparatlåda.

 

Foto: Montage:  11Jun2013  E12  Bild5;  3Jul2012  E12  Bild301 — NikonD90

 

 

AVKOPPLANDE NATURBESÖK.  NATURTYPEN OVAN finns veterligt inte längre i Sverige 2016. Rätta gärna om fel. Se även motsvarande (Sep2016) i Svenska Statens Vidare Kärleksförklaringar till Naturen.

 

BNC — anslutning med skruvfastsättning

BNCkontakt

BNC — anslutning med skruvfastsättning

Fjädrande rörhylsor skapar säkra mekaniska kontaktanslutningar

 

 

Foto:    FotoPHP GammaProj2013\GL Signal2    28/18Jan2015  Bild NB1/ 9

 

 

För anslutning av BNC-kontaktens sigtnaltapp, ovan vänster:

— Ett Ø3mM kopparrör med innerØ2mM har använts — uppborrat i ena änden med Ø2,5mM, spårsågat med guldsmedssåg i fyra spår; ihoptryckt i spåränden formar rörhylsan nu en perfekt fjädrande elektrisk/mekanisk kontaktform — som kan anslutas vidare mekaniskt längre ner i botten. Se nedan..

 

BNC-kontakten

 

 

BNC-kontakten

 

här av monteringstypen med fyra skruvhål (med gänga för M2,5), har först gängats om med M3.

— BNC-kontaktens yttre metallhus kan anslutas direkt till JORD eller GND via husets kontakt med underliggande metall och mekanisk kontakt via de fyra skruvarna.

— SIGNALTAPPEN som sitter isolerad underst på BNC-kroppen har diametern (ca) 2,1mM:

— Ett Ø3mM kopparrör borras upp i ena änden med Ø2,5mM, sågas sedan i två diametrala snitt med guldsmedssåg (0,2mM bladtjocklek typ nr4 [»finaste»]) — den fina sågtandningen kan normalt INTE användas för att utföra snittsågningen MOT tandningen — sågtänderna NYPER, och försöker man TVINGA på kraft, viker sig det nu tunna materialet och hylsan demoleras: SÅGA ISTÄLLET MOT — baklänges: kopparmaterialet TAR den arbetsformen utmärkt, och man kan SÅ FRAMGÅNGSRIKT såga tunna fina diametrala rörsnitt med utomordentligt tunna rörväggar.

— Sedan diametralsnitten sågats — som ger fyra stycken upptagna spår — kan nu rörets spårände försiktigt tryckas ihop och bilda en FJÄDRANDE RÖRHYLSA som PERFEKT sluter sig kring BNC-tappen: den glider in över spårtappen med excellent mjukhet och fasthet vilket garanterar perfekt elektrisk/mekanisk kontakt.

 

Foto:    FotoPHP GammaProj2013\GL Signal2   28Jan2015  Bild 54

 

 

Kontakthylsorna under BNC-kontakten som ska ansluta signaltappen.

 

— RAKT NEDANFÖR den upptagna spårhylsan har här sedan monterats 4st KONTAKTHYLSOR med rasteravstånd 2,54mM: DIAGONALEN mellan dessa mäter avr. 3,6mM — ±0,3mM utöver Ø3mM rörhylsan: MONTERA IN 4st ca 1cM långa Ø0,5mM tennad koppartråd i kontakthylsorna, böj trådändarna något inåt/utåt i toppen så att Ø3mM rörhylsan kan möta en MOTTAGANDE FJÄDRANDE KONTAKTFORM vid monteringen.

 

Foto:  FotoPHP GammaProj2013\GL Signal2 Shield    29Jan2015  Bild 1

 

 

BNC-kontakten med signaltappen inuti den färdiga kontaktfjädrande rörhylsan.

 

Använd skaftet till en Ø2mM borr för att klämma ihop sågspåren i rörhylsan;

— Fila bort alla skarpa kanter på BNC-kontaktens signaltapp så att denna kan glida in i röret utan hack. Justera spåröppningen med plattång tills röret glider mjukt och bestämt in över signaltappen.

 

 

 

MINIKOAXIAL — kontaktkonstruktion

MiniKOAXIAL

MINIKOAXIAL — kontaktkonstruktion

 

Se sammanställt exempel i Bruslådans Minikoaxial.

 

 

BANANSTIFT — anslutning med skruvfastsättning

Bananstift4mM

BANANSTIFT — anslutning med skruvfastsättning

 

 

Exempel från Bruslådan:

 

Foto:  FotoPHP GammaProj2013 GL Signal2  18Jan2015  Bild53

 

 

EXEMPEL FRÅN BRUSLÅDAN

En negativ (svart) och en positiv (vinröd) Ø4mM banankontakt ansluts till apparaten via ett toppmonterat kretskortslaminat.

   Minuskontakten ansluts direkt till laminatets kopparbelagda toppyta som är kopplad till 0V = GND = Jord.

   Pluskontakten däremot måste isoleras från kopparytan i fastskruvningen: Hål tas upp — en medföljande isoleringskrage finns med till banankontakterna — och anslutningen till pluspolen görs längre ner/in i apparaturen:

 

Foto:  FotoPHP GammaProj2013 GL Signal2  18Jan2015  Bild10

 

 

 

Kopparröret ovan på den vinröda plusbanankroppen med M4-gäng (Ø3,85mM) har innerdiametern Ø4mM. Uppsågning med spår (guldsmedssåg) och sedan ihopklämning ger en mjuk, fin och ytterst följsam fjädrande hylskontakt till banankontaktens gängade anslutning.

 

Foto:  FotoPHP GammaProj2013 GL Signal2 SHIELD  30Jan2015  Bild5

 

 

Kopparhylsan i sin tur ansluts sedan internt (bilden ovan) via kontakthylsor [Se HylsREF] med Ø0,5mM tennad koppartråd på samma fason som i exemplet med Minikoaxialkontakten;

— Kopparröret (InØ4mM) med ytterdiametern Ø5mM tangerar precis fyra omgivande 2,54mM rasterpunkter: kontakthylsor med instuckna korta Ø0,5mM koppartrådar bildar en säker perifert omslutande (fjädrande) anslutning till bottenkortets krets.

 

Foto:  FotoPHP GammaProj2013 GL Signal2 SHIELD  29Jan2015  Bild1

 

 

Bilden ovan visar apparattoppfrontkortets baksida med de tre specialkonstruerade kontakteringarna för 1. positiva banankontakten (vänster), 2. minikoaxialen (mitten) och 3. BNC-kontakten (höger).

 

 

APPARATINFORMATIONEN — Vissa enklare aspekter

APPARATINFORMATION

 

 

APPARATINFO — med PrintOuts, Bokplast och Tejp

 

 

ALLMÄN OBSERVATION — printens/skrivarens fysiska precision

   Kolla först att/hur teckningar/bilder/fotografier stämmer med den fysiska metriken.

— EXAKT PASSNING mellan printer och industristandard i metriska skalor (typ 2,54mM raster) KAN vara knepigt.

   ETT SÄTT ATT TESTA:

— Använd OpenOffice som utskrivande testprogram, inställt med metriska enheter i TUM:

— Kör PrintOuts med teckningar/bilder konstruerade med motsvarande rastermått (typ 30 pixels per 2,54mM, förminskning 32% — eller testa/pröva själv andra kombinationer).

— Genom att lägga till 100-delar i måtten (TUM,nn) kan smärre avvikelser pareras.

   Min erfarenhet: PRINTOUTS med Distanser från 50mM och större är svåra att få att stämma med fysiska 2,54mM industriraster (men det kan bero på att jag ännu inte hittat stilen ...).

 

 

Pappersmetoden

Verktyg och Metod — för mindre detaljer:

 

1. Printer — Apparatdetaljer ritas upp separat och printas ut på vanligt kontorspapper;

2. Bokplast över printsidan garanterar att printet är fuktskyddat;

3. Dubbelhäftande tejp på baksidan av printet garanterar vidhäftning på apparatfronten (som vanligtvis är ett kretskort eller ett plexiglas eller en trä- eller plåtyta): använd bokplastens skyddspapper (»oljepapper») som dekalklisterskydd över tejpen, dra bort skyddet vid slutmonteringen;

4. Skär till och anpassa;

5. Ta bort tejpskyddet och montera.

 

Se exempel på frontmontage i BrusLådanEXEMPEL.

 

 

SignalBRUS —

BRUS —  SNR | Brusexempel |

 

SignalBRUS

Elektroniskt brus — Exempel

 

 

ELEKTRONISKT SIGNALBRUS är (eller kan förstås vara) i varje material summan av alla enskilda ELEKTRISKA eller elektroniska — elektronrörelser — spänningsvariationer (U) som INTE ingår explicit i det ideala elektriska makroskopiskt styrda eller bestämda stömflödet (I).

   Orsak:

— Materialets elektronbesättningar är bundna till sina moderatomer, vilket medför att den makroskopiska strömvägen (vår elektronik) ALLTID blir föremål för vissa små slumpartade avbrott.

— BRUSENERGIN (E=Pt) sammansätts av summan av alla enskilda effektbidrag (E/t=P=UI=RI2=U2/R) under tid (t=1/f) — varje enskild spänningamplitud via varje enskild amplitudtid — och den visar sig i den praktiskt mätande elektroniken som en spänningsnivå (U) för ett givet elektriskt motstånd (R) för given tid (t) på formen U=√ ERf.

— I TEORIN KAN VI med andra ord FÅ motsvarande periodiska vågformer (sinus|cosinus [RI2·dt = RI02 · cos2ωt · dt]]) som effekt- eller energiekvivalenter från den verkliga brusfysikens helt slumpartade, icke-periodiska enskilt utspridda bidrag på alla möjliga tidsintervall med alla möjliga amplituder.

   Med bestämd brusenergi (E=Pt) fördelas (naturligt) de ekvivalenta sinus|cosinus brus/signal-formerna på MINST FÖREKOMST för höga/låga(=0-) amplituder och ett mellanliggande energiband av mest (sannolikt) förekommande amplituder och tidsintervall. Det »mellanbandet» centrerar brussignalen till en karaktäristisk SPÄNNINGSTJOCKLEK (eng. noise floor, sv. brusgolvet) — det vi (oftast) får förstå som själva BRUSET:

 

Exakt HUR den bruslinjen ser ut vid praktisk mätning, beror på typ av mätutrustning: tröga (långsamma) mätinstrument kan inte visa de allra högsta amplituderna; TIDEN som sådan sätter också gränser för hur låga ekvivalenta frekvenser (f=1/t) som mätningen kan verkställas på.

— I GENERALISERANDE MENING — då vi vill veta en viss apparaturs mest finstämda data, i synnerhet för speciellt avancerad instrumentmätning — vill vi veta brusgolvets storlek från de allra lägsta (1-100Hz-) = mest förekommande ekvivalenta periodiska brusvågformernas synvinkel = det vi kan se av bruslinjen på t.ex. ett analogt eller digitalt oscilloskop.

   Vi skulle här lägga till »oberoende av tidssvepet» » — brussignalen »ser ut på samma sätt» oberoende av under vilka tider vi studerar sammansättningen. Men den synpunkten blir — likväl — beroende av just ett bestämt begränsat TIDSSVEP. Jämför en 1mV brustjock spänningslinje med tidsvepet 1S/DIV (1 sekund per standardruta = 1cM). Med ett tidssvep på 1nS och inom en eller annan standardruta, syns inget annat av den 1mV-tjockleken än några tiotal µV. Vadå »1 mV brus»?

   DET är en del av svårigheten i Brusterminologin. OM vi vill beskriva brusgolvet så allmängiltigt, heltäckande, som möjligt — mesta möjliga avvikelser inom minsta möjliga rimliga observationstid — kan vi anta just den enkla basformen med ett tidsvep på en sekund per StandardCentimeter signaldisplay (1S/DIV).

 

 

Brusexempel:

EXEMPEL Summan av de enskilda vågformernas amplituder SVARTA  bildar en resulterande signalvåg BLÅ: brus

 

Sammansättning:

y = 0·1(sin2þ[x]1/4)+0·0.5(cos2þ[x]2/4)+0·0.25(sin2þ[x]4/4)+0·0.125(sin2þ[x]8/4)+1·0.0625(sin2þ[x]16/4) — PREFIXxSIN:

NOLLORNA används här för att aktivera/deaktivera aktuell vågkomponent i den grafiska utskriften (så att enskilda komponenter kan ritas ut oberoende).

— Energin i vågformerna [den inneslutna ytan mellan mittaxel och våglinje: dE = P · dt = RI²·dt = RI02 · cos²ωt · dt] fås — som vi vet — från integrering av vågformens strömvariant (I0 · cosωt). Kort i PREFIXxSIN:

 

SAMBANDEN VÄNSTER I UTVALD ORIGINALGRAFIK Okt2016 -- för jämförelser med ev. förvanskningar i aktuell webbläsare -- Rubriken överst nedan BILDKOPIA för ex. jämf.:

 

 

 

 

 

E®0 ò dE            = T®0 ò RI02(cos wt)2dt ; 

E                       = RI02 T®0 ò (cos wt)2dt ; 

(cosA)2             = (1 – sin2A)/2 ; 

E                       = RI02/2 T®0 ò 1 – sin2wt dt

                         = RI02/2 · (t – cos 2wt):

 

 

Originalet med SYMBOL  i PNG-BILD från WORD2000--IE6.

Aktuell webbläsares motsvarande presentation -- Jämför även i COPYRIGHTINTRÅNG I EXEMPEL.

 

 

TECKENFÖRKLARINGAR i länkar nedan:

E→0; (cosA)2 [Nr7 VINKELSUMMATEOREMET]; sin2ωt;

 

 

RMS-värden (eng. root-mean-square):

— För en hel period är ωt= 360°; 2ωt går alltså på ett ut med ωt — och cos0 = 0 i PREFIXxSIN:

Därmed  E = (RI02/2) · t ; Med E = Pt  därmed  E/t = P = UI = RI2 = RI02/2 som ger oss effektiva strömvärdet 

I = I0/√2:

— Med U=RI  och  U0=RI0 ges spänningens effektivvärde på samma sätt

U = U0/√2;

— (UI)0 är toppvärden och (UI) är effektivvärden eller konv. rms-värden— vågformen förutsatt av sinustyp.

 

 

Sammansättning, Brus:

Användning

SAMMANSÄTTNINGEN —

Signalbrus — slumpvisa spänningsvariationer mellan elektrondomäner inom ett materials atombesättning eller elektriskt (elektroniskt) brus — visar sig inom elektroniken när man ansluter materialet eller KOMPONENTEN för elektrisk strömgenomgång till ett (spänningsmätande) mätinstrument:

— Materialet uppvisar ett karaktäristiskt spänningsgolv (eng. noise floor): utspänningsnivån besitter tjocklek.

 

— Inbilla dig/mig — för den delen — INTE att vi för den delen kan mäta ett 9V alkaliskt batteris brusgolv bara för att vi VET hur. Det beror nämligen på plånbokens tjocklek: Det ska till väldigt speciella mätinstrument för att få koll på brusnivån hos ett batteri (i storleksordningen nV). När vi försöker mäta det, kommer vi snarare att mäta på det motstånd (oftast 1MΩ) som mätinstrumentet (oscilloskopet eller voltmetern) behöver för mätningen — och den brusspänningen är vid rumstemperatur betydligt högre (grovt runt 1000 ggr). Vidare nedan.

 

Vänstra delen av grafbilden ovan (svarta graferna) illustrerar materialelektronernas slumpvisa spänningsvariationer — som vi ser in i en skog: stora träd längst fram illustrerar de högsta amplituderna med det största energiinnehållet, som flankeras av yngre och lägre växlighet med motsvarande lägre amplitud och mindre energiinnehåll, med lingon- och blåbärsris längst ner på marken.

 

Genom att signalbruset sammansätts som en summa av alla möjliga enskilda bidrag, och att — eller förutsatt att —  varje individuellt bidrag just är slumpartat och därmed UNIKT, blir signalbrusets karaktär i både teori och praktik sammansatt av alla möjliga frekvenser.

 

Amplituden avtar, frekvensen ökar

MAKROSKOPISK ELEKTRISK LEDNINGSSTRÖM »stjäl elektrontid» från materialets moderatomer:

— Varje elektron tillhör EGENTLIGEN sin moderatom: När vi ansluter en elektrisk (makro-) strömväg genom ett material, påtvingar vi också det materialets elektronbesättning en annan sysselsättning: elektronerna ska ledas efter »våran makroskopiska strömväg», samma som bruten normal arbetsrutin i materialet. Och alltså?

Signalbrusets orsak

— Eftersom vi aldrig HELT kan åberopa en ledningselektron för vår önskade strömväg i det fasta ledningsmaterialet, utan bara en del av elektronens arbetspotential — elektronen besitter fortfarande en viss BINDNING till sin moderatomkärna i materialet, och så måste det förbli tills materialet smälter — kommer oupphörliga FLÖDESBROTT att ske mellan vår strömväg och elektronens moderatom. Vi kan förstå att det är dessa flödesbrott som är orsaken till ett visst signalbrus.

Amplituden avtar, temperaturen avtar

— Ju högre temperatur, desto mindre binds elektronen — såväl till vår påtvingade strömväg som till sin moderatom: signalbruset ökar med ökande temperatur: Själva signalspänningen blir allt mer korrumperad, allt mindre användbar. Ideala tillståndet blir med den ordningen: maximalt låga temperaturer (supraledning): elektronerna, tillsammans med interna ledningsband mellan atomerna i materialet, sammanfaller med våra påtvingade strömvägar, och därmed i princip ett ytterst litet signalbrus: elektronerna i strömtransporten avviker ytterst LITET från varandras medelbanor om temperaturen är maximalt låg.

 

ALLA AVVIKELSER från den ideala (termiska, resistiva) strömvägen — t.ex. via plötsliga OnOff, ändringar i strömflödet, osv. — betyder bidrag till signalbruset.

 

Motståndet minskar, amplituden minskar

Liktydigt med temperaturens inverkan — högre värmegrad = mindre koncentrerat strömvägsflöde, mera tendens till upplösning — är elektriska ledningsförmågan (R=U/I). Sambandet mellan temperatur och ledningsförmåga är (särskilt) väl etablerat för metallerna: goda värmeledare = goda elektriska ledare. Det innebär att också signalbruset (U) ökar om elektriska motståndet (R) gör det.

 

SAMMANSÄTTNINGEN amplituder/frekvenser i en viss komponent kan vi studera i olika datablad:

— Vi ser (oftast) ett (logaritmiskt) diagram U=VERT f=HORIZ med kurvor som visar högre U för lägre f och (ofta) med konstant U för f från grovt runt 1-100KHz (eng. flat frequency spectrum).

   I ANVÄNDNINGEN av komponenten gäller (delvis) omvända vägen:

Roten ur Hertz

ANVÄNDNINGEN — sammansättningen

Varifrån kommer det kufiska ”√Hz” som figurerar i alla etablerade elektroniska brussammanhang?

 

— √Hz? Help.

— Vi gör ett försök:

 

Energin (E=Pt=U·I·t=RI·I·t=U·U/R·t=RI2·t=U2/R·t) som associeras med elektroniskt signalbrus (U=P/I) ger för varje bestämt energiinnehåll (E) för varje bestämt elektriskt strömmotstånd (R) sambandet formellt

 

E           = (U2/R)·t         ;

U2         = ER·t–1

             = ER · f             ;

                            _________________

U  = √ ER · f     ;

— Frekvens ( f ) anges i Hertz (Hz), och därmed principformen med KvadratRoten Ur Hertz.

— Formalian kommer ifrån kvadratsambandet för elektrisk spänning via Energi och Motstånd över TID.

: En viss frekvens f

i komponentens fasta materialsammansättning — olika frekvenser i SAMMANSÄTTNINGEN sammanhänger med olika energier —

ligger allt högre upp i värde med en allt högre associerad brusspänning U för given energi E och motstånd R

 

— PRINCIPEN I ENERGINS ANVÄNDNING är alldeles densamma som i fallet med en given energimängd (E=Pt) som ska försörja en viss lampeffekt (P=E/t) under en viss tid (t=E/P):

— Ju kortare tid (t=1/f) med givet E=Pt, desto högre effekt P (analogt: högre U med givet I).

 

— WIENS FÖRSKJUTNINGSLAG (λ= k2,898 t3 M°KT–1) anger motsvarande Planckvåglängden (λ) för temperaturen (T ºK) — temperaturen = energin som håller atomer och molekyler i rörelse, och därmed grunden till ENERGIRÄKNINGEN via Planckenergin E=hf för en elektrisk komponents (termiska) karaktäristiska (egen-) BRUS:

 

E           = hf = h(c/λ) = h(c/k)·T             ;

hc/k       = (6,62559 t34 JS)(2,99792458 T8 M/S)/(2,89794 t3 M°K)

             = 6,85418 t23 J/°K       ;

b           = 1,3805502 t23 J/°K   ; Boltzmanns konstant

(hc/k)/b = 4,9648225509            ;

E           ~ 5 · bT = hf                  ; makrofysikens termiska elektronik

 

 

ANVÄNDS ovanstående enkla formella samband (E i Joule) med en aktiv temperaturekvivalent T i (J/°K)·T enligt E=bT med b~1,38 t23 J/°K som Boltzmanns konstant, skulle vi få det effektiva termiska elektronbruset (avrundat i rms) på formen

 

 

                            _________________________

U  = √ 5bT·R · f   ;

b           = Boltzmanns konstant 1,3805502 t23 J/°K

T           = komponentens temperatur i °K

R           = Komponentens resistans i Ω = V/A

f            = frekvensområdet — eller aktuell frekvens — i Hz

aktuella frekvensdomänen i komponentens signalrelaterade materialsammansättning

 

Det konventionella uttrycket

 

till jämförelse — som brukar anges i olika etablerade fackverk (”för de lägre frekvenserna”) i samband med beräkning av termiska brusgolv — eng. JOHNSON NOISE (värmebrus) och/eller NYQUIST NOISE

 

är för olika komponenter (koeff. 4 istf. 5)

 

                            ________________________

U  = √ 4bT·R · f   ;  Johnson-Nyquist-sambandet

— Notera att detta samband grundas på en betydligt mera omfattande konventionell [statistisk, approximerad] sambandsmatematik. Se generell beskrivning i Wikipedia Johnson-Nyquist noise. Grundformerna är, tydligen, identiska.

Brus

Eng. Noise, slumpartade spänningsvariationer (atomernas elektronkollektiv) inom ett materials verkställande elektronbesättning — Ser jättefint ut på stort avstånd.

— Wikipedia omnämner Brus/Noise (som sammanhänger primärt med elektroniska system) av typerna

 

1. Thermal,

2. Shot,

3. Flicker,

4. Intermodulation,

5. Crosstalk,

6. Impulse,

7. Interference,

8. Burst,

9. Transit,

10. Avalanche

 

 

För exempelframställningens del används i det följande det redan etablerade Johnson-Nyquist-sambandet med k=4.

 

Frekvensområdet:

Faktorn f — aktuella frekvensdomänen i komponentens signalrelaterade materialsammansättning — »framträder automatiskt» via energisambandet med givet E=kbT och R med motsvarande användningsfrekvens:

— En komponent — motstånd, transistor, generell konduktor — med givet T·R betyder en (via Boltzmanns konstant b) redan energimässigt bestämd komponent:

— Om komponenten används i området f för olika ändamål, är det tydligen U-formen som bestämmer signalbrusets tjocklek:

— Bruset U ökar med komponentens energianvända växande frekvensrot √f — given fast brusenergi (kbTR).

 

Exempel 1M-resistor:

OMSÄTTNING AV GIVEN ENERGI (E och R) via kortare tid (t) betyder motsvarande högre amplitud (U):

— Signalbrus och frekvensrot är proportionella för given signalenergi.

EXEMPEL

— teoretiska brusgolvet (U) hos ett R=1MΩ motstånd vid T=20°C=293,15°K:

 

Vid T=20°C= 293,15°K                                      ;

bT         = 4 · 1,38 t23 J/°K · 293,15 °K

             = 1,61818 t20 J                                      ;

U          = √(1,61818 t20 · R · f )

        = (1,27208 t10 V/√ΩHz) · √(R · f )    ;

Med R= 1MΩ och bandbredden f = 1Hz                        ;

U          = (1,27208 t10 V/√ΩHz) · √(1 T6 Ω · 1Hz)

             = 1,27208 t7 V

             ~ 0,13 µV

             = U, 000 000 013 V = 130 nV

 

INTE MED NÅGOT DIREKT ENKLARE MÄTINSTRUMENT kan vi se den brusspänningen DIREKT.

— Digitala voltmetrar av den mindre dyra sorten brukar ha (max) upplösning i tiondels mV eller högst 100-tal µV.

— Brusgolvet (AC-mätning) för ett enklare konventionellt (1980-talet) analogt 10MHz oscilloskop (TRIO CS1010) ligger grovt sett runt 40-50µV (AC-mätning på 9V alkaliskt batteri [via oscilloskopets ingångsresistans på 1MΩ] eller oscilloskopets egen GND via 1mV/DIV, ingen skillnad syns på dessa): vi kan inte DIREKT se komponenter inuti den linjen. (Billiga — under nybilspris) Digitala oscilloskop har ingen (sådan DIREKT) referenslinje (men en sådan framträder [runt 40µV, och så sakteliga inom 10-tals sekunder] som »tunnaste mätlinje» om man AC-mäter på Average och högsta sampelRate [256] på högsta spänningsupplösning [1mV] — oberoende av mätobjekt).

 

ANVÄNDS 1MΩ motståndet (20°C) för frekvenser runt 1MHz blir golvbruset i den komponenten tydligen förstärkt ytterligare 1000 ggr (130µV) — vid den nivån, först, börjar vi kunna se variationer (med ett billigare [under 10.000:-] oscilloskop).

 

 

För bästa allmänna orientering och beskrivning av signalbrusgrundernas praktiska elektronik (garanterat praktiskt etablerad kunskapsgrund) — eller motsvarande (flera andra finns):

— se Texas Instruments i

Chapter 10 — OP AMP NOISE THEORY AND APPLICATIONS (2008)

http://www.ti.com/lit/ml/sloa082/sloa082.pdf

 

Energigrunder:

SignalBRUSETS Relaterade ENERGIGRUNDER

— Varför största amplituden vid lägsta frekvensen?

 

Med EXEMPLET ovan — 130 nV = 0,13µV golvbrus hos ett 1MΩ motstånd vid 20°C — kan vi klara ut AMPLITUDGRUNDERNA i signalbruset och dess energiekvivalent: frågan varför huvudenergin i sammansättningen komponentens signalbrus är associerad med just LÄGSTA frekvenserna med högsta amplituderna.

   Vi studerar det.

 

Planckenergin E=hf ger som ovan (ANVÄNDNINGEN)

 

E           ~ 5 · bT

 

med T i °K för aktuell komponenttemperatur och b=1,38 t23 J/°K som Boltzmanns konstant. För T=20°C=293,15°K får vi avrundat E = 2 t20 J.

— HUR VI ÄN RÄKNAR är den energin uppenbarligen och oförnekbart konstant närvarande.

   Och alltså?

— Med E = Pt = UIt ges med t=1S en konstant motsvarande strömstyrka I = (E/1S)/U:

   KONSTANT betyder: oberoende av tid = »obegränsat låg frekvens». Effektivvärde.

— Är brusspänningen U = 130 nV (1M-resistorn) och totala energin 2 t20 J blir konstanta energiekvivalenta strömstyrkan (rms-värdet) tydligen

I = (2 t20 J/S)/(0,13 t6 V) = 1,53846 t13 A ~ 15 t12 A = 15 pA (pA, pico Ampere)

 

Vad betyder det?

MOTSVARANDE konstanta SPÄNNING 0,13µV garanterar — tydligen — ett konstant

 

obegränsat utsträckt = som inbegriper varje möjlig obegränsat låg frekvens = varje möjligt obegränsat stort tidsintervall

 

medelnivåintervall (0,13 µV = 0.000 000 013 V). ENERGIN ansvarar för resultaträkningen.

 

Den AMPLITUDFORMEN motsvarar (alltså) »oändligt låg frekvens». De facto. Ingen ändring.

— Men, som vi vet, betingas materialets atomer av elektrondomänernas alla möjliga minimala — tidsKORTA — variationer, och därmed en fördelning från medelformens »oändligt lägsta» frekvensband (eller f-värden) och högsta amplitud mot frekvensband med kortare perioder och allt lägre amplituder — analogt mindre andel energi.

— Nämligen: Vi kan inte framgångsrikt relatera omvändningen: »totala energin går från högsta frekvenserna med högsta amplituderna mot lägsta frekvenserna med lägsta amplituderna». Varför inte? Därför att med obegränsad mängd variabla frekvenser som saknar ändlighet, tvingas uppenbarligen också energin växa obegränsat med den omvända förutsättningen.

   Det gäller för Plancks konstant (h) som den fasta makroskopiska materialkonstanten: E=hf: E växer obegränsat med växande f, konstant h.

   Vi ser istället att energin börjar från de lägsta amplituderna med det minsta energiinnehållet och sedan successivt uppåt mot högre amplituder med högre energiinnehåll. Den delen beskriver också principen ENLIGT TNED bakom Plancks strukturkonstant (ATOMKÄRNANS HÄRLEDNING) och det allmänna neutrinospektrum som grundlägger ordningen i TNED.

— Vi kan se den aspekten som att ÄVEN ett visst KÄRNBRUS finns med i bilden, och som resulterar i bidrag till makrokosmiska elektroniska spänningsbrus — på kredit av Plancks strukturkonstant: som frekvenserna växer obegränsat med fraktalerna i atomkärnans ytgravitella strukturer, avtar analogt energierna i dessa yttringar och går mot noll med växande strukturdjup (annars skulle enligt TNED atomkärnan besitta oändligt energiinnehåll). Modern akademi kan dessvärre inte härleda den typen (Atomkärnans härledning).

 

Så:

 

— DÄRFÖR vet vi (nu) säkert ATT egenbruset i en materialkomponent (Sammansättningen) i HUVUDSAK baseras på ett absolut lågfrekvent medelamplitudvärde (makrofysikens termiska PlanckEnergiekvivalent hf) — som vi kan hofta, approximera eller mäta med att anställa enhetsperioden 1Hz = 1 Sekund — för alla allmänna utvärderingar.

 

                                                                                                                                                                                                                  

DIFFERENS är skillnaden INOM ett intervall — typ brus:

NIVÅVÄRDET — värdelinjen  eller INTERVALLETS differential — har samma status som den synbara gränslinjen mellan två ytor:

 

— Gränslinjen är dimensionslös, lika med noll.

— Inom elektroniken säger vi typ ”1 Volt” och menar då en idealt differentiell värdenivå helt utan intern tjocklek = NOLLBRUS. I praktiken har varje elektrisk spänningsnivå ett karaktäristiskt (överlagrat) brus som ger den ideala värdelinjen tjocklek — och som därmed försämrar eller SÄNKER/reducerar användbarheten eller precisionen i ideala ”1 Volt”.

— Bruset kommer PRIMÄRT från materialets alla ingående deltagande (fria) elektriska laddningar — som dessutom varierar (ökar) med temperaturen — samt sedan ytterligare med aktuella strömflöden.

— BRUSET kan skrivas som produkten av energi och rörelsemotstånd (ER=U2t). För ett givet materials tillgängliga elektronenergi (E) växer brusfaktorn med motståndet: stort motstånd, hög brusnivå.

 

SNR, Signal-Brusförhållandet — BRUS

 

Utspänningsnivån besitter tjocklek.

 

Signal/BrusFÖRHÅLLANDET [eng. SNR signal-to noise ratio] beskriver — förutsatt bägge typerna SIGNAL och BRUS (naturligtvis) är uppmätta under samma betingelser (Last/Temperatur/Koppling/Anslutning) — det helt ideala värdeförhållandet (linjer utan tjocklek) mellan typ

1. Utgångsspänning = Signal = värdet idealt mellan GND och Vout — utan hänsyn till ev. spänningsvariationer eller brusintervall — och

2. UTGÅNGSSPÄNNINGENS FYSISKT UPPVISADE LINJETJOCKLEK: Brus.

Med andra ord: SNR uttrycker användbarheten i signalen (för att kunna mäta andra signaler): aldrig finare än bruset.

 

DecibelVolt:

EXEMPEL — nomenklaturen dBV/Hz:

 

Mätning på en elektronisk komponent uppvisade vid ett mättillfälle (AC-mätning, analogt 10MHz oscilloskop) en linjetjocklek på 50µV för sin (idealt uppmätta) DC-utspänningsnivå på 9V:

   S/N-förhållandet blir 9V/50µV = 180.000;

— Konventionellt [Wikipedia, Signal-to-noise ratio] används grundformen för S/N-ratio (SNR) på formen elektrisk effekt P = U·I =RI·I = RI2 ;

— För praktiska ändamål sätter man R = 1Ω som ger P = I2·1Ω, och (S&N förutsatt liktidigt uppmätta) räknar I-formen som en SPÄNNINGSRELATERAD AMPLITUDFORM (A) med SNR enligt

 

SNR      = A2signal/A2noise = (As/An)2

 

— Här skulle vi då få ett SNR-värde på (9/[50 t6])2=(180.000)2 = 3,24 T10.

   BEGREPPET decibelVOLT:

— För att göra sifferövningen mera samlad används konventionellt DECIBEL-logaritmen (10) enligt

SNR = 10·10log(As/An)2 = 20·10log(As/An).

— Här skulle vi få 20·10log(9V/50µV) = 105,10545 dBV = SNR med ”dBV” som ”DecibelVolt”;

— Omvänt: 10^(105,10545dBV/20) = 180.000 ggr = SNR.

;

SNR      = 10^(dBV/20) =  10dBV/20

NOTERA att AMPLITUDVÄRDENA i SNR oftast underförstås vara rms-baserade = effektiva medelvärdet = toppvärdet gånger √2 för ideala sinusvariationer

dBV      = 10[10log(SNR)2] = 20[10log(SNR)] = 20[Log(SNR)2]

 

 

Batteribrus:

BRUS I BATTERIER

 

finns (delvis) beskrivet i PDF-dokumentet (kan inte kopieras)

 

Boggs1995ref

MEASUREMENT OF VOLTAGE NOISE IN CHEMICAL BATTERIES, Boggs et al., 1995

http://tf.nist.gov/timefreq/general/pdf/1133.pdf

:

”To see voltage fluktuations in batteries, a measurement system with a resolution of approximately –200 dBV/Hz is required.”, s1(367)sp2n.

 

JOHNSON NOISE (Boggs 1995) — brus associerat med varje elektriskt ledande motstånd R

 

U          = √(4hf · R · Δv · e 1 – hf/bT)     ;

b           = 1,38 t23 J/°K Boltzmanns konstant

h           = 6,626 t34 JS Plancks konstant

f            frekvensen i Hz

R           resistansen i Ohm (Ω)

Δv         bandbredden (mätområdet)

T           temperaturen i °K

 

JOHNSON NOISE — källans approximation för låga frekvenser: endast temperatur/resistansberoende:

 

U          = √(4b · TR · Δv)                                 ; U        = 2√(b · TR · Δv)

:

Vid T=20°C= 293,15°K                                                   ;

 

U          = √(1,61818 t20 · RΔv)

        = (1,27208 t10 V/√ΩHz) · √(RΔv)     ;

Med R= 1Ω och bandbredd 1Hz                                      ;

 

U          = √(1,61818 t20 · 1 · 1)

             = 1,27208 t10 V

             ~ 0,13 nV

 

— För alkaliska batterier (AA Alkaline) ger källan vid 1Hz värdet ca –167dBVrms/sqrt(Hz) [grafen överst — författarna har ritat två grafer med samma triangelbeteckning, äldre PDF-dokument, som inte enkelt går att skilja åt i dokumentet: skillnaden är att AA Alkali-linjen är tunnare, AA Lithium-linjen grövre].

— Vid källangivelsen 1Hz motsvarar det (Vrms) 10^(167dBV/20) = 2,23872 T8 ggr = SNR. Eller relativt 9V: ett brusband på (rms) 40,2 nV, eller i toppvärde ~ 56,9nV.

 

Källan sammanfattar:

— SPÄNNINGSBRUSET HOS Kemiska batterier — inre resistans i allmänhet omkring 1Ω eller mindre — är (mycket) lågt och följer (därför i stort) sambandet från Johnson-Nyquist

 

U          = √(4bT·R · f )

 

*

 

 

Vanson SIGNALANALYS — mördartransienter

Vanson SIGNALANALYS — 14Dec2014 — VansonAnalysen

 

 

 

Vanson SIGNALANALYS — mördartransienter

SuperSkarpt ANALOGT VansonTransientOscillogram

—————————————————————————————————————

Gammaprojektets utveckling på sensoranordningens försörjning: hitta lämpliga strömkällor

 

 

Nyligen (12-14Dec2014) mera noggranna studier har visat att lösningen med Vansons switchade Batterieliminator INTE är lämplig för (noggranna) instrumentmätningar.

 

Vi studerar varför — Se även SuperSkarpt VansonTransientOscillogram.

 

Analoga oscillogram:

Foto:  13Dec2014  GL Signal1  Bild 13;12

 

 

Oscillogrammet ovan (kamerans exponeringstider resp. 1 och 4 sekunder) visar hur strömlinjen (max ca 100µV som det ses av ett 10MHz TRIO analogt oscilloskop) ser ut från den tidigare visade +5V PBSR-enheten. Kopplingen ovan visar denna med BUZ10-utgångens N-kanals PowerMOSFET-transistor (med påmonterad 10V skyddszenerdiod mellan Gate[B] och Source[E]) — med primär +15V matning från VansonEliminatorn (Utförligt från GammaPOWER).

— VansonEliminatorn visas förminskad ovan höger.

 

Helt ideal »superfin batterilinje»

— trodde vi, tills helt nyligen. Kolla (1mV/DIV—2mS/DIV):

 

Foto:  13Dec2014  GL Signal1  Bild 10;11

 

 

SMALA KORTA störspikar grovt ±1mV (topparna tonar ut mjukt, svårt att se exakt var de slutar) dekorerar »superfina batterilinjen» — och gör den matningslinjen därmed helt olämplig som primärkälla — om uppgiften gäller maximalt känslig instrumentmätning.

   Ovanstående störspikar skulle effektivt döda varje försök att få ut något preciserat ur den känsliga avgörande pindioden BPW34:

   Partituret ovan visar i netto och i princip en utgångslinje med »intermittent spikbrus» på ±1mV.

   Det var något helt annat det än idealet motsvarande en fullständigt kemiskt ren primärlinje på max 100µV.

 

Nedan visas hur VansonEliminatorns egenutgång ser ut helt obelastad (|10mV/—2mS).

— Spikkällan:

 

Foto:  13Dec2014  GL Signal1  Bild 8 —

 

 

Se även KOMPLETTERANDE VANSONOSCILLOGRAM — INSTRUMENTmördartransienterna  som utesluter switchade primärkällor som INSTRUMENTBAS.

 

Spikarna/Transienterna som framträder i VansonSwitchAggregatets primära ström och spänningspulser, början och slutet, blir (väldigt) svåra att försöka REGLERA bort.

— Om uppgiften, som här, är att få fram en maximalt REN primärspänningslinje för maximalt känsliga instrumentella applikationer, blir med andra ord en switchad primärkälla UTESLUTEN.

— Störningarna utesluter Vanson-källan. Vi få helt enkelt anställa en konventionell linjär transformatorlösning (Se STRÖMFÖRSÖRJNINGEN FRÅN BÖRJAN).

 

 

VansonSwitchSkip — GammaByggets Primära Strömförsörjning omvärderas — Nätbaserad Linjär Transformatorkälla introduceras — TRODDE VI ETT TAG ..

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     

 

»Vansonkällan» — alla typer av switchade nätaggregat — skippas:

 

Av den anledningen fattades ett »Övergripande Beslutet»: Alla vidare försök att ens försöka använda switchade strömförsörjningsenheter

 

FÖR PRIMÄRA ÄNDAMÅL i den vidare utvecklingen av speciellt gammaprojektet och dess avgörande spänningsreglerande basenheter

 

SKIPPAS.

 

Ansatsen, närmast, blev att istället försöka använda en konventionell linjär transformatorlösning som primärkälla:

 

Konventionellt Nätansluten Linjär Transformatorkälla

Kopplingsschemat nedan visar en klassisk/traditionell modifierad grundlösning med separat ±-utgångar — här maximerat till totala strömuttaget max 60mA:

 

Linjära Transformatormatningen

Från AUDIOPROJEKTET  7Feb1989 — ±12V max 62,5 mA — Skärmad utgångsledning — Schemat nedan från STRÖMFÖRSÖRJNINGEN FRÅN BÖRJAN

 

 

 

PBSR-TransLin:

Foto:  13Dec2014   GL  Signal1  Bild28  — 

±12V 62mA5 batterieliminatorn i bygge från 1989 — Kopplingsschemat som ovan.

 

 

4T-PBSR-enheten i test nederst höger —

från originalet i GAMMASENSORN (+5V PBSR-enheten). Se utförligt i 4T-PBSR-1M-2012.

— Se även  ovanstående PBSR-enhet i testbilderna nedan i JÄMFÖRANDE UTSPÄNNINGSLINJER.

 

Ytterligare bakslag:

Men i takt med utvecklingsarbetet

 

och också i takt med att elkraftsnätet årligen (från runt 2010) belastas alltmer med switchande enheter i datorutvecklingens ljus och därmed allmänna nätstörningar i allt växande mängd, och då speciellt med introduktionen av digitaloscilloskopet i signalanalysen — ökad tydlighet i databilden —

 

stod det snart klart (2015) att också lösningsformen med en linjär transformator inte är så mycket renare i sin signalgrund än en switchad enhet.

 

Visuellt dokumenterbara störningar på alla möjliga komponenters utspänningslinjer förekommer numera (2016) generellt — från all nätansluten apparatur.

 

Som visas i Nätstörningsexempel — mätningar på just ±12V-enheten som ovan — och som från upptäckterna Dec2014 bara skulle fortsätta strömma in med vidare dokumenterade exempel:

— Nätstörningar spolierar nätspänningsmatade spänningsregulatorer — för precisionsändamål.

   Inte ens den nätanslutna konventionella transformatorlösningen som ovan kan användas som grund för en (noggrann) instrumentapplikation — OM maximal signalnoggrann analys önskas.

 

Dec2014 gjordes en JÄMFÖRANDE OSCILLOGRAMTABELL MED UTSPÄNNINGSLINJER via olika matningskällor med ovanstående PBSR-enhet — men  då ännu via ett analogt oscilloskop.

 

Oscillogrammen togs med kamera via ett äldre analogt 10MHz oscilloskop. Uppställningen visar en del av utvecklingshistorien. Se även historien från Bakgrunden.

 

 

JU, Jämförande utspänningslinjer:

 

 

JÄMFÖRANDE UTSPÄNNINGSLINJER — Dec2014

 

Notera att kamerans långa exponeringstid (1S) utelämnar detaljer i spänningslinjen som inte syns i oscillogrammen nedan: brustoppar framträder i verkligheten skarpa, här suddiga.

— Det är bara batterilinjen (9VAlk) som framträder »helt slät». Det finns också ett »visst gungbrum» i oscillogrammen (linjen gungar långsamt och oregelbundet). Men den brumkomponenten här är så liten att den ligger inom linjetjockleken. »Brumgungningar» (från kraftnätets 50Hz) är f.ö. ett normalt inslag för oskärmade matningar, mer eller mindre. Se exempel i PotSHIELD.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Foto:  13Dec2014  GL  Signal1  Bild [6-28] —

 

PBSR-enheten i test  ;    Linjära ±12V Transformatorkällan; 9V-Batterikällan  ; Konventionella 78L05 regulatorn  .

 

 

Integrerade spänningsregulatorer (78L05 ovan) är (som vi ser) behäftade med en del LINJEBRUS. Det är det främsta skälet varför vi här helt undviker den typen.

— PBSR-enheten ger också brus beroende på valet av Rb:

 

PBSR1M:

Foto:  13Dec2014  GL -Signal1  Bild 28  —  +5V PBSR-enheten med Rb=1M — Tomgångsström endast 0,8 mA — UltraBlå lysdioden ON inkluderat.

 

 

    

 

Alla NPN- transistorer BC546A. Utgångstransistorn av PowerMOSFET typ, här BUZ10. Ø3mM UltraBlå lysdioden från Clas Ohlson.

Uref = +5V = 0V6 · [1 + R1/R2].

 

Kretsen ovan beskrivs utförligt i 4T-PBSR-1M-2012.

— I fotografiets högra del bakom PBSR-enheten skymtar den betydligt enklare 78L05-kopplingen.

— Kopplingsdäcket som använts här är av den mindre typen från ELFA [2014], Art. 48-426-47.

 

Hur klarar PBSR strömhanteringen med Rb=1M?

 

— Galant. Separat test med Vansonströmkällan (max 1A5 vid 15V) visar att utgångslinjen snarare blir FINARE med testlast på 0A5 (separat test med R=10Ω/5W).

— Separat mättest med digital voltmeter (Fabr. BST BS1704 AUTORANGE) visar 4,98V belastad(0A5)=obelastad(0mA8) — positiva mätpunkten intill MOSFET-transistorns utgångsben (annars inkluderas spänningsfall över tilledningar till lastpunkten): PBSR-spänningen ändras inte med belastning: PBSR-enheter är för spänningslinjens stabilitet (inom utgångstransistorns kapacitet) OBEROENDE av KONTINUERLIG strömbelastning.

 

 

DEC2014: PBSR-enheten ovan med Rb=1MΩ har testats separat med ovanstående oscillograms utseenden, och särskilt med matningen från LinTransf med ett 100Ω motstånd (sista oscillogrambilden ovan) för att kontrollera att +5V00-nivån inte ändras med den lasten (50mA).

   Se mera utförliga tester (Jul2016) på enheten ovan i 4T-PBSR-1M-2012.

 

 

SpänningsReg7805—Oscillogram 1K  last

Jämförande test med 78L05

Kopplingen till den testade integrerade 78L05 lågsströmsregulatorn:

 

 

 

Testet använde en 1K- resistans som last på utgången. Se 78L05.oscillogrammet nedan.

 

 

Dec2014: Det framgår alldeles tydligt att den MOTSVARANDE ideala batterispänningslinjen (9VAlk) KAN erhållas från PBSR-enheten matad primärt från ovanstående +12V LinTransf;

 

Fördelen med den linjära transformatorkällan är att dess tomgångsspänning ligger så högt som 25V, och sedan med max last (och glättkondensatorerna) slutar på ca +18V. Eftersom GammaSensorKopplingarna i vilket fall inte kommer att dra mer än grovt max 10mA, finns alltså stor frihet att välja sekundära stabila PBSR-matningar (0-±20V).

   Därmed har vi definitivt befriat projektet från LaddningsPumpen (-15V från -15V: Den fungerar OK, men [preliminär testmätning] lämnar ca 1V nerspikar på positiva delen), och därmed en betydligt mera primärt REN utgångspunkt.

 

 

Resultatbild (Jul2016):

— Historien totalt visade att, tydligen, endast kemiska batterier, i de speciella fallen också väl skärmade (Se Separata Batteritest), kan klara biffen.

— Så började vi  för gammaprojektets räkning  studera (verkligt avancerad) SpänningsReglering som aldrig tidigare: minimal tomgångsström för att spara på batterikraft: »SuperUltraLowPower» med »MaxSuperUltraFineOutput».

   Pålitliga ström- och överlastsäkringar blir ett måste: Ett kemiskt batteri går aldrig att stänga av, det står på hela tiden: oavsiktlig kortslutning KAN få ytterst tråkiga konsekvenser, speciellt om batterikraften är stor — typ MC-batteri.

 

 

Se vidare utförliga kretslösningar i SPÄNNINGSREGULATORER.

 

 

Men också batterimatade konstruktioner I NÄRHETEN TILL STÖRRE METALLFÖRMÅL — eller bara närliggande nätanslutna enheter — kan bli väl så problematiska så länge ingen EFFEKTIV SKÄRMNING finns som kan avgränsa störningarna:

— NÄTVARIATIONERNA från det allmänna kraftnätet (Se från Nätet Upplyser), samt generellt »allt möjligt» i signalväg i vårt tekniska samhälle, inverkar på varje annan elektrisk enhet med SUMMAN av alla samlade bidrag.

— BEVISEN FRAMTRÄDER genom relativt enkla — men också delvis krävande — undersökningar: med hjälp av (fotograferande:=) ett digitalt oscilloskop (DSO-manualen).

 

En del praktiska mätexempel på olika skärmningseffekter som ansluter till analysen av svårigheterna finns sammanställda med olika jämförande referenser i Separata Batteritest.

 

Inverkan av Skärmning:

I SKÄRMNING BEVISAR FÖREKOMSTERNA finns ett särskilt tydligt exempel som visar, och bevisar, hur en skärmande inneslutning kan ge ett verkligt effektivt slutresultat.

   Se även praktiska exempel i PotSHIELD.

 

 

 

Vanson Transit

VansonTransit — 10MHz CRT-oscilloskop 14Dec22014

 

 

Vanson — Analogt TransientOscillogram — instrumentmördaren — utförligt från VansonAnalysen

——————————————————————————————————————————————————

otäcka störspikar från switchad strömförsörjning grusar switchade enheter som strömbas

 

Foto:  14Dec2014  GL  Signal1  Bild Vanson 4 — Nikon D90, exponeringstid 8S

 

 

 

Oscillogram från analogt CRT-oscilloskop — 2mV/DIV--10µS/DIV--AUTO/Normal — Bildens exponeringstid: 8 sekunder.

— Transientblockens individer ligger packade runt 50-100nS [10-20MHz].

 

Transienterna ovan är de som syntes på AC-mätning i utspänningslinjen från en spänningsregulator matad med ett switchat (Typ Vanson, Velleman m.fl.) nätaggregat.

   Spänningsregulatorn som sådan tar effektivt bort alla rippel och brumkomponenter från den switchade enhetens försörjningslinje — utom ovanstående. Helt omöjligt att eliminera, som det verkar.

   Flera (RLC) försök har gjorts i efterhand för att försöka eliminera eller dämpa ut SMPS-transienterna. Men ännu (2016) utan minsta framgång.

 

 

 

 

 

PRAKTISK ELEKTROMEKANIK — SIGNALSTÖRNINGAR -- Primärt färdigställd INNEHÅLLSFÖRTECKNING  10Okt2016

 

 

 

Praktisk ElektroMekanik — SIGNALSTÖRNINGAR

 

 

 

 

END.                                                                     

 

 

 

 

 

Praktisk ElektroMekanik — SIGNALSTÖRNINGAR

 

innehåll: SÖK äMNESORD på denna sida Ctrl+F · sök ämnesord överallt i SAKREGISTER

 

sök ämnesord överallt inom ELEKTRONIKEN i separat sakregister för Praktisk Elektromekanik i  sakregister elektroniken  

 

 

Praktisk ElektroMekanik — SIGNALSTÖRNINGAR

ämnesrubriker

 

                      

 

 

innehåll

              SIGNALSTÖRNINGAR

 

                       Inledande oscillogramexempel — kraftnätet andas, störningar kommer i vågor

 

                                                                            DSOosc1: Alla oscillogram 1-4 nedan från 10Jul2016

 

                                                                            DSOosc2

 

                                                                            DSOosc3

 

                                                                            DSOosc4

 

                       Besvärliga Störkällor

 

                                                                            Exempel -- Signal + Störning = SignalStörning

 

                                                                            TransVanson: Mätjämförelse — störningar i kraftnätet via en Linjär och en Switchad transformator

 

                                                                                               NÄTSTÖRNINGAR I TRANSFORMATOREXEMPEL

 

                                                                                                                  Linjära

 

                                                                                                                  Switchade

 

                                                                            Bakgrunden

 

                                                                            OMGIVNINGENS INVERKAN

 

                       KOMPLIKATIONER I SIGNALMÄTNINGEN

 

                                                                            Inledande exempel

 

                                                                                               LHK1 — AC-mätning på 9V-batteriet störs av DatorPå

 

                                                                                               LHK2 — AC-mätning på 9V-batteriet störs av tangentbordets vänstraUSB-DatorPå

 

                                                                                               LHK3 — AC-mätning på 9V-batteriet störs av friliggande metallföremål

 

                                                                                               LHK4 — AC-mätning på 9V-batteriet påverkas av friliggande metallföremål — via LAN-kabel

 

                                                                                               LHK5 — AC-mätning på 9V-batteriet påverkas dels av datorPå/datorAV och dels också av avståndet mellan datorn och den batterimätande DSO-proben

 

                                                                                               LHK6 — DATORAKTIVITETEN — Internetkabeln — påverkar DSO-AC-mätning av närliggande ansluten linjär nättransformator

 

                                                                            PotSHIELD: 24Jul2016 — Om TRIMPOTENTIOMETRAR SOM JÄVLAS

 

                                                                                               Folieskärmningens effektivitet

 

                       Bruslådan

 

                                                                            NoiseBOX

 

                                                                                               Orienterande inledning

 

                                                                                                                  Analoga oscillogram — Brusmätning

 

                                                                                                                                     NoiseBOX noisefloor

 

                                                                                               BrusLådans Konstruktion

 

                                                                                               Brusförstärkaren — komponentbeskrivning

 

                                                                                                                  Kopplingsdäcket, BrusLådan

 

                                                                                                                  BrusLådan, komponenter

 

                                                                                               Kopplingsdäcket, BrusLÅDAN

 

                                                                                               Konstruktionen på kopparlaminat

 

                                                                                               TestOscillogram ANALOGA via BrusLådan

 

                                                                                               TestOscillogram DIGITALA via BrusLådan

 

                                                                                               Mätobjekt och anordningar till TestOscillogrammen

 

                                                                                               BrusLådans Minikoaxial

 

                       Praktiska MetodExempel — enkla snabba amatörlösningar under arbetets gång

 

                                                                            Batterifack

 

                                                                                               Rastermallen 9V

 

                                                                            OnOffBATTERI

 

                                                                                               BrusLÅDAN — hela konstruktionen     

 

                                                   BatteriINDIKERING

 

                                                   SKÄRMNING

 

                                                                                               Bruksanvisning — Bruslådans skärm

 

                                                   BNC-kontakt

 

                                                   MiniKOAXIAL

 

                                                   BANANSTIFT 4mM

 

                                                   Apparatinfo, utformning/montering

 

                       Signalbrus

 

                                                                            BRUSEXEMPEL --  med sammansättning

 

                                                                                               Sammansättning, Brus

                                     

                                                                                               Roten ur Hertz

 

                                                                                               Användning

 

                                                                                               Johnson-Nyquist-sambandet

 

                                                                                               Frekvensområdet

 

                                                                                               Exempel 1M-resistor

 

                                                                                               Energigrunder

 

                                                                            Signal-Brusförhållandet

 

                                                                                               DecibelVolt:

 

                                                                            Batteribrus

 

                                                                                               Boggs 1995

 

                       Vanson SIGNALANALYS — 14Dec2014 — VansonAnalysen

 

                                                                            Analoga oscillogram

 

                                                                                               VansonSwitchSkip — GammaByggets Primära Strömförsörjning omvärderas

 

                                                                                               Konventionellt Nätansluten Linjär Transformatorkälla

 

                                                                                               Linjära Transformatormatningen

 

                                                                                                                  PBSR-TransLin

 

                                                                                               Jämförande utspänningslinjer

 

                                                                                               PBSR1M -- +5V PBSR-enheten med Rb=1M

 

                                                                                               Hur klarar PBSR strömhanteringen med Rb=1M?

 

                                                                                               SpänningsRegulator 7805

 

                                                                                               Resultatbild -- Jul2016

 

                                                                                               Inverkan av Skärmning

 

                                                                                               Vanson — Analogt TransientOscillogram

 

                                                                                              

 

 

 

referenser

 

DSO — förkortning för Digital Storage Oscilloscope — se även i DSO-manualen

Mätställen:

 

Mätningar (2016) från olika vägguttag med kringliggande olika typ av stationär elkraftsnätsassocierad ledningskoppling uppvisar olika signalbilder för givna elektroniska komponenter.

 

Signalanalysen i detalj med hjälp av DS-oscilloskopet har visat att spänningmätningar innefattar i vissa fall relativt kraftiga nätstörande bidrag. Se särskilt praktiskt beskrivande mätexempel i Batteriets Beröring.

   Bidragen framträder i olika omfattning från det allmänna elkraftsnätet beroende på vägguttag. Se särskilt bevis i Nätbeviset.

   I vilken mån lokalt olika apparater för tillfället är nätanslutna eller inte inverkar också, inkluderat även annan ansluten eller icke ansluten »kabelvara». Internetkabeln (LAN-kabel) — oberoende av om en värddator är av eller på — påverkar, liksom närheten till ett tangentbords anslutna USB-kabel (USB-exempel), för att nämna observerbara exempel.

   För den jämförande ordningens skull blir det alltså avgörande för beskrivningens begriplighet att, något, skilja de olika mätställena åt — först och främst via en (lägenhetsorienterad) fast nätreferens. Exakt hur denna är ordnad elektrotekniskt är här av mindre vikt (och allt för komplicerad att redovisa i detalj); Det väsentliga är att ett visst mätresultat refererar till en fast, bestämd mätstation, vilket eliminerar kaotiska sammanblandningar — med obegripliga inbördes resultatbilder. Se särskilt från Inledande Avslöjande Batteritest.

   Mätningarna i denna presentation (från 2016) använder främst tre olika mätplatspreferenser, specifika för just denna författning:

 

Mätställe A — VDs vardagsrum söder + ev. aktuellt beskriven apparatur

Mätställe B — K köket — av allt att döma mätstället med minst nätassocierade störningar

Mätställe C — VDso vardagsrum sydost + ev. aktuellt beskriven apparatur

 

[HOP]. HANDBOOK OF PHYSICS, E. U. Condon, McGraw-Hill 1967

Atomviktstabellen i HOP allmän referens i denna presentation, Table 2.1 s9–65—9–86.

mn        = 1,0086652u  ......................    neutronmassan i atomära massenheter (u) [HOP Table 2.1 s9–65]

me        = 0,000548598u  ..................    elektronmassan i atomära massenheter (u) [HOP Table 10.3 s7–155 för me , Table 1.4 s7–27 för u]

u           = 1,66043 t27 KG  ..............     atomära massenheten [HOP Table 1.4 s7–27, 1967]

u           = 1,66033 t27 KG  ..............     atomära massenheten [ENCARTA 99 Molecular Weight]

u           = 1,66041 t27 KG ...............     atomära massenheten [FOCUS MATERIEN 1975 s124sp1mn]

u           = 1,66053886 t27 KG  ........     atomära massenheten [teknisk kalkylator, lista med konstanter SHARP EL-506W (2005)]

u           = 1,6605402 t27 KG  ..........     atomära massenheten [@INTERNET (2007) sv. Wikipedia]

u           = 1,660538782 t27 KG  ......     atomära massenheten [från www.sizes.com],

CODATA rekommendation från 2006 med toleransen ±0,000 000 083 t27 KG (Committe on Data for Science and Technology)]

c0          = 2,99792458 T8 M/S  ........     ljushastigheten i vakuum [ENCARTA 99 Light, Velocity, (uppmättes i början på 1970-talet)]

h           = 6,62559 t34 JS  .................    Plancks konstant [HOP s7–155]

e           = 1,602 t19 C  ......................    elektriska elementarkvantumet, elektronens laddning [FOCUS MATERIEN 1975 s666ö]

e0          = 8,8543 t12 C/VM  .............    elektriska konstanten i vakuum [FOCUS MATERIEN 1975 s666ö]

G          = 6,67 t11 JM/(KG)²  ..........    allmänna gravitationskonstanten [FOCUS MATERIEN 1975 s666ö] — G=F(r/m)² → N(M/KG)² = NM²/(KG)² = NM·M/(KG)²=JM/(KG)²

 

t för 10–, T för 10+, förenklade exponentbeteckningar

Dekadiska prefix

 

PREFIXEN FÖR bråkdelar och potenser av FYSIKALISKA STORHETER

Här används genomgående och konsekvent beteckningarna

 

förkortning       för        förenklad potensbeteckning — t för 10^–, T för 10^+

 

d                       deci      t1

c                        centi    t2

m                      milli    t3

µ                       mikro  t6

n                       nano    t9

p                       pico      t12

f                        femto   t15

 

I elektroniken — kopplingar, scheman — skrivs ofta enbart tusenprefixen K M osv. för de olika storheterna Resistans i OHM typ 1K, 1M osv. och Kapacitans i Farad 1µ 1n 1p osv istf. det mera fullst. resp. 1KΩ, 1MΩ, osv; 1µF, 1nF, 1pF osv.

 

Alla Enheter anges här i MKSA-systemet [Se International System of Units] (M meter, KG kilo[gram], S sekund, A ampere), alla med stor bokstav, liksom följande successiva tusenprefix:

 

förkortning       för        förenklad potensbeteckning — t för 10^–, T för 10^+

 

K                      kilo      T3

M                     mega   T6

G                      giga     T9

T                       tera      T12

 

Exempel: Medan många skriver cm för centimeter skrivs här konsekvent cM (centiMeter).

 

MAC, modern akademi

 

TNED

(Toroid Nuclear Electromechanical Dynamics), eller ToroidNukleära Elektromekaniska Dynamiken

 

 

 

 är den dynamiskt ekvivalenta resultatbeskrivning som följer av härledningarna i Planckringen h=mnc0rn, analogt Atomkärnans Härledning. Beskrivningen enligt TNED är relaterad, vilket innebär: alla, samtliga, detaljer gör anspråk på att vara fullständigt logiskt förklarbara och begripliga, eller så inte alls. Med TNED får därmed (således) också förstås RELATERAD FYSIK OCH MATEMATIK. Se även uppkomsten av termen TNED [Planckfraktalerna] i ATOMKÄRNANS HÄRLEDNING.

 

 

SHORT ENGLISH — TNED in general is not found @INTERNET except under this domain

(Universe[s]History, introduced @INTERNET 2008VII3).

TNED or Toroid Nuclear Electromechanical Dynamics is the dynamically (related) equivalent — resulting description — following the deductions in THE PLANCK RING, analogous AtomNucleus’ Deduction.

— The description according to TNED is related, meaning: all, each, details claim to be fully logically explainable and understandable, or not at all. With TNED is (hence) also understood RELATED PHYSICS AND MATHEMATICS. See also the emergence of the term TNED in AtomNucleus’ Deduction.

 

 

 

 

Senast uppdaterade version: 2024-07-04

*END.

Stavningskontrollerat 2014-01-27 | 2016-10-14.

 

rester

*

 

 

 

 

åter till portalsidan   ·   portalsidan är www.UniversumsHistoria.se 

 

∫ ∫ Δ √ ω π τ ε ħ UNICODE — ofta använda tecken i matematiska-tekniska-naturvetenskapliga beskrivningar

σ ρ ν ν π τ γ λ η ≠ √ ħ ω →∞ ≡

Ω Φ Ψ Σ Π Ξ Λ Θ Δ  

α β γ δ ε λ θ κ π ρ τ φ ϕ σ ω ϖ ∏ √ ∑ ∂ ∆ ∫ ≤ ≈ ≥ ˂ ˃ ← ↑ → ∞  ↓

ϑ ζ ξ

 

Pilsymboler, direkt via tangentbordet:

Alt+24 ↑; Alt+25 ↓; Alt+26 →; Alt+27 ←; Alt+22 ▬

Alt+23 ↨ — även Alt+18 ↕; Alt+29 ↔

☺☻♥♦♣♠•◘○◙♂♀♪♫☼►◄↕‼¶§▬↨↑↓

→←∟↔▲▼ !”#$%&’()*+,

■²³¹·¨°¸÷§¶¾‗±­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

åter till portalsidan   ·   portalsidan är www.UniversumsHistoria.se