Oszi für PWM-Messung

[Onkel Otto]

Noch aus einer Zeit stammend in der ich zur Energiebestimmung von Zählereignissen
die Funktion von einem Tektronix 465 Bildschirm auf Butterbrotpapier übertragen habe,
um es anschliessend auszuschneiden und durch wiegen das Integral zu bestimmen, bin
ich nun in der Gegenwart angekommen und habe mir ein Siglent SDS1202X-E gekauft .




Neben der höchst interessanten Analyse von Audiosignalen aus MP3-Playern via FFT (Bild),
habe ich vor mir bei den TaLas die PWM etwas näher anzusehen.

Weil ich keinen Solar-Taschenrechner schlachten möchte, werde ich mir vermutlich ein paar
solcher kleinen Solarmodule kaufen. Ob oder wie gut sie geeignet sind werde ich berichten.

Oder gibt es bessere Methoden ?

Greetings
Klaus

 

[LittleHelper]

Bei mir Tektronik-Oszi auf der Arbeit und Hameg privat, beides schon lange her.

Verständnisfrage: Was machst Du mit dem Solarmodul bei einer PWR-Untersuchung? Oder ist das eine zweite Baustelle?

Rudi

Nachtrag (3 Sekunden nach der Frage): Groschen ist gefallen. Der Sensor!

 

[Onkel Otto]

Ich hoffe die PWM via direkter Spannungsmessung gut sehen zu können,
so denn die Kapazität der kleinen Module nicht zu groß ist (ggf. relativ
niederohmig terminieren).
Mal schauen.

Für meine letzten "wirklichen" Messungen hatte ich 1992-1997 ein Philips
PM3295 (links neben der Stuhllehne, immerhin 350 MHz).



Danach an der Arbeit immer nur so analoge 0815-Arbeitspferde, deren Namen
ich schon gar nicht mehr weiss ...
Im Gegensatz dazu bin ich von dem Siglent im Augenblick ziemlich geflasht.

Greetings
Klaus

 

[steidlmick]

...bin ich nun in der Gegenwart angekommen und habe mir ein Siglent SDS1202X-E gekauft .
...
Im Gegensatz dazu bin ich von dem Siglent im Augenblick ziemlich geflasht.

Schönes Gerät!
Ich habe das auch schon länger im Auge, auch weil es für ein "China-Gerät" in der Preisklasse ziemlich gut ist und viel kann.

Oder gibt es bessere Methoden ?

Lichtschranken-Sensoren bzw. Lichtsensoren?
Ich weiß nicht, ob es geht, aber das könnte man doch mal testen.

 

[LittleHelper]

Ja, kann man schon klasse Messungen machen mit solchen Teilen!

Meine letzte Messung war in den 1990er-Jahren der 80kV-Einschaltrush bei einer 15kV-6MW-E-Lok in Abhängigkeit zur Phasenlage. Inklusive unfreiwilliger Abschaltung eines Unterwerks im S-Bahn-Netz von München. Dürfte aber verjährt sein.

Wünsche Deinem PWR-Projekt gutes Gelingen!

 

[Onkel Otto]

@steidlmick

Ja, ich bin froh, dass mich Stephan (@nightlight) davon abgebracht hat mir
so ein kleines Taschen-Skope von Hantek zu kaufen.
Dann, nach ein paar Youtube-Videos mit teardown und Berichten zur Geräte-
weiterentwicklung, war mir die Firma recht sympathisch.

Wenn es nun keine Probleme macht und einfach läuft wär's prima.
Reizvoll ist u.a. die Speichtiefe von 14 Mpts. Auch die Bedienung ist top und
der Lüfter noch gut zu ertragen - auch im Wohnzimmer.

> Lichtschranken-Sensoren
Auch ein Gedanke! Ich sehe mich mal um. In den nächsten Tagen kommt ein
Starterkit zum Basteln, denn nach dem Ausscheiden aus dem Beruf bin ich privat
gar nicht mehr gut ausgerüstet und muss meine alten Sachen erst mal wieder
sichten.


@LittleHelper
Gracias

Greetings
Klaus

 

[LittleHelper]

Hab nochmal in den Erinnerungen und Uralt-Dateien auf meinem Dienst-Notebook gekramt.

Leittechnik-Signallaufzeiten haben wir mit Oszi gut durch Spannungsmessung an Fotodioden (vor LEDs von Steuergeräten bzw. vor anzusteuernde Displays platziert) messen können.

 

[SammysHP]

so denn die Kapazität der kleinen Module nicht zu groß ist

War sie bei mir meistens.

(ggf. relativ niederohmig terminieren).

So mache ich das meistens. Man verliert dann nur leider sehr leicht die Sensitivität. Ein Poti ist sicher hilfreich.

Die Frequenz lässt sich gut mit einer Solarzelle messen. Beim Duty Cycle muss man meist ziemlich viel raten.

Es gibt bessere Alternativen. Einige wurden hier mal untersucht: https://budgetlightforum.com/node/61254

 

[Flummi]

Dein neues Oszi kann doch nichts taugen, Dein altes Tektronix hatte schon mehr Knöppkens!

 

[Onkel Otto]

Dein neues Oszi kann doch nichts taugen, Dein altes Tektronix hatte schon mehr Knöppkens!

Ich hatte diese Zweifel auch. Ja, schlimm, habe dann aber herausgefunden, dass das
wohl so gewollt ist !

Ähnlich wie vorletzten Sommer, als mich die Polizei anhielt, sich mein Motorrad besah
und dann meinte, dass der Hinterradschlappen aber arch wenig Profil hätte.
Ich sagte, dass das die neuen italienischen Pneus seien - die hätten das Profil innen.
Ist also so gewollt.

Ok., gut, ich habe zur Erhöhung der Knöpfchenanzahl noch den SDG1032X bestellt.
Zufrieden ?

Greetings
Klaus

 

[Flummi]

Viele Neulinge fragen doch nach einer passenden Grundausstattung für Nebentätigkeiten des Flashisti, wie die Akkupflege. Vielleicht kannst Du die Geräte dann empfehlen. Gibt einen Eindruck vom Ausstattungsminimum.

 

[KakophonieInMoll]

Als "Messzelle" reicht jede 0815 Fotodiode aus, wenn man nicht die 0,001lm Stufe untersuchen möchte. Das Teil in einen Schrumpfschlauch, Damit wenig Licht von der Seite reinkommt, und die Tala direkt vor der Fotodiode platzieren. Das hat bei mir immer bestens geklappt.

 

[Flummi]

Wenn man "nur" die Pulsfrequenz des Lichtes mit einem MM messen möchte, ist das in der Tat sehr einfach. Will man den "Flicker" messen, also das Verhältnis des Mittelwerts des Wechselanteils zum Gleichanteil, sollte man sich noch Gedanken zu Sättigung, Linearität und Reaktionsgeschwindigkeit des Sensors machen. Generell vermute ich aber die Fotodiode ggü. der Solarzelle im Vorteil.

 

[KakophonieInMoll]

Ich meine ich habe eine BPW34 genommen für meine Bastelei (ist Ewigkeiten her, wohl über 10 Jahre - und der kreative Elektroniker dokumentiert halt nie was ). Wenn ich das noch recht im Kopf hab ist der Fotostrom zumindest in einen recht grossen Bereich Linear zur Lichtmenge. Klar, wenn ich mit einer 100000lm Lampe draufballer das ist nicht mehr der Fall!.
Den Schrumpfschlauch hatte ich um die Diode gemacht, da ich zumindest für meinen Usecase die Umgebungsbeleuchtung abschotten wollte. Von der Idee ist das genauso, wie dieses "Röhrchen" bei den Surefire Intellibeam Lichtern. Nur das direkte Licht wird detektiert.

 

[Flummi]

Das ist ja auch alles richtig, die BPW34 ist ja auch schon keine "x-beliebige" Fotodiode und mit der BPW21 sind wir auch schon recht nahe an (sehr) guter Ausstattung. Bei 0815 Fotodiode dachte ich eher an eine 5mm-Diode aus Fernbedienungen.

Beispiel Osram Retrofit:
Frequenz: 100Hz
Modulationstiefe: 53%
Flicker: 0.1657



Dieselbe Lampe, Sensor in Sättigung:
Frequenz: 100Hz
Modulationstiefe: 25%
Flicker: 0.0669
Durch das Clipping (Sättigung) wird fälschlich ein viel zu guter Flicker gemessen.
Die Sättigung wird man mit dem Oszi gut erkennen, mit dem MM eher nicht.




Dieselbe Lampe, gemischt mit Tageslicht:
Frequenz: 100Hz
Modulationstiefe: 33%
Flicker: 0.1055




Und so etwas kann man aus Asien als Ersatz für Halogenleuchtstäbe erwerben :



Beste Grüße,
Flummi

 

[KakophonieInMoll]

Das ist ja auch alles richtig, die BPW34 ist ja auch schon keine "x-beliebige" Fotodiode und mit der BPW21 sind wir auch schon recht nahe an (sehr) guter Ausstattung. Bei 0815 Fotodiode dachte ich eher an eine 5mm-Diode aus Fernbedienungen.

Nun ist die Frage, was man als "Besonders" oder 0815 bezeichnet. Die BPW34 ist schon eine 0815 Fotodiode. Vielleicht haben wir nur ein Vokabular Problem. In den Fernbedienungen die ich besitze ist nirgens eine Fotodiode, sondern eine IR LED. Die macht halt IR Licht. Eine Fotodiode kann aus Licht einen bestenfalls in einen bestimmten Bereich proportionalen Strom oder Spannung machen. Je nach Bauteil besser geeignet für sichtbares oder unsichtbares Licht (z.B. IR Licht für die Empfänger der in Fernbeienungen verbauten LED).

 

[Flummi]

Vielleicht haben wir nur ein Vokabular Problem.

Ich denke nicht, ich widerspreche Dir ja auch nicht, sondern ergänze.
Fernbedienung sehe ich als System aus Sender und Empfänger. Am Empfänger sitzt meist eine 0815 Fotodiode oder -transistor. Meist mit IR-Bandpassfilter. Würde für Frequenzmessung ausreichen, für Flicker nicht.

Nochmal: Ich widerspreche Dir nicht, meine aber - je nachdem, was man für Ziele hat, kann man durchaus Gedanken an die geeignetsten Bauteile verschwenden.

Doch nun besser zurück zu Onkel Ottos Spektralgraphomaten

 

[Onkel Otto]

In Ermangelung einer Photodiode - ob 0815 oder nicht - habe ich im ersten Versuch einen
Photowiderstand aus dem Baukasten verwendet. Das ist zwar nicht quantitativ, aber für die
PWM-Frequenz und die sich verändernden unterschiedlichen PWM-Pulsformen bei verschieden
Helligkeitstufen reicht es längst.

Hier exemplarisch die Axtrolux EC01 SST-40 5000K auf niedriger Einstellung.






Greetings
Klaus

 

[DirkTripleD]

Sehr interessant, danke! Vielleicht interessiert ja das jemanden:

Der Kompaktflimmergrad CFD
https://www.golem.de/news/leds-schlimmes-flimmern-1907-141846-4.html

Siehe auch:

https://www.taschenlampen-forum.de/threads/schreibtischlampe-für-schulkind.79020/#post-1096394

 

[Flummi]

Nun wäre ja interessant herauszufinden, was Du mit dem Sägezahn gemessen hast. Den Helligkeitsverlauf der Lampe oder die Sprungantwort des (trägen) Fotowiderstands.

Beste Grüße,
Flummi

 

[KakophonieInMoll]

Nun auch wenn das letzte mal, dass ich mit einem Fotowiderstand gearbeitet habe über 30 Jahre her ist, hätte ich erst einmal kein Sägezahn erwartet. Interessant wäre der Vergleich mit einer klassischen Glühlampe am Stromnetz. Da ist das Ergebnis bekannt, und daher für den Vergleich gut geeignet.

Da ein Fotowiderstand eine aktive Beschaltung benötigt wie z.B. einen Spannungsteiler, oder gar eine kleine Schaltung mit Z.B. Operationsverstärker o.Ä. wäre interessant wie gemessen wurde.

 

[SammysHP]

Also so in etwa sehen Andurils 16 kHz mit einer kleinen Solarzelle und parallelem 330 Ω Widerstand auf einer alten Hameg-Röhre aus:




Und so eine Leuchtstofflampe:

 

[KakophonieInMoll]

Also so in etwa sehen Andurils 16 kHz mit einer kleinen Solarzelle und parallelem 330 Ω Widerstand auf einer alten Hameg-Röhre aus:

Das ist für mich klar im Erwartungsbereich.

Die Leuchtstofflampe sollte 100Hz haben - wenn sie klassisch angesteuert wird, eine normal Glühlampe am 230v Strom auch.

 

[Onkel Otto]

Der Spannungsverlauf im oben gezeigten Screenshot vom Skope ist invertiert
dargestellt und zeigt einen Dutycycle von geschätzt ca. 1-2% (oder kleiner?).

Ich versorge den Photowiderstand mit 5V und messe den Spannungsabfall
über einem in Serie geschalteten 2k Ohm Widerstand.

Morgen mehr ...

Greetings
Klaus

 

[Onkel Otto]

Noch auf der Suche nach einer Glühbirne als Referenz, vorab etwas zum Aufbau.

Ich habe nun eine 5mm LED mit den Signalen eines Funktionsgenerators gespeist, um zu sehen
bis zu welcher PWM Frequenz der Fotowiderstand noch brauchbare DutyCycle-Werte liefert.




Im Vergleich zum oben gezeigten Bild ist die PWM Frequenz identisch (7.86kHz), der DutyCycle aber mit 10%
viel höher, so dass die ansteigende Flanke auch als solche zu erkennen ist.



...
..
.

So, 220V Glühbirne gefunden, 25W, (den Hilfe-Text bitte ignorieren)



--> sauberer Sinus, 100 Hz.


und 5mm LED @ 1kHz und DutyCycle 50%




Greetings
Klaus

 

[KakophonieInMoll]

@Onkel Otto und wie sieht die Signalform aus, wenn die LED bei 50Hz betrieben wird mit einem Rechteck?

Hintergrund der Frage, so wie es ausschaut, ist ein Fotowiderstand wohl zu träge, daher die Frage.

 

[Onkel Otto]

Ja, der Fotowiderstand ist sehr langsam. So lange ich empfindlich genug messen konnte
und das S/N-Ratio unproblematisch ist, stört es bei den hier üblichen Frequenzen bis ca.
20 kHz kaum. Der PWM DutyCyle ist hinreichend genau bestimmbar.

Aber es geht natürlich besser .

Hier ein Vergleich bei 50 Hz Rechteck an der roten 5mm LED.

Kanal 1 : PIN-Diode (vermutlich, da aus einer Schrottkiste)
Kanal 2 : Fotowiderstand







Greetings
Klaus

 

[Onkel Otto]

Ich habe noch etwas gesucht und ein paar Oberflächensperrschicht-Detektoren (SBD)
gefunden. 150 bzw. 300 mm² und zur PWM-Messung prima geeignet - so einen denn
die wönzige Cf-252 Kontamination nicht stört.






Beim stufenlosen Ramping von low nach high sehe ich bei den Adúril-Lampen zunächst
eine Grundfrequenz von knapp 4 kHz, dann ca. 8 kHz und schließlich 16 kHz.

Greetings
Klaus