Optimale Spule!?

[MarkChampagn]

Hallo Forum,

beim Bau eines PI- Detektors bin ich nun bei dem Problem der 'optimalen' Spule
angekommen.

In manchen Beschreibungen wird ja einfach ein wenig Draht hergenommen und
irgendwie zum Kreis geformt. Die Erfolge der Nachbauer sind dann auch
entsprechend gemischt...

Oft wird auch die Wicklungskapazität und das Isolationsmaterial (Lackdraht oder
Litze) als Problem angeführt.

Also nun meine Frage: Wer hat selbst praktische Erfahrungen oder Versuche zum
Thema 'Suchspule' unternommen und kann mir ein paar Tipps geben?

Da ich im Moment mit meiner Bastelei wegen eines fehlenden Bauteils etwas
ausgebremst bin, habe ich auch mal ein paar 'Trockenexperimente' mit
Simulationen gemacht. Als 'Opfer' diente eine ebene Spiral- Spule zunächst mit
engem und weitem Wicklungsabstand (also kleiner und großer Steigung). Dann habe
ich mir den Betrag der magnetische Flußdichte darstellen lassen. Die Bilder
zeigen, daß offenbar eine Spule mit lockerem Aufbau (weiter Wicklungsabstand)
besser mit kleinen Objekten zurecht kommt...

Hat jemand so etwas schon mal praktisch ausprobiert?

Gruß

M.C.

[CoinHunter]

Spulen

Hallo MarkChampagn,

eigentlich ist das Thema Spule kein Thema. lol Erstmal kannst Du bei modernen Detektoren und bei PI Detektoren im speziellen, Wicklungskapazität, HF-Litze usw. gleich wieder vergessen, weil sie absolut keine Rolle spielen. Alle modernen Detektoren arbeiten im Bereich von wenigen kHz. HF-Litze und Wicklungskapazität sind nur nennenswert im Zusammenhang mit BFO Detektoren, die arbeiten in der Regel ab etwa 100kHz aufwärts. Auch die Homogenität der Spule ist nicht sooooo wichtig, so lange Du kein wildes Drahtknäuel produzierst. Benutzen kannst Du jeden Draht den Du willst. Ob Teflon, Lack, Seide oder Emailleisoliert spielt wirklich keine Rolle. Was wirklich die Leistung verbessert ist zum Beispiel eine zweiteilige Spule. Um möglichst viel Energie in den Boden auf ein kleines Objekt zu bekommen brauchst Du einen kleinen Durchmesser, so dass die Feldliniendichte sehr hoch ist. Das führt dazu dass Du mehr Energie in ein kleines Objekt einbringst und es entsprechend mehr "reflektiert". Um beim Empfang viel reflektierte Energie in die Spule zu bekommen brauchst Du einen großen Durchmesser, damit möglichst viele Feldlinien DURCH die Spule laufen.

Gruß CoinHunter

[MarkChampagn]

Planare Spiralspule

Hallo CoinHunter

nun ja, das Thema Spule wird zumindest immer mal wieder diskutiert, wenn es um
Selbstbau geht. An einem Komplettgerät wird man wohl nur selten eine Spule
austauschen wollen.

Tatsächlich arbeitet ein PI- Detektor mit einer relativ niedrigen Pulsfrequenz.
Allerdings will man ja einen relativ kurzen (Rechteck-) Puls mit entsprechend
kurzer Anstiegszeit erzielen. Da kommen schon höhere Frequenzen ins Spiel
und das die Wicklungskapazität dann auch einen Einfluß haben kann, sieht man
schon bei der Auswahl des Dämpfungswiderstandes.

Die Aufteilung der Spule scheint eine gute Idee zu sein. Eigentlich ist eine
Spiralspule ja auch nur die Fortsetzung dieses Prinzips. Ich habe so etwas in
der Praxis aber noch nie gesehen (daher meine Frage an dieses Forum), werde es
aber selbst mal ausprobieren.

In der Rubrik 'Neueinsteigerfragen' wurde neulich auch ein Nebeneffekt der
'traditionellen' Spule beschrieben: 'Es sieht so aus, als ob der Fund vor mir
wegläuft...' . Hier konzentriert sich das Feld eben nicht in der Mitte der
Spule, wie man leicht annehmen könnte, sondern eher im Bereich der Wicklungen
(also der orange-rote Bereich).

Gruß

M.C.

[CoinHunter]

Re: Planare Spiralspule

Original geschrieben von MarkChampagn


....

Tatsächlich arbeitet ein PI- Detektor mit einer relativ niedrigen Pulsfrequenz.
Allerdings will man ja einen relativ kurzen (Rechteck-) Puls mit entsprechend
kurzer Anstiegszeit erzielen. Da kommen schon höhere Frequenzen ins Spiel
und das die Wicklungskapazität dann auch einen Einfluß haben kann, sieht man
schon bei der Auswahl des Dämpfungswiderstandes.

Hallo Mark,

ich Glaube da bringst Du was Durcheinander. Die Anstiegsgeschwindigkeit und ein kurzer Impuls haben nichts mit der Frequenz zu tun. Erstere ist wichtig um im (Ziel-) Objekt eine möglichst hohe Spannung zu induzieren (Generatorprinzip). Die Höhe der induzierten Spannung ist unter anderem linear abhängig von der Änderungsgeschwindigkeit. Die Länge (oder Kürze) des Impulses ist nur indirekt von der Frequenz abhängig und kann maximal 1/f annehmen solange das daraus resultierende Tastverhältnis größer 1:0 ist. Man hält den Puls natürlich möglichst kurz um Strom zu sparen. Der Puls wird mindestens solange eingeschaltet bis der maximale Strom durch die Spule fließt und dann möglichst schnell wieder aus. Der Grund ist der gleiche wie für die Anstiegszeit. Glaube es mir ruhig, die Wicklungskapazität hat überhaupt keinen messbaren Einfluss.


Gruß CoinHunter

[MarkChampagn]

Hallo CoinHunter,

vielen Dank für Deine Einschätzung! Ob Lack oder PVC- Isolation besser sei wird
ja öfters diskutiert (und dann mit der materialabhängigen Wicklungskapazität
argumentiert).

So richtig habe ich daran auch nie geglaubt. Wenn man sich Anzahl und Abstand
der Windungen (also quasi die 'Platten' eines Kondensators) ansieht, dann kann
da auch nicht soo viel zusammen kommen. Nur findet man dazu kaum 'echte'
Informationen.

Wichtiger scheint mir allerdings ein möglichst hoher Spulenstrom zu sein. In den
verfügbaren Beschreibungen wird aber nur mit der relativ geringen
Versorgungsspannung gearbeitet. Vielleicht läßt sich ja hier noch ein wenig
herauskitzeln (solange die anderen Bauteile nicht 'durchfeuern').

Jetzt werde ich erst mal mit praktischen Versuchen beginnen, da ich die Bauteile
für mein Projekt nun mittlerweile zusammen habe.

Gruß

M.C.

[CoinHunter]

Original geschrieben von MarkChampagn

Wichtiger scheint mir allerdings ein möglichst hoher Spulenstrom zu sein. In den
verfügbaren Beschreibungen wird aber nur mit der relativ geringen
Versorgungsspannung gearbeitet. Vielleicht läßt sich ja hier noch ein wenig
herauskitzeln (solange die anderen Bauteile nicht 'durchfeuern').

Hallo Mark,

das ist genau richtig. Die Spule muss auf Grund der geringen Versorgungsspannung sehr niederohmig sein. In der Praxis 1 - 2, vielleicht auch noch drei Ohm. Wegen des "durchfeuerns" brauchst Du Dir keine Sorgen machen. Die verwendeten Transistoren werden sehr schnell in die Sättigung getrieben und vertragen auch recht hohe Kollektor- oder Drain-Source-Ströme.

Gruß CH

[Norbert]

Hallo CoinHunter!

Und die Wicklungskapazität hat doch einen Einfluß!

Durch den Dämpfungswiderstand will man ja die Energie aus der Spule so schnell wie möglich rausbekommen. Bitte häng dich jetzt nicht an meiner Formulierung auf - du weißt was ich meine.
Manche Objekte liefern nur ein sehr kurzes Signal und das zeitlich sehr nahe dem Ausschalten der Spule.
Je höher nun die Windungskapazität ist umso mehr neigt das ganze während der Dämpfung zum Schwingen. Und das will man ja verhindern.

[Queen]

Hallo Norbert,

das ist falsch! Der Einfluß der Spulenkapazität ist verschwindent gering und hat höchstens einen positiven Einfluss. Ich drücke es mal etwas laienhaft aber vielleicht besser verständliche aus: Die Spule (induktiv) "wehrt" sich gegen jegliche Zustandsveränderung des Magnetfeldes, sowohl beim Aufbau, wie auch beim Abbau. Die Kapazität wirkt dem entgegen. Im Idealfall sind induktiver und kapazitiver Blindwiderstand gleich groß. Dieser nicht gewollte Schwingkreis befände sich dann in Resonanz. Dabei ist zu unterscheiden zwischen Serien- und Parallelresonanz. Bei der Serienresonanz kommt es zur Stromüberhöhung, im anderen Fall zur Spannungsüberhöhung. Durch den Spulenaufbau gibt es sowohl Kapazitäten die parallel zur Induktivität, wie auch solche die in Reihe dazu wirken. Beides käme uns, wenn genügend groß, entgegen. Serienresonanz zum schnellen Aufbau eines hohen Stromes, Parallelresonanz um die aus dem reflektierten Magnetfeld, das aus den Wirbelströmen im Objekt entsteht, induzierte Spannung in der Spule zu verstärken. Alles was für die Metalldetektion wichtig ist, spielt sich nur in der Zeit ab, während sich das durch die Spule aufgbaute Magnetfeld ändert, also während des Aufbaues und des Abbaues des Felds. Je schneller das ganze geht, um so besser ist die Empfindlichkeit des Detektors. Das statische Magnetfeld, das die Spule nach dem vollständigen Aufbau umgibt wirkt sich nicht mehr auf die Suchleistung aus und kostet nur unnötig Energie weil der Strom die Batterien belastet. Es würde sich allenfalls durch die Bewegung der Spule über das Objekt auswirken. Aber so schnell dass es hier zu einer spürbaren Auswirkung kommt, kannst Du die Spule gar nicht schwenken. Auswirkungen dieser parasitären Kapazitäten gibt es allenfalls bei BFO- oder VLF- Geräten wenn man einfach eine andere Spule benutzt, weil sich dadurch die Frequenzen verändern könnten. Aber auch das ist zumindest für die Sendespule unerheblich, da moderne VLF-Detektoren nicht mit freilaufenden, sondern gewöhnlich mit Quarz- oder PLL- stabilisierten Oszillatoren arbeiten.

Gruß CH

[Norbert]

Hallo Queen!

Ich muss zugeben, dass ich das mit der Induktivität während meiner Ausbildung zum Elektrotechniker nie ganz verstanden habe.
Aber warum brauche ich dann bei 2 Spulen, die den gleichen Ohmschen Widerstand haben, die gleiche Windungszahl und gleiche Induktivität, gleicher Spulendurchmesser, gleicher Wicklungsaufbau (nur 2 unterschiedliche Drähte) verschiedene Dämpfunswiderstände?
Bei der Spule mit dünner Isolation brauche ich einen kleinere Widerstand, damit das ganze nicht zu viel schwingt. Bei der Spule mit dicker Isolation kann ich einen viel höheren Widerstand verwenden, die Spannung ist dadurch schneller abgebaut.

[CoinHunter]

Hallo Norbert,

das war ich. Queen ist meine Tochter und ebenfalls Schatzsucherin. Sie war wohl mal wieder an Pappis Computer und hatte sich unter ihrem Pseudonym eingeloggt. Ich habe das nicht gleich gemerkt.

Gruß CoinHunter

[Norbert]

Und ich habe mich schon gewundert warum sich eine Kosmetikerin so gut mit Spulenkapazitäten auskennt.

Aber dann geht die Frage an dich

[CoinHunter]

Hallo Norbert,

welche Dämpfungswiderstände meinst Du? Durch die mehr oder weniger kompakte oder homogene Spule, kann sich die Induktivität ändern und damit die Empfindlichkeit.

Gruß CH

[CoinHunter]

Original geschrieben von Norbert
Und ich habe mich schon gewundert warum sich eine Kosmetikerin so gut mit Spulenkapazitäten auskennt.

Aber dann geht die Frage an dich

Sie ist gerade in der Ausbildung

Gruß CH