statische aufladung

Forum - Technik & Flugzeuge
  • Weil wir gerade so schön am Spekuladisieren sind. Es gibt Untersuchungen zum Verhalten von Microkontrollern bei Spannungseinbrüchen in der Stromversorung. Da genügt ein Loch von wenigen Mikrosekunden, um sie komplett aus dem Gleichgewicht zu bringen. Das siehst du am Multimeter nicht mal. Und in deinem Navi werkelt genau so ein Rechenknecht.
    Ich setze ein Bier auf ein Problem mit der Betriebsspannung.

    Ulf
  • und was hat jetzt meine antenne mit der betriebspannung zu tun?
  • Erst mal eine Tasse Kaffee machen ... das schreiben könnte länger dauern. Im Moment muss ich meine Gedanken irgendwie sortieren um überhaupt einen Anfang zu finden. Ich versuche es einfach mal:

    Vorwort

    Ein Abstürzen oder sogar Ausschalten von anderen elektronischen Geräten durch reine HF-Spannung habe ich schon oft erlebt. Selbst einen PC konnte ich mittels Funkgerät zum „einfrieren” bewegen - nicht nachmachen.  Hier im Forum hab ich das Problem, wie erklärt man das was um eine Antenne beim Senden passiert. Natürlich ist es immer besser, sich das Problem vor Ort selber anzusehen. So aus der Ferne kann man immer nur vermuten.

    Zusammenbruch der Spannung?

    Hier sollte man die Begriffe mal trennen, damit man versteht was damit überhaupt gemeint ist. Spannung ist Volt, Strom ist Ampere. Die meisten Geräte (ausgehend von 12Volt) können Schwankungen von 2 Volt durchaus vertragen. Das liegt einfach daran, dass die meisten intern mit 9 oder 10 Volt arbeiten und dazu einen Spannungsstabilisator haben. Bedeutet, wenn die Spannung (also Volt) von 12 Volt mal auf 10 Volt zurück geht, läuft das Gerät immer noch. Natürlich ist da auch irgendwo das Ende der Fahnenstange erreicht. Der eigentliche Zusammenbruch liegt aber beim Stromverbrauch. Nehmen wir an, eine Spannungsquelle liefert 12Volt und 2000mA. Ein Funkgerät wird angeschlossen und eingeschaltet.  Beim Empfang zieht das Funkgerät vielleicht so 500mA. Beim Senden brauch das Funkgerät allerdings mehr Strom (die Ausgangsleistung muss ja irgendwo her kommen) und zieht jetzt 1700mA bei 5Watt Sendeleistung.

    Ich weis nicht was ein GPS für ein Stromverbrauch hat, aber ich spinne einfach mal weiter: An unsere Spannungsquelle schließen wir nun noch ein GPS mit an. Das GPS verbraucht vielleicht 500mA. Ist das Funkgerät auf Empfang und das GPS eingeschaltet, haben wir einen Gesamtverbrauch von 1000mA. Da unsere Spannungsquelle 2000mA liefert, also alles kein Problem. Jetzt gehen wir aber mit dem Funkgerät auf Sendung. Zusammen mit dem GPS liegt der Verbrauch jetzt bei 2200mA. Und hier entsteht jetzt der eigentliche Zusammenbruch. Das Funkgerät will unbedingt die Sendeleistung von 5Watt erreichen uns „saugt” alles an Strom was vorhanden ist. Für das GPS-Gerät bleibt nicht mehr viel übrig, die Halbleiter können nicht mehr mit der erforderlichen Leistung betrieben werden. Je nach dem wie das Gerät gebaut wurde, bliebt es stehen oder geht sofort aus.

    Aber, und nun kommt ein kleiner und wesentlicher Punkt. So ein Zusammenbruch ist zu 90% nicht von einer Frequenz noch von einer Erdung abhängig. Wir erinnern uns das „marvin” aber genau dieses Verhalten mit erwähnt hatte.

    Die Sache mit der HF und dem GPS

    Zunächst muss man erwähnt werden, dass beim Senden ein Strom-Spannungs-Bauch um die Antenne herum entsteht. Man muss sich das wie eine Keule vorstellen die im Kreis verläuft (bei Stabantennen). Und die Richtung die diese Keule bestimmt nennt man Richtwirkung oder Abstrahlrichtung. So eine „Stabantenne” (auch Wendelantenne) ist ein Rundstrahler (elektrisch offener Dipol). Logisch, schließlich will man in alle Richtungen empfangen und senden können. Also um die Antenne herum entsteht beim Senden ein Feld aus HF-Spannung. Ähnlich wie bei einem Blitz, nur nicht ganz so hoch, sind im Nahbereich so hohe Spannungen - man sogar eine Glühlampe zum leuchten bringen kann. Ich weis nicht was die Flugfunkgeräte so als Ausgangsleistung haben, aber so bei 5 Watt sind im Nahfeld HF-Spannungen zwischen 2 bis 5 Volt durchaus möglich. Nahfeld im Sinne von wenigen Metern von der Antenne entfernt. Solche Stabantennen sind im Grunde nichts anderes als offene Schwingkreise. Jede Veränderungen durch Erdung oder Gegengewichte (künstliche Masse) verändert die Abstrahlrichtung der Antenne. Sprich, die Keule mit dem Strom-Spannungs-Bauch wird in eine andere Richtung gelenkt. Diese Richtwirkung bezieht sich übrigens nicht auf das Senden sondern auch auf das Empfangen!

    Aber zurück zu diesem Strom-Spannungs-Bauch der beim Senden um die Antenne entsteht. Wenn die Funkanlage richtig schön sauber installiert, die richtige Antenne angebracht wurde, dann wird die (fast) ganze Sendeleistung über die Antenne abgestrahlt - die Antenne ist also in Resonanz (im elektrischen Sinne) mit dem Funkgerät und der eingestellten Frequenz. Die HF-Leistung kann also über die Antenne komplett abgestrahlt werden - ein perfekter Zustand.

    Jetzt ist aber ein Teil der Sendeanlage fehlerhaft - die Antenne ist defekt. Aus irgendwelchen Gründen hat die Antenne im Inneren einen Bruch an der Verkürzungspule. Die Folge: Die Antenne ist nicht mehr in Resonanz mit der Frequenz. Die vom Sender kommende HF-Leistung kann nicht mehr komplett über die Antenne abgestrahlt werden. Ein Teil der HF-Spannung fließt praktisch wieder zurück zum Funkgerät. Das Verhältnis von „vorlaufender” und „zurücklaufender” Energie ist dann mal einfach gesagt die sogenannte Stehwelle.

    Weiter gehts ... ein Teil der Sendeleistung geht also über das Antennenkabel zurück zum Funkgerät. Bei ganz groben Fehlanpassungen wird das Funkgerät im Bereich der HF-Endstufe deutlich warm bis sehr heiß. Da ein Teil dieser Energie nicht über die Antenne abgestrahlt werden konnte, kann es im schlimmsten Falle passieren, dass das Antennenkabel selber strahlt - das sollte nie passieren. Jetzt haben wir also einen Strom-Spannungs-Bauch auch um das Antennenkabel herum. Hinzu kommt die Eigenschaft, dass sich dadurch auch Mantelwellen (HF-Energie auf dem Außenmantel des Kabels) auf dem Antennenkabel bilden können. Und dann haben wir auch Spannungen an Stellen, wo eigentlich keine sein sollten.

    Schaltkreise sind in heutiger Technik sehr empfindliche Bauelemente. Kleinste Schwankungen bei Strom oder Spannung reichen aus und die Schaltkreise reagieren nicht mehr - CPUs sind da generell sehr empfindlich. Hinzu kommt leider die Tatsache, dass nicht überall Qualitätsware eingebaut ist - wie oft ließt man „Made in Taiwan”. So ein GPS besteht aber auch aus einer Empfangsantenne. Mal ist es eine externe Antenne oder mal eine gedruckte Leiterbahn auf einer Platine. Und nun kommt das eigentliche Problem im Zusammenhang mit wilder im Raum strahlende HF-Spannung.

    Auch HF-Spannung kann im Nah-Bereich vom Strom-Spannungs-Bauch eine Induktionsspannung erzeugen. Sie muss nicht unbedingt sehr hoch sein, aber sie erzeugt eine Spannung an Orten wo sie nicht sein sollte. Übrigens, mit dem Prinzip wird eine Stehwelle gemessen (galvanische Trennung). Wenn nun das GPS-Gerät in der Nähe von einem Spannungsfeld ist, kann im inneren Spannungen an Stellen entstehen wo eigentlich keine sein sollten. Die Folge davon: Schaltkreise bekommen Fehlimpulse, falsche Spannungen, und ganz besonders CPUs sind da sehr empfindlich und bleiben im schlimmsten Falle stehen.

    Hinzu kommen aber nun noch weitere Faktoren

    Eine Tatsache ist, dass keine Antenne (also auch zum Senden) der Welt über einen großen Frequenzbereich immer perfekt in Resonanz ist. Der Grund liegt einfach in der Mechanik. Mit Veränderung der Frequenz strahlt die Antenne auf unteren (z.B. 122MHz) Frequenzen vielleicht besser ab als auf oberen (z.B. 130MHz). Gleiches Verhalten ist auch, wenn die Antenne defekt ist, und aufgrund dessen die HF sich im Raum verteilt. Dann ist diese, nennen wir es Störspannung, mal stärker und mal schwacher.

    Ein weiterer Faktor ist das GPS selber. GPS empfangen und mit Funkgerät senden geht nur, wenn alle Komponenten sauber installiert wurden. Die Frequenzen vom Flugfunk können durch Oberwellen direkt im GPS den Empfänger „dicht” machen. Die Eingangsempfindlichkeit der Empfänger liegt meist bei wenigen µVolt. Wenn dort also im Nahfeld einer HF-Spannung nur wenige mVolt am Empfänger anliegen, dann ist das GPS ebenfalls außer Gefecht gesetzt. In Deutschland werden wohl für GPS diese Frequenzen benutzt:
    GPS L1 1575,42 = entspricht etwa die 12./13. Oberwelle einer Funkfunkfrequenz
    GPS L2 1227.60 = entspricht etwa die 10. Oberwelle einer Funkfunkfrequenz

    Die Sache mit dem Handy

    Im Prinzip kennt aber jeder bereits dieses Verhalten von Störeinstrahlung. Unser Handy, unser geliebtes iPhone, Smartphone oder wie auch immer. Kommt man mit dem Handy einem Radio oder Lautsprecher zu nahe, dann können wir die Datenimpulse im Lautsprecher laut mithören. Im Grunde ist das nicht anderes, wie oben bereits beschrieben. Eine Spannung, erzeugt vom Handy, erzeugt im Radio oder direkt im Lautsprecher eine Induktionsspannung. Nur mit dem Unterschied, dass ein Funkgerät mehr Sendeleistung erzeugt als ein Handy. Mehr Spannung, mehr Induktion, mehr Schaden.

    Ende

    Sorry, ist doch etwas lang geworden. Vielleicht konnte ich aber mit meinem „gesabbel” die Sache etwas näher beleuchten. Jedenfalls beziehe ich mich auf Erfahrungen, Experimente, Messungen die ich über viele Jahre gemacht habe.

    Nachtrag

    Ja Spannungsfehler, welcher Art auch immer könnte man locker mit einem Spannungsmesser (digital oder analog) zusätzliche überprüfen. Hier könnte man auch den Stromverbrauch in Abhängigkeit mit der Frequenz mal beim Senden messen. Setzt voraus, dass richtig bei Volt und Ampere gemessen wird ;-)

    ... jetzt brauch ich neuen Kaffee.
  • MediaCix schrieb:
    ... jetzt brauch ich neuen Kaffee.

    Hast Du Dir auch verdient :-)

    Danke für den Vortrag.

    UWE
  • marvin schrieb:
    Neue Batterie - auch wenn nicht wichtig ist drin. Wenn der motor läuft hab ich am  UL-mip  sauber 14,1 -14,2 V anliegen.

    Offensichtlich hast Du aber bisher nicht direkt am T7 gemessen, oder? Was am MIP bei laufendem Motor anliegt ist dabei nicht so interessant, denn das liefert wohl die Ladeelektronik. Auch müssen neue Batterien nicht unbedingt ausreichend geladen sein.


    Michael


  • MediaCix schrieb:
    ...HF-Spannung habe ich schon oft erlebt. Selbst einen PC konnte ich mittels Funkgerät zum „einfrieren” bewegen - nicht nachmachen....


    ...beim Senden ein Feld aus HF-Spannung. Ähnlich wie bei einem Blitz, nur nicht ganz so hoch, sind im Nahbereich so hohe Spannungen - man sogar eine Glühlampe zum leuchten bringen kann. Ich weis nicht was die Flugfunkgeräte so als Ausgangsleistung haben, aber so bei 5 Watt sind im Nahfeld HF-Spannungen zwischen 2 bis 5 Volt durchaus möglich. ...


    Kannst Du mir das bitte näher erklären? Was meinst Du mit HF-Spannung? Wie kommst Du auf diese Werte?

    Ich tippe ja auch auf simple Schwankungen in der Versorgungsspannung. Und wie kann ich hier die Zitatebene einstellen?!?
  • Klasse MediaCix, habe deinen Beitrag in meiner ′Wissensdatenbank′ abgespeichert. Danke und Daumen hoch! 
  • Karl-Alfred_Roemer schrieb:
    Klasse MediaCix, habe deinen Beitrag in meiner ′Wissensdatenbank′ abgespeichert. Danke und Daumen hoch! 
    ...da ist einiges fachlich nicht ganz korrekt, wie einiges in diesem Thread (z.B. die Theorien zum Faradayschen Käfig). Egal, Ferndiagnosen sind nicht einfach. Am wahrscheinlichsten sind simple Spannungsschwankungen. Die Spannung des Boardnetzes sollte auf jedenfall auch mal unter Last gecheckt werden.

    Gruss Walter
  • WalterG schrieb:
    Karl-Alfred_Roemer schrieb:
    Klasse MediaCix, habe deinen Beitrag in meiner ′Wissensdatenbank′ abgespeichert. Danke und Daumen hoch! 
    ...da ist einiges fachlich nicht ganz korrekt, wie einiges in diesem Thread (z.B. die Theorien zum Faradayschen Käfig). ....

    Gruss Walter

    Walter, dann klär uns doch bitte auf!

    Rüdiger


  • @Walter
    Du hast Recht, das mit dem Faraday-Käfig ist sachlich wirklich falsch.  Aber dieser Behauptung steht ja nicht in MediaCix Beitrag, sondern ganz vorne irgendwo, wo der Thread noch eher eine Art Brainstorming war. Sollte man ganz schnell vergessen. 

    Bemerkenswert an diesem Fall sind zwei Dinge:
    1. Das Problem hängt von der eingestellten Funkfrequenz ab
    2. Das Problem wurde rein durch die neue Antenne behoben. 

    Der Beitrag von MediaCix erklärt beides. 
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