Diebstahlsicherung oder Näherungsdetektor
Ein Beitrag zum Schaltungs-Wettbewerb
2019
von Gerd Schmidt
von Gerd Schmidt
Die hier vorgestellte Schaltung besteht aus zwei Teilen, einem induktiven Sender und einem induktiven Empfänger. Der Oszillator arbeitet in Gate-Schaltung. Die Rückkopplung erfolgt über den Sourceanschluss, an den ein Teil der Spannung des Schwingkreises gegeben wird. Je nach Schwingkreisgüte und L/C-Verhältnis muss eventuell C2 deutlich größer als C1 gewählt werden, um eine höhere Rückkopplungsspannung zu erreichen. Als Anhaltspunkt für kleine L sei C2:C1 = 1:1, für große L kann dies bis auf C2:C1 = 5:1 gesteigert werden. Auch bei der Spule besteht eine weitgehende Freiheit der Bauform. Von zylindrischen und flachen Luftspulen über Wabenspulen bis hin zu Spulen mit kleinen und großen Ferritkernen kann jede denkbare Bauform verwendet werden. Dies kommt wiederum einem verdeckten Einbau in Gegenstände und Behältnisse entgegen. Auch die Stromversorgung ist unkritisch. Ausgehend vom Adventskalender habe ich eine 9 V Blockbatterie eingesetzt und alternativ mit 3 V (Li-Knopfzelle oder 2*1,5 V AA oder AAA) experimentiert. Durch einen größeren Sourcewiderstand kann die Stromaufnahme auf Kosten der Reichweite und unter Gewinn von Betriebsdauer verringert werden. Dabei muss jedoch beachtet werden, dass je nach Schwingkreisgüte die Verstärkung unter 1 fallen kann, so dass die Schwingungen aussetzen. Hier ist Experimentieren angesagt!
Als Spulen habe ich zwei Luftspulen aus 0,25 mm kunststoffisolierter Cu-Litze gewickelt. Jede Spule hat 40 Windungen und einen mittleren Durchmesser von 8 cm. Die Windungen werden von Kabelbindern zusammengehalten. Als Wickelkörper diente eine 0,5 l Spritzflasche, die normalerweise zum Wässern des Lötschwämmchens verwendet wird. Bei einer Messfrequenz von 200 kHz hat Spule #1 eine Induktivität von 219,6 µH, Spule #2 besitzt 216,7 µH; beide Spulen sind quasi identisch. Als Schwingkreiskondensatoren habe ich jeweils 2 * 10 nF verwendet. Die Kondensatoren wurden nicht ausgemessen und die Schwingkreise auch nicht auf Resonanz abgeglichen.
Der Empfänger sollte ursprünglich aus einem resonanten Schwingkreis, einer Fet-Verstärkerstufe und einem Signalindikator bestehen. Beim Zusammenbau der Schaltung habe ich mit dem Led-Indikator begonnen und zur Probe zuerst nur die Spule und dann den Schwingkreis angeschlossen. Zu meiner Freude funktionierte die Schaltung in beiden Fällen bereits in dieser abgespeckten Form zufriedenstellend, so dass bereits diese Schaltungsvarianten praktisch eingesetzt werden kann. Mit dem Vorverstärker erhöhen sich die Empfindlichkeit und die Reichweite.
Die Spulen können koaxial (die Sendespule wird genau über der auf dem Tisch liegenden Empangsspule angehoben) oder koplanar (Sende- und Empfangsspule liegen auf der Tischoberfläche und werden voneinander weggeschoben) angeordnet werden. gemessen wurde jeweils von Zentrum zu Zentrum der Spulen. Folgende Reichweiten wurden mit dem Boards erzielt:
Tx 9 V, koaxiale Anordnung, nur Detektor, kein Schwingkreis: 6 cm
Tx 9 V, koaxiale Anordnung, Detektor, Schwingkreis: 30 cm
Tx 3 V, „ , „ , „ 16 cm
Tx 9 V, koaxiale Anordnung, wie im Schaltplan gezeichnet: 40 cm
Tx 3 V , „ , „ 24 cm
Bei koplanarer Anordnung der Spulen wurden die Reichweiten jeweils um einige Zentimeter kleiner, von 30 cm auf 25 cm und von 16 cm auf 14 cm.
Die praktische Anwendung dieses Schaltungsvorschlags beinhaltet zwei Optionen. Befindet sich der aktive Sender resp. die Sendespule in der Nähe des Empfängers resp. der Empfangsspule, so wird die Led aufleuchten. Das Aufleuchten der Led zeigt somit die Anwesenheit oder Annäherung des Senders an. Ist die Led aus, so ist der Sender abwesend oder entfernt. Die Schaltung kann somit als Annäherungsdetektor arbeiten und die räumliche Annäherung des Senders anzeigen oder sie kann als Diebstahlsicherung arbeiten und das Entfernen des Senders detektieren. Es dürfte jeder Hobbyelektronikerin oder jedem Hobbyelektroniker leichtfallen, die Schaltung je nach Anwendungszweck zu erweitern und zu ergänzen. Die Led könnte z. B. Teil eines Optokopplers sein, ein Warnton könnte eingeschaltet werden u. s. w.. Die Gestaltung der Spule hängt von der Anwendung und der Phantasie des Einsatzes ab. Eine flache Spule und eine Knopfzelle lassen sich in eine Wand oder einen Boden integrieren, eine Miniatur-Ferritspule und eine Zink-Luft-Zelle passen bequem in einen zuckerwürfelgroßen Hohlraum. Nur die eigene Vorstellungskraft setzt den möglichen Anwendungen Grenzen. Viel Spaß beim Experimentieren