22. Dezember: 50 Hz PLL

In Europa bringen uns die Stromnetze einen Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hz ins Haus. Diese Netzfrequenz ist in der Nähe von elektrischen Geräten allgegenwärtig. Sie ist zum einen sehr genau, so dass sogar Uhren damit laufen, z.B. im Backofen oder in der Mikrowelle. Zum anderen kann sie beim Aufbau von elektronischen Schaltung mächtig als Störsignal nerven.

Die heutige Schaltung ist ein 50 Hz Empfänger. Der Transistor ist als empfindlicher Verstärker geschaltet. Setze einen der langen Schaltdrahtstücke an die Basis vom Transistor, im Bild gelb gezeichnet. Dieser Draht wirkt als Antenne. Wenn Du ihn in die Nähe von einem 50 Hz Sender hältst, wird der Transistor das Signal etwa 500-fach verstärkt über den Elko an das SIGNAL_IN vom Phasencomparator schicken.

Der VCO ist so beschaltet, dass er ungefährt zwischen 0 und 100 Hz schwingen kann, also so dass die 50 Hz etwa die Mittenfrequenz ist. Dazu musste ich zwei Kondensatoren parallel an PIN 6 und 7 setzen. Du kann hier versuchen, mit den optionalen Bauteilen der letzten Tage zu optimieren. Diese Frequenzen kannst Du austesten, indem Du den PIN 9 mal mit (+) oder mit PIN 13 verbindest. Vielleicht kannst Du dazu die App phyphox nehmen, allerdings funktioniert deren Tongenerator bei den tiefen Frequenzen nicht sehr zuverlässig.

Die grüne LED zeigt die Steuerspannung für den VCO an. Normalerweise flackert sie ja ein wenig, dies wird heute durch einen weiteren ELKO herausgefiltert.

Wenn Du die Antenne nun in die Nähe von einem elektrischen Gerät hälst, hörst Du das typische 50 Hz Brummen. Die grüne LED sollte mit mittlerer Helligkeit ohne groß zu flackern leuchten. Dann ist der PLL auf die 50 Hz eingerastet.

Dankbare Geräte bei mir sind übrigens: LED-Glühbirnen oder meine Kaffeemaschine sowie ausgerechnet die Lampe an meinem Labor-Tisch. Die werde ich wohl bei empfindlichen Aufbauten demnächst besser vom Netz trennen.

Am Oszilloskop kann man das Einrasten schön sehen (ich hab ja meine Lampe). Blau ist das 50 Hz "Stör"-Signal, abgegriffen an PIN 13. Und gelb ist der Ausgang vom VCO, also PIN 4. Der PLL macht aus dem etwas schmutzigen Einganssignal ein sauberes digitales. Im Prinzip könnte man dies nun als Basis von z.B. einer Uhr nehmen.