Spule Details - Versionsgeschichte

MatthiasFuss: /* Linearsensor: Spule */ Rechtschreibfehler reduziert

2009-01-25T17:34:48Z

Linearsensor: Spule: Rechtschreibfehler reduziert

← Nächstältere Version		Version vom 25. Januar 2009, 17:34 Uhr
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	Die gegnerische Spielstange taucht in eine Luftspule ein. Hierbei wird deren Induktivität verändert. Diese Veränderung wird anschließend gemesssen.		Die gegnerische Spielstange taucht in eine Luftspule ein. Hierbei wird deren Induktivität verändert. Diese Veränderung wird anschließend gemesssen.
	=== Hintergrund ===		=== Hintergrund ===
	Technisch betrachtet entstehen dabei zwei in Serie geschaltete Spulen - eine mit Eisenkern und eine Luftspule. Je nach Eintauchtiefe ändert sich das Verhältnis der beiden Spulen zueinander. Da dabei die Gesamtinduktivität betrachtet wird ~~interressiert~~ nur die Summe beider ~~Teil-Induktivitäten~~. Zieht man hierzu die allgemeine Formel für die Induktivität einer ~~langezogenen~~ Spule heran, erhält man nach ein paar hinreichend trivialen Umformungen (das wollte ich schon immer mal schreiben ;-) ) einen linearen Zusammenhang zwischen der Eintauchtiefe und der Gesamtinduktivität. (Herleitung im SVN)		Technisch betrachtet entstehen dabei zwei in Serie geschaltete Spulen - eine mit Eisenkern und eine Luftspule. Je nach Eintauchtiefe ändert sich das Verhältnis der beiden Spulen zueinander. Da dabei die Gesamtinduktivität betrachtet wird interessiert nur die Summe beider Teilinduktivitäten. Zieht man hierzu die allgemeine Formel für die Induktivität einer langgezogenen Spule heran, erhält man nach ein paar hinreichend trivialen Umformungen (das wollte ich schon immer mal schreiben ;-) ) einen linearen Zusammenhang zwischen der Eintauchtiefe und der Gesamtinduktivität. (Herleitung im SVN)
	=== Aufbau ===		=== Aufbau ===
	Als Spulenkörper wurden Elektroinstallationsrohre vom Typ EN20 verwendet. Hierrauf wurde mit einem 0,3mm Kupferlackdraht eine Lage Wicklungen ~~dichaneinandergepackt~~ gewickelt. Diese Wicklungen wurden anschließend mit handelsüblichem Sprühklarlack auf Acrylbasis mechanisch fixiert. <br>Zur Montage der ~~Fertigen~~ Spulen können die handelsüblichen Montageschellen für Elektroinstallationsrohre verwendet werden. Am Besten verklebt man diese mti dem "Spulenkörper" um einen ~~spielfreien~~ Sitz auch über den Transport hinweg sicherzustellen.<br><br>		Als Spulenkörper wurden Elektroinstallationsrohre vom Typ EN20 verwendet. Hierrauf wurde mit einem 0,3mm Kupferlackdraht eine Lage Wicklungen dicht aneinandergepackt gewickelt. Diese Wicklungen wurden anschließend mit handelsüblichem Sprühklarlack auf Acrylbasis mechanisch fixiert. <br>Zur Montage der fertigen Spulen können die handelsüblichen Montageschellen für Elektroinstallationsrohre verwendet werden. Am Besten verklebt man diese mti dem "Spulenkörper" um einen sicheren Sitz auch über den Transport hinweg sicherzustellen.<br><br>
	Verbrauch Draht: 1,8 m / cm Spule<br>		Verbrauch Draht: 1,8 m / cm Spule<br>
	ca. 30 Windungen / cm Spule<br>		ca. 30 Windungen / cm Spule<br>
	Zeitbedarf fürs ~~Wickeln~~: 2 min / cm Spule		Zeitbedarf fürs die Fertigung: 2 min / cm Spule
	=== Elektrische Funktionsweise ===		=== Elektrische Funktionsweise ===
	Diese Spule wird als Tiefpass beschatet. Als Messwiderstand hat sich ein 75 Ohm Widerstand bewährt. Das Ganze wird mit einer ~~Sinusförmigen~~ Wechselspannung mit 10 kHz betrieben. Diese Frequenz sollte niedrig genug sein um noch keine neneswerten Störungen zu erzeugen. Gleichzeitig sollte sie aber hochgenug sein, um bei der zur Messung erforderlichen Gleichrichtung mit Glättung eine möglichst geringe Restwelligkeit zurückzulassen, und dennoch ~~noch~~ eine Messgeschwindigkeit von ~~ca.~~ 10 Messungen pro Sekunde zu erlauben.<br>		Diese Spule wird als Tiefpass beschatet. Als Messwiderstand hat sich ein 75 Ohm Widerstand bewährt. Das Ganze wird mit einer sinusförmigen Wechselspannung mit 10 kHz betrieben. Diese Frequenz sollte niedrig genug sein um noch keine neneswerten Störungen zu erzeugen. Gleichzeitig sollte sie aber hochgenug sein, um bei der zur Messung erforderlichen Gleichrichtung mit anschließender Glättung eine möglichst geringe Restwelligkeit zurückzulassen, und dennoch eine Messgeschwindigkeit von mindestens 10 Messungen pro Sekunde erlauben.<br>
	==== Messchaltung ====		==== Messchaltung ====
	[[Bild:Schaltplan.jpg]]<br>		[[Bild:Schaltplan.jpg]]<br>
	Der erste Teil der Schaltung ist eine Subtrahiererschaltung. Diese ~~addiert~~ ~~parktisch~~ ~~12V~~ ~~zum~~ ~~eigentlichen~~ ~~Signal~~ so dass es anschließend einen ähnlichen Gleichspannungsanteil hat wie die virtuelle Masse bei 12V. Im darauffolgenden Hochpass bestehend aus C1 und R5 wird der Gleichanteil des Signals so reduziert, dass es symetrisch zu den 12V zu liegen kommt. ~~anscließend~~ wird es über einen NINV- Verstärker verstärkt. ~~Anschließend wird es~~ über die Dioden gleichgerichtet und geglättet.		Der erste Teil der Schaltung ist eine Subtrahiererschaltung. Diese invertiert das Signal und verschiebt es um 12V, so dass es anschließend einen ähnlichen Gleichspannungsanteil hat wie die virtuelle Masse bei 12V. Im darauffolgenden Hochpass bestehend aus C1 und R5 wird der Gleichanteil des Signals so reduziert, dass es symetrisch zu den 12V zu liegen kommt. Anschließend wird es über einen NINV- Verstärker verstärkt und über die Dioden gleichgerichtet und geglättet.
	<br>		<br>
	[[Bild:Schaltplan_bunt.jpg]]<br>		[[Bild:Schaltplan_bunt.jpg]]<br>
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	=== Ergebnisse ===		=== Ergebnisse ===
	==== Änderungen der Induktivitäten ====		==== Änderungen der Induktivitäten ====
	In einem ersten Versuch wurden die ~~Induktivitäten~~ als Hochpass beschaltet und ~~mitt~~ einer 1kHz Sinusspannung angeregt. Gemessen wurde dann die Spannung über der Spule mittels eines Multimeters in AC-Betriebsart. Die Diagramme zeigen die gemessene Spannung in Abhängigkeit von der Eintauchtiefe. Die Eintauchtiefe wurde bündig zum Spulenkörper gemessen, was die Nichtlinearitäten in den Randbereichen erklärt. So haben sich in den Randbereichen zwischen zwei Messwerten die Verhältnisse im Inneren der ~~SPule~~ nicht mehr verändert, da die Stange bereits voll eingetaucht, bzw. voll herausgezogen waren.<br>		In einem ersten Versuch wurden die Messspulen als Hochpass beschaltet und mit einer 1kHz Sinusspannung angeregt. Gemessen wurde dann die Spannung über der Spule mittels eines Multimeters in AC-Betriebsart. Die Diagramme zeigen die gemessene Spannung in Abhängigkeit von der Eintauchtiefe der Spielstange. Die Eintauchtiefe wurde bündig zum Spulenkörper gemessen, was die Nichtlinearitäten in den Randbereichen erklärt. So haben sich in den Randbereichen zwischen zwei Messwerten die Verhältnisse im Inneren der Spule nicht mehr verändert, da die Stange bereits voll eingetaucht bzw. voll herausgezogen waren.<br>
	===== Mittelfeldspule =====		===== Mittelfeldspule =====
	[[Bild:Charakteristik14cm.jpg]]<br>		[[Bild:Charakteristik14cm.jpg]]<br>
	===== Torwart ~~und~~ Sturm =====		===== Torwart oder Sturm =====
	[[Bild:Charakteristik28cm.jpg]]<br>		[[Bild:Charakteristik28cm.jpg]]<br>
	===== Verteidiger =====		===== Verteidiger =====
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	==== Nach Verstärkerstufe ====		==== Nach Verstärkerstufe ====
	Die Charakteristik hinter ~~deen~~ Verstärkerstufen und nach dem Gleichrichten und Glätten müssen noch aufgenommen werden.		Die Charakteristik hinter den Verstärkerstufen und nach dem Gleichrichten und Glätten müssen noch aufgenommen werden.

MatthiasFuss: /* Änderungen der Induktivitäten */

2009-01-24T15:39:05Z

Änderungen der Induktivitäten

← Nächstältere Version		Version vom 24. Januar 2009, 15:39 Uhr
Zeile 19:		Zeile 19:
	=== Ergebnisse ===		=== Ergebnisse ===
	==== Änderungen der Induktivitäten ====		==== Änderungen der Induktivitäten ====
	In einem ersten Versuch wurden die Induktivitäten als Hochpass beschaltet und mitt einer 1kHz Sinusspannung angeregt. Gemessen wurde dann die Spannung über der Spule mittels eines Multimeters in AC-Betriebsart. Die Diagramme zeigen die gemessene Spannung in Abhängigkeit von der Eintauchtiefe. Die ~~Eintacuhtiefe~~ wurde bündig zum Spulenkörper gemessen, was die Nichtlinearitäten in den Randbereichen erklärt. So haben sich in den Randbereichen zwischen zwei Messwerten die Verhältnisse ~~zwischen 2 Messwerten~~ im ~~inneren~~ der SPule nicht mehr ~~Verändert~~, da die Stange bereits ~~volleingetaucht~~, bzw voll herausgezogen waren.<br>		In einem ersten Versuch wurden die Induktivitäten als Hochpass beschaltet und mitt einer 1kHz Sinusspannung angeregt. Gemessen wurde dann die Spannung über der Spule mittels eines Multimeters in AC-Betriebsart. Die Diagramme zeigen die gemessene Spannung in Abhängigkeit von der Eintauchtiefe. Die Eintauchtiefe wurde bündig zum Spulenkörper gemessen, was die Nichtlinearitäten in den Randbereichen erklärt. So haben sich in den Randbereichen zwischen zwei Messwerten die Verhältnisse im Inneren der SPule nicht mehr verändert, da die Stange bereits voll eingetaucht, bzw. voll herausgezogen waren.<br>
	===== Mittelfeldspule =====		===== Mittelfeldspule =====
	[[Bild:Charakteristik14cm.jpg]]<br>		[[Bild:Charakteristik14cm.jpg]]<br>

MatthiasFuss: /* Änderungen der Induktivitäten */

2009-01-24T15:37:47Z

Änderungen der Induktivitäten

← Nächstältere Version		Version vom 24. Januar 2009, 15:37 Uhr
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	=== Ergebnisse ===		=== Ergebnisse ===
	==== Änderungen der Induktivitäten ====		==== Änderungen der Induktivitäten ====
	In einem ersten Versuch wurden die Induktivitäten als Hochpass beschaltet und mitt einer 1kHz Sinusspannung angeregt. Gemessen wurde dann die Spannung über der Spule. Die Diagramme zeigen die gemessene Spannung in Abhängigkeit von der Eintauchtiefe. Die Eintacuhtiefe wurde bündig zum Spulenkörper gemessen, was die Nichtlinearitäten in den Randbereichen erklärt. So haben sich in den Randbereichen zwischen zwei Messwerten die Verhältnisse zwischen 2 Messwerten im inneren der SPule nicht mehr Verändert, da die Stange bereits volleingetaucht, bzw voll herausgezogen waren.<br>		In einem ersten Versuch wurden die Induktivitäten als Hochpass beschaltet und mitt einer 1kHz Sinusspannung angeregt. Gemessen wurde dann die Spannung über der Spule mittels eines Multimeters in AC-Betriebsart. Die Diagramme zeigen die gemessene Spannung in Abhängigkeit von der Eintauchtiefe. Die Eintacuhtiefe wurde bündig zum Spulenkörper gemessen, was die Nichtlinearitäten in den Randbereichen erklärt. So haben sich in den Randbereichen zwischen zwei Messwerten die Verhältnisse zwischen 2 Messwerten im inneren der SPule nicht mehr Verändert, da die Stange bereits volleingetaucht, bzw voll herausgezogen waren.<br>
	===== Mittelfeldspule =====		===== Mittelfeldspule =====
	[[Bild:Charakteristik14cm.jpg]]<br>		[[Bild:Charakteristik14cm.jpg]]<br>
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	===== Verteidiger =====		===== Verteidiger =====
	[[Bild:Charakteristik39cm.jpg]]<br>		[[Bild:Charakteristik39cm.jpg]]<br>

	==== Nach Verstärkerstufe ====		==== Nach Verstärkerstufe ====
	Die Charakteristik hinter deen Verstärkerstufen und nach dem Gleichrichten und Glätten müssen noch aufgenommen werden.		Die Charakteristik hinter deen Verstärkerstufen und nach dem Gleichrichten und Glätten müssen noch aufgenommen werden.

MatthiasFuss: /* Messchaltung */

2009-01-24T13:52:25Z

Messchaltung

← Nächstältere Version		Version vom 24. Januar 2009, 13:52 Uhr
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	==== Messchaltung ====		==== Messchaltung ====
	[[Bild:Schaltplan.jpg]]<br>		[[Bild:Schaltplan.jpg]]<br>
	Der erste Teil der Schaltung ist eine Subtrahiererschaltung. Diese addiert parktisch 12V zum eigentlichen Signal so dass es anschließend einen ähnlichen Gleichspannungsanteil hat wie die virtuelle Masse bei 12V. Im ~~Darauffolgenden~~ ~~Tiefpass~~ bestehend aus C1 und R5 wird der Gleichanteil des Signals so reduziert, dass es symetrisch zu den 12V zu liegen kommt. anscließend wird es über einen NINV- Verstärker verstärkt. Anschließend wird es über die Dioden gleichgerichtet und geglättet.		Der erste Teil der Schaltung ist eine Subtrahiererschaltung. Diese addiert parktisch 12V zum eigentlichen Signal so dass es anschließend einen ähnlichen Gleichspannungsanteil hat wie die virtuelle Masse bei 12V. Im darauffolgenden Hochpass bestehend aus C1 und R5 wird der Gleichanteil des Signals so reduziert, dass es symetrisch zu den 12V zu liegen kommt. anscließend wird es über einen NINV- Verstärker verstärkt. Anschließend wird es über die Dioden gleichgerichtet und geglättet.
	<br>		<br>
	[[Bild:Schaltplan_bunt.jpg]]<br>		[[Bild:Schaltplan_bunt.jpg]]<br>

MatthiasFuss: /* Messchaltung */

2009-01-24T13:49:40Z

Messchaltung

← Nächstältere Version		Version vom 24. Januar 2009, 13:49 Uhr
Zeile 13:		Zeile 13:
	==== Messchaltung ====		==== Messchaltung ====
	[[Bild:Schaltplan.jpg]]<br>		[[Bild:Schaltplan.jpg]]<br>
	Der erste Teil der Schaltung ist eine Subtrahiererschaltung. Diese addiert parktisch 12V zum ~~Eigentlichen~~ Signal so dass es anschließend einen ähnlichen Gleichspannungsanteil hat wie die virtuelle Masse bei 12V. Im Darauffolgenden Tiefpass bestehend aus C1 und R5 wird der Gleichanteil des Signals so reduziert, dass es symetrisch zu den 12V zu liegen kommt. anscließend wird es über einen NINV- Verstärker verstärkt. Anschließend wird es über die Dioden gleichgerichtet und geglättet.		Der erste Teil der Schaltung ist eine Subtrahiererschaltung. Diese addiert parktisch 12V zum eigentlichen Signal so dass es anschließend einen ähnlichen Gleichspannungsanteil hat wie die virtuelle Masse bei 12V. Im Darauffolgenden Tiefpass bestehend aus C1 und R5 wird der Gleichanteil des Signals so reduziert, dass es symetrisch zu den 12V zu liegen kommt. anscließend wird es über einen NINV- Verstärker verstärkt. Anschließend wird es über die Dioden gleichgerichtet und geglättet.
			<br>
			[[Bild:Schaltplan_bunt.jpg]]<br>

	=== Ergebnisse ===		=== Ergebnisse ===
	==== Änderungen der Induktivitäten ====		==== Änderungen der Induktivitäten ====

MatthiasFuss: /* Messchaltung */ Initial 3

2009-01-24T13:44:09Z

Messchaltung: Initial 3

← Nächstältere Version		Version vom 24. Januar 2009, 13:44 Uhr
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	[[Bild:Schaltplan.jpg]]<br>		[[Bild:Schaltplan.jpg]]<br>
	Der erste Teil der Schaltung ist eine Subtrahiererschaltung. Diese addiert parktisch 12V zum Eigentlichen Signal so dass es anschließend einen ähnlichen Gleichspannungsanteil hat wie die virtuelle Masse bei 12V. Im Darauffolgenden Tiefpass bestehend aus C1 und R5 wird der Gleichanteil des Signals so reduziert, dass es symetrisch zu den 12V zu liegen kommt. anscließend wird es über einen NINV- Verstärker verstärkt. Anschließend wird es über die Dioden gleichgerichtet und geglättet.		Der erste Teil der Schaltung ist eine Subtrahiererschaltung. Diese addiert parktisch 12V zum Eigentlichen Signal so dass es anschließend einen ähnlichen Gleichspannungsanteil hat wie die virtuelle Masse bei 12V. Im Darauffolgenden Tiefpass bestehend aus C1 und R5 wird der Gleichanteil des Signals so reduziert, dass es symetrisch zu den 12V zu liegen kommt. anscließend wird es über einen NINV- Verstärker verstärkt. Anschließend wird es über die Dioden gleichgerichtet und geglättet.
			=== Ergebnisse ===
			==== Änderungen der Induktivitäten ====
			In einem ersten Versuch wurden die Induktivitäten als Hochpass beschaltet und mitt einer 1kHz Sinusspannung angeregt. Gemessen wurde dann die Spannung über der Spule. Die Diagramme zeigen die gemessene Spannung in Abhängigkeit von der Eintauchtiefe. Die Eintacuhtiefe wurde bündig zum Spulenkörper gemessen, was die Nichtlinearitäten in den Randbereichen erklärt. So haben sich in den Randbereichen zwischen zwei Messwerten die Verhältnisse zwischen 2 Messwerten im inneren der SPule nicht mehr Verändert, da die Stange bereits volleingetaucht, bzw voll herausgezogen waren.<br>
			===== Mittelfeldspule =====
			[[Bild:Charakteristik14cm.jpg]]<br>
			===== Torwart und Sturm =====
			[[Bild:Charakteristik28cm.jpg]]<br>
			===== Verteidiger =====
			[[Bild:Charakteristik39cm.jpg]]<br>
			==== Nach Verstärkerstufe ====
			Die Charakteristik hinter deen Verstärkerstufen und nach dem Gleichrichten und Glätten müssen noch aufgenommen werden.

MatthiasFuss: /* Elektrische Funktionsweise */ Initial 2

2009-01-24T13:29:40Z

Elektrische Funktionsweise: Initial 2

← Nächstältere Version		Version vom 24. Januar 2009, 13:29 Uhr
Zeile 11:		Zeile 11:
	=== Elektrische Funktionsweise ===		=== Elektrische Funktionsweise ===
	Diese Spule wird als Tiefpass beschatet. Als Messwiderstand hat sich ein 75 Ohm Widerstand bewährt. Das Ganze wird mit einer Sinusförmigen Wechselspannung mit 10 kHz betrieben. Diese Frequenz sollte niedrig genug sein um noch keine neneswerten Störungen zu erzeugen. Gleichzeitig sollte sie aber hochgenug sein, um bei der zur Messung erforderlichen Gleichrichtung mit Glättung eine möglichst geringe Restwelligkeit zurückzulassen, und dennoch noch eine Messgeschwindigkeit von ca. 10 Messungen pro Sekunde zu erlauben.<br>		Diese Spule wird als Tiefpass beschatet. Als Messwiderstand hat sich ein 75 Ohm Widerstand bewährt. Das Ganze wird mit einer Sinusförmigen Wechselspannung mit 10 kHz betrieben. Diese Frequenz sollte niedrig genug sein um noch keine neneswerten Störungen zu erzeugen. Gleichzeitig sollte sie aber hochgenug sein, um bei der zur Messung erforderlichen Gleichrichtung mit Glättung eine möglichst geringe Restwelligkeit zurückzulassen, und dennoch noch eine Messgeschwindigkeit von ca. 10 Messungen pro Sekunde zu erlauben.<br>
			==== Messchaltung ====
			[[Bild:Schaltplan.jpg]]<br>
			Der erste Teil der Schaltung ist eine Subtrahiererschaltung. Diese addiert parktisch 12V zum Eigentlichen Signal so dass es anschließend einen ähnlichen Gleichspannungsanteil hat wie die virtuelle Masse bei 12V. Im Darauffolgenden Tiefpass bestehend aus C1 und R5 wird der Gleichanteil des Signals so reduziert, dass es symetrisch zu den 12V zu liegen kommt. anscließend wird es über einen NINV- Verstärker verstärkt. Anschließend wird es über die Dioden gleichgerichtet und geglättet.

MatthiasFuss: Initial 1

2009-01-24T13:08:03Z

Initial 1

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== Linearsensor: Spule ==
=== Funktionsprinzip ===
Die gegnerische Spielstange taucht in eine Luftspule ein. Hierbei wird deren Induktivität verändert. Diese Veränderung wird anschließend gemesssen.
=== Hintergrund ===
Technisch betrachtet entstehen dabei zwei in Serie geschaltete Spulen - eine mit Eisenkern und eine Luftspule. Je nach Eintauchtiefe ändert sich das Verhältnis der beiden Spulen zueinander. Da dabei die Gesamtinduktivität betrachtet wird interressiert nur die Summe beider Teil-Induktivitäten. Zieht man hierzu die allgemeine Formel für die Induktivität einer langezogenen Spule heran, erhält man nach ein paar hinreichend trivialen Umformungen (das wollte ich schon immer mal schreiben ;-) ) einen linearen Zusammenhang zwischen der Eintauchtiefe und der Gesamtinduktivität. (Herleitung im SVN)
=== Aufbau ===
Als Spulenkörper wurden Elektroinstallationsrohre vom Typ EN20 verwendet. Hierrauf wurde mit einem 0,3mm Kupferlackdraht eine Lage Wicklungen dichaneinandergepackt gewickelt. Diese Wicklungen wurden anschließend mit handelsüblichem Sprühklarlack auf Acrylbasis mechanisch fixiert. Zur Montage der Fertigen Spulen können die handelsüblichen Montageschellen für Elektroinstallationsrohre verwendet werden. Am Besten verklebt man diese mti dem "Spulenkörper" um einen spielfreien Sitz auch über den Transport hinweg sicherzustellen. 
Verbrauch Draht: 1,8 m / cm Spule 
ca. 30 Windungen / cm Spule 
Zeitbedarf fürs Wickeln: 2 min / cm Spule
=== Elektrische Funktionsweise ===
Diese Spule wird als Tiefpass beschatet. Als Messwiderstand hat sich ein 75 Ohm Widerstand bewährt. Das Ganze wird mit einer Sinusförmigen Wechselspannung mit 10 kHz betrieben. Diese Frequenz sollte niedrig genug sein um noch keine neneswerten Störungen zu erzeugen. Gleichzeitig sollte sie aber hochgenug sein, um bei der zur Messung erforderlichen Gleichrichtung mit Glättung eine möglichst geringe Restwelligkeit zurückzulassen, und dennoch noch eine Messgeschwindigkeit von ca. 10 Messungen pro Sekunde zu erlauben.