Hallo liebes Forum, ich bin ein bisschen mit der drahtlosen Energieübertragung bei RFIDs (also im Bereich von 13.56 MHz) vertraut. Mein Projekt: die drahtlose Energieversorgung eines Microcontrollers der halbstündlich eine relativ starke rote LED (400mA, 3.2V) für zwei Sekunden über einen Treiber-IC anschalten soll. Da dies eine Menge Leistung ist und schwer über induktive Kopplung zu erreichen ist kommt noch ein SuperCap (cap-xx, 470mF, 4.5V, 70mOhm) und entsprechende 'Energy Harvesting' IC's ... Gleichrichter ... Step-up Konverter Mein Problem ist, dass die Recieverspulen bei 13.56 MHz für meine Anwendung zu groß und schwer sind, deshalb würde ich gerne mit der Frequenz hoch. Anbieten würde sich das 150 MHz Band nach Vg. 6/2005. Nun ist meine Frage ob sich bei diesen Frequenzen tatsächlich noch induktive Kopplung bewerkstelligen lässt, oder ob hierbei dann schon die elektromagnetische Kopplung sinnvoller wäre? Vielen lieben Dank ... und ich gebe es zu ich bin Mediziner und kein Fachmann in Sachen Elektronik ... also bitte verzeiht mir! Grüße, Bernd
:
Verschoben durch Moderator
Ohh ich habs ins flasche Forum gepostet ... tut mir Leid! ich wollte zu HF, Funk & Felder !!! Sorry Bernd
Solange die Antennegröße nicht in die Nähe der Wellenlänge kommt, ist es induktive Kopplung. Wir wissen nichts über deine mechanischen Dimensionen.
Tja wir verzeihen Dir wohl gerne, dass Du kein Fachmann, sondern Mediziner bist. Nur müsste zum Abschätzen der Möglichkeiten die Geometrie der Anordnung zumindest ungefähr beschrieben sein. Auf jeden Fall müsste auch das Medium bekannt sein, durch das die Energie übertragen werden muss. Gegenüber einer Energieübertragung mit 13,56 MHz dürften die Verhältnisse bei 150 MHz eher wesentlich schlechter sein, denn die Streuung in die Gegend wird umd den Faktor 150/13,6 stärker wegen des schlechteren Verhältnisses Abmessung zur Wellenlänge. Außerdem ist die Absorption der Energie in Wasser und andren Medien bei 150MHz deutlich höher. (mindestens proportional zur Frequenzerhöhung.) Eher könnte man eine Verbesserung dadurch erreichen dass man Ferrit in den Spulen bei Sender und Empfänger anordnet und damit die Kopplung zwischen den Spulen erhöht.
:
Bearbeitet durch User
Vielen Dank für Eure Antworten ... Also mit wässriger Umgebung müssen wir nicht rechnen ... aber zumindest einen Arbeitsabstand von 5-15 cm, wobei die Recieverspule am Besten 21,0 mm x 14,0 mm x 2 mm nicht überschreiten. Grüße, Bernd
Arbeitsabstand gleich Spulendurchmesser (Beide Spulen!), ansonsten viel Blindleistung und damit mieser Wirkungsgrad bis unbrauchbar überhaupt.
Bernd schrieb: > Arbeitsabstand von 5-15 cm, wobei die Recieverspule am Besten 21,0 > mm x 14,0 mm x 2 mm nicht überschreiten. Dann wirst du die Idee wohl vergessen müssen. Kannst du einen Laser und eine Solarzelle zur Energie Übertragung benutzen? Selbst wenn die Elektronik nur 50% Wirkungsgrad hat, wäre eine Ausgangsleistung der Solarzelle von 3mW ausreichend. Ferner solltest du einmal ventilieren, ob nicht eine rote Laserdiode einen besseren Wirkungsgrad hat, als die rote LED.
@ Bernd (Gast) >einen Arbeitsabstand von 5-15 cm, Verdammt viel. > wobei die Recieverspule am Besten 21,0 >mm x 14,0 mm x 2 mm nicht überschreiten. Verdammt wenig. Das wird eng. Selbst mit Kompensation des Streufeldes. 150MHz braucht man da nicht, eher 150 kHz. Man kann ja man rechnen, welche Induktivität eine Kreisringspule mit einer WIndung mit 14mm Durchmesser hat, oder ein Oval 14x21. Dann kann man die Frequenz mit einem sinnvollen Kondensator ausrechnen, vielleicht 1-5MHz. Sollte reichen. >halbstündlich eine relativ starke rote LED (400mA, 3.2V) für zwei >Sekunden über einen Treiber-IC anschalten soll. Macht im Mittel 0,4mA. Quasi nix. Das kann ein größerer Kondensator puffern,ggf. ein Supercap.
Also schlagt Ihr mir vor, dass niedrigere Frequenzen hierfür geeignter sind? Dann würde ich bei den besagten 13.56 MHz bleiben, denn eine ~1µH Spule lässt sich ja prima mit den besagten Ausmaßen herstellen. Das einzige was mir eben jetzt nicht einleuchtet, warum ich eine größere Spule bei höheren Frequenzen (kürzere Wellenlänge) benötigen soll ... könnt Ihr mir da auf die Sprünge helfen? Besten Dank! Bernd
Zudem wollte ich noch anfügen, dass ich mir im Klaren bin, dass sich eine Idealsituation (maximale Effizienz) schwerlich einstellen lässt, eben wegen dem besagten Abstand und der Recieverspulengröße. Allerdings wollte ich wissen ob ich nicht einen höherebn Wirkungsgrad bei 150 Mhz mit einer kleinen Recieverspule erhalte, als mit 13.56 Mhz. Besten Dank! Bernd
Bernd schrieb: > Anbieten würde sich das 150 MHz Band nach Vg. 6/2005. Seit wann benötigen Hochfrequenz-Therapiegeräte eigentlich Empfängerspulen?
Bernd schrieb: > Also mit wässriger Umgebung müssen wir nicht rechnen . Womit denn dann? Du solltest bedenken, dass bei einem derartig niedrigen Kopplungsgrad die Feldstärke in der Nähe der Senderspule sehr hoch ist, und dass auch hinter der Empfängerspule und überall in der Umgebung das Feld nicht schlagartig auf 0 abfällt, sondern große Volumina durchflutet. Nächster Punkt: Wenn Sende- und Empfangsspule nicht korrekt aufeinander ausgerichtet sind, musst du die Sendeleistung noch höher wählen, damit der Empfänger genug Energie abgibt. Es gibt auch Nullstellen in den Richtdiagrammen von Sende und Empfangsantenne. Was dann? Da du schreibst, daß du Mediziner bist, fürchte ich, daß du dir einen Mikrowellenherd zusammenbastelst. Es gibt übrigens Grenzwerte für nicht ionisierende Strahlung ...
Bernd schrieb: > Allerdings > wollte ich wissen ob ich nicht einen höherebn Wirkungsgrad bei 150 Mhz > mit einer kleinen Recieverspule erhalte, als mit 13.56 Mhz. Damit ist nicht zu rechnen, sondern da mit steigender Frequenz die Verluste durch Skineffekt und die dielektrischen Verluste steigen, dürfte eher das Gegenteil der Fall sein. Wie kommst du gerade auf 150 MHz? Du musst damit rechnen, daß du das Gerät nach Ende dieses Jahres nicht mehr betreiben darfst: http://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Downloads/DE/Sachgebiete/Telekommunikation/Unternehmen_Institutionen/Frequenzen/Allgemeinzuteilungen/2005_06_ISM_pdf.pdf?__blob=publicationFile&v=4 Die klassischen ISM Frequenzen findest du hier: http://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Downloads/DE/Sachgebiete/Telekommunikation/Unternehmen_Institutionen/Frequenzen/Allgemeinzuteilungen/2003_76_ISM_pdf.pdf?__blob=publicationFile&v=5 Davon ist insbesondere die Zuteilung für 27,12MHz so breit, dass man die Bedingungen sogar mit freilaufenden ungequarzten Oszillatoren einhalten kann.
Hallo, und danke für die zahlreichen Antworten. Ich habe auch befürchtet dass der Skin-Effekt den ich aus Tesla-Experimenten und der Verwendung von HF-Litzen kenne eben irgendwie negative im Zusammenhang mit der Effizienz steht. Ich denke aber, dass ich mich auch hinsichtlich der biologischer Sicherheit wegen auf die bekannten und weit genutzten RFID Frequenzen beschränke. Da ich ja eigentlich eine Art "RF Energy Harvesting" betreiben will bei einer argen Beschränkung der Empfängergröße, hätte ich meine Frage anders formulieren müssen. Es gibt ja auch zahlreiches Buchmaterial über dieses Thema zB. "Wireless Power Transfer for Medical Systems" Sun T. et al. 2013, oder "Energy Harvesting Technologies" Priya S. et al. 2009, allerdings wird hier eben oft von Extrem-Situationen ausgegangen, beispielsweise der Patient geht zum Aufladen sehr nahe an eine HF Transmittespule ... oder das andere Extrem .. wir sammeln Energy aus dem 2.4GHz Band. Hat man aber einen kleinen pelzigen Patienten, der sich nicht immer ideal selbstständig positioniert sehen die Verhältnisse schon anders aus. Zur Versorgung meines Schaltkreises dachte ich zuerst an das System von Powercast (http://www.powercastco.com) allerdings werden hierbei 1-3W @ 915 MHz versendet und da wird selbst der gelassenste BNetzA Mitarbeiter unruhig .... ich wusste eben nicht ob ich bei derat kurzer Entfernung eher auf elektrische oder auf magnetische Kopplung setzten soll. Ich habe mich aber jetzt entschieden, und werde eine Arbeitsfrequenz von 13.56 Mhz wählen, die besagte ~1µH Luftspule und mit einer Gleichrichter/Spannungsverdoppler-Schaltung über eie Step-Up Konverter/Spannungsregler Kombi einen SuperCap laden. Besten Dank und Grüße, Bernd Dennoch fühle ich mir geholfen und bedanke mich schon einmal. Jetzt werde ich die oben besagte Empfangsspule
Bernd schrieb: > Hat man aber einen kleinen pelzigen Patienten, Ist der schon mumifiziert, oder wie kommst du auf die Idee, daß das keine wässerige Umgebung darstellt?
Angehängte Dateien:
-
620058_150.jpg
3,5 KB
Ihr geht ja hier vom Schlimmsten aus ... nein nein! Ich werde hier nichts implantieren oder so ... sondern es gibt kleine Jacken/Westen für Nager aller Art. Grüße, Bernd
Bernd schrieb: > kleine Jacken/Westen für Nager aller Art Ich stelle mir gerade eine Maus mit gelbgrüner Warnweste vor. :-))
150 MHz sind eine ganze Menge. Ich habe mich mit drahtloser Energieübertragung (Rotor/Stator) beschäftigt, aber am anderen Ende der Frequenzskala bei 20...50 kHz. Hier kann man Sender- und Empfängerspulen sehr unterschiedlich dimensionieren (insbesondere wenn der Wirkungsgrad ohne Bedeutung ist) und leicht ohne großen Aufand ein paar Watt übertragen. Wenn du nach Telemetriesytemen googelst, siehst du am ehesten, was ich meine. Das gibts auch für medinzinische Zwecke. http://www.rbk.de/standorte/robert-bosch-krankenhaus/abteilungen/kardiologie/informationen-fuer-patienten-und-angehoerige/diagnostik-und-therapie/telemetrie.html Oder geht's darum? http://www.google.de/imgres?imgurl=http%3A%2F%2Fwww.vetmed.uni-giessen.de%2Fvet-physiologie%2FAGGerstberger%2FTelemetrie.jpg&imgrefurl=http%3A%2F%2Fwww.vetmed.uni-giessen.de%2Fvet-physiologie%2FAGGerstberger%2FTelemetrie.htm&h=1040&w=1024&tbnid=2VMjeGbJQNXdNM%3A&zoom=1&docid=NgdvhMdw93RohM&ei=4rbMVOm3Mcb7arCOgJAN&tbm=isch&iact=rc&uact=3&dur=1687&page=1&start=0&ndsp=40&ved=0CCkQrQMwAQ Na dann klappt's ja schon!
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschalten
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.