Hallo Zusammen,
nach ausgiebiger Suche im Forum/Netz habe ich nichts wirklich
brauchbares gefunden und eröffne hiermit hoffentlich einen Thread, der
nicht das große Gähnen auslöst.
Ich habe einen LC-Parallelschwingkreis mit Gütefaktor Q~10 und möchte
diesen so anregen, dass in dem Schwingkreis eine Leistung von 1 kW
zirkuliert.
Der Schwingkreis besteht aus 20nF (FKP-1 Kondensator) und 110uH
(Wicklung mit HF-Litze 120*0.1mm, DC-Widerstand < 0.1 Ohm). Die
Resonanzfrequenz liegt bei ca. 105.8kHz.
In Betrieb habe ich derzeit die angehängte Schaltung
(ScanSchaltplan.jpg).
Bei 30V und im Mittel 30mA Versorgung bekomme ich auf Resonanz die im
Foto gezeigten Spannungsverläufe an den Pins des
Schwingkreis-Kondensators (FotoSpannungskurven.jpg; blaue Kurve: Pin
Richtung Stromversorgung, gelb: Pin Richtung FET, rot: Differenz
blau-gelb).
Meine Fragen sind: wie muss ich diesen Schwingkreis treiben, so dass 1
kW Blindleistung zirkuliert - ist meine Schaltung dafür eigentlich
prinzipiell geeignet? Welche Versorgungsleistung (Strom und Spannung)
brauche ich dafür im Prinzip?
Ich habe mal gehört, dass die zirkulierende Blindleistung mit Q^2 *
Versorgungsleistung skaliert. Eigentlich kann das nicht sein, wenn nur
der Strom mit Q überhöht wird, oder?
Es wäre toll wenn mir dazu jemand was sagen kann! Ich freue mich über
Kommentare/Hilfe!
Viele Grüße, Phillip.
Was hast du vor?
Ich glaub kaum, dass es ungehört verhallen wird, wenn du auf 108 khz mit
1kW Leistung sendest.
Oder wird das ein Spannungswandler?
Außerdem: Mit 30V sind 1kW seeeehr viele A!
Mit freundlichen Grüßen,
Valentin Buck
* Bei einer theoretischen Güte von 10 mußt Du theoretisch 100 Watt
reinpusten um 1000 VA blindleistung am Kreisen zu erhalten.
* Woher kommt Deine Angabe mit Q = 10 ? Hast Du da auch die
Außenbeschaltung, sprich Treiber mit reingerechnet? Ich glaube kaum.
Berücksichtige auch Abstrahlverluste. Das ist dann auch der Anteil, der
den Stress mit den Nachbarn und Behörden auslöst.
* Ansonsten lies erstmal http://de.wikipedia.org/wiki/Schwingkreis
gründlich und versteh es vollständig.
Hallo Zusammen,
Danke für Eure prompten Rückmeldungen!
Meine Angabe mit Q ~ 10 kommt von dem Bild anbei. Zur Anregung habe ich
einen lose an den Schwingkreis gekoppelten Frequenzgenerator verwendet.
Das Signal habe ich mir via x10-Probe am Oszi angeschaut. Durch die
Belastung mit der Probe würde ich erwarten, dass das tatsächliche Q des
Schwingkreises sogar noch ein bisschen größer ist.
** Frage an Hubert:
Wieso muss ich die Treiberschaltung bei der Gütemessung berücksichtigen?
Ich fasse die Treiberschaltung in Analogie zum Meissner-Oszillator als
Amplifier mit positivem Feedback auf. Somit dürfte doch nur das Q des
Schwingkreises die Schwingungsamplitude begrenzen. Oder nicht? Oder ist
die diskontinuierliche Anregung nicht in Ordnung?
** Antworten an Valentin und Hubert:
Meine Anwendung ist keine Funkanwendung - ich will nichts senden. Ich
möchte eine kleines Gerät, welches sich irgendwo innerhalb eines
bestimmten Volumens befindet, drahtlos mit ca. 5W versorgen.
Daher die Idee: das Volumen wird von zwei Spulen in
Helmholtz-Konfiguration umschlossen, so dass bei einem Strom durch die
HH-Spulen im umschlossenen Volumen eine homogene Felddichte entsteht.
Innerhalb der Helmholtz-Spulen befindet sich eine kleine Abnehmerspule.
Da die Ankopplung der kleinen Abnehmerspule an die großen
Helmholtz-Spulen aufgrund der Größenverhältnisse ziemlich bescheiden
ist, brauche ich eine anständige Magnetfelddichte und dementsprechend
große Ströme in den HH-Spulen. Da ich aber nur 5W abnehmen will, möchte
ich auch nicht viel mehr reinstecken müssen. Also wie kriege ich große
Ströme bei einigen kHz ohne nennenswerte Leistung durch eine
Induktivität gedrückt? Mit einem Schwingkreis. Also mache ich aus den
HH-Spulen mit einem Kondensator einen parallelen LC-Oszillator.
Senden soll der gerade nicht, denn ich will nur für die 5W am Gerät
bezahlen und nicht die Strafe wegen Verstoß gegen die Funkregelungen.
Aus sicht des Funkers habe ich eine Art Ringantenne, die ich maximal
fehlangepasst betreiben möchte.
Das Q meines Schwingkreises ist aufgrund von Abstrahlung auf weit über
10^6 begrenzt (jedenfalls nach der Formel für Loop-Antennen in "Antenna
Theory: Analysis and Design" von C.A. Balanis). Also sollte da nix
nenneswertes abstrahlen, oder? Spulenradius ist 110mm. Sonst geh ich zu
niedrigeren Frequenzen, das skaliert ja sehr vorteilhaft mit der
Wellenlänge.
** Weiss jemand wie die Kopplung meiner Spulen mit der Frequenz
skaliert?
** Wie würde ich die Kopplung verbessern, wenn ich aus der Abnhemerspule
ebenfalls einen Resonanzkreis, mit derselben Resonanzfrequenz wie dem
HH-Spulen-Schwingreis, mache?
Viele Grüße,
Phillip
>Meine Anwendung ist keine Funkanwendung - ich will nichts senden. Ich>möchte eine kleines Gerät, welches sich irgendwo innerhalb eines>bestimmten Volumens befindet, drahtlos mit ca. 5W versorgen.
aha ... und wie sonst soll das gehen ?
und damit 5 w übertragen - nee
ohne grössere Abstrahlung wird das nicht gehen (wenns überhaupt
geht )
das bedeutet garantiert auch grössere Störungen in der Umgebung
Hi user,
das geht indem ich nur stationäre oder evaneszente Feldmoden anrege. Die
Umgebung ist nur bis innerhalb der Ausdehnung dieser Moden
beeinträchtigt - also bis zu einem Abstand von ein paar
Spulendurchmesssern. Wie gesagt, die Abstrahlung begrenzt das Q so gut
wie nicht - d.h. da strahlt auch nichts ab.
Auf welche Überlegung/Erfahrung stützt Du deine Aussage? Hast Du sowas
schonmal gebaut?
Viele Grüße,
Phillip.
user schrieb:> und damit 5 w übertragen - nee> ohne grössere Abstrahlung wird das nicht gehen (wenns überhaupt> geht )
Auf Grund des Verhältnisses Objektgröße zu Wellenlänge wird es nicht
stark strahlen. Stark ist relativ. Es wird schon senden, aber im
Vergleich zu den 1000 Watt Blindenergie sehr wenig. Ich schätze < 0,1
Watt realer Poynting, also im Fernfeld.
5 Watt kriegst du im Nahfeld bestimmt übertragen. Die Effizienz wird
nicht die höchste sein. 100 W rein, 1000 W drin 5 W raus = 5%. 100 W
rein heißt (100 geteilelt durch Wirkungsgrad der Transistorstufe) Watt
rein. Wirkungsgrad also < 5%.
Guck mal hier:
Beitrag "Re: Wer hat Erfahrung mit Induktionsöfen >1kW"
> * Bei einer theoretischen Güte von 10 mußt Du theoretisch 100 Watt> reinpusten um 1000 VA blindleistung am Kreisen zu erhalten.
Und die 100 W verbraten die Schwingkreisbauteile thermisch, da ja nichts
abgestrahlt wird ...
Die angegebene Diode ist wohl etwas schwach bemessen ...
Jörg Wunsch schrieb:> Siehe auch Allgemeinzuteilung: Induktive Funkanwendungen bezüglich> der einzuhaltenden Grenzwerte (sowie die dort genannte Vfg. 1/2010).
Ich weiß, mit solchen Bemerkungen mache ich mich bei den Funkamateuren
unbeliebt. Es ist sicher alles streng reglementiert. Da stellt sich die
Frage: Will man es machen oder nicht. Nicht die Frage: Darf man. Die
einfach zu beantworten wäre: Nein, natürlich nicht.
Silvio K. schrieb:> Es ist sicher alles streng reglementiert.
Hast du denn wenigstens mal reingeguckt in die Vfg. 1/2010 oder einfach
nur in den genannten Wiki-Artikel? Es gibt einfach Grenzwerte, die
du einhalten musst. Bei vernünftiger Wahl der Frequenz sind die gar
nicht so dramatisch.
Jörg Wunsch schrieb:> Hast du denn wenigstens mal reingeguckt in die Vfg. 1/2010
Jetzt habe ich mal reingeschaut. Danke für das Nachhaken. Für meine
Anwendung müsste ich H= -15dBµA/m in 10 Meter Entfernung unterschreiten
um legal zu sein. Müsst ich mal Messen.
Ist die log. Einheit definiert durch 20*log_10(I/1µA) /m ?
Oder ist das Meter mit drin im Logarithmus?
Phillip schrieb:> Meine Anwendung ist keine Funkanwendung - ich will nichts senden. Ich> möchte eine kleines Gerät, welches sich irgendwo innerhalb eines> bestimmten Volumens befindet, drahtlos mit ca. 5W versorgen.Royer-Converter kennst du? Vor allem wenn sich die Resonanzfrequenz
durch deine Empfänger-Spule im Feld ändert, stell ich mir den einfacher
vor als die Frequenz ständig nachzuregeln.
Silvio K. schrieb:> Für meine> Anwendung müsste ich H= -15dBµA/m in 10 Meter Entfernung unterschreiten> um legal zu sein.
Dann hast du dir ja den zweitmiserabelsten Frequenzbereich gesucht,
den du dir vorstellen kannst. Da wird es schon langsam aufwändig,
das überhaupt zu messen.
Ich würde an deiner Stelle bei den Frequenzen zu arbeiten versuchen,
bei denen du bis +66 dBµA/m oder sogar bis +72 dBµA/m gehen darfst.
> Ist die log. Einheit definiert durch 20*log_10(I/1µA) /m ?
Ja. Es sind halt Dezibel, bezogen auf einen Referenzwert von 1 µA/m
magnetischer Feldstärke.
Jörg Wunsch schrieb:> Dann hast du dir ja den zweitmiserabelsten Frequenzbereich gesucht,> den du dir vorstellen kannst.
Ich merke gerade, dass ich inzwischen auf 125 kHz arbeite. Ich habe
ursprünglich mit 150 angefangen. Damit bin ich in der Kategorie 66
dBµA/m. Und du meinst, ich bin im grünen Bereich?
> Da wird es schon langsam aufwändig,> das überhaupt zu messen.
Dank meines Arbeitgebers steht mir einiges an Messtechnik zur Verfügung.
Silvio K. schrieb:> Und du meinst, ich bin im grünen Bereich?
Zumindest bist du 4 Größenordnungen besser dran als oberhalb 148,5 kHz.
(Achte aber auf den Schutzabstand zu DCF49.)
Hallo Phillip,
ich würde dir auch zu einem selbstschwingendem System raten. Dann bist
du auch dann noch auf Resonanz, wenn die Last an der Sekundarseite dir
deine Impedanzkurze verzerrt.
>** Weiss jemand wie die Kopplung meiner Spulen mit der Frequenz>skaliert?
Bin mir mit folgendem leider nicht 100% sicher also verzeih mir, wenn
meine Angaben nicht korrekt sind.
Wenn wir rein statische Magnetfelder in der Luft/Vakuum betrachten dann
ist die Kopplung unabhängig von der Frequenz. Jedoch sind hohe
Frequenzen leichter zu handhaben.
Denn Hohe Frequenz --> kleine Induktivität kann verwendet werde -->
dicker Draht --> wenig Verluste
Kopplung = Magnetischer Fluss der Primärseite / Magnetischer Fluss der
Sekundärseite.
-->
Usek=Uprimär * Windungen Primärseite/Winklungen Sekundärseite *k