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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schaltregler für bewegtes Modell entwerfen. Wie den Übertrager berechnen ?


Autor: Der Bastler (Gast)
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Nach dem Studium von jeder Menge guter und weniger guter Propeller-Uhr 
Projecte im Forum und im Netz, vor Allem um die Art der 
Energieübertragung zu verstehen, brauche ich euren Rat.

Hier soll ein kleiner Rechner (Leistungsaufnahme ca. 40 Watt inkl. 
Display bei 12 Volt) auf einem Drehenden Teller in einer Vitrine kleine 
Videos und Fotos zu Showzwecken darstellen.

Da der Teller von einem kleinen Solarmotörchen angetrieben und auf einem 
Wasserfilm "schweben" soll, kann ich keine Schleifkontakte nehmen für 
die Energieversorgung.

Nun mal mein Gedanke:
Ich baue einen Schaltregler so auf, das der Kern des Übertragers als 
Mittelachse für meinen Teller dient. Auf dem Kern unter dem Teller 
bringe ich die Primäspule auf dem Kernunterteil unter und auf dem Teller 
sitzt die zweite Hälfte des Übertragerkernes mit der Sekundärspule.

Nun habe ich schon mit mehreren Spulengrößen und Werten experimentiert, 
allerdings fehlt mir die Mathematik, wie ich einen Schaltregler so 
berechne, das die Energieübertragung durch 1,5 mm Acrylglas als 
Übertragerspalt noch effektiv genug ist für 12 Volt / 40 Watt und das 
der Schaltregler bei Schwankungen im Luftspalt nicht gleich aus dem Takt 
gerät.

Gibt es da Literatur zu dem Thema, die für jedermann zugänglich ist ?
Hat jemand vielleicht schon einen ähnlichen Schaltungsaufbau im Netz, 
den ich nur bisher übersehen habe ?

Bitte melden.

Der Bastler

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ein hoch auf Falk und seinen Royer Converter:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Royer_Converter

Autor: Der Bastler (Gast)
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Den Artikel habe ich als einen der Ersten gelesen. Auch ein paar Links 
von da.

Um aber rund 3,5 Ampere durch die Luft zu übertragen muß ich ein wenig 
Eisen / Ferrit benutzen und dann geht mir bei der Rechnung für die Daten 
des Übertragers die Mathematik aus.

Die Formeln aus dem Beitrag ergeben eine recht heftige Spule auf der 
Sekundärseite.

Daher suche ich nach Literatur zur Berechnung von solchen Schaltungen 
auch um später dann das Design zu verbessern und evtl. einmal alle meine 
Basteleien mit Schaltreglern zu betreiben.

Der Bastler

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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ein sperrwandler würde die 40W packen. dafür brauchst du einen kern in 
doppel-topf-form (keine ahnung wie die dinger heißen) mit einem schenkel 
in der mitte und einem loch für die achse. der luftspalt beim 
sperrwandler kann 1mm betragen, du brauchst die kernhälften daher nur 
auf 0,5mm annähern. das müßte gehen. der sperrwandler würde sich auch 
anbieten weil er sehr gut primär regelbar ist. dafür kommt eine zweite 
wicklung auf die stationäre kernhälfte, welche die regelspannung 
liefert.

die idee mit dem royer converter ist auch nicht so schlecht, allerdings 
müßte dieser mit einer recht tiefen frequenz arbeiten sonst grillst du 
den PC weil eine induktionsheizung draus wird.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Ben _ (burning_silicon)

>ein sperrwandler würde die 40W packen.

Jeder X-beliebige Schaltreglertyp schafft das. Die Frage ist eine ganz 
andere.

> dafür brauchst du einen kern in
>doppel-topf-form (keine ahnung wie die dinger heißen)

Pot Core.

> mit einem schenkel
>in der mitte und einem loch für die achse. der luftspalt beim
>sperrwandler kann 1mm betragen,

Solche Pauschalaussagen sind schlicht Unsinn.

> du brauchst die kernhälften daher nur
>auf 0,5mm annähern. das müßte gehen.

Dumm nur, dass die Acrylatte 1,5mm dick ist. Ja, man könnte da was 
reinfräsen.

> der sperrwandler würde sich auch
>anbieten weil er sehr gut primär regelbar ist.

Aber er regagiert giftig auf Streuinduktivitäten, welche gerade hier 
eher groß als klein werden.

>die idee mit dem royer converter ist auch nicht so schlecht, allerdings
>müßte dieser mit einer recht tiefen frequenz arbeiten sonst grillst du
>den PC weil eine induktionsheizung draus wird.

Nöö, schon mal was von Abschirmung gehört?

@ OP

>Hier soll ein kleiner Rechner (Leistungsaufnahme ca. 40 Watt inkl.
>Display bei 12 Volt)

40W und KLEIN? Was für ein Riesenteil ist das denn? So ein Embedded PC 
mit LCD zieht eher was im Bereich von 5W. Und zum Bilder und Videos 
anzeigen braucht men keinen Super-PC. Für Bilder reicht ein digitaler 
Bilderrahmen.

>Da der Teller von einem kleinen Solarmotörchen angetrieben und auf einem
>Wasserfilm "schweben" soll, kann ich keine Schleifkontakte nehmen für
>die Energieversorgung.

Wie dreht dann der Solarmotor den Teller? Der muss ja irgendwie 
befestigt sein. An dieser Achse befestigen die Propelleruhrbauer meist 
Kugellager und nutzen sie als Schleifringe mit wenig Reibung.

Wie gross ist denn der Teller? Wenn du wirklich die 1,5mm Acrylplatte 
mit einem (Luft)trafo überwinden willst, müssen die Spulen grob 
gerechnet min. 30..40mm Durchmesser haben. Dann noch oben und unten die 
erwähnten Halbschalten aus Ferrit, gibt es auch relativ flach. Fertig 
ist der Royer Converter. Naja, nicht ganz. Man braucht noch die 
passenden Transistoren, aber das ist kein wirkliches Problem. Siehe 
Artikel oben.

http://www.ferrite.de/Ferritkerne/Planar-ER-Kerne/
http://www.ferrite.de/Ferritkerne/P-Kerne/

MfG
Falk

Autor: special swine flu (Gast)
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wer hat hier schon mal 40 Watt uebertragen ? keiner !
Royer hin, royer her  wieviel Watt steckste da rein
 um 40W rauszuholen ??
Da erblasst ja jeder Deutsche wenn er den bescheidenen Wirkungsgrad 
berechnet ! Skandaloes !
... ein solar betriebener , schwimmender Teller mit schwimmendem 
HalbTrafo das ist der Hoehepunkt !

Weihnachtsmann fragen....ob...?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  special swine flu (Gast)

War dein Kaffee heute zu stark?

Autor: special swine flu (Gast)
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wer hat hier schon mal 40 Watt uebertragen ?

Autor: Andreas K. (derandi)
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special swine flu schrieb:
> wer hat hier schon mal 40 Watt uebertragen ?

Hier, ich!
Und zwar mit zwei Spulen, ohne Eisenkern. Die Primärspule bestand aus 8 
Windungen mit 6mm Kupferrohr und wurde als Teil eines 
Parallelschwingkreises ausgeführt, die Sekundärspule bestand aus 1,5 
Windungen einfachen Drahtes mit einer 24V-Halogenlampe dran, davon drei 
Stück von der Seite zwischen die Windungen der Primärspule hindurch 
gesteckt und alle drei leuchteten mit je 30W+ auf.
Der Wirkungsgrad war bescheiden, aber das läuft ja auch nicht auf 
Batterie und sollte nur die Stromüberhöhung im Resonanzfall 
demonstrieren, nur dann leuchten die Lampen obwohl primär nicht relevant 
mehr Leistung zugeführt wurde.

Autor: Sauger (Gast)
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special swine flu schrieb:
> wer hat hier schon mal 40 Watt uebertragen ?

Ich, VAHLE (www.vahle.de) macht sowas, allerdings im kW Bereich.

MfG

Autor: special swine flu (Gast)
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praechtig, tuechtig, nur der schwimmwnde Teller stoert mich noch ;-?

Autor: Andreas K. (derandi)
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Berechtigter Einwand, warum schwimmt der Teller?
Und warum wird der von einem sparsamen Solarmotor angetrieben während 
der Rechner darauf dekadente 40 Watt verbummelt?

Autor: Falk Brunner (falk)
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Autor: Der Bastler (Gast)
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So, nachdem mein Kollege nun ein 17 Zoll Display gefunden hat, das 
weniger Strom aus 12 Volt zieht und der ITX mit einem 4 GB Microdrive 
besser klappt, als gedacht, reichen nun rund 22 Watt aus 12 Volt.

Wir haben auch schon mehr als 4 der Royer Converter ausprobiert, aber 
irgendwie fehlt da noch der Durchbruch.

Zu den Fragen wegen des Design:

Der Teller (ca. 40 cm Durchmesser) soll auf einem Wasserfilm schwimmen, 
weil es sich um die Demonstration einer Druckgesteuerten Pumpe handelt, 
die so fein zu steuern ist, das die es schafft den Teller mit PC ohne 
den wegzublasen in der Schwebe halten kann.

Der Chef meines Kollegen lässt die Platte so anfertigen, das die sich 
auf dem Wasserfilm abhängig vom Durchfluß dreht. Der Solarmotor war nur 
so eine Idee, weil der noch hier herumlag und so schön mit der 
Solarzelle als Schirm über dem PC den Antrieb hätte machen können,

Der PC soll eben einen kurzen Werbefilm, eine Präsentation der 
Funktionsweise und den üblichen Werbeshit anzeigen.
Gesteuert wird er kleine ITX mit Funktastatur / -maus.

Wir werden mal weiter am Converter basteln ... auch für meine privaten 
Ideen könnte Das mal gut zu wissen sein.

Der Bastler

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Der Bastler (Gast)

>besser klappt, als gedacht, reichen nun rund 22 Watt aus 12 Volt.

Klingt schon mal brauchbarer.

>Wir haben auch schon mehr als 4 der Royer Converter ausprobiert, aber
>irgendwie fehlt da noch der Durchbruch.

Wie sieht denn eure Dimensionierung aus?

MfG
Falk

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