Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Induktive Kopplung


von Florian E. (Firma: TU München) (floe)


Lesenswert?

Hallo zusammen,

ich experimentiere gerade ein bisschen mit drahtloser Energieübertragung 
rum mittels induktiver Kopplung und hätte da noch ein paar Fragen.

Aber erst mal als Hintergrundinfo was zum Sender:

Funktionsgenerator, direkt angeschlossen an Serienschwingkreis, 
bestehend aus Spule (1,64 mH) und Kondensator (1,52 nF), jeweils mit 
LCR-Meter gemessen. 5V p-p sind am FG eingestellt.

Empfänger v0.1: Spule aus Lackdraht, 200 Windungen, parallel 
angeschlossene LED, kein Kondensator.

Mit der Version bekomme ich ein für mich recht logisches Ergebnis: bei 
99 kHz leuchtet die LED mit maximaler Helligkeit (rein rechnerisch 
würden sich aus den obigen Werten 101 kHz ergeben, aber das sind wohl 
einfach Messtoleranzen). Laut Multimeter liegen ~ 1,6 V Wechselspannung 
an der LED an - 1-2 kHz Abweichung, und die LED geht aus.

Empfänger v0.2: Spule aus Lackdraht (5,93 mH), Kondensator (0,45 nF), 1 
kOhm Widerstand als Last, auch wieder als Serienschwingkreis. 
Rechnerisch genau die gleiche Resonanzfrequenz von 99 kHz, aber über den 
Widerstand habe ich jetzt grade mal 100 mV Spannung anliegen - und da 
setzt mein Verständnis jetzt aus. Da müsste ich doch aufgrund der 
Resonanz eine viel grössere Spannung bekommen - ausserdem bekomme ich 
bei 100 mV und 1 kOhm ja grade mal 100 uA Strom, was für die LED viel zu 
wenig wäre.

Kurz zusammengefasst: die simple Spule scheint viel besser zu 
funktionieren als der abgestimmte Serienschwingkreis. Die Wicklungszahl 
ist annähernd gleich. Wo steckt da mein Denkfehler?

Herzlichen Dank schon mal,
Florian

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@  Florian Echtler (Firma: TU München) (floe)

>bestehend aus Spule (1,64 mH) und Kondensator (1,52 nF), jeweils mit

Klingt nach 125kHz RFID ;-)

>Mit der Version bekomme ich ein für mich recht logisches Ergebnis: bei
>99 kHz leuchtet die LED mit maximaler Helligkeit (rein rechnerisch
>würden sich aus den obigen Werten 101 kHz ergeben, aber das sind wohl
>einfach Messtoleranzen). Laut Multimeter liegen ~ 1,6 V Wechselspannung
>an der LED an - 1-2 kHz Abweichung, und die LED geht aus.

OK.

>Empfänger v0.2: Spule aus Lackdraht (5,93 mH), Kondensator (0,45 nF), 1
>kOhm Widerstand als Last, auch wieder als Serienschwingkreis.
>Rechnerisch genau die gleiche Resonanzfrequenz von 99 kHz, aber über den
>Widerstand habe ich jetzt grade mal 100 mV Spannung anliegen - und da
>setzt mein Verständnis jetzt aus. Da müsste ich doch aufgrund der
>Resonanz eine viel grössere Spannung bekommen

Aber nicht beim Serienschwingkreis. Versuhs mal mit Parallelresonanz.

>bei 100 mV und 1 kOhm ja grade mal 100 uA Strom, was für die LED viel zu
>wenig wäre.

Wenn sie mit 100mV überhaupt sichtbar leuchten würde ;-)

>ist annähernd gleich. Wo steckt da mein Denkfehler?

Du misst mit zweierlei Maß. Einmal LED, einmal Widerstand. Die 
Diodenfunktion der LED kann einen da schon in die Suppe spucken. 
Möglicherweise hast du aber auch einen Fehler im Aufbau/Messung. Die 
100kHz Wechselspannung kann man mit einem einfachen Multimeter nicht 
messen, da braucht es ein HF-Multimeter. Oder einen Demodulator, wie 
deine LED ;-) Optimal ist ein Oszilloskop.

Wahrscheinlich ist deine Wechselspannung viel höher, du misst es nur 
falsch!

Siehe auch Royer Converter, da geht es auch um's Thema induktive 
Energieübertragung.

von Michael R. (mexman) Benutzerseite


Lesenswert?

Hallo Florian,

> Kurz zusammengefasst: die simple Spule scheint viel besser zu
> funktionieren als der abgestimmte Serienschwingkreis. Die Wicklungszahl
> ist annähernd gleich. Wo steckt da mein Denkfehler?

Die Spule alleine wirkt als -> Transformator.
TRansformiert Stroeme und Spannungen entspechend dem 
WIndungsverhaeltnis.

Serienschwingkreis erzuegt keine hohe Ausgangsspanung, sondern einen
-Strom!
Parallelschwingkreis erzeugt keinen hohen Ausgangsstrom sondern eine 
-Spannung.
Beides ist moeglicherweise schlecht fuer Dich, denn die LED ist nicht 
unbedingt auf eines der beiden angepasst.

Vielleicht probierts Du mal, einen Parallelschwingkreis zu bauen, der 
Dir die Resonanzueberhoehung liefert, die LED aber nicht direkt an das 
"heisse Ende" sondern eine Anzapfung der Spule anzuschliessen.
Vielleicht sogar ueber einen Brueckengleichrichter, dann leuchtet Sie 
naemlich in beiden Halbwellen!

Gruss

Michael

von Rumpel oder Stilz (Gast)


Lesenswert?

Ein belasteter schwingkreis hat eine andere Resoanzfrequenz wie ein 
freilaufender. Wenn man den Generator nicht nachstimmt, ist man neben 
der Resonanz.

von Pizza (Gast)


Lesenswert?

Michael Roek schrieb:
> Die Spule alleine wirkt als -> Transformator.
> TRansformiert Stroeme und Spannungen entspechend dem
> WIndungsverhaeltnis.

Das Windungsverhältnis ist bei loser Kopplung nichtssagend.

von Michael R. (mexman) Benutzerseite


Lesenswert?

Pizza schrieb:

> Das Windungsverhältnis ist bei loser Kopplung nichtssagend.

Aha?
Hast Du Dir das patentieren lassen?
Waere super, besonders fuer Induktionsschleifen an Ampeln, 
Ferrtiantennen etc.
Braucht man ja nur noch eine Windung!
Toll!

Gruss

Michael

von Pizza (Gast)


Lesenswert?

Deine Aussage ist, dass zwei lose gekoppelte Luftspulen als 
Transformator wirken wobei N1I1=N2I2 gelten soll. Und das ist 
schlichtweg falsch, oder induziert Dir eine mit 100V beaufschlagte Spule 
in China wieder 100V in Deiner Spule in Deutschland? Lose gekoppelt sind 
auch die.

Allein schon, wenn die Geometrie der beiden Spulen nicht identisch ist, 
sehen die nie den gleichen Fluss.

Kauf Dir den Jackson, Klassische Elektrodynamik. Wenn Du den durch hast 
reden wir weiter.

Michael Roek schrieb:
> Hast Du Dir das patentieren lassen?

Halt lieber den Ball flach wenn Du so einen Käse erzählst und auch noch 
davon überzeugt bist.

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
Noch kein Account? Hier anmelden.