Royer Converter mit RFID Spulen

[Patrick (Gast)]

Hallo,
Habe bereits den anderen Thread gelesen und schon einiges draus 
mitgenommen, jedoch habe ich noch ein paar Fragen.

Ich habe auch vor einen Royer Converter mit RFID Spule zu bauen. 
Luftspalt sind auch knappe 15mm. Als Spulen wollte ich 2 24mm Spulen mit 
2,8mH nutzen.
Übertragen werden soll ungefähr 1W (4,2V bei 200mA).
http://www.spulen.com/rfid-transponderspule-24mm-2-8mh.html

Wie schaut das aus mit der Mittenanzapfung für die Primärspule? Könnte 
ich auch einfach zwei meiner Spulen nehmen und diese dann zusammen 
schalten (dann hätte ich ja meine Mittenanzapfung) und das ganze dann 
nachher auf 125khz Tunen?

Welche Spule nehme ich am besten für die Steuerspule? Wie groß bzw 
wieviele mH sollte sie besitzen?

Grüße

Patrick

[Falk B. (falk)]

@ Patrick (Gast)

>Ich habe auch vor einen Royer Converter mit RFID Spule zu bauen.
>Luftspalt sind auch knappe 15mm. Als Spulen wollte ich 2 24mm Spulen mit
>2,8mH nutzen.

2,8mH (Millihenry) sind ganz schön viel. Bei den meisten Projekten, die 
hier mal gebaut wurden, bewegt man sich eher im Bereich von 100uH 
(Mikrohenry).

>Übertragen werden soll ungefähr 1W (4,2V bei 200mA).
>http://www.spulen.com/rfid-transponderspule-24mm-2-8mh.html

Kann man probieren, ist aber nicht optimal.

>Wie schaut das aus mit der Mittenanzapfung für die Primärspule?

Braucht man nicht, wenn man die richtige Schaltung nimmt.

Beitrag "Re: RFID Spulen für Leistungsübertragung?"

> Könnte
>ich auch einfach zwei meiner Spulen nehmen und diese dann zusammen
>schalten (dann hätte ich ja meine Mittenanzapfung) und das ganze dann
>nachher auf 125khz Tunen?

Machbar, aber nicht sinnvoll.

>Welche Spule nehme ich am besten für die Steuerspule? Wie groß bzw
>wieviele mH sollte sie besitzen?

Die Induktivität ist nebensächlich, entscheidend ist die Windungszahl. 
Siehe Artikel Royer Converter. Aber mit der Schaltung oben mit 
MOSFETs und Doppelspeisung braucht man keine Steuerspule.

MFG
Falk

[Patrick (Gast)]

Hallo und vielen Dank für die Antwort, werde mir das ganze mal 
durchlesen.

Welche Mosfets sollte man denn nutzen, da Du schreibst das Du gerade die 
genommen hast, welche herum lagen?

2.8mF sind dann natürlich wirklich etwas überdimensioniert, ich dachte 
nur eine hohe Induktivität bewirkt auch eine größere Leistung bzw 
höheren Wirkungsgrad (natürlich bei passender Anpassung der Frequenz). 
Werde mich dann mal umschauen und kleinere Spulen suchen, 100uH wäre so 
das Optimum, oder gibt es noch rechnerisch bessere? Spulen.com hat ja, 
so wie es scheint, gerade eh geschlossen.

Kriterien sind eigentlich nur das meine Sekundärspule maximal 30mm 
Durchmesser betragen darf und dort mindestens 4,4V DC ankommen sollten 
(Lipo Charging).

Das Optimalste wäre dann, wenn der Primärkreis mit 5V DC betrieben 
werden kann.

Leider sind alle Wireless Charging Spulen zu groß (zumindest für den 
Sekundärkreis, sonst hätte ich solche mal ausprobiert.

Grüße

Patrick

[Falk B. (falk)]

@ Patrick (Gast)

>Welche Mosfets sollte man denn nutzen, da Du schreibst das Du gerade die
>genommen hast, welche herum lagen?

Nimm die, die gerade rumliegen ;-)

Für 1W braucht man natürlich keinen 20A Monster im TO220 Gehäuse. Da du 
aber nur 5V Eingangsspannung hast, sollten es schon Logic Level Typen 
sein.
IRF7103 hat zwei MOSFETs in einem SO-8 Gehäuse.

>2.8mF sind dann natürlich wirklich etwas überdimensioniert, ich dachte

2,8mH

>nur eine hohe Induktivität bewirkt auch eine größere Leistung bzw
>höheren Wirkungsgrad (natürlich bei passender Anpassung der Frequenz).

Nein.

>Werde mich dann mal umschauen und kleinere Spulen suchen, 100uH wäre so
>das Optimum,

Nein, es ist nur ein Anhaltspunkt.

>oder gibt es noch rechnerisch bessere? Spulen.com hat ja,
>so wie es scheint, gerade eh geschlossen.

Bei so wenigen Windungen kann man das auch in kurzer Zeit selber 
wickeln!

[Patrick (Gast)]

Hi,

Hab hier gerade mal das Design übernommen. Ich wollte alles direkt in 
SMD herstellen. Als Mosfets habe ich die IRLZ34N genutzt, dies sind auch 
Logic level Mosfets.

Primär und Sekundärspulen sind beides 100uH. Nach Berechnungen (mit den 
Formeln auf der Royer Converter Seite) komme ich auf 277khz. Habe es 
jedoch mal durch den Simulator laufen lassen (NI Multisim) und komme auf 
107khz. Ich denke mal das ist auf die andere Schaltung zurück zu führen 
(?).

Wenn ich nun den Wert von C1 auf 10nF ändere komme ich auf 190Khz bei 
einer Amplitundenspannung von knapp 15V.

Naja, ich denke mit der Frequenz muss ich dann wohl etwas spielen sodass 
ich an der Empfängerseite eine Maximalspannung von 6V habe (für den Lipo 
Charger)


Grüße

Patrick

[Falk B. (falk)]

@ Patrick (Gast)

>Hab hier gerade mal das Design übernommen. Ich wollte alles direkt in

Dein L3 ist um Faktor 100 zu klein . . .

[Patrick (Gast)]

Ach, da ist mir ein Fehler unterlaufen, habe da den falschen Screenshot 
hochgeladen.

Hier der richtige.

[Patrick (Gast)]

Habe das ganze nun mal bei Farnell bestellt und werde es aufbauen. Bin 
gespannt ob es so funktioniert wie ich es mir vorstelle :D

Grüße

Patrick

[Patrick (Gast)]

So, habe das ganze mal aufgebaut. Leider kommt am anderen Ende (Royer 
Converter Empfänger, also eigentlich nur der Gleichrichter) nur knappe 
0.8V an.

Ich habe noch ein Oszi-Bild angehangen. Es zeigt den Spannungsverlauf in 
der Transmitter Spule, nicht ganz optimal, oder?

Bei Spulen, Sender und Empfänger, haben eine Induktivität von 0,083mH 
also 83uH.

Die Versorgungspannung des Senders beträgt 5V, der Leerlaufstrom 40mA, 
bei "Last" (also wenn der Empfänger aktiviert wird) sind es 60mA, also 
alles nicht optimal. :-/. Ich habe beide Spulen mit 0,22mm 
Kupferlackdraht gewickelt.

Anbei auch noch ein paar Bilder vom Aufbau. Wegen der einfachheit habe 
ich die Spulen einfach auf einen Flaschenhals aufgewickelt der ungefähr 
die spätere größe der "richtigen" Spule hat.

Als Last habe ich 20 Ohm Widerstände am Empfänger.

Als Widerstände habe ich SMD Widerstände genutzt (die hatte ich noch 
herum liegen, 0603), also nicht Wunder wenn man sie auf den ersten Blick 
nicht findet :D Sie befinden sich direkt am Beinchen des Transistors.

Was könnte ich nun noch tun um das ganze ans laufen zu bringen?

Grüße

Patrick

[Patrick (Gast)]

Ich drösel das ganze hier nochmal auf.

Kleine Spulen: (maximal 24mm Durchmesser).
Luftspalt ist, später, auch knappe 10mm.
Die Spulen habe ich mir aus 0,22mm Lackdraht selber gewickelt, diese 
haben einen Wert von 90uH.

Habe nochmal den (korrigierten) Schaltplan angehangen

Simuliert sah es auch schon ganz ordentlich aus.

Nun habe ich das ganze aufgebaut und angeschlossen. Eigentlich schon 
ganz schick, wenn denn nicht dieser kleine Knick in der Negativen 
Spannung hätte. Diese geht leider nur bis -9V herunter.

Hier die Spannung Empfängerseitig. Hier nutze ich eigentlich nur die 
selbe Spule, Seriell mit einem 5nF Kondensator (erhöht die Kopplung doch 
drastisch). Gleichgerichtet wird das dann mit 4 Schottky 1n5818 Dioden 
(Brückengleichrichter) und einem 6,8uF Kondensator zur Glättung.
Hier das Bild vor dem Gleichrichten. 4,0V, eigentlich das was ich 
(gleichgerichtet) anstrebe.

Nach dem Gleichrichten sind es leider nur noch 1.24V, zu wenig.

Ich benötige am Ausgang 4V. Ich hoffe wenn ich den Knick in der Kurve 
des Transmitter raus bekomme, das ich meine 4V am Ausgang erhalte. Weiss 
eventuell jemand wie ich das anstellen kann?

Das zweite ist das die Schaltung (Senderseitig) gerade einmal 70mA 
aufnimmt. Mein Ziel ist es am Empfänger 200-300mA zu entnehmen. Wie kann 
ich also die Leistung der Schaltung erhöhen?

[Falk B. (falk)]

@ Patrick (Gast)

>Kleine Spulen: (maximal 24mm Durchmesser).
>Luftspalt ist, später, auch knappe 10mm.
>Die Spulen habe ich mir aus 0,22mm Lackdraht selber gewickelt, diese
>haben einen Wert von 90uH.

Klingt OK.

>Nun habe ich das ganze aufgebaut und angeschlossen. Eigentlich schon
>ganz schick, wenn denn nicht dieser kleine Knick in der Negativen
>Spannung hätte. Diese geht leider nur bis -9V herunter.

Von welchem Bild redest du? Die Spannung auf der Primärseite sieht nicht 
so doll aus.

>Hier die Spannung Empfängerseitig. Hier nutze ich eigentlich nur die
>selbe Spule, Seriell mit einem 5nF Kondensator (erhöht die Kopplung doch
>drastisch).

Falsch, die Kopplung verändert er nicht, aber er kompensiert die 
Streuinduktivität, welche durch die schlechte Kopplung entsteht.
Aber du hast gerade mal 3V Amplitude auf der Sekundärseite, das ist 
nicht sehr viel, erst recht mit Kompensationskondensator.

> Gleichgerichtet wird das dann mit 4 Schottky 1n5818 Dioden

Welche jede ca. 0,5V Spannungsabfall hat . . .

>(Brückengleichrichter) und einem 6,8uF Kondensator zur Glättung.
>Hier das Bild vor dem Gleichrichten.

Welches denn?? Sollen wir hellsehen? Nenn das Kind, ähh Bild, beim 
NAMEN. Siehe Netiquette.

>Nach dem Gleichrichten sind es leider nur noch 1.24V, zu wenig.

Logisch, wis sollen aus 3V Amplitude 4V gleichgerichtete Spannung 
werden?

>Ich benötige am Ausgang 4V. Ich hoffe wenn ich den Knick in der Kurve
>des Transmitter raus bekomme, das ich meine 4V am Ausgang erhalte. Weiss
>eventuell jemand wie ich das anstellen kann?

Dein Sender scheint unsauber zu schwingen. Das kann an den relativ 
großen MOSFETs liegen, muss es aber nicht.

>Das zweite ist das die Schaltung (Senderseitig) gerade einmal 70mA
>aufnimmt. Mein Ziel ist es am Empfänger 200-300mA zu entnehmen. Wie kann
>ich also die Leistung der Schaltung erhöhen?

Erstmal muss deine Schaltung überhaupt richtig laufen, ehe man über 
Leistungssteigerung nachdenkt.

[Falk B. (falk)]

Also, mal auf die Schnelle was aus der Ramschkiste. Die Schaltung ist 
sehr ähnlich zu deiner, aber mit IRFZ24N. Das sind KEINE Logic Level 
Typen, darum musste ich auch mit 8V Eingangsspannung arbeiten. Siehe 
Anhang. Kanal 1 ist das Drainssignal eines MOSFETs, Kanal2 das Gate. 
R1/R2 sind bei mir 1,2k, also vergleichbar. Der Oszillator schwingt 
sauber, auch mit dicken MOSFETs. Stromaufnahme ist 50mA im Leerlauf. 
Also ist bei dir was faul. Oder du hast einen ordentlichen Messfehler. 
Wie misst du? Mit 10:1 Tastköpfen? Ordenliche Masseverbindung?

[Patrick (Gast)]

Hi, Danke für die Mühe :)

Das Bild des Senders : Transmitter.png
Empfänger, Gleichgerichtet, Mit (Glättungs-) Kondensator: 
Receiver_rect_wcap.png
Empfänger, nicht Gleichgerichtet, mit (Glättungs-) Kondensator: 
Receiver_unr_wcap.png
Empfänger, nicht Gleichgerichtet, ohne (Glättungs-) Kondensator: 
Receiver_unr_wocap.png
Simulierte Schaltung am PC: Oszilloskop.png
Der Schaltplan: Schaltplan.png

Ich habe als Kondensatoren (C1 und Kompensationskondensator) X7R und X8R 
SMD Kondensatoren genutzt, könnte es daran liegen? Hab im Royer 
Conferier Artikel gelesen das bei solchen Sachen immer von denen 
abgeraten wird, hatte sie aber noch herumliegen.
Geplant ist später das ganze in SMD aufzubauen. Da mir die Mosfets für 
einen neuen Versuch ausgegangen sind werde ich mir mal neue bestellen, 
zusammen mit NPO Kondensatoren, dieses mal in SMD. Sind die Mosfets 
IRLML2502 für den Aufbau geeignet?

Bisher habe ich für L1 und L2 1.5A genutzt, 0.8 sollten aber auch 
reichen, oder?

Als Tastkopf nutze ich einen Hameg 10:1 Tastkopf (HZ 254), ja :) Das 
Hameg ist zwar Analog, konnte mir aber für die obigen Bilder ein China 
Oszilloskop ausleihen.

Das Bild oben ist Gemessen zwischen Coil1 und Coil2. Werde morgen aber 
mal ein Bild ähnlich deinem (Gate und Drain) Hochladen.

Danke

Patrick

[Martin S. (der_nachbauer)]

Du hast scheinbar die Bilder vergessen :(

[Falk B. (falk)]

@ Patrick (Gast)

>Empfänger, nicht Gleichgerichtet, mit (Glättungs-) Kondensator:
>Receiver_unr_wcap.png

Wozu ein Glättungskondensator wenn nicht gleichgeritet wird?

>Ich habe als Kondensatoren (C1 und Kompensationskondensator) X7R und X8R
>SMD Kondensatoren genutzt, könnte es daran liegen?

Glaub ich eher nicht, kann man aber mal mit den passenden Kondensatoen 
probieren.

> Hab im Royer
>Conferier Artikel gelesen das bei solchen Sachen immer von denen
>abgeraten wird, hatte sie aber noch herumliegen.

Ja, sie sind nicht optimal, sthet ja auch im Artikel Sie werden 
wahrcheinlich recht warm bis heiß.

>Geplant ist später das ganze in SMD aufzubauen. Da mir die Mosfets für
>einen neuen Versuch ausgegangen sind werde ich mir mal neue bestellen,
>zusammen mit NPO Kondensatoren, dieses mal in SMD. Sind die Mosfets
>IRLML2502 für den Aufbau geeignet?

Ja.

>Bisher habe ich für L1 und L2 1.5A genutzt, 0.8 sollten aber auch
>reichen, oder?

Sicher.

>Als Tastkopf nutze ich einen Hameg 10:1 Tastkopf (HZ 254), ja :) Das
>Hameg ist zwar Analog,

Reicht vollkommen aus.

>konnte mir aber für die obigen Bilder ein China
>Oszilloskop ausleihen.

Naja, ob das so doll ist? Mach lieber Screenshots mit der Digitalkamera 
und miss mit dem Hameg.

>Das Bild oben ist Gemessen zwischen Coil1 und Coil2.

Beim Sender? Dann ist ganz sicher was faul, denn das ist alles andere 
als ein symetrisches Signal!

Ach ja, klemm nicht die Masse vom Tastkopf an Coil 1 oder 2, das ist 
schlecht.  Das könnte die schlechte Signalform erklären. Miss lieber 
Drain gegen Masse.

[Pat P. (tsag)]

Falk Brunner schrieb:
> Wozu ein Glättungskondensator wenn nicht gleichgeritet wird?

Weil sich durch die (Last?) die Amplitude des ungleichgerichteten Signal 
abflacht, auch wenn der Kondensator hinter den Dioden hängt (2.88V vs 
2V).

Falk Brunner schrieb:
> Ach ja, klemm nicht die Masse vom Tastkopf an Coil 1 oder 2, das ist
schlecht.  Das könnte die schlechte Signalform erklären. Miss lieber
Drain gegen Masse.

Gesagt getan, habe es mal angehangen, das sieht schon besser aus :) Das 
erklärte wohl die Kurve.

Nun das Bild mit drain und Gate. Channel 2 ist Gate, Channel 1 ist 
Drain.

Was mir auffällt ist, obwohl die Kurven gleich aussehen, Du bei einer 
Skalierung von 5V beim Gate so eine Kurve hast, bei mir musste ich es 
auf 100mV stellen, habe daher auch nur ein VPP 320mV. Aber soweit sieht 
das Signal des Senders erstmal gut aus, oder?


Ich habe auch die letzten Tage mit dem Versuch verbracht eine Flachspule 
zu wickeln, mehr oder weniger vergebens :D.

Gibt es im Internet irgendeine Quelle mit brauchbaren Spulen? Spulen.com 
scheint im Moment Offline bzw. geschlossen zu sein.

Martin Schröer schrieb:
> Du hast scheinbar die Bilder vergessen :(

Die Bilder sind in einem Beitrag weiter oben, habe jetzt nur eine 
richtige Beschreibung hinzugefügt :)


Grüße

Patrick

[Falk B. (falk)]

@ Patrick Bihn (tsag)

>Nun das Bild mit drain und Gate. Channel 2 ist Gate, Channel 1 ist
>Drain.

Das sieht OK aus.

>Was mir auffällt ist, obwohl die Kurven gleich aussehen, Du bei einer
>Skalierung von 5V beim Gate so eine Kurve hast, bei mir musste ich es
>auf 100mV stellen, habe daher auch nur ein VPP 320mV.

Falsche Einstellung am Tastkopf oder Oszilloskop. Da fehlt der Faktor 
10.

>Aber soweit sieht
>das Signal des Senders erstmal gut aus, oder?

Ja.

>Ich habe auch die letzten Tage mit dem Versuch verbracht eine Flachspule
>zu wickeln, mehr oder weniger vergebens :D.

http://www.mikrocontroller.net/topic/goto_post/2937446

[Falk B. (falk)]

Noch ein Tipp. Wenn du bei der Geometrie 1W übertragen willst, sind 90uH 
aus dem Gefühl heraus etwas viel und 0,2mm dicker Draht zu dünn. Versuch 
es mal mit 0,5mm Drahtstärke und 10-20 Windungen für Primär - und 
Sekundärspule. Das erleichtert auch das Wickeln.

[spule (Gast)]

Patrick Bihn schrieb:
> Spulen.com
> scheint im Moment Offline bzw. geschlossen zu sein.

insolvent

[Pat P. (tsag)]

Falk Brunner schrieb:
> Noch ein Tipp. Wenn du bei der Geometrie 1W übertragen willst, sind 90uH
> aus dem Gefühl heraus etwas viel und 0,2mm dicker Draht zu dünn. Versuch
> es mal mit 0,5mm Drahtstärke und 10-20 Windungen für Primär - und
> Sekundärspule. Das erleichtert auch das Wickeln.

Hätte jetzt gedacht um mehr Leistung übertragen zu können, müsste ich 
eine höhere Induktivität verwenden. Wieder was gelernt. Warscheinlich 
müsste ich sonst eine die Spule (geometrisch) vergrößern, richtig?

spule schrieb:
> Patrick Bihn schrieb:
>> Spulen.com
>> scheint im Moment Offline bzw. geschlossen zu sein.
>
> insolvent

Ah, gut zu wissen. Und ich warte immer darauf das sie wieder liefern 
können :)

[Falk B. (falk)]

@ Patrick p. (tsag)

>Hätte jetzt gedacht um mehr Leistung übertragen zu können, müsste ich
>eine höhere Induktivität verwenden.

Das Gegenteil ist der Fall. Kleine Trafos mit wenig Leistung haben viele 
Primärwindungen mit dünnem Draht, richtig große sehr wenige 
Primärwindungen mit dickem Draht.