Liebe elektronik Freunde, ich habe vor meine UART Übertragung mit Hilfe von den Hall-Sensoren galvanisch von dem PC zu trennen. Schauen Sie bitte die angehängte Abbildungen an. Dazu habe ich, wie auf den Abbildungen zu sehen ist, einen Speicherdrossel mit 200uH aus Ferrit genommen und an dem Kollektor eines Transistors (BD137) angehängt. Der Abstand von dem Spulenrand bis zu dem Sensor beträgt 5mm. Die Daten (RxD und TxD) werden in die Basis des Transistors eingespeisst. Der Verwendete Sensor ist SS345PT von der Fa. Honeywell. Den durch die Spule fliessenden Strom habe ich auf 100mA über einen Vorwiderstand eingestellt. Der Hall-Sensor, laut dem Datenblatt, schaltet bei einer Stärke des magnetischen Flüssdichte von 280 Gauss, was 0.028 Tesla enspricht. Laut meiner Berechnungen erzeugt die Spule genügend magnetische Flüssdichte um den Hall-Sensor zu schalten. Leider schaltet der Hall-Sensor nicht. Ich habe auch gelesen, dass die berechnete Stärke der magnetischen Flüssdichte für die Mitte der Spule gilt. An den Rändern der Spule ist nur die Hälfte der berechneten magnetischen Flüssdichte vorhanden. Es ist auch bekannt, aus der Application Note für Hall-Sensoren der Fa, Honeywell, dass die mafnetische Flüssdichte annäherend quadratisch mit dem Abstand abnimmt. Leider sind die berechneten Werte immer genügend groß (rechnerisch). Die Richtung des magnetischen Feldes habe ich auch berücksichtigt. Meine Frage ist: wie berechne ich richtig die vorhandene in einer Entfernung von 5mm magnetsche Flüssdichte, damit ich beweissen kann, dass aus diesem Grund der Hall-Sensor nicht schaltet. Ich bedanke mich im voraus für Ihre Tipps !!! Gruß magilan
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Ferrit_Spule.png
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Der Garnrollenkern leitet den Fluss zur Seite so daß Du nach vorne 'raus fast nichts mehr hast. Mit dem Ferrit ist der Fluss kaum von Hand zu rechnen, aber probier's doch damit: http://www.femm.info/wiki/HomePage
Hallo Martin, danke dir für den Tipp !!! Muss ich wohl doch in das FEMM einarbeiten. Gruß Andreas
Thomas O. schrieb: > Und wieso nimmst du keinen Optokoppler? Wie das zweite Bild im Fragepost nahelegt, soll wohl berührungslos durch eine Trennwand hindurch übertragen werden... Sofern die Trennwand nicht lichtundurchlässig sein muß bzw. ein IR-Fenster darin möglich ist, würden sich diskret aufgebaute Optokoppler da natürlich ebenso anbieten. Einfach auf jeder Seite einen IRDA-Transceiver wie z.B. Liteon HSDL-3208 nehmen. Manche Mikrocontroller-UARTs haben bereits 'ne IRDA Einheit, die den direkten Anschluß eines IRDA-Transceivers ermöglicht, ansonsten müßte man noch einen passenden Encoder/Decoder Chip dazwischenschalten wie von TI den TIR1000 oder von Liteon den HSDL-7000. PC-seitig müßte man dann natürlich auch noch einen solchen µC dazwischenschalten, der die IRDA Modulation/Demodulation übernimmt. Ein Entfernungsvorteil würde sich auch gegenüber der magnetischen Übertragung bieten, IRDA funktioniert üblicherweise auf Entfernungen bis ca. 50cm. Und der Strombedarf dürfte allemal kleiner sein, die Sendespulen werden mit wachsender Entfernung zu echten Stromfressern, da das Magnetfeld sich nicht wie Licht bündeln läßt.
magilan schrieb: > ... > Muss ich wohl doch in das FEMM einarbeiten. > ... Die Bedienung ist am Anfang etwas komisch, und ohne Manual kommt man IMHO nicht drauf wie's geht. btw: die Treiber für die Spulen werden so nicht wirklich vernünftig gehen. Wundert mich daß da noch keiner gemeckert hat... Aber immer der Reihe nach, erst mal die Spulen. Die Frage nach dem Warum stellt sich natürlich schon auch irgendwie. Welche Übertragungsrate strebst du an? Die Spulen brauchen ihre Zeit bis das Feld auf und abgebaut ist. Mit femm kann man auch deren Induktivität berechnen.
Hallo Zusammen , danke für Ihre Fragen. Die von euch genannte Möglichkeiten habe ich auch in Betracht genommen. Selbstverständlich kann man eine galvanische Trennung auf unterschidlichen Wegen realisieren: - Optokoppler - Magnetisch mit dem ADuM1201 - Funkstrecke In meinem Fall geht es um das Prinzip: weil rechnerisch das von mir beschriebene Verfahren funktionieren sollte, aber in der Praxis funktioniert es nicht. Aus diesem Grund wollte ich wissen warum. Gruß Andreas
Mit den paar Spulenwindungen und ganz ohne Polschuhe willst Du diesen großen Luftspalt überbrücken? So ganz ohne Formel und rein intuitiv sage ich Dir das funktioniert nie!
magilan schrieb: > Aus diesem Grund wollte ich wissen warum. In erster Linie, weil die Form deines Kerns kaum ein Feld in Achsenrichtung übriglässt. Du kannst dir das mit der Strom/Spannungs-Analogie(*) des magnetischen Kreises vorstellen, so dass die Wicklung eine Spannungsquelle mit niedrigem Innenwiderstand(µr des Kerns) darstellt, während die Luftstrecken mehr oder weniger hochohmige (µ0), parallel geschaltete Widerstände sind. Da der Widerstand zwischen den Rändern des Kerns wesentlich kleiner ist, als der Widerstand von einem Punkt in Richtung der Achse aus, fließt durch diesen sehr viel weniger Strom. hall.png - 130 Wdg. 0,2mm mit 200mA; mit und ohne Rand und die Flussdichte (der Teil der senkrecht zur Linie steht) im Abstand von 2,5mm hall2.png - 320 Wdg. 0,125mm mit 160mA in einer Schalenkernhälfte P14x8. Als Gegenstück eine Eisenscheibe (d=24mm). Damit käme man in die Größenordnung der vom Sensor geforderten Flussdichten (18mT-Ein, 10mT-Aus). Ist aber etwas theoretisch, da es ziemlich schwierig ist, die Windungszahl tatsächlich in den Kern zu bringen und die Wärme abzuführen (10-13A/mm²). (*)https://de.wikipedia.org/wiki/Magnetischer_Widerstand
Ich würde es mit Hochfrequenz machen und diese modulieren. Für 13,56Mhz gibt es dafür sogar fertige Chips. Stichwort 'NFC'.
Über induktion durch einen Luftspalt wird es schwer was zu übertragen, dafür schwächt die Luft das Magnetfeld einfach zu sehr ab. Am ehesten könnte es noch gehen wenn du zwei Hufeisenförmige Eisenkerne für die spule und den Hallsensor nimmst und die an der wand anbringst, den halsensor einfach auf ein ende des Hufeisens kleben dadurch zwingst du zumindest einen größeren Teil deines Flusses in den Anderen Eisenkern. Und eine Modulation ist hier muss, außerdem würde ich auf der senderseite in die Spule einen Strom einprägen dessen stärke ich moduliere.
Hallo Zusammen , ich bedanke mich führ Ihre Vorschläge. Besonderen Dank an dem myotis für die echt wissenschaftliche Erklärund des existierendes Problems. Es scheint mir wirklich alles nachvollzihbar zu sein: da wir zwei unterschiedliche Leitwerte Haben, werden die Ströme auch entsprechend verteilt. Ich wollte auch gleich den myotis zu FEMM fragen: - wieso wird nur die Hälfte von dem Spulenkern simuliert? Weil der Spulenkern Symmetrisch ist ? - wo kann ich nachlesen wie eine Simulation erstellt wird? Ich habe leider keinen Ferrit in der Matherialeigenschaften gefunden? Wo kriegt man das Libraries für Ferrit ? Gruß Andreas
femm kann ebene oder rotationssymmetrische Probleme lösen. Bei rotationssymmetrischen Problemen zeichnet man nur die eine Hälfte. Materialien kann man sich entweder selber definieren, wenn man eine BH-Kennlinie hat. Meist reicht auch ein stark vereinfachtes Modell. Genaue Vorgehensweise steht im Manual.
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N87_Fluessdichte_V1.png
120 KB -
N87Gesamt.png
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Hallo Zusammen ,
das Einarbeitung in das FEMM war nicht so schwer.
Ich bedanke mich für die Hilfreichen Tipps.
Eine Frage habe ich noch:
Die von mit berechneten von B Werte (nach Formel FrageBild_3.png, oben)
und die Simulierte mit FEMM Werte (N87_Flüssdichte_V1.png) stimmen nicht
überein ?
Ich habe nicht mal die annäherende Gleichheit von der simulierten B und
der berechneten B.
Wenn ich die magnetische Flüssdichte mit der Formel FrageBild_3.png:
B = µ0*µr*(N*I/L)
berechne, bekomme ich für die Spule mit einem Ferritkern N87 µr = 2200,
B = 1,257*10-E6*2200*100Wdg*0.1A/3,36-E3(m) = 8.23 Tesla !!!
Das FEMM Zeigt mir aber, dass die höhcste magnetische Flüssdichte von
0,04 Tesla an.
Hiermit wollte ich fragen, wo liegt bei mit der Denkfehler ?
Im voraus - Danke für Ihre Antworten
Gruß
magilan
Abgesehen davon, dass auch bei deiner Konstruktion keine 100 Wdg. in den Kern passen: Du hast doch die B-H-Kurve selber eingegeben. B=µ0*µr(H)*H D.h. µr ist eine Funktion von H und nähert sich im Bereich der Sättigung 1 - B steigt nur mehr so wie in einer Luftspule. Dein für die Berechnung verwendetes µr=2200 nennt sich im Datenblatt µi. "The initial permeability µi defines the relative permeability at very low excitation levels ... According to IEC 60401-3 ... is defined ... B <0.25 mT" http://www.epcos.com/blob/519704/download/2/ferrites-and-accessories-data-book-130501.pdf
Was ich noch erwähnen wollte. Auch der Term H=N*i/l in deiner Formel ist eigentlich nur für lange (d<<l) Spulen gültig. Für kurze Spulen gibt es nur, mehr oder weniger genaue, Näherungen(*) - darum verwendet man eher numerische Methoden, als seine Zeit mit analytischen Lösungen zu verbringen. (*) z.B. https://en.wikipedia.org/wiki/Inductor#Inductance_formulae
Hallo myotis, ich bedanke mich viel mals !!! Jetzt muss ich alles noch verinnerlichen. Gruß Andreas
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magilan schrieb: > ich bedanke mich vielmals !!! Hmm, mittlerweile bin ich mir nicht mehr so sicher, dass ich deine Frage überhaupt richtig interpretiert habe. Irgendwie werde ich das Gefühl nicht los, dass es nochmals auf die Reluktanzen hinausläuft. Du wirst in einem System mit relativ großem Luftspalt - und das ist dieser Kern - nicht einmal in die Nähe der in geschlossenen Kreisen erreichbaren Flussdichten kommen. Extreme Ströme mit Supraleitern o.ä. mal ausgenommen. Density Plot B (1e-6T - 0,5T), Vector Plot H (Skalenfaktor 1 in Luft ansonsten 10)
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