Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LED induktiv mit PWM aus Mikrocontroller?


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von Jo (Gast)


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Ist es möglich, eine (rote) LED (im LC Schwingkreis) induktiv knapp über 
Audiofrequenz (Mikrocontroller-PWM) zu betreiben?
Auch durch ca. 2mm Aluminium?
Wenn ja, was ist da für eine Spulengröße zu erwarten?

von M.A. S. (mse2)


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Durch eine Metallschicht hindurch eher nicht, da Wirbelströme erzeugt 
werden, die Deinem Magnetfeld entgegenwirken.

von Ralf (Gast)


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M.A. S. schrieb:
> Durch eine Metallschicht hindurch eher nicht

Richtig. Ein Verbesserungsvorschlag in unserer Firma ist genau daran 
gescheitert, weil das Gehäuse wie ein Faradayscher Käfig gewirkt hat.

Aber eine Aluplatte als Lochblech ausgeführt hätte da eher noch eine 
Chance.

von M.A. S. (mse2)


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Ralf schrieb:
> ...gescheitert, weil das Gehäuse wie ein Faradayscher Käfig gewirkt hat.
Für die praktischen Belange diese Frage ist's zwar nicht wichtig, der 
Genauigkeit halber möchte ich es aber erwähnen:
Faradayscher Käfig ist hier nicht der richtige Begriff. Letzterer 
schirmt elektrostatische Felder. Hier haben wir ein zeitlich 
veränderliches Magnetfeld. Der Schirmmechanismus ist ein ganz anderer.

von Stefan S. (chiefeinherjar)


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M.A. S. schrieb:
> Ralf schrieb:
>> ...gescheitert, weil das Gehäuse wie ein Faradayscher Käfig gewirkt hat.
> Für die praktischen Belange diese Frage ist's zwar nicht wichtig, der
> Genauigkeit halber möchte ich es aber erwähnen:
> Faradayscher Käfig ist hier nicht der richtige Begriff. Letzterer
> schirmt elektrostatische Felder. Hier haben wir ein zeitlich
> veränderliches Magnetfeld. Der Schirmmechanismus ist ein ganz anderer.

Wiki ist aber da ganz anderer Meinung: "Ein idealer faradayscher Käfig 
schirmt auch hochfrequente Wechselfelder ab, weil auf der Oberfläche des 
Käfigs Wirbelströme induziert werden, die dem äußeren Feld nach der 
Lenzschen Regel entgegenwirken. Die Schirmwirkung ist in diesem Fall 
aber nicht ideal, sondern durch endliche Schirmdämpfungen und 
Eindringtiefen in den Schirm gekennzeichnet."

von Stefan S. (chiefeinherjar)


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Und zum Thema: 2mm Alu durchdringen wird schwer, da braucht es schon 
primärseitig ordentliche Feldstärken.

Was ist der Hintergrund der ganzen Übung? Alu klingt nach Gehäuse... 
Also eine LED durch die Wand eines Gehäuses zum Leuchten bringen? - ich 
nehme dann mal an, dass Bohren keine Option ist.

von Der Andere (Gast)


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Möglich ist fast alles. Ob es sinnvoll ist ist eine andere Frage.
Was soll erreicht werden?
Warum muss das Magnetfeld durch das Alu?
Wurden Alternativen betrachtet?

von Thomas E. (picalic)


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Nach meiner Erfahrung ist Alu ganz schlecht dazu geeignet, magnetische 
Felder (zumindest im niedrigen Frequenzbereich) abzuschirmen, also aus 
dem Bauch heraus würde ich es mal nicht von vornherein zum Scheitern 
verurteilen, sondern einfach mal experimentieren...

von M.A. S. (mse2)


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Stefan S. schrieb:
> Wiki ist aber da ganz anderer Meinung: "Ein idealer faradayscher Käfig
> schirmt auch hochfrequente Wechselfelder ab,

Nein, Wiki ist nicht anderer Meinung.
Es ist richtig, dass ein Faradayscher Käfig auch zum Schirmen 
magnetischer Wechselfelder fähig ist.

Was ich meinte, war, dass eine Blech zwischen felderzeugender Spule und 
Empfängerspule das magnetfeld schirmt, ohne ein faradayscher Käfig zu 
sein.
Was ist der Unterschied?
Hier reicht ein Blech dazwischen, es muss kein umgebender Käfig sein.
Ein Schirm gegen elektrostatische Felder muss das zu schirmende Objekt 
umgeben.

PS: Ich gehe von einem floatenden Blech aus. Bei einem geerdeten Blech 
ist es wieder etwas anderes...

: Bearbeitet durch User
von Jo (Gast)


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Stefan S. schrieb:
> Was ist der Hintergrund der ganzen Übung? Alu klingt nach Gehäuse...
> Also eine LED durch die Wand eines Gehäuses zum Leuchten bringen? - ich
> nehme dann mal an, dass Bohren keine Option ist.

Exakt!

von Stefan S. (chiefeinherjar)


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Jo schrieb:
> Stefan S. schrieb:
>> Was ist der Hintergrund der ganzen Übung? Alu klingt nach Gehäuse...
>> Also eine LED durch die Wand eines Gehäuses zum Leuchten bringen? - ich
>> nehme dann mal an, dass Bohren keine Option ist.
>
> Exakt!

Was steht dir denn an Möglichkeiten sekundärseitig zur Verfügung? Ist 
die LED in einer Schaltung? Ist sie überhaupt schon vorhanden oder 
willst du sie erst installieren? Wie sieht es mit Platz für eine Spule 
aus?

von Der Andere (Gast)


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Jo schrieb:
> Exakt!

Wie schön, daß der TO so geschwätzig ist und auf Fragen antwortet.
Viel Spass bei DEINEM Problem :-)

von Ralf (Gast)


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Der TO traut sich nicht zu sagen, dass er einen geschlossenen Aluwürfel 
(Wandstärke = 2mm) auf eine Tischplatte legen möchte. In der Tischplatte 
ist eine Spule und im Aluwürfel ist eine 5mm Bohrung mit einer LED 
bestückt.

Im Würfel ist auch noch Platz für die entsprechende Empfangselektronik, 
die jetzt entwickelt werden muss.

von Jo (Gast)


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Sekundär:
rote LED, so hell und klein wie möglich. Noch keine Spule/Schwingkreis 
festgelegt, aber das richtet sich ja nach der PWM-Frequenz.

Primär:
AVR m328p ("Arduino Nano V3) mit 5 V, im Idealfall direkt per push-pull 
also mit 10 mA oder so anzusteuern mit Fast-PWM o.Ä..
Notfalls aber auch mit mehr Strom und separatem Oszillator.

Wenn da auch nur 1/10 der Leistung durchkommt, könnte es für eine gute 
LED ausreichen.

von Guido Körber (Gast)


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Da gibt es eine ganz einfache und zuverlässige Technik:
It's not a trick, it's a Loch…

von Jo (Gast)


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Hier mal ein paar Links.

https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Sachgebiete/Telekommunikation/Unternehmen_Institutionen/Frequenzen/Grundlagen/Frequenzplan/frequenzplan-node.html

Aktuell gültiger Frequenzplan mit Stand April 2016
Der Frequenzplan basiert auf der Frequenzverordnung und enthält Angaben 
zu Nutzungsmöglichkeiten deren Festlegungen im Frequenzbereich 9 kHz bis 
3000 GHz liegen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Drahtlose_Energie%C3%BCbertragung

https://www.mikrocontroller.net/articles/Allgemeinzuteilung

https://www.we-online.de/web/de/index.php/show/media/07_electronic_components/download_center_1/application_notes_berichte/kabellose_energieuebertragung/Spulen_fuer_die_kabellose_Energieuebertragung.pdf

Aber ein Erfahrungsbericht zu "meiner" Anwendung würde mich weiterhin 
interessieren.

von Jo (Gast)


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Beitrag "induktive Energieübertragung durch Aluminium"

Also niedrige Frequenz und ggf. mit zwei halben Kernen.

von c-hater (Gast)


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Jo schrieb:

> Ist es möglich, eine (rote) LED (im LC Schwingkreis) induktiv knapp über
> Audiofrequenz (Mikrocontroller-PWM) zu betreiben?
> Auch durch ca. 2mm Aluminium?

Möglich ist es, aber der Wirkungsgrad wird katastrophal sein, also mehr 
als ein recht müdes Blinzeln der LED ist sicher nicht zu erreichen, wenn 
die Konstruktion nicht die Grösse eines Koffers erreichen und die 
Leistung eines Toasters umsetzen soll.

> Wenn ja, was ist da für eine Spulengröße zu erwarten?

Aha, Koffergröße ist also wohl nicht gewünscht. Dann musst du auf 
weitaus geringere Frequenzen ausweichen. Statt knapp über Audio besser 
im sehr tiefen Audiobereich, also so um die 10Hz. Mit einem Arduino als 
Antrieb wird das sicher leise genug, dass man es als praktisch unhörbar 
bezeichnen kann.

Einfach zwei handelsübliche Klingeltrafos kaufen, jeweils den äußeren 
Teil des Kerns absägen und du bist schon fertig. Im einfachsten Fall 
schließt du zwei antiparallele LEDs direkt an die 230V-Wicklung des 
einen Trafos anschließen, die 12V-Wicklung bleibt hier unbenutzt. Besser 
natürlich: klassische Graetzschaltung+Siebelko hinzufügen, sonst 
flimmert's sicher erbärmlich.

Auf der Antriebsseite nimmst du hingegen die 12V-Wicklung und läßt die 
230V-Wicklung offen. Achtung: hier treten bei Berührung der offenen 
Anschlüsse dieser Wicklung schon sehr unangenehme Empfindungen auf, also 
besser zuverlässig gegen ungewünschte Berührung isolieren, auch wenn es 
nicht wirklich gefährlich ist...

Der Antrieb besteht dann aus zwei PWM-Ausgängen eines Timers, die du mit 
einigen 10kHz betreibst und so modulierst, dass sich ein schöner 
sinusförmiger Strom von ca. 10Hz durch die Spule ergibt.

Im Prinzip ist das dann ein klassischer Trafo-Wechselrichter. Auch nicht 
gerade ein Wunder an Effizienz, schon garnicht durch 2mm Alu hindurch, 
aber sich deutlich effizienter als es bei 20kHz oder mehr möglich 
wäre...

von Patrick J. (ho-bit-hun-ter)


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Hi

Darf kein Loch in das Gehäuse, oder darf das Gehäuse dadurch nur nicht 
undicht werden?
Es gibt optisch leitende Materialien auch mit einer Dichte > 0 ;)

WAS, bitte, möchtest Du realisieren?

Wenn's 'per magnetischem Wechselfeld eine LED durch ALU versorgen' ist, 
dann MACH und zeige zumindest Deine Fehlschläge, dann hilfst Du 
wenigstens nachfolgenden Lesern.

MfG

von Jo (Gast)


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c-hater schrieb:
> Statt knapp über Audio besser
> im sehr tiefen Audiobereich, also so um die 10Hz.
Danke.

Mit deutlich höherer Frequenz (in Luft) hier ein Beispiel mit PCB-Spule 
und Frequenz/Farbfiltern: https://www.youtube.com/watch?v=3DeOPN1Cl1Y

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