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Forum: HF, Funk und Felder spice Simulation von 125kHz RFID


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von Dieter R. (dieter_r)


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Hallo,
Ich habe aus dem Atmel-Systemguide für 125kHz RFID mal versucht, den Tag 
und Leser in ltspice zu simulieren.

Nun passiert in der Simulation etwas unvorhergesehenes: sobald der Tag 
den Sender belastet, steigt die Amplitude in der Senderspule. Erwartet 
hatte ich ein Sinken.
Mit einfacher Spule auf Empfängerseite (also ohne C), sinkt die 
Amplitude bei aktivem Tag, und man erhält das in allen Publikationen 
übliche Bild (2).

Nun ist der Aufbau aber analog zu den üblichen Applikationen und leider 
erkenne ich den Fehler nicht. Kann mir das jemand erklären?

von Aus der W. (Firma: oldeuropesblogs.blogspot.de) (oldeurope)


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Stell doch mal bitte die asc ein, damit ich mitspielen kann.

LG
old.

von Dieter R. (dieter_r)


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nun mit asc-File

von Max D. (max_d)


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Der Schwingkreis im Tag zieht Energie aus dem Sender ab. Wenn du ihn 
kurzschliest verschwindet die last und der Sender hat mehr Amplitude.
Mit einer einfachen Spule dämpfst du einfach den sendekreis.

von Dieter R. (dieter_r)


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Max D. schrieb:
> Der Schwingkreis im Tag zieht Energie aus dem Sender ab. Wenn du ihn
> kurzschliest verschwindet die last und der Sender hat mehr Amplitude.
> Mit einer einfachen Spule dämpfst du einfach den sendekreis.

So würde ich mir das Ergebnis auch erklären. Aber das widerspricht 
komplett den Applikationen, Literatur und der Praxis.

von Kurt (Gast)


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Dieter R. schrieb:
> So würde ich mir das Ergebnis auch erklären. Aber das widerspricht
> komplett den Applikationen, Literatur und der Praxis.

Ev gehts so besser.


 Kurt

von Dieter R. (dieter_r)


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Korrekt.

Jetzt ist 'nur' noch der Aufbau signifikant anders als in der Literatur 
angegeben. So richtig passend ist das ja dann auch nicht.

von Kurt (Gast)


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Dieter R. schrieb:
> Korrekt.
>
> Jetzt ist 'nur' noch der Aufbau signifikant anders als in der Literatur
> angegeben. So richtig passend ist das ja dann auch nicht.

Was sagt denn die Literatur?

 Kurt

von Kurt (Gast)


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Kurt schrieb:
> Dieter R. schrieb:
>> Korrekt.
>>
>> Jetzt ist 'nur' noch der Aufbau signifikant anders als in der Literatur
>> angegeben. So richtig passend ist das ja dann auch nicht.
>
> Was sagt denn die Literatur?


Hier mit Gewinnung der Versorgungsspannung des TAG

 Kurt

von Aus der W. (Firma: oldeuropesblogs.blogspot.de) (oldeurope)


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Dieter R. schrieb:
> So würde ich mir das Ergebnis auch erklären. Aber das widerspricht
> komplett den Applikationen, Literatur und der Praxis.

Nein, das entspricht genau der Zeichnung die Du gepostet hast.
https://www.mikrocontroller.net/attachment/436453/Bildschirmfoto_vom_2019-11-24_15-06-24.png
Alles korrekt. Transistor leitet = Schalter geschlossen, TX-Amplitude 
groß.

LG
old.

von Kurt (Gast)


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Aus der W. schrieb:
> Dieter R. schrieb:
>> So würde ich mir das Ergebnis auch erklären. Aber das widerspricht
>> komplett den Applikationen, Literatur und der Praxis.
>
> Nein, das entspricht genau der Zeichnung die Du gepostet hast.
> 
https://www.mikrocontroller.net/attachment/436453/Bildschirmfoto_vom_2019-11-24_15-06-24.png
> Alles korrekt. Transistor leitet = Schalter geschlossen, TX-Amplitude
> groß.
>
> LG
> old.

Es soll aber genau andersrum sein.
Schalter geschlossen, Sendesignalamplitude verringert.


 Kurt

von Dieter R. (dieter_r)


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Kurt schrieb:
>
> Was sagt denn die Literatur?
>
>  Kurt

Ich habe nochmal den Finkenzeller durchgeblättert, finde aber immer nur 
den Aufbau des Tags mit LC-Parallelschwingkreis. Ein Bild mit Dip bei 
"1" leider nicht. Das Thema wird dann mit Formeln erledigt (die mir aber 
zu hoch sind).
Wenn aber mal Bilder der Modulation gezeigt werden, dann immer mit Dip, 
niemals mit einer Erhöhung.
Das von mir eingefügte Bild ist da tatsächlich abweichend. Da habe ich 
wohl nur gesehen, was ich sehen wollte.
Eigentlich sehen Bilder der Modulation immer so aus wie aus der Atmel AN 
im Bild. Dummerweise nur strotzt die AN vor Fehlern, also möchte ich die 
nicht unbedingt als Referenz angeben.

von Dieter R. (dieter_r)


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Und hier noch ein Beispiel aus dem EM4305 Datenblatt:

Modulator: The   Data   Modulator   is   driven   by   Logic.   When 
the Modulator  is  switched  ON,  it  draws  a  large  current  from the 
coil terminals, thus amplitude modulating the RF field.

Nun gibt es hier leider keine Info, wie sich das auf das Feld des Lesers 
auswirkt.

Ich bin mir damit ziemlich sicher, dass im Tag ein 
LC-Parallelschwingkreis ist, ergo es damit zu einer Signalerhöhung im 
Leser kommt.
Leider kann ich die Modulation im Tag ja nicht manuell steuern, ich 
werde dennoch mal versuchen ob man im Scope nicht doch etwas dazu 
erkennen kann, zB im Startvorgang.

von Kurt (Gast)


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Dieter R. schrieb:
> Kurt schrieb:
>>
>> Was sagt denn die Literatur?
>>
>>  Kurt
>
> Ich habe nochmal den Finkenzeller durchgeblättert, finde aber immer nur
> den Aufbau des Tags mit LC-Parallelschwingkreis. Ein Bild mit Dip bei
> "1" leider nicht. Das Thema wird dann mit Formeln erledigt (die mir aber
> zu hoch sind).
> Wenn aber mal Bilder der Modulation gezeigt werden, dann immer mit Dip,
> niemals mit einer Erhöhung.

Diese Überlegung müsste doch zum Ziel führen können:

Parr Schwingkreis ist aktiv und versorgt den TAG mit Strom/Spannung, das 
ist eine kleine Belastung des Schwingkreises.

Sorgt man dafür das die Belastung bei geschlossenem Schalter grösser 
wird dann steigt die "Feldbelastung" an, das Signal beim Sender wird 
kleiner.

Die bisherigen Schaltungen, ausser der mit dem Saugkreis, sind also 
nicht geeignet das zu bewerkstelligen.
Der Grund liegt darin das bei geschlossenem Schalter der Resonanzkörper, 
sprich Schwingkreis, kurzgeschlossen wird und somit nicht mehr 
existiert, also auch nichts aufnimmt.
Die Belastung des Sender sinkt.

Die Lösung liegt darin den Schwingkreis bei geschlossenem Schalter 
weiterhin seine Arbeit tun zu lassen ohne ihn ganz abzuwürgen, nur halt 
mit mehr "Aufnahme aus dem Feld".

Heisst im einfachstem Falle: Widerstand in Reihe zum Schalter.


 Kurt

von Kurt (Gast)


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Dieter R. schrieb:

>
> Nun passiert in der Simulation etwas unvorhergesehenes: sobald der Tag
> den Sender belastet, steigt die Amplitude in der Senderspule. Erwartet
> hatte ich ein Sinken.


Wenn man sich das Bild in Ruhe anschaut dann könnte man meinen das die 
Spannung steigt, das rosarote, wenn der Schalter geschlossen ist.

 Kurt

von Kurt (Gast)


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Also ich kann mir schon vorstellen das der Resonanzkreis im TAG vom 
Schalter kurzgeschlossen wird, was zu einer Erhöhung der Spannung bei 
der Sendeantenne führt.

Solange der TAG mitliest nimmt er Leistung aus seinem Umfeld, und 
versorgt sich damit.

Taktet er, Schalter betätigen, lebt er von dem was er an Strom/Spannung 
vorher gespeichert hat.
Wenn der Schwingkreis kurzgeschlossen wird wird aus dem Umfeld nichts 
mehr aufgenommen und das lässt sich an der Sendespulenspannung erkennen.

 Kurt

von Dieter R. (dieter_r)


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Kurt schrieb:

> Die Lösung liegt darin den Schwingkreis bei geschlossenem Schalter
> weiterhin seine Arbeit tun zu lassen ohne ihn ganz abzuwürgen, nur halt
> mit mehr "Aufnahme aus dem Feld".
>
> Heisst im einfachstem Falle: Widerstand in Reihe zum Schalter.
>
>
>  Kurt

Gute Theorie, ltspice sagt aber nein. Der Schwingkreis dämpft im 
unbelasteten Zustand das Signal maximal, jeder zusätzliche Widerstand 
verringert die Dämpfung bis auf Null (R>100k).

von Kurt (Gast)


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Dieter R. schrieb:
> Kurt schrieb:
>
>> Die Lösung liegt darin den Schwingkreis bei geschlossenem Schalter
>> weiterhin seine Arbeit tun zu lassen ohne ihn ganz abzuwürgen, nur halt
>> mit mehr "Aufnahme aus dem Feld".
>>
>> Heisst im einfachstem Falle: Widerstand in Reihe zum Schalter.
>>
>>
>>  Kurt
>
> Gute Theorie, ltspice sagt aber nein. Der Schwingkreis dämpft im
> unbelasteten Zustand das Signal maximal, jeder zusätzliche Widerstand
> verringert die Dämpfung bis auf Null (R>100k).

Stimmt, habe es gestern noch probiert.

Es stellt sich das raus:
Je mehr der Parr-Kreis belastete wird desto "kleiner" (in seiner 
Wirkung) wird er. Ein unbelasteter Kreis wirkt maximal auf den Sender 
zurück.

Bei den realen Anwendungen scheint es wohl wirklich so zu sein das der 
Resonanzkreis bei einer "eins" abgeschaltet wird.
Das lässt sich aus dem zweiten Bild ganz am Anfang so 
rausinterpretieren.
Bei den Einsen (Kreis kurzgeschlossen) ist die Spannung am Sender am 
höchsten.

Meine Erklärung: (Kurzform)
Ein Schwingkreis ist ein Resonanzkörper der, wie jeder andere 
Resonanzkörper auch, akkumuliert.
Die Speicherung der eingefangenen Leistung zeigt sich als 
Schwingungsamplitude.
Jeder Resonanzkörper wird zum Sender sobald er eine Schwingung ausführt, 
das ergibt dann ein Gleichgewicht und schützt den Resonanzkörper vor 
eigener Zerstörung.

In diesem Fall sind zwei Sender vorhanden die sich die, in den Sender 
eingebrachte, Leistung unter sich aufteilen und gemeinsam, aber an 
unterschiedlichen Orten, abgeben.

Dieses Verhalten/Ablauf müsste nach dem "Einschalten", also der 
Freigabe, des TAG-Schwingkreis, im Plotbild nach Zeit erkennbar sein.

Das was jetzt erkennbar ist ist das der TAG dann Leistung abzieht wenn 
sein Schwingkreis arbeiten kann.

Hier in dieser Simulation sind die "Verbraucher" der 
Resonanzkreislistung im TAG die internen Widerstände des Kondensators 
und die 500 Ohm der Spule.


 Kurt

von Aus der W. (Firma: oldeuropesblogs.blogspot.de) (oldeurope)


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Dieter R. schrieb:
> Eigentlich sehen Bilder der Modulation immer so aus wie aus der Atmel AN
> im Bild. Dummerweise nur strotzt die AN vor Fehlern, also möchte ich die
> nicht unbedingt als Referenz angeben.

Die Zeichnung ist korrekt:
https://www.mikrocontroller.net/attachment/436601/Bildschirmfoto_vom_2019-11-25_17-51-34.png

Die Spannung am Kreis und Transistor wird kleiner,
wenn dieser schaltet.
Genau so ist es auch in der Simu:
https://www.mikrocontroller.net/attachment/436536/rfid_004.png
Siehe Vmp3 und Vmp2.

LG
old.

von Kurt (Gast)


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Aus der W. schrieb:
> Dieter R. schrieb:
>> Eigentlich sehen Bilder der Modulation immer so aus wie aus der Atmel AN
>> im Bild. Dummerweise nur strotzt die AN vor Fehlern, also möchte ich die
>> nicht unbedingt als Referenz angeben.
>
> Die Zeichnung ist korrekt:
> 
https://www.mikrocontroller.net/attachment/436601/Bildschirmfoto_vom_2019-11-25_17-51-34.png
>
> Die Spannung am Kreis und Transistor wird kleiner,
> wenn dieser schaltet.
> Genau so ist es auch in der Simu:
> https://www.mikrocontroller.net/attachment/436536/rfid_004.png
> Siehe Vmp3 und Vmp2.
>

Schöne Schaltung!

 Kurt

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