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Thema: Spulen für induktive Stromübertragung

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Spulen für induktive Stromübertragung

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    Hallo zusammen,

    mir geht grade wirres Zeug durch den Kopf und ich frage mich daher, welche Spulengröße man bräuchte, um z.B. Qi-mäßig LEDs per Induktion zu betreiben.
    Ich weiß zwar noch nicht, was man damit anfangen können soll, jedoch hab ich grade halbierte Tischtennisbälle im Kopf, die auf einer kleinen Platine mit Spule montiert sind und von mit 3-5 LEDs beleuchtet werden, wenn man sie auf eine bestimmte Position auf einem präparierten Tisch stellt.

    Ist sowas überhaupt in der Größe realisierbar?
    Wenn ich an die Qi-Empfängerspule aus meinem Galaxy S4 denke, ist diese doch schon relativ groß.
    Und weiterhin stellt sich dann auch die Frage, ob die übertragende Spule wesentlich größer sein kann/sollte, damit man die Empfänger-Bälle nicht so präzise positionieren muss.
    Ich find die Idee irgendwie verrückt genug, um micht da mit den passenden Suchbegriffen etwas einzulesen.
    Und wenn ich mich nicht irre, habe ich noch nen Qi-Sender und so ne Empfängerfolie hier irgendwo rumliegen, womit ich etwas spielen könnte.

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo!

    Ich habe mich damit nur kurz beschäftigt und festgestellt, dass es sehr uneffektiv wegen geringem Wirkungsgrad um ein paar % ist: http://www.roboternetz.de/community/...ürste-fertig)? .
    Geändert von PICture (29.11.2015 um 20:22 Uhr)
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Sonderlich effizient muss es ja gar nicht sein. Man könnte ja auch Low-Current-LEDs nehmen, dann wären weniger als 10mA schon ausreichend.
    Beim Laden des Smartphones/Tablets werden mit der größen Spule ca. 500-600mA bei 5V übertragen. Ich hab leider überhaupt keinen Anhaltspunkt, wie ich auf die Effizienz einer solchen Spule kommen soll, bzw. was ich beachten muss, um selbst eine solche Spule zu wickeln.

  4. #4
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    Ich vermute, dass zwei Faktoren wichtiger sind, als die Art der Wicklungen:


    1) Die Frequenz. Speziell bei kleiner Bauweise ist der Wirkungsgrad bei 50Hz wahrscheinlich zu klein, hier wäre eine Art Schaltnetzteil mit höheren Frequenzen effektiver.
    2) Form und Material des Kerns. Wenn es gelingt den Magnetfluss zwischen den beiden Spulen zu verbessern, indem sich Ferritkerne mit möglichst kleinem Spalt gegenüberliegen, verbessert sich die Energieübertragung massiv.

    Ich habe allerdings keine praktische Erfahrung, mit solchen Konstruktionen.

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Stimmt, über Ferritkerne hatte ich auch mal was gelesen. Aber gabs da neulich nicht sogar ne Entdeckung, dass Kerne aus irgendwas anderem als Ferrit (ich kann mich grade nicht richtig erinnern) für ne noch bessere Übertragung sorgen? Ich meine, das hätte ich im Zusammenhang mit dem induktiven Laden von Fahrzeugen gelesen.

    50 Hz sind schon sehr gering. Wenn ich von einem Tisch - oder sagen wir lieber von einer Holzplatte - ausgehe, kann ich da ja Löcher in der von mir gewünschten Form (Durchmesser/Tiefe) reinbohren und platzieren was ich möchte.
    Zur Versorgung kann ich ja einen µC nehmen, der in beliebiger Frequenz per einstellbarer Soft-PWM über eine Transistorschaltung die Spule anregt.

    Ich male mir grade in meinem Kopf aus, was man sinnvolles damit anstellen könnte. Vielleicht eine Art Brettspiel oder in ner Kneipe den Ball auf das "Ich will bestellen" oder "Ich will zahlen"-Feld rücken, womit man dem Kellner optisch signalisiert, dass er benötigt wird...

  6. #6
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    Willi

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von i_make_it
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    Zitat Zitat von Cysign Beitrag anzeigen
    Zur Versorgung kann ich ja einen µC nehmen, der in beliebiger Frequenz per einstellbarer Soft-PWM über eine Transistorschaltung die Spule anregt.
    Hm... eher in zur Spule passenden Frequenz, Außer du möchtest nur den Tisch erwärmen.
    Bei Spulen gibt es so was wie Induktivität und Resonanzfrequenzen die die Frequenz eigentlich genau festlegen.
    Da Du ja grade keinen gemeinsamen Eisenkern hast (Wie bei einem normalem Transformator) wird das mit zunehmender Entfernung schnell zur entscheidenten Größe um überhaupt noch Energie zu übertragen.
    Übrigens ist Deutschland eines der wenigen Länder wo der Betrieb von ELF Sendern auch reglementiert ist. Also darf man da nicht zu viel Energie abstrahlen. Und die EMV Richtlinien gelten ja sowieso und überhaupt.

    Günter Wahl hatte mal in einem seiner Bücher über Minispione was drin wie man die Richtwirkung von Ferritkernantennen verbessert in dem man 2 Stück achsial hintereinander schaltet und auf der einen Seite quer dazu noch eine um das Magnetfeld auf die andere Seite zu verdrängen. Ich weis leider nicht mehr in welchem Band das ist und welche Leistung da möglich ist, Da das dort ja eigentlich nur zur Signal- und nicht zur Energieübertragung gedacht war.

    Generell könnte es aber hilfreich sein sich mal mit ELF zu befassen, Da gibt es zumindest ein paar Stichworte die ggf. weiterhelfen können.
    Generell ist der Wirkungsgrad aber recht bescheiden.
    Schaltnetzteil mit höheren Frequenzen, hat den Nachteil, das man neben der Induktion auch noch anfängt in ULF (0,3-3kHz) oder VLF 3kHz-30kHz) zu senden.
    Und wie bei einem Schaltnetzteil ein Metallgehäuse drum rum machen geht ja grade nicht.

    Also beim Kreativprozess immer diese Spaßbremsen im Hinterkopf behalten damit nicht irgendwann ein Messwagen vor der Tür steht und die ungeplanten "Nebenkosten" des Projekts durch die Decke gehen, nur weil ein Nachbar sich über irgendwelche Störungen beschwert hat.
    In einer Etagenwohnung, kann der Störabstand schon mal unter 2 Meter sein, wenn der Nachbar ein Gerät (Antenne eines Gerätes) oben auf dem Schrank stehen hat. (genau unter dem eigenen Laborplatz wo man seinen Testaufbau in Betrieb nimmt)

    (Für manche Projekte wäre ein Wohnsitz im australischen Outback nützlich, Aber ob da Amazon und Co auch die Teilebestellungen hinliefern?)
    Geändert von i_make_it (25.11.2015 um 07:44 Uhr)

  8. #8
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    Zitat Zitat von i_make_it Beitrag anzeigen
    (Für manche Projekte wäre ein Wohnsitz im australischen Outback nützlich, Aber ob da Amazon und Co auch die Teilebestellungen hinliefern?)
    Kein Problem, das machen die per Postflugzeug.

    Allerdings kann man einen Royer-Konverter ohne Probleme unter die 100kHz-Grenze drücken (darunter senden nur noch U-Boote, die sind genauso weit weg, wie das Outback). Und der produziert auch üblicherweise keine Oberwellen (ist ein reiner Sinus).

    Theoretisch müsste die Schaltungsvariante aus dem Microcontroller.net mit den Mosfets (ohne Messspule im Primärkreis) interessant werden, wenn mehrere Übertragungspunkte auf dem Tisch durch in Reihe schalten mehrerer Primärspulen erreicht werden sollen. Dann sollte es auch mit nur einer Elektronik funzen.

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Oh...der positive Nebeneffekt beim Messwagen wäre, dass dir mir dann gleich auch sagen können, mit welcher Leistung ich auf welcher Frequenz sende

    Das mit dem beliebig änderbaren Impuls per Soft-PWM war darauf bezogen, die ideale Frequenz zu finden. Aber ich glaube, ich sollte mich da eirlich etwas einlesen, bevor ich anfange zu basteln - guter Hinweis!
    Gibts denn so ne Art Mini-Messempfänger, der mir sagt "Juneg, auf deinem Schreibtisch strahlts aber ganz ordentlich"? So zur Kontrolle, dass ich keinen Mist mache?


    Aber die Beispielschaltung von Mikrokontroller.net ist auf jeden Fall im unkritischen Bereich? Dann würde ich die erstmal für erste Gehversuche nachbauen

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Zitat Zitat von i_make_it Beitrag anzeigen
    Schaltnetzteil mit höheren Frequenzen, hat den Nachteil, das man neben der Induktion auch noch anfängt in ULF (0,3-3kHz) oder VLF 3kHz-30kHz) zu senden.
    Eine Spule, die mit ein paar 10 kHz betrieben wird, macht nocht lange keinen Sender. Sie ist dazu viel zu klein. Er wenn die metallische Struktur so bis auf eine Größenordnung an die Wellenlänge herankommt, entsteht eine Raumwelle und die Anordnung wird zum Sender. Nicht umsonst haben Mittelwellensender schon 100 und mehr Meter lange Antennen. Und Ubote schleppen, wenn sie mal auf Längstwellen Senden oder Emfangen wollen, eine kilometerlange Antenne. Von den Gegenstellen an Land will ich garnicht reden.

    Das mit dem Nachbar wird auch kein Problem, der feuert mit seinem Induktionsherd im 50kHz bis 70kHz Bereich und 1,5kW zurück. Und vor lauter Induktionsherden, aufladbaren Aldi-Taschenlampen und Zahnbürsten würde auch der Messwagen nichts finden. Den DCF77 Sender, der mit einer großen Antenne ausgestattet ist, würde er aber schon entdecken, weil der wirklich sendet.

    Aber zur ürsprünglichen Frage. Es gab schon mehrmals beim Aldi kontaktlos aufladbare Taschenlampen. Der Lader wird in die Steckdose gesteckt und in sein ringförmiges Gehäuse dann die Lampe. Aus dem Gewicht würde ich schließen, daß da einfache Luftspulen drin sind. Ich bin aber noch nicht dazu gekommen, das genauer zu untersuchen. Die Größe eines Tischtennisballs könnte gut passen.

    MfG Klebwax
    Strom fließt auch durch krumme Drähte !

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