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Erzeugung elektromagnetischer Wellen
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NatürlicheZahl



Anmeldungsdatum: 24.03.2008
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Beitrag NatürlicheZahl Verfasst am: 19. Mai 2009 13:44    Titel: Erzeugung elektromagnetischer Wellen Antworten mit Zitat

Hallo,

wenn ich elektromagnetische Wellen erzeugen möchte, benötige ich ja ein schwingendes System, d.h. zum Beispiel einen Schwingkreis.

Jetzt ist aber meine Frage: Wenn ich Wechselspannung anliegen habe, benötige ich den Schwingkreis doch eigentlich garnicht mehr, da die Wechselspannung ja auch schon "schwingend" ist. Dann würde es doch reichen, um eine elektromagnetische Welle zu erzeugen, eine Spule an eine Wechselspannungsquelle anzuschließen. Stimmt das?
franz



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Beitrag franz Verfasst am: 19. Mai 2009 14:21    Titel: Antworten mit Zitat

Bestimmte Systeme von Ladungen (z.B. beschleunigte Ladungen, schwingende elektrische oder magnetische Dipole) erzeugen elektromagnetische Wellen (Fernfelder). Für die Intensität der Abstrahlung (Strahlungsleistung) ist die Beschleunigung wichtig; bei einer simplen schwingenden Ladung z.B. ist sie im Mittel ~ Frequenz ^4 (!). Bei zu "langsamen" Wechselströmen ist die Abstrahlung also deutlich geringer.

mfG F
schnudl
Moderator


Anmeldungsdatum: 15.11.2005
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Beitrag schnudl Verfasst am: 19. Mai 2009 15:57    Titel: Re: Erzeugung elektromagnetischer Wellen Antworten mit Zitat

NatürlicheZahl hat Folgendes geschrieben:
...
Stimmt das?


ja, so stimmt das, vorausgesetzt du meinst mit Wechselspannung bereits den modulierten HF Träger und nicht das Nutzsignal (Sprache).

Sprache kannst du zwar auch über eine magnetische Antenne übertragen, jedoch wäre die Abstrahlung nicht sonderlich effektiv. Das wollte franz auch sagen (denke ich).

In einem Funksystem unterscheidet man modular immer zwischen jener Komponente, welche die HF erzeugt, und einer Endstufe, welche diese erzeugte HF dann letztlich in eine Antenne einkoppelt. Eine Antenne kann nun entweder eine Stabantenne oder eine Spulenantenne sein.

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NatürlicheZahl



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Beitrag NatürlicheZahl Verfasst am: 19. Mai 2009 21:11    Titel: Antworten mit Zitat

Ok vielen Dank!

Warum habe ich dann in der unten angefügten Schaltung einen Transistor (Q1), der als Oszillator arbeitet, und zusätzlich noch einen Schwingkreis (Spule + C7)?

In der Beschreibung der Schaltung steht:

"Der Tag-Finder simuliert ein Lesegerät, indem er ein schwaches Feld aussendet. Kommt ein Etikett in Reichweite, dämpft er dieses, was der Detektor feststellt. Seine Schaltung besteht im Wesentlichen aus einem Transistor und einem Komparator (U1). Der Transistor Q1 arbeitet als Oszillator. Die Spule und C7 bilden einen parallelschwingkreis und bestimmen die Betriebsfrequenz des Oszillators."

Ich verstehe irgendwie nicht die genauen Aufgaben, des Transistors und des Schwingkreises.
Da ja eine Gleichspannung anliegt, muss der Transistor ja - so wie ich es verstanden habe - für eine Art Wechselspannung sorgen - aber dann könnte man doch direkt damit das Magnetfeld über die Spule aufbauen, oder nicht? Wozu benötigt man dann noch den Schwingkreis?

Danke smile



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Schaltung RFID Finder

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schnudl
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Beitrag schnudl Verfasst am: 19. Mai 2009 21:17    Titel: Antworten mit Zitat

Ein Transistor alleine kann nie als Oszillator dienen, sondern nur in Kombination mit einem Schwingkreis.

Bei solchen Schaltungen ist die Beschreibung oft sehr laienhaft ausgeführt und hier darfst du nicht zu viel erwarten.

Wenn du uns die Schaltung zukommen lässt, kann man dir besser helfen, diese zu verstehen. Deine Zeichnung ist higegen ein Layout.

Ich habe aber das Gefühl, dass es sich hier nicht primär um die Erzeugung elektromagnetischer Wellen handelt, sondern lediglich um einen Oszillator, dessen Amplitude durch das Vorhandensein eines dissipativen Materials im Spulenfeld gedämpft wird.

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Beitrag NatürlicheZahl Verfasst am: 19. Mai 2009 21:24    Titel: Antworten mit Zitat

Okay hier ist die Schaltung!

Vielen Dank!



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schnudl
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Beitrag schnudl Verfasst am: 19. Mai 2009 21:37    Titel: Antworten mit Zitat

ok, das sieht schon besser aus.

Ich werde mir die Schaltung morgen näher ansehen und dir erklären.
Man sieht jedenfalls, dass links ein Oszillator aus dem Transistor und dem Schwingkreis gebildet wird.

Ich nehme weiters an, dass die Amplitude des Oszillators am Ausgang des Transistors durch den Komparator erfasst wird.

Jedenfalls dient die Spule nicht als Antenne, sondern als Sensor!!!

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Beitrag NatürlicheZahl Verfasst am: 19. Mai 2009 21:42    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Ich werde mir die Schaltung morgen näher ansehen und dir erklären.


Das wäre echt super!

Das ganze Projekt ist übrigens hier zu finden:
http://www.heise.de/ct/05/02/202/default.shtml

Zitat:
Jedenfalls dient die Spule nicht als Antenne, sondern als Sensor!!!


Das bringt bei mir jetzt alles durcheinander Big Laugh Das Gerät braucht doch eine Antenne um ein magnetisches Feld zu erzeugen grübelnd [/url]
schnudl
Moderator


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Beitrag schnudl Verfasst am: 20. Mai 2009 21:12    Titel: Antworten mit Zitat

ich bin eigentlich noch nicht dazugekommen es mir anzusehen, aber zu deiner frage:

als Antenne bezeichnet man normalerweise eine Anordnung wo es auf die Erzeugung eines sich ablösenden Fernfeldes ankommt. In deinem Fall geht es aber eher um die Erzeugung eines magnetischen Feldes.

Mit welcher Frequenz schwingt denn der Resonanzkreis etwa?

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Beitrag NatürlicheZahl Verfasst am: 20. Mai 2009 23:47    Titel: Antworten mit Zitat

schnudl hat Folgendes geschrieben:

als Antenne bezeichnet man normalerweise eine Anordnung wo es auf die Erzeugung eines sich ablösenden Fernfeldes ankommt. In deinem Fall geht es aber eher um die Erzeugung eines magnetischen Feldes.


Okay das leuchtet mir ein. Ein Dipol wäre dann wohl das angebrachte Beispiel für eine Antenne.

Allerdings wird doch durch die Spule ein Magnetfeld erzeugt, welches wiederum nach den Maxwellschen Gesetzen ein elektrisches Wirbelfeld in der Luft induziert. Dieses wiederum erzeugt ein magnetisches Feld. Also ist doch auch hier der Übergang vom Nahfeld (das erzeugte Magnetfeld von der Spule) zum Fernfeld (die sich selbst hervorrufenden Felder in der Luft) zu erkennen. Somit dient doch die Spule in diesem Fall auf jeden Fall als eine Art "Antenne", wobei du recht hast, dass es hier primär um die Erzeugung eines magnetische Feldes geht, da dieses und auch nur das Nahfeld für die induktive Kopplung ausschlaggebend sind.

Sehe ich das falsch?

schnudl hat Folgendes geschrieben:
Mit welcher Frequenz schwingt denn der Resonanzkreis etwa?


Laut Beschreibung sind das 13,56MHz.


Vielen Dank!
NatürlicheZahl



Anmeldungsdatum: 24.03.2008
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Beitrag NatürlicheZahl Verfasst am: 22. Mai 2009 15:18    Titel: Antworten mit Zitat

Hast du dir das ganze mal genauer angesehen schnudl?

Vielen, vielen Dank!
schnudl
Moderator


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Beitrag schnudl Verfasst am: 22. Mai 2009 16:11    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, es handelt sich um einen Oszillator in Collpits Schaltung.
Wenn der RFID dem Resonanzkreis Energie entzieht, so muss zum Ausgleich mehr Energie in die Schwingung gepumpt werden, was wiederum zu einem erhöhten Stromverbrauch des Oszillators führt. Dieser Stromverbrauch wird am 47 Ohm Widerstand gegen Masse gemessen. Bei einer bestimmten einstellbaren Schwelle spricht der Komparator rechts an.

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Beitrag NatürlicheZahl Verfasst am: 22. Mai 2009 16:15    Titel: Antworten mit Zitat

Okay vielen Dank schnudl.

Zitat:
Okay das leuchtet mir ein. Ein Dipol wäre dann wohl das angebrachte Beispiel für eine Antenne.

Allerdings wird doch durch die Spule ein Magnetfeld erzeugt, welches wiederum nach den Maxwellschen Gesetzen ein elektrisches Wirbelfeld in der Luft induziert. Dieses wiederum erzeugt ein magnetisches Feld. Also ist doch auch hier der Übergang vom Nahfeld (das erzeugte Magnetfeld von der Spule) zum Fernfeld (die sich selbst hervorrufenden Felder in der Luft) zu erkennen. Somit dient doch die Spule in diesem Fall auf jeden Fall als eine Art "Antenne", wobei du recht hast, dass es hier primär um die Erzeugung eines magnetische Feldes geht, da dieses und auch nur das Nahfeld für die induktive Kopplung ausschlaggebend sind.

Sehe ich das falsch?


Was ist hiermit? Stimmt das soweit?

Danke!
schnudl
Moderator


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Beitrag schnudl Verfasst am: 22. Mai 2009 16:26    Titel: Antworten mit Zitat

ja, es ist natürlich eine Antenne. Aber diese dient in erster Linie zur Erzeugung einer magnetischen Kopplung zwischen RFID und Oszillator. Aufgrund der Kopplung wird dm Resonator Energie entzogen. Da die Energie dem Nahfeld entnommen wird, würde ich aber eher von einer magnetischen Kopplung sprechen. Der Übergang ist aber fliessend...
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Beitrag NatürlicheZahl Verfasst am: 22. Mai 2009 16:30    Titel: Antworten mit Zitat

Ok das heißt, die Spule erzeugt ein Magnetfeld, welche sich aber trotzdem zu einer elektromagnetischen Welle fortpflanzt. Für die Kopplung ist aber hier nur das Magnetfeld von Bedeutung. So korrekt?

Danke smile
schnudl
Moderator


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Beitrag schnudl Verfasst am: 22. Mai 2009 18:44    Titel: Antworten mit Zitat

Würde ich so sehen. Ich bin aber kein RFID Spezialist, und es gibt hier sicher tausende Feinheiten zu berücksichtigen, damit so etwas funktioniert.

Jedenfalls hat jedes sich im freien Raum ändernde Magnetfeld eine elektromagetische Welle zur Folge.

Im Wesentlichen kommt hier jedoch das Trafoprinzip zum Tragen: Primärspule ist dein Sender, die Sekundärspule das RFID. Durch den Entzug von Energie aus dem Feld kommt es zu einer Belastung der Primärspule und zu einer Dämpfung des Schwingkreises...

Du kannst unter "grid meter" googeln, dein Gerät ist nichts anderes, wenn auch in Billigbauweise.

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Beitrag NatürlicheZahl Verfasst am: 22. Mai 2009 20:19    Titel: Antworten mit Zitat

In der unten stehenden Grafik ist ein RFID System abgebildet, was genau wie die von mir schon gepostete Schaltung mittels induktiver Kopplung funktioniert.

Ich verstehe hier aber eins nicht: Warum liegt hier Wechselspannung an und zusätzlich ist hier noch der Schwingkreis? Ist der Schwingkreis hier nur für die Resonanzüberhöhung zuständig, also dass man eine sehr hohe Spannung in der Spule erhält?

Danke!



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schnudl
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Beitrag schnudl Verfasst am: 22. Mai 2009 21:54    Titel: Antworten mit Zitat

Der linke Schwingkreis ist auf die RFID Frequenz abgestimmt. Bei gegenseitiger Annäherung wird der Schwingkreis verlustbehaftet, was man anhand seines Stromverbrauchs messen kann. Ich würde das Bild aber nur symbolisch betrachten und nicht für bare Münze nehmen. Deine Schaltung funktioniert, indem die dem Schwingkreis zugeführte Energie gemessen wird. Man könnte auch über die Resonanzüberhöhung gehen, da ja diese bei Dämpfung geringer ausfällt. Wahrscheinlich ist es aber mit der anderen Art leichter zu messen.

Man käme rein theoretisch auch ohne Schwingkreis aus, aber dann wäre die erforderliche Messung viel zu ungenau. Das breitbandige Hintergrundrauschen ist viel viel grösser als der zu erwartende Effekt, sodass dieser im Rauschen unterginge. Die erforderliche Genauigkeit kommt durch die Selektivität des Resonanzkreises zustande.

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Zuletzt bearbeitet von schnudl am 22. Mai 2009 22:01, insgesamt einmal bearbeitet
NatürlicheZahl



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Beitrag NatürlicheZahl Verfasst am: 22. Mai 2009 22:00    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
...
aber dann wäre die erforderliche Messung viel zu ungenau. Das breitbandige Hintergrundrauschen ist viel viel grösser als der zu erwartende Effekt
...


Woher kommt dieses Hintergrundrauschen? Ist das ein Merkmal des Wechselstroms?

Zitat:

Selektivität des Resonanzkreises


Was ist das?

Vielen Dank für die Hilfe! smile
schnudl
Moderator


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Beitrag schnudl Verfasst am: 22. Mai 2009 22:11    Titel: Antworten mit Zitat

In unserer Umgebung gibt es jede Menge elektromagnetischer Wellen (Mobilfunk, Rundfunk, elektromagnetische Störstrahlungen von Geräten, etc...), sodass man sich schwer täte, in diesem Rauschen eine Signaländerung von sagen wir mal einem Prozent zu detektieren, ohne das Signal auf die zu interessierende Frequenz zu beschränken.

Der Resonanzkreis hat eine extrem schmale Frequenzcharakteristik und lässt nur Frequenzen nahe der Resonanzfrequenz durch. Dadurch sind Störer abseits der Resonanzfrequenz nicht relevant. Nur dadurch kannst du überhaupt Radio hören oder fernsehen: es werden eben nur die relevanten Frequenzen selektiv herausgefiltert und alles andere unterdrückt.

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Beitrag NatürlicheZahl Verfasst am: 22. Mai 2009 22:16    Titel: Antworten mit Zitat

...und die "extrem schmale Frequenzcharakteristik" nennt man Bandbreite, richtig?
schnudl
Moderator


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Beitrag schnudl Verfasst am: 22. Mai 2009 22:18    Titel: Antworten mit Zitat

Ich würde eher sagen: die Bandbreite ist sehr klein. Ein stark gedäpfter Schwingkreis hat eine große Bandbreite und ist damit nicht mehr selektiv.

Die Bandbreite eines Filters ist jenes Frequenzintervall innerhalb dessen die Amplitude grösser als das 0.7 Fache der Maximalamplitude ist. Je grösser die Güte, umso kleiner die Bandbreite und desto selektiver.

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Beitrag NatürlicheZahl Verfasst am: 22. Mai 2009 22:28    Titel: Antworten mit Zitat

Okay, super!

Nur noch eine Frage:

Ich habe in einem anderen Thread noch eine Frage gestellt gehabt, nur leider hatte dort niemand mehr geantwortet unglücklich :

Warum bezeichnet man denn einen Parallelschwingkreis bei Resonanz als Sperrkreis, wenn innerhalb diesem ein Strom- und Spannungsmaximum vorliegt?

Wenn ich es richtig verstanden habe, liegt sowohl bei einem Parallel-, als auch bei einem Reihenschwingkreis ein Strom- und Spannungsmaximum vor.

Wäre super, wenn mir noch jemand bei der Frage helfen könnte.

Vielen Dank! Echt super die Hilfe! smile
schnudl
Moderator


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Beitrag schnudl Verfasst am: 23. Mai 2009 08:00    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Wenn ich es richtig verstanden habe, liegt sowohl bei einem Parallel-, als auch bei einem Reihenschwingkreis ein Strom- und Spannungsmaximum vor.


das ist richtig, aber es gibt einen Unterschied, wie sich die Einzelelemente nach Ausssen als Gesamtes präsentieren:

Beim Parallelschwingkreis addieren sich die Ströme (Parallelschaltung: Gesamtstrom ist Summe der Einzelströme). Da die beiden Ströme von I und C gegensinnig sind, heben sie sich auf und der Gesamtstrom wird Null - und das, obwohl eine von Null verschiedene Spannung anliegt. Also ist die Impedanz des Parallelschwingkreises unendlich - er lässt keine Ströme mit der Resonanzfrequenz durch (sperrt).

Beim Serienschwingkreis addieren sich die Spannungen (Serienschaltung: Gesamtspannung ist Summe der Einzelspannungen). Da die beiden Spannungen von I und C gegensinnig sind, heben sie sich auf und die Gesamtspannung wird Null - und das, obwohl ein von Null verschiedener Strom durchfliesst. Also ist die Impedanz des Serienswingkreises Null.

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Beitrag NatürlicheZahl Verfasst am: 23. Mai 2009 14:05    Titel: Antworten mit Zitat

Okay aber wenn der Parallelschwingkreis die Ströme mit der Resonanzfrequenz sperrt, wieso wird dann im Transponder von RFID-Systemen (siehe Anlagen oben) ein Parallelschwingkreis eingesetzt, damit durch Resonanzüberhöhung die Spannung U an der Transponerspule ein Maximum erreicht.

Das habe ich leider noch nicht ganz verstanden.


Danke!


EDIT: Liegt das daran, dass durch die hohe Impedanz ein hoher Spannungsabfall erzeugt wird -> Spannung U wird maximal ?
schnudl
Moderator


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Beitrag schnudl Verfasst am: 23. Mai 2009 19:02    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
EDIT: Liegt das daran, dass durch die hohe Impedanz ein hoher Spannungsabfall erzeugt wird -> Spannung U wird maximal ?

ja.

Die Einkopplung von Energie führt zum Schwingen des Parallelresonanzkreieses mit relativ hohen Strömen in L und C. Ausgekoppelt und verstärkt wird aber die Spannung - und diese wird eben bei Resonanz maximal.

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NatürlicheZahl



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Beitrag NatürlicheZahl Verfasst am: 23. Mai 2009 20:12    Titel: Antworten mit Zitat

Okay vielen Dank!

Ich habe mir gerade noch überlegt:
Wir reden ja die ganze Zeit über die Versorgung des Schwingkreises mittels einer Spannungsquelle. Ist es eigentlich bezüglich des Verhaltens des Schwingkreises egal, ob die Energie aus einer Spannungsquelle bezogen wird (z.B. Wechselspannungsquelle) oder über die Spule aus dem magnetischen Feld?

Man könnte sich das ja auch so vorstellen:
Wir haben auf der einen Seite eine Spule S1 die ein magnetisches Feld mit einer Frequenz f erzeugt. Auf der anderen Seite haben wir einen zweiten Schwingkreis (mit einer Spule S2) welcher induktiv mit der ersten Spule S1 gekoppelt ist.
Jedes mal, wenn das Magnetfeld der Spule S2 im Transponder des RFID Systems maximal ist, zusammenbricht und wenn der Strom im Schwingkreis anfängt zu fließen, wird durch das Magnetfeld, welches durch die Spule S1 erzeugt wurde, eine Spannung in der Spule S2 induziert, welche die Spannung im Schwingkreis erhöht.

Kann man sich das auch so vorstellen?
schnudl
Moderator


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Beitrag schnudl Verfasst am: 23. Mai 2009 20:46    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Wir reden ja die ganze Zeit über die Versorgung des Schwingkreises mittels einer Spannungsquelle. Ist es eigentlich bezüglich des Verhaltens des Schwingkreises egal, ob die Energie aus einer Spannungsquelle bezogen wird (z.B. Wechselspannungsquelle) oder über die Spule aus dem magnetischen Feld?


Bei einem Empfangsschwingkreis kommt die Energie aus dem Feld und wird frequenzselektiv verstärkt.

Möchte man mit einem Schwingkreis hingegen HF erzeugen (zB Meissner Oszillator), so braucht man eine elektrische Energiequelle.

Die zweite Frage verstehe ich nicht.

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NatürlicheZahl



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Beitrag NatürlicheZahl Verfasst am: 23. Mai 2009 23:08    Titel: Antworten mit Zitat

Ok vielen Dank. Tut mir leid, wenn meine Formulierungen nicht eindeutig waren. Die Frage hat sich aber eh erledigt, weil sie total in die falsche Richtung ging.

Zitat:
Ausgekoppelt und verstärkt wird aber die Spannung - und diese wird eben bei Resonanz maximal.


Was bedeutet die Spannung wird ausgekoppelt ?


Vielen Dank!
schnudl
Moderator


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Beitrag schnudl Verfasst am: 24. Mai 2009 06:01    Titel: Antworten mit Zitat

Bei einem Empfänger (zB Radio) wird der Schwingkreis auf die zu empfangende Frequenz eingestellt. Frequenzen, die in dieses Band fallen, führen zu einer Resonanz und zu einer entsprechenden Spannung am Schwingkreis. Das Signal wird dann anschliessend weiterverstärkt und aus dem Schwingkreis ausgekoppelt. Mit auskoppeln habe ich nur die Verstärkung des Spannungsabfalls gemeint.
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Beitrag NatürlicheZahl Verfasst am: 24. Mai 2009 13:36    Titel: Antworten mit Zitat

Okay ich glaube ich habe das meiste verstanden.

Jedoch hätte ich noch eine Frage bezüglich der Resonanz eines Parallelschwingkreises.

Der Empfänger (bzw. Transponder, siehe mein angefügtes Bild weiter oben) soll ja auf eine bestimmte Frequenz (die Resonanzfrequenz) des Lesegeräts ansprechen und genügend Energie erhalten, um Informationen zum Sender zurückzusenden.
Warum sperrt der Parallelschwingkreis des Empfängers dann die Zuleitung des Stroms bei Resonanz? Das hat doch keinen Sinn, wenn durch eine bestimmte Frequenz, welche durch das Lesegerät erzeugt wurde, im Transponder eine Spannungsüberhöhung stattfinden soll.

Folgendes steht ja ebenfalls in meinem RFID Buch:
Zitat:
Durch Resonanzüberhöhung im Parallelschwingkreis erreicht die Spannung U an der Transponder-/Empfängerspule ein Maximum


Wo ist da mein Denkfehler? Diesen Zusammenhang habe ich noch nicht verstanden. Wie erreicht man durch die Resonanzfrequenz eine Spannungsüberhöhung in der Spule des Parallelschwingkreises, wenn der Schwingkreis als ganzes eine unendlich große Impedanz hat und somit den Strom sperrt?


Vielen Dank!
schnudl
Moderator


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Beitrag schnudl Verfasst am: 26. Mai 2009 18:40    Titel: Antworten mit Zitat

Hast du dir schon überlegt, wie ein Ersatzschaltbild für dein Empfangsspule aussieht?

In weiterer Folge kannst du auch berechnen, welchen Enfluss die Resonanzfrequenz auf die Grösse des Signals am Schwingkreis hat.

Denke daran: Dein Antennensystem ist im Prinzip eine gekoppelte Induktivität, hat also eine Gegeninduktivität.

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Beitrag NatürlicheZahl Verfasst am: 27. Mai 2009 15:24    Titel: Antworten mit Zitat

Ein Ersatzschaltbild der Spule besteht aus einem induktiven Widerstand (Blindwiderstand), der durch definiert ist und einem ohmschen Widerstand (Drahtwiderstand). Das heißt der Gesamtwiderstand im Wechselstromkreis der Spule nimmt mit zunehmender Frequenz des Wechselstromes (bzw. Signals) zu.

Zitat:
In weiterer Folge kannst du auch berechnen, welchen Enfluss die Resonanzfrequenz auf die Grösse des Signals am Schwingkreis hat.


Wie stell ich das dann an?

Danke!
schnudl
Moderator


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Beitrag schnudl Verfasst am: 27. Mai 2009 16:28    Titel: Antworten mit Zitat

Es geht darum, dass die Empfangsspule mit der Senderspule gekoppelt ist. Eine Flussänderung in der Sendespule ruft eine Flussänderung in der Empfangsspule hervor.

Dieser Sachverhalt wird durch die Gegeninduktivität beschrieben:

Die Spannung an der Sekundärspule L2 bei gegebenen Primär- und Sekundärströmen, (I1, I2) ist dann



Wenn der Abstand gross genug ist, dann ist I1 konstant,und das Ersatzschaltbild der Antenne ist daher eine Serienschaltung aus einer Spannungsquelle mit der Spannung



und der Induktivität L2 der Sekundärwicklung.

Also so wie im Bild. Wie berechnest du nun die Spannung an C2? Das ist ja jene Spannung, die dann weiter verstärkt wird - also das Empfangssignal! Bei welcher Frequenz ist dieses am grössten?



schwingkreis.png
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schwingkreis.png



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Beitrag NatürlicheZahl Verfasst am: 27. Mai 2009 18:45    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Die Spannung an der Sekundärspule L2 bei gegebenen Primär- und Sekundärströmen, (I1, I2) ist dann



Wenn der Abstand gross genug ist, dann ist I1 konstant,und das Ersatzschaltbild der Antenne ist daher eine Serienschaltung aus einer Spannungsquelle mit der Spannung



und der Induktivität L2 der Sekundärwicklung.


Warum ist bei hinreichend großem Abstand I1 konstant ? Was ist j?
schnudl
Moderator


Anmeldungsdatum: 15.11.2005
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Beitrag schnudl Verfasst am: 27. Mai 2009 19:32    Titel: Antworten mit Zitat

NatürlicheZahl hat Folgendes geschrieben:
Zitat:
Die Spannung an der Sekundärspule L2 bei gegebenen Primär- und Sekundärströmen, (I1, I2) ist dann



Wenn der Abstand gross genug ist, dann ist I1 konstant,und das Ersatzschaltbild der Antenne ist daher eine Serienschaltung aus einer Spannungsquelle mit der Spannung



und der Induktivität L2 der Sekundärwicklung.


Warum ist bei hinreichend großem Abstand I1 konstant ?

Es ist wie bei einem Trafo: Solange man sekundärseitig keine Leistung entnimmt, ist der Primärstrom nur von der angelegte Primärspannung und der Primärinduktivität + Widerstand der Primärwicklung abhängig.

Entnehme ich sekundärseitig Strom, dann wird auch der Primärstrom grösser, da die von der Sekundärseite abgegebene Leistung von irgendwo herkommen muss. Ist die Kopplung der Wicklungen aber sehr gering (grosser Abstand), so spürt die Primärseite kaum etwas von den Verhältnissen an der Sekundärseite und umgekehrt. Durch die Sekundärspule dringt ja nur ein kleiner Bruchteil des Primärflusses und umgekehrt.



Was ist j?

Es ist die imaginäre Einheit. Für die Berechnung von Wechselstromkreisen muss man komplex rechnen, oder die Phasenwinkel richtig berücksichtigen. Eine Erklärung würde aber hier zu weit führen.

Wichtig ist, dass im Antennenersatzschaltbild eine Quellenspannung vorkommt, die je nach Abstand einige mV oder µV betragen wird (=Empfangspegel). Da bei Resonanz der Reihenwiderstand aus L und C veschwindet, fliesst ein sehr hoher Strom im Schwingkreis, was wiederum eine sehr hohe Spannung an C bewirkt. Genau das ist die Resonanzüberhöhung.



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NatürlicheZahl



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Beitrag NatürlicheZahl Verfasst am: 28. Mai 2009 01:22    Titel: Antworten mit Zitat

Okay, mich hat alles ein bisschen verwirrt, weswegen ich nochmal gründlich im "Grundlagen Elektrotechnik"-Buch nachgeschlagen habe smile. Dabei bin ich zu folgenden Ergebnissen gekommen:

Reihenschwingkreis

Für den Scheinwiderstand eines Reihenschwingkreises gilt:



Im Resonanzfall heben sich die Phasenverschiebungen der induktiven und kapazitiven Widerstände X_L und X_C auf, somit ergibt sich aus dem o.g. Scheinwiderstand Z:

, da der Rest 0 ergibt.
Somit handelt es sich um einen ausschließlich Ohmschen Widerstand und es fließt ein maximaler Strom I im Reihenschwingkreis bei Resonanz. Dadurch können sehr hohe Spannungen in der Spule und am Kondensator auftreten (Spannungsüberhöhung).

Parallelschwingkreis

Hier gilt für den Scheinwiderstand:



Auch hier heben sich X_L und X_C wieder im Resonanzfall auf. Somit gilt für den o.g. Scheinwiderstand:

, da der Rest ebenfalls wieder 0 ergibt.

Somit ist der Gesamtwiderstand maximal bei Resonanz!

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Ist das soweit richtig?? Es wäre mir wichtig zu wissen, ob ich dies soweit richtig verstanden habe.

Nun verstehe ich eine Sache bezüglich des Parallelschwingkreises nicht:
Der Scheinwiderstand ist bei Resonanz ja maximal. Somit ist der in den Kreis zufließende Strom minimal. Warum können nun aber die Teilströme I_L und I_C an Spule und Kondensator erheblich größer werden, als dieser zuleitende Strom?


Vielen, vielen Dank!
schnudl
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Beitrag schnudl Verfasst am: 28. Mai 2009 07:17    Titel: Antworten mit Zitat

Das sieht man anhand der Stromteilerregel:

Idealer Parallel-Schwingkreis (R=sehr gross): Wenn der nach aussen wirksame Gesamtstrom Iges ist, dann ist der Teilstrom durch C



Bei Resonanz ist der Nenner Null und somit der Teilstrom durch C unendlich, auch wenn der Gesamtstrom endlich ist.

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Beitrag NatürlicheZahl Verfasst am: 28. Mai 2009 09:32    Titel: Antworten mit Zitat

Danke!

Wie kommst du auf diese Formel?
Die Spannungsteilerrregel lautet doch:



Sind meine Ausführungen sonst so richtig?

Danke!
schnudl
Moderator


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Beitrag schnudl Verfasst am: 28. Mai 2009 10:23    Titel: Antworten mit Zitat

Nein, so geht das nicht, sondern:


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