Draadloos energie en data overdracht

Ik ben op zoek naar een manier om draadloos energie en data over te dragen van een statisch naar een roterend deel van een meet opstelling. Ik kan niet met iets van een slipring werken en de afstand tussen beide delen is maar iets van 1 a 2 mm ongeveer. Het vermogen wat overgedragen moet worden is ongeveer 2 watt (10 volt, 200 mA) en de datarate moet iets van 2.5 Mbit/sec zijn. De ruimte waar het ingebouwd moet worden is helaas nogal aan de krappe kant. Voor de print is er een ronde ruimte van 9 cm doorsnee met daarin een gat van 6 cm doorsnee , dus 3 cm houd ik over. Dit zowel aan de statische alswel aan de roterende kant.

Nu zijn er wel wat proffesionele oplossingen op de markt van bijvoorbeeld Manner (http://www.sensortelemetrie.de/) en Datatel (http://www.datatel-telemetry.com/) maar deze zijn nogal aan de prijs.

Verder nog wat gezocht op internet en een heel uitgebreid stuk gevonden over een prototype draadloos energie en dataoverdracht systeem voor in het lichaam (http://eece.ksu.edu/crl/Publication/Kurt%20Sandquist%20Thesis%20CoverE…) Dit is een erg interessant stuk met uitgebreide theoretische onderbouwing maar helaas gaat dit een beetje te diep voor mij. In hoofdstuk 6 van het document staat een prototype beschreven en deze lijkt goed te werken. Voor mijn toepassing is het overgedragen vermogen nog wat te laag maar de datarate is voldoende.

Mijn vraag is nu, weet iemand of op basis van bovenstaand document een schakeling te bouwen is die voldoende energie kan overdragen en hoe dit dan te doen. Mijn kennis schiet hier helaas echt te kort.

Alvast bedankt.

met een dynamo effect? daar draait ook het een en staat het ander stil.

Niet echt als een dynamo want daar heb je een midden-as voor nodig waar de magneten in een spoel draaien. De midden as is bij mijn meetopstelling niet beschikbaar want dan had ik wel een slipring gebruikt of zo.

Wat ik bedoel is dat twee platte ronde (print)platen met een buiten diameter van 9 cm en een gat met een diameter van 6 cm tegen over elkaar geplaatst worden en de spoel wikkelingen ge-etst worden of zo. Ongeveer zoals op de foto's staat op blz 45 (54) van dit document http://eece.ksu.edu/crl/Publication/Kurt%20Sandquist%20Thesi...erEdit.… uit de openings post.

Dit soort roterende transformators worden gebruikt voor het overbrengen van signalen tot een paar milliwatt.

Jij wilt 2 Watt overbrengen en een data rate van 2,5 Mbit/sec..

Ik betwijfel of zelfs de voorbeelden die je opnoemt dat kunnen halen. Ik lees tot 50 kHz aan data rate.

Misschien kun je achterhalen waarom je dit vermogen en deze data rate wilt hebben?
Kan het niet met 25 mW en 10 kBit/sec?

We willen iets van acht 350 ohm rekstrookjes meten die een excitatie spanning van 10 volt nodig hebben op de brug. T'is dus nog wel iets meer dan 200 mA en dan moet de meetschakkeling voor het versterken, omzetten (ADC) en filteren ook nog gevoed worden.

Toch moet het volgens mij mogenlijk zijn om dit vermogen over te dragen via spoelen of in mijn geval twee printplaten die tegenover elkaar staan met windingen van koperbanen.

hoe ve staa de printen van elkaar ?
je zou een ge-etste spoel kunnen maken en daar en ferriet kern kunnen overheen klikken.

een beetje het princiepe van een printed transformer.
alleen de uchtspleet gaat roet in het eten komen gooien ...

hmmm

waarom per se energie 'overdragen'

kan je ze niet gewoon opwekken ?

als je nu een aantal krachtige magneten stationair zet en je zet spoelen op de roterende print dan heb je een generator.
je kan een generator maken met heel veel polen. ( 12 of 24 polen bijvoorbeeld )
gelijkrichten en afvlakken maar.

en data terugsturen... 2.5 megabit . das redelijk veel.
optisch ? een aantal sterke Ir leds op het roterende deel.
en een optische ontvanger langs de andere kant.

De printen staan zullen zo dicht mogenlijk op elkaar staan, iets van 1 a 2 milimeter of zo.

Ik zoek zoiets als dit
http://www.accumetrix.com/demo/products/at-7000/2.jpg
en dit
http://www.accumetrix.com/demo/products/at-7000/4.jpg
en hier staan ook wat voorbeelden
http://www.sensortelemetrie.de/coupler.pdf

Alleen dan met hogere nauwkeurigheid (14 tot 16 bits) en een excitatie spanning van 10 volt. Het meten, digitaliseeren en filteren is allemaal geen probleem en heb ik al veel vaker gedaan. Het is enkel het overbrengen van de 'energie' de ene en de data de andere kant op waar ik niet goed van weet of het kan. Zou je met de opstelling zoals op het eerste plaatje voldoende energie kunnen over dragen (of hoe je zoiets ook noemt) ??.

Waar wordt dit eigenlijk exact voor toegepast?
Vindt het eigenlijk wel interessant, is gewoon een inductief gekoppeld systeem, zelf ontwerp ik de nodige antenne systemen voor inductief gekoppelde RFID toepassingen.
Je kan hier wel een beetje vermogen mee overbrengen, als je zorgt dat de koppelfactor erg goed is, anders moet je namelijk met een hoge kringkwaliteit gaan werken, en dat geeft hoe dan ook de nodige verliezen. Ook mag je absoluut geen veld kortsluiten of onnodig energie ontrekken door stromen in de omliggende constructie op te wekken.

Op 8 oktober 2007 17:11:03 schreef Xenobinol:
...Vindt het eigenlijk wel interessant...

Ook off topic en interessant: ABB maakt draadloze sensoren waarvan de voeding ook draadloos is, voor robotsystemen. Dus zonder batterijen! Voor productiecellen van 10x10x30 meter geloof ik.

Hangt ook een fijn prijskaartje aan natuurlijk.

Voor data overdracht kun je eens naar de kop van een videorecorder kijken.

De voeding zou je via koolborstels/sleepring kunnen overbrengen.
Als je nu een elco aan de bewegende kant plaats, dan heb je daar een stabiele voeding lijkt mij.

Op 8 oktober 2007 15:01:23 schreef Neros_12:
We willen iets van acht 350 ohm rekstrookjes meten die een excitatie spanning van 10 volt nodig hebben op de brug. T'is dus nog wel iets meer dan 200 mA en dan moet de meetschakkeling voor het versterken, omzetten (ADC) en filteren ook nog gevoed worden.

Wat is de levensduur van de sensoren?
Is het meten en bewijzen of moet het betrouwbaar blijven werken voor lagere tijd?

Helaas ben ik niet de slimste :)

Maar bij 'n electrische tandenborstel gebeurd het toch door middel van spoeltjes.
De ruimte is erg krap, maar je kan de accu's wel laden.
Mischien 'n opgevoerde versie maken.

mvg

@Xenobinol
Ik wil dit gaan gebruiken voor het meten van rekstrookjes op de bladen van een propeller in een windtunnel op mijn werk.

@MMSoft
Sleepringen zijn niet betrouwbaar genoeg en de kop van een videorecorder wordt allemaal een beetje te veel experimenteel.

@Bart Hiddink
Het moet wel over een wat langere tijd blijven werken maar absoluut niet voor eeuwig of zo. Na de meet preiode van een paar weken wordt alles weer afgebroken.

@Wiedewa
Bij zo'n tandeborstel zitten de twee spoelen in elkaar doordat je de tandeborstel over de spoel van de lader zet. Dit is niet het geval in mijn toepassing want hier staan twee ronde (print)platen tegenover elkaar met daar op spoelen ge-etst. althans ik denk dat het zo moet.

@Allemaal
Zoals ik het nu zie is het grootste probleem het overbrengen van het benodigde vermogen. Bij nader inzien zou dit toch wel iets van 5 watt moeten zijn (10 Vdc @ 500 mA). Ik heb eigenlijk geen idee of dat mogenlijk is in de opstelling met twee printplaat 'spoelen' tegen over elkaar.

Indien iemand hier wel een idee over heeft (wel of niet mogenlijk) dan zou ik dat heel graag horen

Alvast bedankt.

Hoe kunnen die paar rekstrookjes zoveel data opwekken?
Het verzenden kun je misschien apart (ook draadloos) doen. Zelfs dan is 2M5 wel veel, maar daar is vast iets voor.
Hoe lang achter elkaar moet het? Anders kun je het misschien net zo goed opslaan en later uitlezen.

Op 9 oktober 2007 09:42:20 schreef Neros_12:
@Xenobinol
Ik wil dit gaan gebruiken voor het meten van rekstrookjes op de bladen van een propeller in een windtunnel op mijn werk.

En jij weet zeker dat dat heel blijft? Volgens mij komen daar forse krachten op te staan niet?

@Frederick E. Terman
Er moet met ongeveer 15000 samples/sec met 16 bits nauwkeurigheid gemeten worden op de 10 rekstrookjes.
15000*16*10 = 2.4 Mbit/s. Tevens moet de data realtime uitgelezen kunnen worden.

@Xenobinol
Blijft zeker heel, we hebben hier al veel ervaring met het meten aan propellers e.d. Het probleem is echter dat we dat voorheen altijd via een slipring-achtige constructie deden en het nu eigenlijk draadloos willen doen.

Ik kan proberen om de excitatie spanning voor de brug omlaag te krijgen van 10V naar bv 3V en zo het benodigde vermogen dat we nodig hebben omlaag te krijgen, dit is echter niet ideaal en zal nogal wat overtuigings kracht kosten bij de windtunnel mensen.

Dus .... nog steeds de vraag .... hoe krijg ik 5 watt van het stationaire deel naar het roterende deel en dat in een vrij kleine ruimte. Zou het kunnen met spoelen die op een printplaat ge-etst zijn of moeten er 'echte' spoelen gebruikt worden.

Sorry voor de mischien wat vage omschrijving allemaal maar ik heb helaas niet al te veel verstand (eigenlijk geen) van deze dingen.

Op 9 oktober 2007 09:42:20 schreef Neros_12:
@Allemaal
Zoals ik het nu zie is het grootste probleem het overbrengen van het benodigde vermogen. Bij nader inzien zou dit toch wel iets van 5 watt moeten zijn (10 Vdc @ 500 mA). Ik heb eigenlijk geen idee of dat mogenlijk is in de opstelling met twee printplaat 'spoelen' tegen over elkaar.

Indien iemand hier wel een idee over heeft (wel of niet mogenlijk) dan zou ik dat heel graag horen.

Het is allemaal afhankelijk van je budget en de omvang van de windmolen.
Als het een korte tijd moet draaien, dan kun je m.i. net zo goed een batterypack gebruiken voor de energie en een WiFi modem voor die enorme data rate.
Maar als je windmolen ween doorsnede heeft van 1 meter, dan zal die geen goede oplossing zijn.

Maar zo te zien zijn de requirements ook nog wat flexibel.
Dan kan ik me zo voorstellen dat wat rekenwerk aan de rekstrookjes misschien een energiezuinige(re) oplossing oplevert.

Hoe heb je die eigenschappen (eisen) bepaald?
En waarom die 2,5 Mbit/sec? Wat wil je meten? Kun je de gegevens niet voorbewerken om de data rate binnen de mogelijkheden te brengen?