Conmutación de valor de circuito sintonizado

He estado jugando con algunas etiquetas RFID LF y quiero crear una etiqueta de sensor alimentado por EM (es decir, una etiqueta pasiva normal). Idealmente, la etiqueta debería encenderse durante un par de mS, tomar una lectura del sensor (que requiere más energía de la que obtuve del circuito de prueba), enviarla al lector y apagarla.

Lo que descubrí fue que el capacitor en el circuito sintonizado LC paralelo afecta considerablemente la potencia entregada a la etiqueta. Incluso cuando se cambió la capacitancia para alejar la frecuencia resonante del portador, se entregó muy poca energía a la etiqueta ya que la impedancia vista por el lector era bastante alta (en oposición a extremadamente alta cuando estaba en su lugar).

Cuando se quitó completamente el condensador del circuito LC en paralelo, obtuve la cantidad necesaria de energía, ya que actuaba como un transformador. Mi pregunta es esta, ¿cómo cambio completamente un capacitor de un circuito LC paralelo? Dado que la corriente y el voltaje en el circuito LC cambian de polaridad, no he podido usar un transistor simple. ¿Algunas ideas?

Tal vez debería aclarar, las etiquetas RFID funcionan de la siguiente manera:

Circuito de etiqueta convencional

Con el interruptor FET no activado, la impedancia vista por el lector es alta y solo se transfiere un poco de energía a la etiqueta; sin embargo, esto es suficiente para alimentar la mayoría de las etiquetas. Con el interruptor activado, la etapa LC se aleja de la resonancia y se entrega aún menos energía a la etiqueta. Al cambiar entre estas dos etapas, se pueden transferir datos.

En lugar de usar el interruptor FET, quiero encender y apagar el capacitor. Este tendría un estado en el que la etiqueta actuaba como un transformador, entregando la máxima potencia al micro, y otra etapa en la que presentaba una impedancia máxima al lector y se entregaba poca potencia. Esto permitiría el uso de sensores que requieren más energía.

O tengo que cambiar la capacitancia en gran medida para que deje de resonar por completo y presentar una baja impedancia al lector, o cambiar el capacitor, lo que funcionaría mejor. Debido a la polaridad del circuito LC, no he podido encontrar una forma de desconectar el condensador. ¿Algunas ideas?

¿Cómo obtienes energía del operador?
Rectificador de onda completa en la salida del circuito LC paralelo, agregaré un diagrama tan pronto como pueda.
Verifique la calidad del capacitor (es decir, su especificación ESR). Esto disminuye la corriente, afectando la potencia entregada.
Usted dice que desea una etiqueta de sensor autoalimentada, pero su pregunta gira en torno a la alimentación de la etiqueta desde el campo EM. Estoy confundido. Además, para una etiqueta alimentada por campo, lo que ha descrito es bastante estándar, entonces, ¿por qué su configuración particular no funciona como desea? De nuevo, más confusión.
Quizás una mala elección de palabras, me refiero a alimentado desde el campo EM, a diferencia de una batería.
Sí, una mala elección: autoalimentado significa que tiene una batería. Lo que tienes es una etiqueta "pasiva". Además, en caso de que te hayas perdido mi comentario modificado; para una etiqueta de campo, lo que ha descrito es bastante estándar, entonces, ¿por qué su configuración particular no funciona como desea? De nuevo, más confusión.
Las etiquetas pasivas son convencionalmente de baja potencia. Acortar su circuito LC significa que no puede extraer ninguna corriente del campo EM. Mientras que tener LC en resonancia presenta una alta impedancia para el lector que luego no transfiere mucha potencia. Si solo estuviera presente el inductor, podría extraer mucha más energía del lector. De ahí la necesidad de poder desconectar el condensador por completo.
@ s3c No es así, la resonancia LC en realidad está sintonizada en serie porque el voltaje inducido está en la bobina, por lo tanto, el voltaje inducido está en serie con la inductancia y, por razonamiento sensato, está en serie con el capacitor.
A pesar de lo que parece un circuito LC resonante en paralelo, en realidad es un circuito resonante LC en serie. Para ser más precisos, es un filtro de paso bajo LCR porque la salida está a través del capacitor y el voltaje de entrada inducido está en serie con el inductor. Nunca se debe considerar que el voltaje inducido en la bobina del receptor aparece entre sus terminales, excepto cuando no hay carga. Creo que no está ajustando correctamente el inductor con capacitancia porque ya hay demasiada autocapacitancia y agregar más capacitancia siempre empeorará la transferencia de energía.

Respuestas (1)

Su problema con la transferencia de energía es el hecho de que tiene una gran falta de coincidencia de impedancia. En resonancia, su circuito LC tiene una impedancia muy alta, que es la impedancia de origen para el resto de su etiqueta. Sin embargo, el circuito de potencia representa una baja impedancia de carga, al menos cuando los diodos están conduciendo.

Hay varias maneras de abordar esto. Una forma sería en un segundo devanado de su bobina que tiene solo unas pocas vueltas. Esto funcionaría como un transformador de impedancia para el circuito sintonizado y proporcionaría una mejor coincidencia con el rectificador.

Otra forma sería seleccionar un par diferente de valores L y C para la resonancia en primer lugar. Para una cantidad dada de energía a una frecuencia dada, si L es más pequeña y C más grande, entonces el voltaje será menor y la corriente será mayor. Nuevamente, esto presentaría una mejor coincidencia con el rectificador.

En cualquier caso, definitivamente desea operar el circuito en resonancia. La transferencia de energía será mucho más eficiente que en cualquier condición sin resonancia o desafinada.

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