Resonanssi

Resonaatio tarkoittaa värähtelyä. Keskenään resonaatiossa voivat olla myös sähköiset osat kuten Kela ja Kondensaattori. Tästä löytyy myös karvalakkivideo

Resonaation ymmärtäminen on tärkeää jos halutaan saada vaihtosähkötekniikassa kaikki teho signaalista (taajuudesta) hyötykäyttöön. Sillä voidaan poimia häiröiden tai ei haluttujen taajuuksien seasta haluttu taajuus tai suodattaa halutut taajuudet pois.. Resonaatiota hyödynnetään monessakin sovelluksessa. Jos et tyydy vain valojen vilkutteluu mikrokontrollereilla niin tässä on toinen maailma johon kannattaa tutustua. Radiosovellukset, Induktiolämmitimet, teslamuuntaja jne......

Vaihtosähköllä sarjaan kytkettyjen kelan ja kondensaattorin resistanssit vähennetään aina keskenään ja jäljelle jäänyyt resistanssi(reaktanssi) on se mikä vaikuttaa sähkön kulkuun. Kun Kelan ja Kondensaattorin resistanssit ovat yhtäsuuret, ne resonoivat parhaiten keskenään. Kelan ja Kondensaattorin ollessa sarjaan kytkettyinä ja niihin vaikuttava vaihtosähkön taajuus on sellainen että niiden resistanssit ovat samat. Resistanssit kumoavat toisensa ja reaktanssi on nolla. . 

Rinnakkain kytkettyjen kelan ja kondensaattorin käänteiset (1/R) resistanssit vähennetään toisistaan ja se erotus vielä käännettään 1/R. Käänteisarvo kasvattaa reaktanssia aina suuremmaksi mitä lähempänä kelan ja kondensaattorin yhteisvastukset ovat keskenään. Näin ollen rinnakkain olevien kelan ja kondensaattorin resonaatiotaajuutta lähestyessä niiden yhteisvastus (reaktanssi) kasvaa..

Resonaatiotaajuus voidaan laskea suoraan kela- ja kondensaattoriparille  kaavalla:

fRes = 1 / ( 2 * Pii * square( L * C ) ) 

Kelan ja Kondensaattorin resonaatiopiiri.

Sähkövirta vaihtaa virtaamissuuntaa kondensaattorista kelaan vuorotellen. Positiivisesti varautunut kondensaattori alkaa purkautua sin-käyrän mukaisesti ja purkautuu aina niin kauan kelan avustuksella että kondensaattori on latautunut negatiivisesti. Ikäänkuin keinuu edestakaisin vuorotellen positiivisen ja negativiisen jännitteen välillä. Kela toimii "pumppuna" jännitteen nostamisessa kun kondensaattorista on loppunut varaus (jännite on nolla) . Hetkellä jolloin kondensaattorista loppuu virta alkaa varautunut kela töihin nostamalla jännitettä negatiiviseksi ja lataa kondensaattorin samalla negatiivisesti. Kun kela on hikoillut viimeisetkin energiat vastustaessan virran muutoksia on kondensaattori jo täyttynyt. Tämän jälkeen voi kondensaattori jälleen alkaa purkautua. 

Sähkökenttä muuttuu magneettikentäksi ja sama päinvastoin. Tätä vuorottelua on resonanssi vaihtosähköpiirissä. 

Värähtely olisi ikuinen ellei piirissä olisi käytännössä aina hieman resistanssia. Tämä kuluttaa värähtelyenergiaa vaimentaen ja lopulta pysäyttäen resonaation. 


Allanolevassa kuvassa on kela ja kondensaattorin vaimeneva resonaatiojännite punaisella, kelan virta sinisellä ja kondensaattorin virta keltaisella. +/-90 asteen vaihe ero näkyy kuvasta kelan ja kondesaattorin suhteen. Kun kelan ja kondensaattorin resistanssit ovat samat, kumoavat niiden muodostamat vastakkaiset vaihesiirrot jännitteen ja virran suhteen toisensa ja resonaatio on valmis. Tällöin virta ja jännite seuraavat ajallisesti toisiaan. 

Tekemälläni videolla resonaatiosta radiolähettimessä/vastaanottimessa.