Проста схема бездротової передачі живлення, що світиться світлодіодом

Концепція бездротової передачі електроенергії не нова. Вперше це було продемонстровано Ніколою Теслою в 1890 році. Нікола Тесла представив електродинамічну індукційну або резонансну індуктивну зв'язок, запаливши три лампочки на відстані 60 футів від джерела живлення. Ми також побудували котушку Mini Tesla для передачі енергії.

Бездротова передача електроенергії або WET - це процес подачі електроенергії через повітряний зазор без використання проводів або фізичного зв'язку. У цій бездротовій системі передавальний пристрій генерує змінне в часі або високочастотне електромагнітне поле, яке передає потужність приймальному пристрою без будь-якого фізичного з'єднання. Приймальний пристрій витягує живлення з магнітного поля і подає його на електричне навантаження. Тому для перетворення електрики в електромагнітне поле використовуються дві котушки як котушки передавача та котушки приймача. Котушка передавача живиться змінним струмом і створює магнітне поле, яке надалі перетворюється в корисну напругу на котушці приймача.

У цьому проекті ми побудуємо базову схему бездротового передавача з низьким живленням, щоб світити світлодіод.

Потрібні компоненти

Транзистор до нашої ери 549
СВІТЛОДІОДНИЙ
Макети
Підключіть дроти
1.2k резистори
Мідні дроти
1,5 В акумулятор

Кругова діаграма

Схеми бездротової передачі електроенергії для свічення світлодіода прості і видно на малюнку нижче. Він складається з двох частин - передавача та приймача.

На стороні передавача котушки з'єднані через колектор транзистора, 17 обертаються з обох сторін. А приймач побудований з використанням трьох компонентів - транзистора, резистора та індуктора сердечника з центральним повітряним стрижнем або мідної котушки. Сторона приймача має світлодіод, підключений через 34 виткові мідні котушки.

Побудова бездротової схеми передачі енергії

Тут використовується транзистор NPN Transistor, тут можна використовувати будь-який базовий транзистор NPN, наприклад BC547.

Котушка є найважливішою частиною бездротової передачі енергії, і її слід будувати ретельно. У цьому проекті котушки виготовляються з використанням мідного дроту 29AWG. Формування котушки з центральним відводом виконується на стороні передавача. для намотування котушки потрібна циліндрична обмотка котушки, подібно до ПВХ-труби.

Для передавача намотуйте провід до 17 обертів, потім петлю для центрального з'єднання крана і знову зробіть 17 витків котушки. А для приймача зробіть 34 витка обмотки котушки без центрального крана.

Робота бездротової схеми передачі електроенергії

Обидві схеми побудовані на макетній панелі та живляться від батареї 1,5 В. Схему не можна використовувати для джерела живлення більше 1,5 вольта, оскільки транзистор може нагріватися через надмірне розсіювання потужності. Однак для більшої оцінки потрібні додаткові схеми руху.

Ця бездротова передача електроенергії заснована на техніці індуктивного зчеплення. Схема складається з двох частин - передавача та приймача.

У секції передавача транзистор генерує високочастотний змінний струм через котушку, а котушка генерує навколо неї магнітне поле. Коли котушка виходить по центру, обидві сторони котушки починають заряджатися. Одна сторона котушки підключена до резистора, а інша сторона - до колекторної клеми транзистора NPN. Під час зарядки базовий резистор починає проводити, що з часом включає транзистор. Потім транзистор розряджає індуктор, оскільки емітер з'єднаний із землею. Цей заряд і розряд індуктивності створює дуже високочастотний сигнал коливань, який надалі передається у вигляді магнітного поля.

З боку приймача це магнітне поле передається в іншу котушку, і за законом Індукції Фарадея котушка приймача починає виробляти напругу ЕРС, яка надалі використовується для загоряння світлодіода.

Схема перевіряється на макетній платі зі світлодіодом, підключеним через приймач. Детальну роботу схеми можна побачити на відео, поданому в кінці.

Обмеження схеми

Ця невелика схема може працювати належним чином, але вона має величезні обмеження. Ця схема не підходить для подачі великої потужності та має обмеження вхідної напруги. Ефективність також дуже низька. Щоб подолати це обмеження, можна побудувати двотактні топології з використанням транзисторів або MOSFET-транзисторів. Однак для кращої та оптимізованої ефективності краще використовувати належні мікросхеми драйверів бездротової передачі.

Щоб покращити відстань передачі, правильно намотуйте котушку і збільште значення "ні". обертів в котушці.

Застосування бездротової передачі енергії

Бездротова передача потужності (WPT) є широко обговорюваною темою в електронній промисловості. Ця технологія швидко розвивається на ринку побутової електроніки для смартфонів та зарядних пристроїв.

WPT має незліченну кількість переваг. Деякі з них пояснюються нижче:

По-перше, в сучасній області вимог до енергії WPT може усунути традиційну систему зарядки, замінивши дротові зарядні рішення. Будь-які портативні споживчі товари потребують власної системи зарядки, бездротова передача енергії може вирішити цю проблему, забезпечивши універсальне бездротове рішення для всіх цих портативних пристроїв. На ринку вже доступно багато пристроїв із вбудованим бездротовим рішенням для живлення, таких як розумні годинники, смартфони тощо.

Ще однією перевагою WPT є те, що він дозволяє дизайнеру зробити повністю водонепроникний виріб. Оскільки рішення для бездротової зарядки не потребує порту живлення, то пристрій може бути виготовлений таким чином, щоб бути водостійким.

Він також пропонує широкий спектр рішень для зарядки ефективно. Потужність подається до 200 Вт, з дуже низькими втратами передачі потужності.

Головною перевагою бездротової передачі живлення є те, що термін служби виробу може бути збільшений за рахунок запобігання фізичних збитків через вставку зарядного пристрою через роз'єми або порти. Від однієї док-станції можна заряджати кілька пристроїв. Електроніка автомобіля також може бути заряджена за допомогою бездротової передачі потужності під час стоянки автомобіля.

Бездротова передача енергії може мати величезні програми, і багато великих компаній, таких як Bosch, IKEA, Qi, працюють над деякими футуристичними рішеннями, використовуючи бездротову передачу енергії.