Vienkārša bezvadu enerģijas pārvades ķēde, lai spīdētu led

Bezvadu Elektrība Transfer jēdziens nav jauns. Nikola Tesla to pirmo reizi parādīja 1890. gadā. Nikola Tesla ieviesa elektrodinamikas indukciju vai rezonanses induktīvo savienojumu, iedegot trīs spuldzes 60 pēdu attālumā no strāvas avota. Enerģijas nodošanai mēs esam uzbūvējuši arī Mini Tesla spoli.

Bezvadu elektrības pārsūtīšana jeb WET ir process, lai elektroenerģiju piegādātu caur gaisa spraugu, neizmantojot nekādus vadus vai fiziskas saites. Šajā bezvadu sistēmā raidītāja ierīce rada laika mainīgu vai augstas frekvences elektromagnētisko lauku, kas pārraida enerģiju uztvērēja ierīcei bez jebkāda fiziska savienojuma. Uztvērēja ierīce iegūst enerģiju no magnētiskā lauka un piegādā to elektriskai slodzei. Tāpēc, lai pārveidotu elektrību elektromagnētiskajā laukā, divas spoles tiek izmantotas kā raidītāja spole un uztvērēja spole. Raidītāja spole tiek darbināta ar maiņstrāvu un rada magnētisko lauku, kas tālāk tiek pārveidots par izmantojamu spriegumu visā uztvērēja spolē.

Šajā projektā mēs izveidosim zemas jaudas bezvadu raidītāja ķēdi, lai spīdētu LED.

Nepieciešamās sastāvdaļas

Tranzistors BC 549
LED
Maizes dēļi
Pievienojiet vadus
1.2k rezistori
Vara vadi
1,5 V akumulators

Ķēdes shēma

Shēmas, kas paredzētas elektrības pārsūtīšanai bezvadu režīmā, lai spīdētu LED, ir vienkārša, un to var redzēt zemāk redzamajā attēlā. Tam ir divas daļas - raidītājs un uztvērējs.

Raidītāja pusē spoles ir savienotas pāri tranzistora kolektoram, 17 pagriežas abās pusēs. Uztvērējs ir konstruēts, izmantojot trīs komponentus - tranzistoru, rezistoru un ar centrālo pieskārienu gaisa kodola induktoru vai vara spoli. Uztvērēja pusē ir gaismas diode, kas savienota pāri 34 pagriezienu vara spolei.

Bezvadu enerģijas pārvades ķēdes uzbūve

Šeit izmantotais tranzistors ir NPN tranzistors, šeit var izmantot jebkuru pamata NPN tranzistoru, piemēram, BC547.

Spole ir izšķiroša daļa bezvadu enerģijas pārnesē, un tā jāveido uzmanīgi. Šajā projektā spoles tiek izgatavotas, izmantojot 29AWG vara stiepli. Spoles veidošana centrā tiek veikta raidītāja pusē. tiek izmantots, un spirāles tinumam ir nepieciešams cilindrisks spirāles ietinējs, piemēram, PVC caurule.

Raidītājam uztiniet vadu līdz 17 pagriezieniem, pēc tam cilpu centrālajam pieskāriena savienojumam un atkal veiciet 17 spoles pagriezienus. Un par uztvērēju, veikt 34 pagriezienus spole tinumu bez centra krāna.

Bezvadu elektrības pārsūtīšanas ķēdes darbība

Abas shēmas ir uzbūvētas uz maizes dēļa un tiek darbinātas, izmantojot 1,5 V akumulatoru. Ķēdi nevar izmantot vairāk par 1,5 voltu barošanas avotam, jo tranzistors var uzkarsēt pārmērīgas enerģijas izkliedes dēļ. Tomēr, lai iegūtu vairāk vērtējumu, ir nepieciešamas papildu braukšanas shēmas.

Šī bezvadu elektropārvade ir balstīta uz induktīvās savienošanas tehniku. Shēma sastāv no divām daļām - raidītājs un uztvērējs.

Raidītāja sadaļā tranzistors visā spolē ģenerē augstfrekvences maiņstrāvu, un spole ap to ģenerē magnētisko lauku. Kad spole ir pieskarusies centram, abas spoles puses sāk uzlādēt. Viena spoles puse ir savienota ar rezistoru, bet otra puse ir savienota ar NPN tranzistora kolektora spaili. Lādēšanas laikā sāk darboties bāzes rezistors, kas galu galā ieslēdz tranzistoru. Tad tranzistors izlādē induktoru, jo izstarotājs ir savienots ar zemi. Šī induktora uzlāde un izlāde rada ļoti augstas frekvences svārstību signālu, kas tālāk tiek pārraidīts kā magnētiskais lauks.

Uztvērēja pusē šis magnētiskais lauks tiek pārnests uz otru spoli, un saskaņā ar Faradeja indukcijas likumu uztvērēja spole sāk ražot EMF spriegumu, ko tālāk izmanto gaismas diode.

Kontūru pārbauda uz paneļa ar LED, kas savienots pāri uztvērējam. Detalizētu ķēdes darbību var redzēt videoklipā, kas sniegts beigās.

Kontūras ierobežojums

Šī mazā ķēde var darboties pareizi, taču tai ir milzīgi ierobežojumi. Šī shēma nav piemērota lielas jaudas piegādei, un tai ir ieejas sprieguma ierobežojums. Arī efektivitāte ir ļoti slikta. Lai pārvarētu šo ierobežojumu, var izveidot push-pull topoloģijas, izmantojot tranzistorus vai MOSFET. Tomēr labākai un optimizētai efektivitātei labāk ir izmantot atbilstošus bezvadu pārraides draiveru IC.

Lai uzlabotu pārraides attālumu, pareizi pārtiniet spoli un palieliniet nr. pagriezieni spolē.

Bezvadu enerģijas pārraides pielietojums

Bezvadu enerģijas pārvade (WPT) ir plaši apspriesta tēma elektronikas nozarē. Šī tehnoloģija strauji pieaug viedtālruņu un lādētāju sadzīves elektronikas tirgū.

WPT priekšrocības ir neskaitāmas. Daži no tiem ir paskaidroti turpmāk:

Pirmkārt, mūsdienu enerģijas patēriņa zonā WPT var novērst tradicionālo uzlādes sistēmu, nomainot vadu uzlādes risinājumus. Visām pārnēsājamām patēriņa precēm ir nepieciešama sava uzlādes sistēma. Bezvadu enerģijas pārraide var atrisināt šo problēmu, nodrošinot universālu bezvadu barošanas risinājumu visām šīm portatīvajām ierīcēm. Tirgū jau ir pieejamas daudzas ierīces ar iebūvētu bezvadu enerģijas risinājumu, piemēram, viedpulkstenis, viedtālrunis utt.

Vēl viena WPT priekšrocība ir tā, ka tā ļauj dizainerim izgatavot pilnīgi ūdensizturīgu produktu. Tā kā bezvadu uzlādes risinājumam nav nepieciešams strāvas ports, ierīci var izgatavot tā, lai tā būtu ūdensizturīga.

Tas arī piedāvā plašu lādēšanas risinājumu klāstu efektīvā veidā. Strāvas padeve svārstās līdz 200W, ar ļoti zemu enerģijas pārneses zudumu.

Galvenais bezvadu enerģijas pārraides ieguvums ir tas, ka produkta kalpošanas laiku var palielināt, novēršot fiziskus bojājumus, ko rada lādētāja ievietošana savienotājos vai pieslēgvietās. No viena doka var uzlādēt vairākas ierīces. Elektronikas transportlīdzekli var uzlādēt arī, izmantojot bezvadu enerģijas pārraidi automašīnas stāvēšanas laikā.

Bezvadu enerģijas pārsūtīšanai var būt milzīgas lietojumprogrammas, un daudzi lieli uzņēmumi, piemēram, Bosch, IKEA, Qi, strādā pie dažiem futūristiskiem risinājumiem, izmantojot bezvadu enerģijas pārraidi.