Simpelt trådløst strømoverførselskredsløb til at lyse en led

Den trådløse El-Transfer konceptet er ikke nyt. Det blev først demonstreret af Nikola Tesla i år 1890. Nikola Tesla introducerede elektrodynamikinduktion eller resonansinduktiv kobling ved at tænde tre pærer fra en afstand på 60 fod fra strømkilden. Vi har også bygget en Mini Tesla Coil til at overføre energien.

Trådløs eloverførsel eller WET er en proces til at levere strøm gennem et luftspalt uden brug af ledninger eller fysisk forbindelse. I dette trådløse system genererer transmitterenheden et tidsvarierende eller højfrekvent elektromagnetisk felt, der transmitterer strøm til modtagerenheden uden nogen fysisk forbindelse. Modtagerenheden trækker strøm ud af magnetfeltet og forsyner den med elektrisk belastning. Derfor bruges to spoler til at konvertere elektriciteten til et elektromagnetisk felt som senderspole og modtagerspole. Senderspolen drives af vekselstrøm og skaber et magnetfelt, der yderligere omdannes til en brugbar spænding over modtagerspolen.

I dette projekt vil vi opbygge et grundlæggende trådløst transmitterkredsløb med lav effekt for at tænde en LED.

Komponenter, der kræves

1. Transistor BC 549
2. LED
3. Brødbrædder
4. Tilslut ledninger
5. 1,2k modstande
6. Kobbertråde
7. 1,5V batteri

Kredsløbsdiagram

Skemaerne til trådløs overførsel af elektricitet for at tænde en LED er enkle og kan ses i nedenstående billede.Den har to dele, sender og modtageren.

På sendersiden er spolerne forbundet over transistorens kollektor, 17 drejer på begge sider. Og modtageren er konstrueret ved hjælp af tre komponenter - transistor, modstand og en centreret tappet luftkerneinduktor eller en kobberspiral. Modtagersiden har en LED tilsluttet på tværs af kobberspolen på 34 omdrejninger.

Konstruktion af det trådløse strømforsyningskredsløb

Her er den anvendte transistor NPN-transistor. Enhver grundlæggende NPN-transistor kan bruges her som BC547.

Spole er den afgørende del i trådløs energioverførsel og bør bygges omhyggeligt. I dette projekt fremstilles spolerne ved hjælp af kobbertråd af 29AWG. Centreret spoledannelse sker på sendersiden. anvendes, og der kræves et cylindrisk spoleindpakning som PVC-rør for at vinde spolen op.

For transmitteren skal du vikle ledningen op til 17 omdrejninger, derefter løkken til midterste tapforbindelse og igen foretage 17 omdrejninger af spolen. Og til modtageren skal du foretage 34 omdrejninger af spolevikling uden midterhanen.

Arbejde i det trådløse strømoverførselskredsløb

Begge kredsløb er konstrueret på brødbrættet og drevet med et 1,5V batteri. Kredsløbet kan ikke bruges til mere end 1,5 volt strømforsyning, da transistoren kan varme op for overdreven strømafledning. For at få flere vurderinger er der dog behov for yderligere kørekredsløb.

Denne trådløse transmission er baseret på den induktive koblingsteknik. Kredsløbet består af to dele - sender og modtager.

I sendersektionen genererer transistoren højfrekvent vekselstrøm over spolen, og spolen genererer et magnetfelt omkring den. Når spolen er centreret, begynder de to sider af spolen at oplade. Den ene side af spolen er forbundet med modstanden, og en anden side er forbundet til NPN-transistorens kollektorterminal. Under opladningsforhold begynder basemodstanden at lede, som til sidst tænder for transistoren. Transistoren aflader derefter induktoren, når emitteren er forbundet med jorden. Denne opladning og afladning af induktoren frembringer et meget højfrekvent oscillationssignal, der overføres yderligere som et magnetfelt.

På modtagersiden overføres dette magnetfelt til den anden spole, og ved Faradays induktionslov begynder modtagerspolen at producere EMF-spænding, som yderligere bruges til at tænde lysdioden.

Kredsløbet testes på brødbrættet med en LED forbundet over modtageren. Detaljeret bearbejdning af kredsløbet kan ses i videoen i slutningen.

Begrænsning af kredsløbet

Dette lille kredsløb kan fungere ordentligt, men det har en enorm begrænsning. Dette kredsløb er ikke egnet til at levere høj effekt og har indgangsspændingsbegrænsning. Effektiviteten er også meget dårlig. For at overvinde denne begrænsning kan der konstrueres push-pull-topologier ved hjælp af transistorer eller MOSFET'er. For bedre og optimeret effektivitet er det imidlertid bedre at bruge ordentlige IC'er til trådløs transmissiondriver.

For at forbedre transmissionsafstanden skal du spole spolen ordentligt op og øge nr. drejninger i spolen.

Anvendelser af trådløs strømtransmission

Trådløs strømoverførsel (WPT) er et meget diskuteret emne i elektronikindustrien. Denne teknologi vokser hurtigt på forbrugerelektronikmarkedet for smartphones og opladere.

Der er utallige fordele ved WPT. Nogle af dem forklares nedenfor:

For det første kan WPT i det moderne strømbehovsområde fjerne det traditionelle opladningssystem ved at udskifte de kablede opladningsløsninger. Alle bærbare forbrugsvarer kræver sit eget opladningssystem, trådløs strømoverførsel kan løse dette problem ved at tilbyde en universel trådløs strømløsning til alle disse bærbare enheder. Der er allerede mange enheder på markedet med indbygget trådløs strømløsning som smartwatch, smartphone osv.

En anden fordel ved WPT er, at det gør det muligt for designeren at fremstille et helt vandtæt produkt. Da den trådløse opladningsløsning ikke har brug for strømporten, kan enheden laves på en måde, der er vandtæt.

Det tilbyder også en bred vifte af opladningsløsninger på en effektiv måde. Strømforsyningen varierer op til 200W med meget lavt tab af strømoverførsel.

En stor fordel ved trådløs strømoverførsel er, at produktets levetid kan øges ved at forhindre de fysiske skader på grund af isætning af oplader over stikkene eller portene. Flere enheder kan oplades fra en enkelt dock. Elektronikbil kan også oplades ved hjælp af trådløs strømoverførsel, mens bilen er parkeret.

Trådløs energioverførsel kan have enorme applikationer, og mange store virksomheder som Bosch, IKEA, Qi arbejder på nogle futuristiske løsninger ved hjælp af trådløs strømtransmission.