- Tarvittavat komponentit
- Piirikaavio
- Langattoman voimansiirtopiirin rakentaminen
- Langattoman sähkönsiirtopiirin toiminta
- Piirin rajoitus
- Langattoman voimansiirron sovellukset
Wireless Sähkö Transfer käsite ei ole uusi. Nikola Tesla osoitti sen ensimmäisen kerran vuonna 1890. Nikola Tesla esitteli elektrodynamiikan induktion tai resonanssin induktiivisen kytkennän sytyttämällä kolme hehkulamppua 60 metrin etäisyydeltä virtalähteestä. Olemme myös rakentaneet Mini Tesla-kelan energian siirtämiseksi.
Langaton sähkönsiirto tai WET on prosessi virran syöttämiseksi ilmarakosta ilman johtoja tai fyysistä yhteyttä. Tässä langattomassa järjestelmässä lähetinlaite tuottaa ajan vaihtelevan tai korkeataajuisen sähkömagneettisen kentän, joka lähettää virtaa vastaanottolaitteelle ilman fyysistä yhteyttä. Vastaanottolaite ottaa virtaa magneettikentästä ja syöttää sen sähköiseen kuormitukseen. Siksi sähkön muuntamiseksi sähkömagneettiseksi kentäksi käytetään kahta kelaa lähetinkelana ja vastaanottokelana. Lähetinkäämi saa virtansa vaihtovirralla ja luo magneettikentän, joka muuttuu edelleen käyttökelpoiseksi jännitteeksi vastaanottimen kelan yli.
Tässä projektissa rakennamme pienitehoisen langattoman lähettimen peruspiirin hehkutamaan LEDiä.
Tarvittavat komponentit
- Transistori BC 549
- LED
- Leipälaudat
- Kiinnitä johdot
- 1.2k vastukset
- Kuparilangat
- 1,5 V: n akku
Piirikaavio
Kaaviot sähkön siirtämiseksi langattomasti LED-valon hehkuttamiseksi ovat yksinkertaisia ja näkyvät alla olevassa kuvassa. Siinä on kaksi osaa, lähetin ja vastaanotin.
Lähettimen puolella kelat on kytketty transistorin kollektorin yli, 17 kierrosta molemmin puolin. Ja vastaanotin on rakennettu käyttämällä kolmea komponenttia - transistori, vastus ja keskellä napautettu ilmansydäninduktori tai kuparikäämi. Vastaanottimen puolella on LED kytketty 34 kierroksen kuparikäämin yli.
Langattoman voimansiirtopiirin rakentaminen
Tässä käytetty transistori on NPN-transistori, mitä tahansa NPN-transistoria voidaan käyttää täällä, kuten BC547.
Käämi on tärkeä osa langatonta energiansiirtoa, ja se tulisi rakentaa huolellisesti. Tässä projektissa kelat valmistetaan 29AWG: n kuparilangasta. Keskellä napautettu kela muodostetaan lähettimen puolella. käytetään ja sylinterimäinen kelakääre, kuten PVC-putki, kelan kelaamiseksi.
Käännä lähetintä varten johdin 17 kierrokseen, sitten silmukka keskihanaliitäntää varten ja tee taas 17 kierrosta kelaa. Ja vastaanotin, tekevät 34 kierrosta käämi ilman mittuttaget.
Langattoman sähkönsiirtopiirin toiminta
Molemmat piirit on rakennettu leipälaudalle ja saavat virtaa 1,5 V: n paristolla. Piiriä ei voida käyttää yli 1,5 voltin virtalähteeseen, koska transistori voi lämmetä liiallisesta tehohäviöstä. Suuremman luokituksen saamiseksi tarvitaan kuitenkin muita ajopiirejä.
Tämä langaton sähkönsiirto perustuu induktiiviseen kytkentätekniikkaan. Piiri koostuu kahdesta osasta - Lähetin ja Vastaanotin.
Lähetinosassa transistori tuottaa suurtaajuista vaihtovirtaa kelan yli ja kela tuottaa magneettikentän sen ympärille. Kun kela on napautettu keskeltä, kelan kaksi sivua alkavat latautua. Kelan toinen puoli on kytketty vastukseen ja toinen puoli on kytketty NPN-transistorin kollektoriliittimeen. Lataustilan aikana kantavastus alkaa johtaa, mikä lopulta kytkee päälle transistorin. Transistori purkaa sitten induktorin, kun emitteri on kytketty maahan. Tämä induktorin lataaminen ja purkaminen tuottaa erittäin korkean taajuuden värähtelysignaalin, joka edelleen lähetetään magneettikenttänä.
Vastaanottopuolella tämä magneettikenttä siirtyy toiseen kelaan, ja Faradayn induktiolakin mukaan vastaanottokäämi alkaa tuottaa EMF-jännitettä, jota käytetään edelleen LEDin sytyttämiseen.
Piiri testataan leipälaudalla, kun vastaanottimen poikki on kytketty LED. Piirin yksityiskohtainen toiminta näkyy lopussa olevassa videossa.
Piirin rajoitus
Tämä pieni piiri voi toimia kunnolla, mutta sillä on valtava rajoitus. Tämä piiri ei sovi tuottamaan suurta tehoa ja sillä on tulojännitteen rajoituksia. Tehokkuus on myös erittäin huono. Tämän rajoituksen voittamiseksi voidaan rakentaa push-pull-topologioita, jotka käyttävät transistoreita tai MOSFET: iä. Paremman ja optimoidun tehokkuuden saavuttamiseksi on kuitenkin parempi käyttää asianmukaisia langattomia lähetysohjainpiirejä.
Lähetysetäisyyden parantamiseksi kelaa kela oikein ja lisää no. kierrosta kelassa.
Langattoman voimansiirron sovellukset
Langaton virransiirto (WPT) on laajasti keskusteltu aihe elektroniikkateollisuudessa. Tämä tekniikka kasvaa nopeasti älypuhelinten ja laturien kulutuselektroniikan markkinoilla.
WPT: llä on lukemattomia etuja. Joitakin niistä selitetään alla:
Ensinnäkin nykyaikaisella virrankulutusalueella WPT voi poistaa perinteisen latausjärjestelmän korvaamalla langalliset latausratkaisut. Kaikki kannettavat kulutustavarat edellyttävät omaa latausjärjestelmäänsä, langaton virransiirto voi ratkaista tämän ongelman tarjoamalla universaalin langattoman virtalähteen kaikille kannettaville laitteille. Markkinoilla on jo monia laitteita, joissa on sisäänrakennettu langaton virtalähde, kuten älykello, älypuhelin jne.
Toinen WPT: n etu on, että sen avulla suunnittelija voi tehdä täysin vedenpitävän tuotteen. Koska langaton latausratkaisu ei tarvitse virtaliitäntää, laite voidaan valmistaa vedenkestävällä tavalla.
Se tarjoaa myös laajan valikoiman latausratkaisuja tehokkaalla tavalla. Virtalähde on jopa 200 W, erittäin pienellä tehonsiirtohäviöllä.
Langattoman voimansiirron merkittävä etu on, että tuotteen käyttöikää voidaan pidentää estämällä fyysiset vauriot, jotka johtuvat laturin asettamisesta liittimien tai porttien yli. Yhdestä telakasta voidaan ladata useita laitteita. Elektroniikkalaitteita voidaan ladata myös langattomalla virransiirrolla auton pysäköinnin aikana.
Langattomalla energiansiirrolla voi olla valtavia sovelluksia, ja monet suuret yritykset, kuten Bosch, IKEA, Qi, työskentelevät joidenkin futurististen ratkaisujen parissa langatonta voimansiirtoa käyttäen.