Enkel trådløs kraftoverføringskrets for å lyse en LED

Den trådløse Elektrisitet Transfer Konseptet er ikke nytt. Det ble først demonstrert av Nikola Tesla i år 1890. Nikola Tesla introduserte elektrodynamikkinduksjon eller resonansinduktiv kobling ved å lyse opp tre lyspærer fra avstanden på 60 fot fra strømkilden. Vi har også bygget en Mini Tesla Coil for å overføre energien.

Trådløs strømoverføring eller WET er en prosess for å levere strøm gjennom et luftspalte uten å bruke ledninger eller fysisk kobling. I dette trådløse systemet genererer senderenheten et tidsvarierende eller høyfrekvent elektromagnetisk felt, som overfører strøm til mottakerenheten uten fysisk tilkobling. Mottakerenheten trekker ut strøm fra magnetfeltet og forsyner den med elektrisk belastning. Derfor, for å konvertere strømmen til et elektromagnetisk felt, brukes to spoler som senderspole og mottakerspole. Senderspolen drives av vekselstrøm og skaper et magnetfelt som videre konverteres til en brukbar spenning over mottakerspolen.

I dette prosjektet vil vi bygge en grunnleggende trådløs senderkrets med lav strøm for å lyse en LED.

Komponenter kreves

1. Transistor BC 549
2. LED
3. Brettbrett
4. Koble ledninger
5. 1,2 k motstander
6. Kobberledninger
7. 1,5V batteri

Kretsdiagram

Skjemaene, for trådløs overføring av strøm for å lyse en LED, er enkle og kan sees på bildet nedenfor, den har to deler, sender og mottaker.

På sendersiden er spolene koblet over transistorens kollektor, 17 svinger på begge sider. Og mottakeren er konstruert ved hjelp av tre komponenter - transistor, motstand og en sentrert luftkjerneinduktor eller en kobberspiral. Mottakersiden har en LED koblet over kobberspolen på 34 omdreininger.

Konstruksjon av den trådløse kraftoverføringskretsen

Her er NPN-transistoren som brukes, hvilken som helst grunnleggende NPN-transistor kan brukes her som BC547.

Spole er den avgjørende delen i trådløs energioverføring og bør bygges nøye. I dette prosjektet er spolene laget med kobbertråd av 29AWG. Sentrert spoledannelse gjøres på sendersiden. brukes og en sylindrisk spoleinnpakning som PVC-rør er nødvendig for å vikle spolen.

For senderen, vikle ledningen til 17 omdreininger, deretter sløyfen for midtkoplingstilkobling og gjør igjen 17 omdreininger av spolen. Og for mottakeren, foreta en 34 omdreininger av spolen uten senterkranen.

Arbeid av den trådløse strømoverføringskretsen

Begge kretsene er konstruert på brødplaten og drevet med et 1,5V batteri. Kretsen kan ikke brukes til mer enn 1,5 volts strømforsyning, da transistoren kan varme opp for overdreven kraftavledning. Imidlertid, for mer vurdering, er det behov for flere drivkretser.

Denne trådløse strømoverføringen er basert på induktiv koblingsteknikk. Kretsen består av to deler - sender og mottaker.

I senderdelen genererer transistoren høyfrekvent vekselstrøm over spolen, og spolen genererer et magnetfelt rundt den. Når spolen er sentrert, begynner de to sidene av spolen å lade seg opp. Den ene siden av spolen er koblet til motstanden, og den andre siden er koblet til kollektorterminalen til NPN-transistoren. Under ladetilstanden begynner basemotstanden å lede som til slutt slår på transistoren. Transistoren utleder deretter induktoren når emitteren er koblet til bakken. Denne lading og utlading av induktoren produserer et meget høyfrekvent svingningssignal som videre overføres som et magnetfelt.

På mottakersiden overføres dette magnetfeltet til den andre spolen, og ved Faradays induksjonslov begynner mottakerspolen å produsere EMF-spenning som videre brukes til å lyse opp LED.

Kretsen er testet på brødplaten med en LED koblet over mottakeren. Detaljert bearbeiding av kretsen kan sees i videoen gitt på slutten.

Begrensning av kretsen

Denne lille kretsen kan fungere skikkelig, men den har en enorm begrensning. Denne kretsen er ikke egnet for å levere høy effekt og har inngangsspenningsbegrensning. Effektiviteten er også veldig dårlig. For å overvinne denne begrensningen, kan en push-pull-topologi ved hjelp av transistorer eller MOSFETs konstrueres. For bedre og optimalisert effektivitet er det imidlertid bedre å bruke riktig IC-er for trådløs overføringsdriver.

For å forbedre overføringsavstanden, vikle opp spolen ordentlig og øke nr. av svinger i spolen.

Anvendelser av trådløs kraftoverføring

Trådløs kraftoverføring (WPT) er et mye diskutert tema i elektronikkindustrien. Denne teknologien vokser raskt i forbrukerelektronikkmarkedet for smarttelefoner og ladere.

Det er utallige fordeler med WPT. Noen av dem er forklart nedenfor:

For det første, i moderne strømbehovsområde, kan WPT eliminere det tradisjonelle ladesystemet ved å erstatte de kablede ladeløsningene. Alle bærbare forbruksvarer krever sitt eget ladesystem, trådløs strømoverføring kan løse dette problemet ved å tilby en universell trådløs strømløsning for alle de bærbare enhetene. Det er allerede mange enheter tilgjengelig i markedet med innebygd trådløs strømløsning som smartklokke, smarttelefon etc.

En annen fordel med WPT er at den lar designeren lage helt vanntett produkt. Ettersom den trådløse ladeløsningen ikke trenger strømporten, kan enheten gjøres på en måte som er vanntett.

Det tilbyr også et bredt spekter av ladeløsninger på en effektiv måte. Strømforsyningen varierer opptil 200W, med svært lavt tap av kraftoverføring.

En stor fordel med trådløs kraftoverføring er at produktets levetid kan økes ved å forhindre fysiske skader på grunn av laderinnføring over kontaktene eller portene. Flere enheter kan lades fra en enkelt dock. Elektronikk kjøretøy kan også lades ved hjelp av trådløs strømoverføring mens bilen er parkert.

Trådløs energioverføring kan ha store applikasjoner, og mange store selskaper som Bosch, IKEA, Qi jobber med noen futuristiske løsninger ved hjelp av trådløs kraftoverføring.