Простая схема беспроводной передачи энергии для свечения светодиода

Концепция беспроводной передачи электроэнергии не нова. Впервые это продемонстрировал Никола Тесла в 1890 году. Никола Тесла ввел электродинамическую индукцию или резонансную индуктивную связь, зажигая три лампочки с расстояния 60 футов от источника питания. Мы также создали катушку Mini Tesla Coil для передачи энергии.

Беспроводная передача электроэнергии или WET - это процесс подачи энергии через воздушный зазор без использования каких-либо проводов или физической связи. В этой беспроводной системе передающее устройство генерирует изменяющееся во времени или высокочастотное электромагнитное поле, которое передает мощность на приемное устройство без какого-либо физического соединения. Приемное устройство извлекает мощность из магнитного поля и подает ее на электрическую нагрузку. Поэтому для преобразования электричества в электромагнитное поле используются две катушки в качестве катушки передатчика и катушки приемника. Катушка передатчика питается от переменного тока и создает магнитное поле, которое далее преобразуется в полезное напряжение на катушке приемника.

В этом проекте мы построим базовую схему беспроводного передатчика с низким энергопотреблением для свечения светодиода.

Необходимые компоненты

1. Транзистор BC 549
2. СВЕТОДИОД
3. Макеты
4. Подключите провода
5. Резисторы 1,2 кОм
6. Медные провода
7. Аккумулятор 1,5 В

Принципиальная электрическая схема

Схема беспроводной передачи электроэнергии для свечения светодиода проста и представлена ​​на изображении ниже. Она состоит из двух частей: передатчика и приемника.

На стороне передатчика катушки подключены поперек коллектора транзистора, 17 поворачиваются с обеих сторон. Приемник состоит из трех компонентов - транзистора, резистора и катушки индуктивности с воздушным сердечником или медной катушки. На приемной стороне есть светодиод, подключенный к 34 виткам медной катушки.

Строительство цепи беспроводной передачи энергии

Здесь используется транзистор NPN, здесь можно использовать любой базовый транзистор NPN, например BC547.

Катушка является важной частью беспроводной передачи энергии, и ее следует строить осторожно. В этом проекте катушки сделаны из медной проволоки 29AWG. Формирование катушки с отводом по центру выполняется на стороне передатчика. используется цилиндрическая обертка катушки, такая как труба из ПВХ, для намотки катушки.

Для передатчика намотайте провод до 17 витков, затем петлю для подключения центрального отвода и снова сделайте 17 витков катушки. А для приемника сделайте 34 витка обмотки катушки без центрального отвода.

Работа беспроводной цепи передачи электроэнергии

Обе схемы построены на макетной плате и питаются от батареи 1,5 В. Схема не может использоваться для источника питания напряжением более 1,5 В, поскольку транзистор может нагреваться из-за чрезмерного рассеивания мощности. Однако для большей мощности требуются дополнительные схемы управления.

Эта беспроводная передача электроэнергии основана на методе индуктивной связи. Схема состоит из двух частей - передатчика и приемника.

В секции передатчика транзистор генерирует высокочастотный переменный ток через катушку, а катушка создает вокруг себя магнитное поле. Когда катушка находится в центре, обе стороны катушки начинают заряжаться. Одна сторона катушки подключена к резистору, а другая сторона подключена к клемме коллектора NPN-транзистора. Во время зарядки базовый резистор начинает проводить ток, что в конечном итоге включает транзистор. Затем транзистор разряжает катушку индуктивности, поскольку эмиттер соединен с землей. Эта зарядка и разрядка индуктора создает очень высокочастотный колебательный сигнал, который далее передается в виде магнитного поля.

На стороне приемника это магнитное поле передается в другую катушку, и по закону индукции Фарадея катушка приемника начинает вырабатывать напряжение ЭДС, которое в дальнейшем используется для зажигания светодиода.

Схема тестируется на макетной плате со светодиодом, подключенным к приемнику. Подробную работу схемы можно увидеть на видео, приведенном в конце.

Ограничение схемы

Эта небольшая схема может работать правильно, но у нее есть огромное ограничение. Эта схема не подходит для выдачи высокой мощности и имеет ограничение входного напряжения. КПД тоже очень плохой. Чтобы преодолеть это ограничение, можно создать двухтактную топологию с использованием транзисторов или полевых МОП-транзисторов. Однако для лучшей и оптимальной эффективности лучше использовать соответствующие микросхемы драйверов беспроводной передачи.

Чтобы улучшить дальность передачи, правильно намотайте катушку и увеличьте число. витков в катушке.

Применение беспроводной передачи энергии

Беспроводная передача энергии (WPT) - широко обсуждаемая тема в электронной промышленности. Эта технология быстро растет на рынке бытовой электроники для смартфонов и зарядных устройств.

WPT дает бесчисленное множество преимуществ. Некоторые из них описаны ниже:

Во-первых, в современной области требований к мощности WPT может устранить традиционную систему зарядки, заменив решения для проводной зарядки. Любые портативные потребительские товары требуют собственной системы зарядки, беспроводная передача энергии может решить эту проблему, предоставив универсальное беспроводное решение для питания всех этих портативных устройств. На рынке уже есть много устройств со встроенным беспроводным питанием, таких как умные часы, смартфон и т. Д.

Еще одним преимуществом WPT является то, что он позволяет дизайнеру создавать полностью водонепроницаемые изделия. Поскольку решение для беспроводной зарядки не требует порта питания, устройство можно сделать водонепроницаемым.

Он также предлагает широкий спектр эффективных решений для зарядки. Подача мощности составляет до 200 Вт с очень низкими потерями при передаче мощности.

Основным преимуществом беспроводной передачи энергии является то, что срок службы продукта может быть увеличен за счет предотвращения физических повреждений из-за вставки зарядного устройства через разъемы или порты. От одной док-станции можно заряжать несколько устройств. Электронное транспортное средство также можно заряжать с помощью беспроводной передачи энергии во время стоянки автомобиля.

Беспроводная передача энергии может иметь огромные применения, и многие крупные компании, такие как Bosch, IKEA, Qi, работают над некоторыми футуристическими решениями с использованием беспроводной передачи энергии.