Brezžični polnilnik DIY: 7 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

V tem navodilu boste vedeli, kako sestaviti svoj brezžični polnilnik za katero koli napravo. KAKO?

Brezžične tehnike napajanja v glavnem spadajo v dve kategoriji, brez sevanja in sevanje. V tehnikah bližnjega polja ali brez sevanja se moč prenaša z magnetnimi polji z uporabo induktivne sklopke med tuljavami žice ali z električnimi polji z uporabo kapacitivne sklopke med kovinskimi elektrodami. Induktivna sklopka je najbolj razširjena brezžična tehnologija; njegove aplikacije vključujejo polnjenje ročnih naprav, kot so telefoni in električne zobne ščetke, oznake RFID in polnilci za implantacijske medicinske pripomočke, kot so umetni srčni spodbujevalniki ali električna vozila.

Kaj je induktivna sklopka:

Pri induktivni sklopki (elektromagnetna indukcija ali induktivni prenos moči, IPT) se moč prenaša med tuljavami žice z magnetnim poljem. Tuljave oddajnika in sprejemnika skupaj tvorijo transformator (glej diagram). Izmenični tok (AC) skozi tuljavo oddajnika (L1) ustvarja nihajoče magnetno polje (B) po Amperovem zakonu. Magnetno polje prehaja skozi sprejemno tuljavo (L2), kjer inducira izmenični EMF (napetost) po Faradayjevem zakonu indukcije, ki v sprejemniku ustvari izmenični tok. na enosmerni tok (DC) z usmernikom v sprejemniku, ki poganja obremenitev.

Resonantna induktivna sklopka

Po teoriji vezanega načina, ki jo je Marin Soljačić predlagal na MIT, je resonančna induktivna sklopka (elektrodinamična sklopka, [12] močno vezana magnetna resonanca) oblika induktivne sklopke, pri kateri moč prenašajo magnetna polja (B, zelena) med dvema resonancama vezja (uglašena vezja), enega v oddajniku in enega v sprejemniku (glej diagram desno). Vsako resonančno vezje je sestavljeno iz tuljave žice, povezane s kondenzatorjem, ali samorezonančne tuljave ali drugega resonatorja z notranjo kapacitivnostjo. Oba sta nastavljena tako, da resonirata na isti resonančni frekvenci. Rezonanca med tuljavami lahko močno poveča sklopko in prenos moči.

Če želite izvedeti več o temi, sledite tej povezavi:

en.wikipedia.org/wiki/Wireless_power_trans…

1. korak: KAJ POTREBUJETE !!!!!

Za začetek boste potrebovali naslednje komponente:

Dot PCB Board (x1)

žica debeline 1 mm (7 m)

IC 7805 (x1)

MOSFET IRFZ44N (x4)

Gonilnik za MOSFET IR2110 IC (x2)

555 časovnik IC (x1)

CD4049 IC (X1)

10K trim lonec [103] (x1)

10k upor (x4)

10 OHM upor (x4)

0,1uF kondenzator [104] (x5)

10nf kondenzator [103] (x1)

2.2nF kondenzator [222] (x1)

10uF kondenzator [elektrolitski] (x3)

47uF kondenzator [elektrolitski] (x1)

47nF kondenzator [poliester] (x2)

Vijačne sponke

IN5819 schotky dioda (x6)

Mini USB priključek [moški] (x1)

DC - DC 5v Buck pretvornik

Torej začnimo z gradnjo.

2. korak: navijanje tuljav !!?

navijanje popolne spiralne tuljave je nekoliko težavno. Tukaj je moj način navijanja tuljave. Najprej z kartonom izrežite majhen krog s premerom 1 cm, ga lepite na kos kartona in v sredini naredite luknjo. Sedaj vzemite žico debeline 1 mm in jo speljite skozi luknjo, narejeno na sredini (to je dodaten del žice za električne povezave). Na površino nanesite veliko lepila in začnite navijati po krogu (lepilo pomaga držati navitje na mestu). Navijte, dokler število zavojev ne postane 30. Naredite 2 enaki vrsti enakih tuljav.

3. korak: naredite ukrep:

Če imate merilnik LCR, lahko ta korak preskočite. Če nimate merilnika LCR, sestavite merilnik induktivnosti iz Arduino Uno in op-amp (LM339). To vezje sem vzel z naslednjega spletnega mesta, več informacij o tem merilniku induktivnosti najdete na samem spletnem mestu. (Koda je na voljo tudi na samem spletnem mestu)

S tem merilnikom izmerite induktivnost tuljav in če imate vse enake pogoje kot moja, je žica debeline 1,0 mm, notranji premer tuljave = 1,0 cm, število zavojev = 30. Morali bi dobiti induktivnost tuljava okoli 21,56 uH 26,08 uH zaradi neznane napake. Zdaj, ko dobite induktivnost, morate izračunati resonančno frekvenco vezja LC. Glede na formulo: F = 1 / (2*pi*sq-rt (LC)) lahko uporabite ta spletni kalkulator za izračun frekvence resonance.https://www.deephaven.co.uk/lc.htmlV mojem primeru je L = 26,08 uH in C = 47 nF, kar daje resonančno frekvenco F = 143,75 Khz. zdaj moramo zgraditi oscilatorno vezje, katerega nihanje je s frekvenco 143,75 Khz.

4. korak: Oscilatorno vezje …

Obstaja veliko načinov za izdelavo oscilatornega vezja. V tem vezju bomo uporabili časovnik IC 555 za izdelavo signala 143,75 Khz, vendar to ni dovolj za pogon vezja LC (tuljava oddajnika s kondenzatorjem v seriji). zato moramo za pogon vezja LC zgraditi vezje mosfet H most. https://microcontrollerslab.com/how-to-make-h-bridg… S sklicevanjem na vezje na zgornji spletni strani in nekaj manjših sprememb, ki jih imam naredil vezje za pogon LC tokokroga. Samo sledite vezju, ki sem ga tukaj priključil. DELO: Časovnik IC 555 v stabilnem multivibratorju s 50% obratovalnim ciklom proizvaja potreben nihajni signal, ki se napaja na IR2110 IC. Mosfetov gonilniški tokokrog bo oddajal kvadratni val, ko so vhodi A = D in B = C in B (C) obrnjeno stanje A (D). Za to se torej uporablja inverterski IC (4049). Ta nihajoča napetost ustvarja sinusni tok skozi oddajniško tuljavo, ki inducira magnetno polje okoli nje. Ko sprejemna tuljava vzporedno s kondenzatorjem, katerega resonančna frekvenca, ki je enaka frekvenci oddajniške tuljave, vnese v tok magnetnega polja. inducirani tok se pretvori v enosmerni tok z mostičnim usmernikom in regulira na 5 V DC za polnjenje mobilnega telefona s pretvornikom dolarja.

Tistim, ki želijo narediti tiskano različico tega projekta, sem priložil tudi datoteke plošče Eagle, preverite.

5. korak: #Končni ukrep:

Zdaj, ko zgradite vsa vezja v skladu s shemo, preverite vse in tudi izmerite vse. Spet, če imate kakšno napravo za merjenje frekvence, potem je v redu, če ne samo naložite naslednjo kodo v Arduino Uno. spletni naslov:

Izmerite frekvenco na tretjem zatiču časovnika IC 555. Med merjenjem frekvence prilagodite 10K trim lonec, da dobite zahtevano frekvenco (tj. 143,75 Khz). Zdaj merite na več metrih naslednje parametre: Vhodna napetost [Vin] (tj., preverite, ali je natančno 12 V ali ne. Izhodni tok [Iout] (tj. Tok na mobilno napravo iz pretvornika dolarjev). Izračuni: Pin = Vin * IinPout = Vout * IoutEfficiency (n) = Pout / PinMy odčitki: Vin = 11,8 V; Iin = 310 mA; Vout = 5,1 V; Vin = 290 mA, kar daje izkoristek 40,4%

6. korak: #Ohišje

Kot ohišje sem recikliral staro mobilno škatlo, kot vidite na sliki. Ko to storite, lahko polnite mobilno napravo ali katero koli napravo, ki potrebuje 5 voltov, polnilni tok je 300 mA.. Izhodna moč se lahko še poveča, učinkovitost pa se bo zmanjšala. Kot lahko vidite, sem priključil mini USB priključek na izhodu pretvornika. To je mogoče povezati s katero koli napravo in jo brezžično napolniti.

7. korak: Trenutek resnice !!!

ZAKAJ TAKO POMANJKLJIVO:

Kot lahko opazite, je učinkovitost tega zelo nizka, ampak zakaj? To je posledica slabe povezave zraka, kožnega učinka in napake v induktivnosti ročno navite tuljave, frekvenca oscilatornega kroga pa ni stabilna.

kako torej premagati te težave ??? dobro, lahko uporabimo posebno vrsto žice, imenovano LITZ WIRE, za premagovanje kožnega učinka. Učinek, pri katerem tok prehaja le skozi določeno globino prevodnika pri visoki frekvenci, je znan kot kožni učinek. Za povečanje induktivnosti in učinkovito povezovanje dveh tuljav lahko uporabimo tudi feritno bazo. Seveda je v spletnih trgovinah veliko tuljav z zgornjimi zahtevami, ki jih je mogoče uporabiti za povečanje učinkovitosti brezžičnega polnilnika.

Če želite to zgraditi za predstavitvene namene, zadostujejo zgornje tuljave. Če pa želite to uporabiti za vsakodnevne namene, predlagam, da jo kupite na spletu.

Če vam je ta projekt všeč in se vam je zdel zanimiv in koristen, glasujte za moj projekt.

Hvala vam.