- Súčasti sú povinné
- Schéma zapojenia
- Konštrukcia obvodu na bezdrôtový prenos energie
- Fungovanie obvodu bezdrôtového prenosu elektrickej energie
- Obmedzenie okruhu
- Aplikácie bezdrôtového prenosu energie
Koncept bezdrôtového prenosu elektrickej energie nie je nový. Prvýkrát to demonštroval Nikola Tesla v roku 1890. Nikola Tesla predstavil elektrodynamickú indukciu alebo rezonančnú indukčnú väzbu rozsvietením troch žiaroviek zo vzdialenosti 60 stôp od zdroja energie. Taktiež sme zostrojili Mini Tesla cievku na prenos energie.
Bezdrôtový prenos elektriny alebo mokrý je proces dodávajúci energiu cez vzduchovú medzeru bez použitia akýchkoľvek drôtov alebo fyzického spojenia. V tomto bezdrôtovom systéme generuje vysielacie zariadenie časovo premenné alebo vysokofrekvenčné elektromagnetické pole, ktoré prenáša energiu do prijímacieho zariadenia bez fyzického spojenia. Prijímacie zariadenie získava energiu z magnetického poľa a dodáva ju do elektrickej záťaže. Preto sa na premenu elektriny na elektromagnetické pole používajú dve cievky ako vysielacia a prijímacia cievka. Cievka vysielača je napájaná striedavým prúdom a vytvára magnetické pole, ktoré sa ďalej prevádza na použiteľné napätie cez cievku prijímača.
V tomto projekte postavíme základný obvod bezdrôtového vysielača s nízkym výkonom, ktorý bude svietiť LED.
Súčasti sú povinné
- Tranzistor BC 549
- LED
- Nepájivé pole
- Pripojte drôty
- Rezistory 1,2k
- Medené drôty
- 1,5V batéria
Schéma zapojenia
Schémy bezdrôtového prenosu elektriny na svietenie LED sú jednoduché a je možné ich vidieť na nasledujúcom obrázku. Má dve časti, vysielač a prijímač.
Na strane vysielača sú cievky spojené cez kolektor tranzistora, 17 sa otáča na oboch stranách. Prijímač je skonštruovaný z troch komponentov - tranzistora, rezistora a centrálneho induktora so vzduchovým jadrom alebo medenej cievky. Strana prijímača má LED pripojenú cez 34 závitov medenej cievky.
Konštrukcia obvodu na bezdrôtový prenos energie
Tu je použitým tranzistorom NPN Transistor, tu je možné použiť akýkoľvek základný NPN tranzistor, napríklad BC547.
Cievka je rozhodujúcou súčasťou bezdrôtového prenosu energie a mala by sa budovať opatrne. V tomto projekte sú cievky vyrobené z medeného drôtu 29AWG. Tvorba cievky v strede sa uskutočňuje na strane vysielača. sa používa a na navinutie cievky je potrebný valcový obal cievky, ako je PVC rúrka.
U vysielača naviňte drôt na 17 závitov, potom slučku pre pripojenie stredovým kohútikom a znova urobte 17 závitov cievky. A pre prijímač urobte 34 závitov vinutia cievky bez stredového kohútika.
Fungovanie obvodu bezdrôtového prenosu elektrickej energie
Oba obvody sú skonštruované na nepájivej doske a sú napájané pomocou 1,5 V batérie. Obvod nemožno použiť na napájanie s napätím vyšším ako 1,5 voltu, pretože tranzistor sa môže zahriať na nadmerný stratový výkon. Pre väčšie hodnotenie sú však potrebné ďalšie budiace okruhy.
Tento bezdrôtový prenos elektrickej energie je založený na technike indukčnej väzby. Obvod sa skladá z dvoch častí - vysielač a prijímač.
V sekcii vysielača vytvára tranzistor vysokofrekvenčný striedavý prúd cez cievku a cievka okolo nej generuje magnetické pole. Keď je cievka v strede poklepaná, začnú sa jej dve strany nabíjať. Jedna strana cievky je pripojená k odporu a druhá strana je pripojená k kolektorovej svorke tranzistora NPN. Počas nabíjania začne základný rezistor viesť, čo nakoniec zapne tranzistor. Tranzistor potom vybije induktor, keď je emitor spojený so zemou. Toto nabíjanie a vybíjanie induktora produkuje kmitavý signál veľmi vysokej frekvencie, ktorý sa ďalej prenáša ako magnetické pole.
Na strane prijímača sa toto magnetické pole prenáša do druhej cievky a podľa Faradayovho zákona indukcie začne cievka prijímača produkovať napätie EMF, ktoré sa ďalej používa na rozsvietenie LED.
Obvod sa testuje na prepojovacom poli pomocou LED pripojenej cez prijímač. Detailné fungovanie obvodu je vidieť na videu na konci.
Obmedzenie okruhu
Tento malý obvod môže fungovať správne, ale má obrovské obmedzenia. Tento obvod nie je vhodný na vysoký výkon a má obmedzenie vstupného napätia. Účinnosť je tiež veľmi slabá. Na prekonanie tohto obmedzenia je možné zostrojiť push-pull topológie využívajúce tranzistory alebo MOSFET. Pre lepšiu a optimalizovanú účinnosť je však lepšie používať správne integrované obvody ovládača bezdrôtového prenosu.
Pre zlepšenie prenosovej vzdialenosti naviňte cievku správne a zväčšte č. závitov v cievke.
Aplikácie bezdrôtového prenosu energie
Bezdrôtový prenos energie (WPT) je v elektronickom priemysle často diskutovanou témou. Táto technológia rýchlo rastie na trhu so spotrebnou elektronikou pre smartphony a nabíjačky.
Výhody WPT sú nespočetné. Niektoré z nich sú vysvetlené nižšie:
Po prvé, v modernej oblasti s požiadavkami na napájanie môže WPT eliminovať tradičný systém nabíjania nahradením káblových riešení nabíjania. Akýkoľvek prenosný spotrebný tovar vyžaduje vlastný nabíjací systém, bezdrôtový prenos energie môže vyriešiť tento problém poskytnutím univerzálneho bezdrôtového riešenia napájania pre všetky tieto prenosné zariadenia. Na trhu už existuje veľa zariadení so zabudovaným bezdrôtovým riešením napájania, ako sú inteligentné hodinky, smartphone atď.
Ďalšou výhodou WPT je, že umožňuje návrhárovi vyrobiť úplne vodotesný výrobok. Pretože riešenie bezdrôtového nabíjania nepotrebuje napájací port, je možné zariadenie vyrobiť spôsobom, ktorý je odolný voči vode.
Efektívnym spôsobom tiež ponúka širokú škálu riešení nabíjania. Príkon sa pohybuje do 200 W s veľmi nízkou stratou prenosu energie.
Hlavnou výhodou bezdrôtového prenosu energie je, že životnosť produktu sa dá predĺžiť prevenciou fyzického poškodenia v dôsledku zasunutia nabíjačky cez konektory alebo porty. Z jedného doku je možné nabíjať viac zariadení. Elektronické vozidlo je možné nabíjať aj pomocou bezdrôtového prenosu energie počas státia automobilu.
Bezdrôtový prenos energie môže mať obrovské aplikácie a mnoho veľkých spoločností ako Bosch, IKEA, Qi pracuje na niektorých futuristických riešeniach využívajúcich bezdrôtový prenos energie.
