Безжично зарядно устройство: 7 стъпки (със снимки)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2025-01-23 14:36

В тази инструкция ще научите как да създадете свое собствено безжично зарядно устройство за всяко устройство.

Безжичните техники за захранване основно попадат в две категории, безрадиационни и излъчващи. В техники с близко поле или без излъчване, мощността се предава чрез магнитни полета, използващи индуктивно свързване между намотки от тел, или чрез електрически полета, използващи капацитивно свързване между метални електроди. Индуктивното свързване е най -широко използваната безжична технология; неговите приложения включват зареждане на ръчни устройства като телефони и електрически четки за зъби, RFID тагове и зарядни устройства за имплантируеми медицински устройства като изкуствени сърдечни пейсмейкъри или електрически превозни средства.

Какво е индуктивно свързване:

При индуктивно свързване (електромагнитна индукция или индуктивен трансфер на мощност, IPT), мощността се предава между намотките на проводник чрез магнитно поле. Намотките на предавателя и приемника заедно образуват трансформатор (вижте диаграмата). Променлив ток (AC) през бобината на предавателя (L1) създава осцилиращо магнитно поле (B) по закона на Ампер. Магнитното поле преминава през приемната намотка (L2), където индуцира променлив EMF (напрежение) по закона на Фарадей за индукция, който създава променлив ток в приемника. Индуцираният променлив ток може или да задвижва товара директно, или да бъде коригиран към постоянен ток (DC) от токоизправител в приемника, който задвижва товара.

Резонансно индуктивно свързване

Според теорията на свързания режим, предложена от Марин Солячич в MIT, резонансното индуктивно свързване (електродинамично свързване, [12] силно свързан магнитен резонанс) е форма на индуктивно свързване, при което мощността се предава от магнитни полета (В, зелено) между две резонансни схеми (настроени схеми), една в предавателя и една в приемника (вижте диаграмата, вдясно). Всяка резонансна верига се състои от бобина от проводник, свързана към кондензатор, или от саморезонансна бобина или друг резонатор с вътрешен капацитет. Двамата са настроени да резонират на една и съща резонансна честота. Резонансът между бобините може значително да увеличи свързването и преноса на мощност.

Ако искате да научите повече по темата, следвайте тази връзка:

en.wikipedia.org/wiki/Wireless_power_trans…

Стъпка 1: КАКВО ЩЕ ИМАТЕ ТРЯБВА !!!!

За начало ще ви трябват следните компоненти:

Дот печатна платка (x1)

тел с дебелина 1 мм (7 м)

IC 7805 (x1)

IRFZ44N MOSFET (x4)

IR2110 MOSFET драйвер IC (x2)

555 таймер IC (x1)

CD4049 IC (X1)

10K гарнитура за подстригване [103] (x1)

10k резистор (x4)

10 OHM резистор (x4)

0.1uF кондензатор [104] (x5)

10nf кондензатор [103] (x1)

2.2nF кондензатор [222] (x1)

10uF кондензатор [електролитен] (x3)

47uF кондензатор [електролитен] (x1)

47nF кондензатор [полиестер] (x2)

Винтови клеми

IN5819 диод Шотки (x6)

Мини USB конектор [мъжки] (x1)

DC - DC 5v Buck конвертор

Така че нека започнем с изграждането.

Стъпка 2: Навиване на бобините !!?

навиването на перфектна спирална бобина е малко сложно. Ето моят начин за навиване на бобината. Първо изрежете с картон малък кръг с диаметър 1 см, залепете го върху парче картон и направете дупка в центъра. СЕГА вземете телта с дебелина 1 мм и я прекарайте през отвора, направен в центъра (това е допълнителен проводник за електрически връзки). Нанесете много лепило върху повърхността и започнете да навивате, като заобикаляте кръга (лепилото помага да задържите намотката на място). Продължавайте да навивате, докато броят на завоите стане 30. Направете 2 такива вида еднакви бобини.

Стъпка 3: Направете мярка:

Ако имате LCR метър, можете да пропуснете тази стъпка. Ако нямате LCR метър, изградете измервател на индуктивност от Arduino Uno и оп-усилвател (LM339). Взех тази схема от следния уебсайт, можете да намерите повече информация за този измервателен уред в самия уебсайт (кодът е достъпен и в самия уебсайт)

Сега измерете индуктивността на намотките с този измервателен уред и ако имате всички условия, същите като моите, тел с дебелина 1.0 мм, вътрешен диаметър на бобината = 1.0 см, брой завои = 30. трябва да получите индуктивността на намотката около 21,56 uH 26,08 uH поради неизвестна грешка. След като получите индуктивността, трябва да изчислите резонансната честота на веригата LC. По формулата: F = 1 / (2*pi*sq-rt (LC)) можете да използвате този онлайн калкулатор, за да изчислите честотата на резонанса.https://www.deephaven.co.uk/lc.html В моя случай L = 26.08 uH и C = 47 nF, което дава резонансната честота F = 143.75 Khz. сега трябва да изградим осцилаторна верига, чието трептене е с честота 143.75 Khz.

Стъпка 4: Осцилаторната верига …

Има много начини за създаване на осцилаторна верига. В тази верига ще използваме 555 таймер IC за генериране на сигнал от 143.75 Khz, но това не е достатъчно за задвижване на LC веригата (предавателна бобина с последователно кондензатор). така че ние трябва да изградим H мост MOSFET драйвер верига за задвижване на LC верига. https://microcontrollerslab.com/how-to-make-h-bridg… направи верига за задвижване на LC веригата. Просто следвайте схемата, която съм прикрепил тук. РАБОТА: Индикаторният таймер 555 в стабилен мултивибратор с 50% работен цикъл произвежда необходимия осцилиращ сигнал, който се подава към IR2110 IC. Пълният H мост Мосфет веригата на водача ще изведе квадратна вълна, когато входовете A = D и B = C и B (C) са обърнато състояние на A (D). Така че за постигане на това се използва инверторна интегрална схема (4049). Това осцилиращо напрежение създава синусоидален ток през бобината на предавателя, който индуцира магнитно поле около него. Когато приемната намотка паралелно с кондензатор, чиято резонансна честота, същата като тази на бобината на предавателя, е поставена в нейното магнитно поле, се индуцира ток. индуцираният ток се преобразува в постоянен ток с помощта на мостов токоизправител и се регулира до 5 V DC за зареждане на мобилния телефон с помощта на доларов преобразувател.

Тези, които искат да направят печатната версия на този проект, прикачих и файловете на борда на Eagle, проверете го.

Стъпка 5: #Крайна мярка:

Сега, след като изградите всички схеми според схемата, проверете всичко и също измерете всичко. Отново, ако имате някакво устройство за измерване на честотата, тогава е добре, ако не просто качите следния код в Arduino Uno. уеб адрес:

Измерете честотата на 3 -ия щифт на IC 555 таймера. Докато измервате честотата, регулирайте 10K подреждащия пот, за да получите необходимата честота (т.е. 143.75 Khz). Сега вземете мултиметров измерване на следните параметри: Входно напрежение [Vin] (т.е., проверете дали е точно 12 V или не.. Входен ток [Iin] (т.е. ток към веригата от 12 v захранване). Изходен ток [Iout] (т.е. ток към мобилния от преобразувател на долари). Изчисления: Pin = Vin * IinPout = Vout * IoutEfficiency (n) = Pout / PinMy показания: Vin = 11.8 V; Iin = 310 mA; Vout = 5,1 V; Vin = 290 mA, което дава ефективност от 40,4%

Стъпка 6: #Корпусът

Рециклирах старата мобилна кутия като корпус, както можете да видите на изображението. След като сте направили, можете да зареждате мобилно устройство или всяко устройство, което изисква 5 волта, токът на зареждане е 300 mA. (Което е малко бавно за мобилни устройства). Изходната мощност може да се увеличи допълнително, но ефективността ще намалее. Както можете да видите, че съм свързал мини USB конектор на изхода на доларовия конвертор. Това може да бъде свързано към всяко устройство и може да се зарежда безжично.

Стъпка 7: Момент на истината !!

ЗАЩО ТОЛКОВА НЕДОСТАТЪЧНА:

Както можете да забележите, ефективността на това е много ниска, но защо? Това се дължи на лошо свързване на въздуха, ефект на кожата и грешка в индуктивността на ръчно навитата намотка и честотата на самата осцилаторна верига не е стабилна.

така че как да преодолеем тези проблеми ??? добре, можем да използваме специален тип тел, наречен LITZ WIRE, за да преодолее ефекта на кожата. Ефектът, при който токът преминава само през определена дълбочина на проводника при висока честота, е известен като ефект на кожата. Можем също да използваме феритна основа за увеличаване на индуктивността и ефективно увеличаване на свързването на две намотки. Разбира се, в онлайн магазините има много бобини с горните изисквания, които могат да се използват за повишаване на ефективността на безжичното зарядно устройство.

Ако искате да изградите това за демонстрационни цели, горните бобини са достатъчни. Но, ако искате да използвате това за всякакви ежедневни цели, предлагам ви да си купите онлайн.

Ако този проект ви харесва и ви се стори информативен и полезен, моля, гласувайте за моя проект.

Благодаря ти.