- Potrebne komponente
- Shema vezja
- Izdelava brezžičnega vezja za prenos moči
- Delovanje brezžičnega vezja za prenos električne energije
- Omejitev vezja
- Aplikacije brezžičnega prenosa moči
Koncept brezžičnega prenosa električne energije ni nov. Nikola Tesla ga je prvič prikazal leta 1890. Nikola Tesla je uvedel elektrodinamično indukcijsko ali resonančno induktivno sklopko tako, da je prižgal tri žarnice na razdalji 60 čevljev od vira energije. Za prenos energije smo zgradili tudi Mini Teslovo tuljavo.
Brezžični prenos električne energije ali WET je postopek za dobavo električne energije skozi zračno režo brez uporabe kablov ali fizične povezave. V tem brezžičnem sistemu oddajna naprava generira časovno spremenljivo ali visokofrekvenčno elektromagnetno polje, ki oddaja moč sprejemni napravi brez kakršne koli fizične povezave. Sprejemna naprava črpa moč iz magnetnega polja in jo napaja z električno obremenitvijo. Zato se za pretvorbo električne energije v elektromagnetno polje kot oddajna tuljava in sprejemna tuljava uporabljata dve tuljavi. Tuljava oddajnika se napaja z izmeničnim tokom in ustvarja magnetno polje, ki se nadalje pretvori v uporabno napetost na sprejemni tuljavi.
V tem projektu bomo zgradili osnovno brezžično oddajniško vezje z nizko močjo, ki bo svetilo LED.
Potrebne komponente
- Tranzistor BC 549
- LED
- Breadboards
- Priklopite žice
- 1,2k uporov
- Bakrene žice
- 1,5V baterija
Shema vezja
Sheme za brezžični prenos električne energije, da zasveti LED, so preproste in so razvidne na spodnji sliki. Ima dva dela, oddajnik in sprejemnik.
Na strani oddajnika so tuljave povezane preko kolektorja tranzistorja, 17 obratov na obeh straneh. In sprejemnik je izdelan iz treh komponent - tranzistorja, upora in induktorja zračnega jedra s središčem ali bakrene tuljave. Na strani sprejemnika je LED, ki je priključena na bakreno tuljavo z 34 obrati.
Izdelava brezžičnega vezja za prenos moči
Tu je uporabljeni tranzistor NPN tranzistor, tukaj je mogoče uporabiti kateri koli osnovni tranzistor NPN, kot je BC547.
Tuljava je ključni del brezžičnega prenosa energije in jo je treba skrbno graditi. V tem projektu so tuljave izdelane z uporabo bakrene žice 29AWG. Oblikovanje tuljave s središčem se izvede na strani oddajnika. za navijanje tuljave je potreben valjast ovitek tuljave, kot je PVC cev.
Za oddajnik navijajte žico do 17 obratov, nato zanko za centralno priključitev pipe in znova izvedite 17 obratov tuljave. In za sprejemnik naredite 34 obratov navitja tuljave brez sredinske pipe.
Delovanje brezžičnega vezja za prenos električne energije
Oba vezja sta zgrajena na plošči in se napajata z 1,5 V baterijo. Vezja ni mogoče uporabiti za napajanje več kot 1,5 volta, saj se lahko tranzistor segreje zaradi prekomerne izgube moči. Za večjo oceno pa so potrebni dodatni pogonski krogi.
Ta brezžični prenos električne energije temelji na tehniki induktivnega spenjanja. Vezje je sestavljeno iz dveh delov - oddajnika in sprejemnika.
V oddajnem odseku tranzistor generira visokofrekvenčni izmenični tok preko tuljave, tuljava pa okoli njega magnetno polje. Ko je tuljava na sredini, se obe strani tuljave začneta polniti. Ena stran tuljave je priključena na upor, druga pa na kolektorski terminal NPN tranzistorja. Med polnjenjem začne osnovni upor voditi, kar sčasoma vklopi tranzistor. Tranzistor nato izprazni induktor, ko je oddajnik povezan s tlemi. To polnjenje in praznjenje induktorja proizvaja zelo visoko frekvenčni nihajni signal, ki se nadalje prenaša kot magnetno polje.
Na strani sprejemnika se to magnetno polje prenese v drugo tuljavo in po Faradayevem zakonu indukcije sprejemna tuljava začne proizvajati EMF napetost, ki se nadalje uporablja za osvetlitev LED.
Vezje je preizkušeno na plošči z LED, priključenim na sprejemnik. Podrobno delovanje vezja je razvidno iz videoposnetka na koncu.
Omejitev vezja
Ta majhen krog lahko deluje pravilno, vendar ima velike omejitve. To vezje ni primerno za visoko moč in ima omejitev vhodne napetosti. Tudi učinkovitost je zelo slaba. Da bi odpravili to omejitev, lahko izdelamo potisne topologije z uporabo tranzistorjev ali MOSFET-jev. Vendar je za boljšo in optimizirano učinkovitost bolje uporabiti ustrezne IC-je gonilnikov za brezžični prenos.
Če želite izboljšati razdaljo prenosa, pravilno navite tuljavo in povečajte št. obratov v tuljavi.
Aplikacije brezžičnega prenosa moči
Brezžični prenos moči (WPT) je široko obravnavana tema v elektronski industriji. Ta tehnologija hitro raste na trgu potrošniške elektronike za pametne telefone in polnilnike.
Prednosti WPT so neštete. Nekateri izmed njih so razloženi spodaj:
Prvič, na sodobnem področju porabe energije lahko WPT odpravi tradicionalni polnilni sistem z zamenjavo žičnih polnilnih rešitev. Vsako prenosno potrošniško blago potrebuje lasten polnilni sistem, brezžični prenos moči lahko reši to težavo z zagotavljanjem univerzalne brezžične napajalne rešitve za vse te prenosne naprave. Na trgu je že na voljo veliko naprav z vgrajeno brezžično napajalno rešitvijo, kot so pametna ura, pametni telefon itd.
Druga prednost WPT je, da omogoča oblikovalcu, da naredi popolnoma vodoodporen izdelek. Ker rešitev za brezžično polnjenje ne potrebuje napajalnih vrat, je naprava lahko izdelana tako, da je vodoodporna.
Na učinkovit način ponuja tudi široko paleto rešitev za polnjenje. Napajanje se giblje do 200 W z zelo majhno izgubo prenosa moči.
Glavna prednost brezžičnega prenosa moči je, da lahko življenjsko dobo izdelka podaljšate tako, da preprečite fizične poškodbe zaradi vstavitve polnilnika v priključke ali vrata. Več naprav lahko polnite iz ene postaje. Elektronsko vozilo lahko med parkiranjem avtomobila polnite tudi z brezžičnim prenosom moči.
Brezžični prenos energije ima lahko ogromno aplikacij in številna velika podjetja, kot so Bosch, IKEA, Qi, delajo na nekaterih futurističnih rešitvah z uporabo brezžičnega prenosa energije.