Carregador sense fils de bricolatge: 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

En aquest instructiu, sabreu com construir el vostre propi carregador sense fils per a qualsevol dispositiu.

Les tècniques d’alimentació sense fils es divideixen principalment en dues categories: no radiativa i radiativa. En tècniques de camp proper o no radiatives, la potència es transfereix mitjançant camps magnètics mitjançant un acoblament inductiu entre bobines de fil, o mitjançant camps elèctrics mitjançant un acoblament capacitiu entre elèctrodes metàl·lics. L’acoblament inductiu és la tecnologia sense fils més utilitzada; Les seves aplicacions inclouen la càrrega de dispositius de mà com ara telèfons i raspalls de dents elèctrics, etiquetes RFID i carregadors per a dispositius mèdics implantables, com ara marcapassos cardíacs artificials o vehicles elèctrics.

Què és l'acoblament inductiu:

En l'acoblament inductiu (inducció electromagnètica o transferència de potència inductiva, IPT), la potència es transfereix entre bobines de fil per un camp magnètic. Les bobines del transmissor i del receptor formen un transformador (vegeu el diagrama). Un corrent altern (CA) a través de la bobina del transmissor (L1) crea un camp magnètic oscil·lant (B) segons la llei d'Ampere. El camp magnètic passa a través de la bobina receptora (L2), on indueix un CEM alternatiu (tensió) per la llei d’inducció de Faraday, que crea un corrent altern al receptor. El corrent altern induït pot accionar directament la càrrega o ser rectificat. a corrent continu (CC) per un rectificador del receptor, que condueix la càrrega.

Acoblament inductiu ressonant

Segons la teoria del mode acoblat proposada per Marin Soljačić al MIT, l'acoblament inductiu ressonant (acoblament electrodinàmic, [12] ressonància magnètica fortament acoblada) és una forma d'acoblament inductiu en què la potència es transfereix mitjançant camps magnètics (B, verd) entre dos ressonants circuits (circuits sintonitzats), un al transmissor i un al receptor (vegeu el diagrama, a la dreta). Cada circuit ressonant consisteix en una bobina de fil connectada a un condensador, o una bobina autoresonant o un altre ressonador amb capacitat interna. Els dos estan sintonitzats per ressonar a la mateixa freqüència de ressonància. La ressonància entre les bobines pot augmentar considerablement l'acoblament i la transferència de potència.

SI voleu obtenir més informació sobre el tema, seguiu aquest enllaç:

en.wikipedia.org/wiki/Wireless_power_trans…

Pas 1: EL QUE NECESSITARÀS !!!!

Per començar, necessitareu els components següents:

Tauler de punts PCB (x1)

filferro d'1 mm de gruix (7 m)

IC 7805 (x1)

MOSFET IRFZ44N (x4)

IC controlador MOSFET IR2110 (x2)

IC temporitzador 555 (x1)

CD4049 IC (X1)

Pot de retall 10K [103] (x1)

10k resistència (x4)

10 ohm resistència (x4)

Condensador 0.1uF [104] (x5)

Condensador 10nf [103] (x1)

Condensador 2.2nF [222] (x1)

Condensador 10uF [electrolític] (x3)

Condensador de 47uF [electrolític] (x1)

Condensador de 47 nF [polièster] (x2)

Terminals de cargol

IN5819 díode schotky (x6)

Mini connector USB [mascle] (x1)

Convertidor DC - DC 5v Buck

Comencem, doncs, amb la compilació.

Pas 2: Bobinar les bobines !!?

bobinar una bobina espiral perfecta és una mica complicat. Aquí teniu la meva manera de bobinar la bobina. Primer de tot, talleu un petit cercle de 1 cm de diàmetre amb un cartró, enganxeu-lo a un tros de cartró i feu un forat al centre. això és una mica de cable addicional per a les connexions elèctriques). Apliqueu molta cola a la superfície i comenceu a enrotllar-vos donant la volta al cercle (la cola ajuda a mantenir el bobinat al seu lloc). Seguiu enrotllant fins que el nombre de voltes es converteixi en 30. Feu 2 tipus de bobines idèntiques.

Pas 3: feu una mesura:

Si teniu un comptador LCR, podeu ometre aquest pas. Si no teniu un comptador LCR, construïu un mesurador d’inductància des d’un Arduino Uno i un amplificador operatiu (LM339). He pres aquest circuit del lloc web següent, podeu trobar més informació sobre aquest mesurador d’inductància al propi lloc web (el codi també està disponible al mateix lloc web)

Ara, mesureu la inductància de les bobines amb aquest mesurador i, si teniu totes les condicions iguals que les meves, que tenen un filferro de 1,0 mm de gruix, diàmetre interior de la bobina = 1,0 cm, nombre de voltes = 30, hauríeu d'obtenir la inductància de la bobina al voltant de 21,56 uH 26,08 uH a causa d’un error desconegut. Ara després d’obtenir la inductància, heu de calcular la freqüència de ressonància del circuit LC. Donada per la fórmula: F = 1 / (2 * pi * sq-rt (LC)) podeu utilitzar aquesta calculadora en línia per calcular la freqüència de ressonància. ara hem de construir el circuit de l’oscil·lador, l’oscil·lació de la qual és de la freqüència 143,75 Khz.

Pas 4: el circuit de l’oscil·lador …

Hi ha moltes maneres de fer un circuit oscil·lador. En aquest circuit utilitzarem un temporitzador IC 555 per produir un senyal de 143,75 Khz, però no és suficient per accionar el circuit LC (bobina del transmissor amb condensador en sèrie). així que hem de construir un circuit de controlador de mosfet pont H per conduir el circuit LC. https://microcontrollerslab.com/how-to-make-h-bridg … Amb referència al circuit del lloc web anterior i alguns canvis menors heu fet un circuit per accionar el circuit LC. Simplement seguiu el circuit que he adjuntat aquí. TREBALL: El temporitzador 555 IC del multivibrador Astable amb un cicle de treball del 50% produeix el senyal oscil·lant requerit que s’alimenta a l’IR2110 IC. El pont H complet El circuit del controlador Mosfet produirà una ona quadrada quan les entrades A = D i B = C i B (C) estiguin invertides en estat A (D). Per tant, s’utilitza un inversor IC (4049) per aconseguir-ho. Aquest voltatge oscil·lant crea un corrent sinusoidal a través de la bobina del transmissor que indueix un camp magnètic al seu voltant. el corrent induït es converteix a corrent continu mitjançant un rectificador de pont i es regula a 5 V CC per carregar el mòbil mitjançant un convertidor.

Aquells que vulguin fer la versió impresa d’aquest projecte, també he adjuntat els fitxers de la placa Eagle, mireu-ho.

Pas 5: # Mesura final:

Ara, després de construir tots els circuits d’acord amb l’esquema, comproveu-ho tot i, a més, mesureu-ho tot. Encara que teniu algun dispositiu per mesurar la freqüència, està bé, si no, només pengeu el següent codeto Arduino Uno. adreça web:

Mesureu la freqüència al tercer pin del temporitzador 555 IC. Mentre mesureu la freqüència, ajusteu el pot de retall de 10 K per obtenir la freqüència necessària (és a dir, 143,75 Khz). Ara agafeu un multímetre per mesurar els paràmetres següents: Voltatge d’entrada [Vin] (és a dir,, comproveu si és exactament de 12 V o no). Corrent d’entrada [Iin] (és a dir, corrent al circuit de la font d’alimentació de 12 v). Voltatge de sortida [Vout] (és a dir, comproveu si és exactament de 5 V o no). Corrent de sortida [Iout] (és a dir, corrent al mòbil des del convertidor Buck). Càlculs: Pin = Vin * IinPout = Vout * IoutEfficiency (n) = Pout / PinLes meves lectures: Vin = 11,8 V; Iin = 310 mA; Vout = 5,1 V; Vin = 290 mA que dóna una eficiència del 40,4%

Pas 6: #El recinte

He reciclat una antiga caixa mòbil com a recinte tal com podeu veure a la imatge. Un cop hàgiu fet això, podeu carregar el mòbil o qualsevol dispositiu que requereixi 5 volts, el corrent de càrrega és de 300 mA. (Que és una mica lent per als mòbils). La potència de sortida es pot augmentar encara més, però l’eficiència disminuirà. Com podeu veure, he connectat un connector mini USB a la sortida del convertidor Buck. Es pot connectar a qualsevol dispositiu i es pot carregar sense fils.

Pas 7: Moment de la Veritat !!

PER QUÈ TANT INEFICIENT:

Com es pot notar, l’eficiència és molt baixa, però per què? Es deu a un pobre acoblament d'aire, a l'efecte de la pell i a un error en la inductància de la bobina de bobinatge manual i la freqüència del circuit oscil·lador en si no és estable.

doncs, com superar aquests problemes ??? bé, podem utilitzar un tipus especial de filferro anomenat LITZ WIRE per obtenir un efecte pell més gran. L'efecte pel qual el corrent només passa per una determinada profunditat del conductor a alta freqüència es coneix com a efecte pell. També podem utilitzar la base de ferrita per augmentar la inductància i augmentar l’acoblament de dues bobines de manera efectiva. Per descomptat, hi ha moltes bobines a les botigues en línia amb els requisits anteriors que es poden utilitzar per augmentar l’eficiència del carregador sense fils.

Si voleu construir això amb finalitats de demostració, les bobines anteriors són suficients. Però, si voleu utilitzar-lo per a qualsevol propòsit diari, us recomano que en compreu un en línia.

Si us agrada aquest projecte i us ha semblat útil i informatiu, voteu el meu projecte.

Gràcies.