מטען אלחוטי DIY: 7 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

במדריך זה תוכלו ללמוד כיצד לבנות מטען אלחוטי משלכם לכל מכשיר.

טכניקות חשמל אלחוטיות מתחלקות בעיקר לשתי קטגוריות, לא קרינה וקורנת. בטכניקות שדה קרוב או לא קרינתי, כוח מועבר על ידי שדות מגנטיים באמצעות צימוד אינדוקטיבי בין סלילי חוט, או על ידי שדות חשמליים באמצעות צימוד קיבולי בין אלקטרודות מתכת. צימוד אינדוקטיבי הוא הטכנולוגיה האלחוטית הנפוצה ביותר; היישומים שלה כוללים טעינת מכשירים כף יד כמו טלפונים ומברשות שיניים חשמליות, תגי RFID ומטענים למכשירים רפואיים ניתנים להשתלה כמו קוצבי לב מלאכותיים או כלי רכב חשמליים.

מהו צימוד אינדוקטיבי:

בצימוד אינדוקטיבי (העברת כוח אינדוקטיבי או אינדוקטיבי אלקטרומגנטי, IPT), הכוח מועבר בין סלילי חוט על ידי שדה מגנטי. סלילי המשדר והמקלט יוצרים יחד שנאי (ראו תרשים). זרם חילופין (AC) דרך סליל המשדר (L1) יוצר שדה מגנטי מתנדנד (B) על פי חוק אמפר. השדה המגנטי עובר דרך סליל הקבלה (L2), שם הוא מעורר EMF (מתח) לסירוגין על פי חוק האינדוקציה של פאראדיי, היוצר זרם חילופין במקלט. הזרם החילופין המושרה עשוי להניע את העומס ישירות או לתקן אותו. לזרם ישר (DC) על ידי מיישר במקלט, המניע את העומס.

צימוד אינדוקטיבי מהדהד

על פי תיאוריית המצבים המצומדים המוצעים על ידי מרין סולצ'אצ'יץ 'ב- MIT, צימוד אינדוקטיבי מהדהד (צימוד אלקטרודינמי, [12] תהודה מגנטית מקושרת מאוד) הוא צורה של צימוד אינדוקטיבי שבו הכוח מועבר על ידי שדות מגנטיים (B, ירוק) בין שני תהודה מעגלים (מעגלים מכוונים), אחד במשדר ואחד במקלט (ראה תרשים, מימין). כל מעגל תהודה מורכב מסליל חוט המחובר לקבל, או מסליל מהדהד עצמי או מהוד אחר בעל קיבול פנימי. השניים מכוונים להדהד באותה תדר תהודה. התהודה בין הסלילים יכולה להגדיל מאוד את הצימוד והעברת הכוח.

אם אתה רוצה לדעת יותר על הנושא כנס לקישור הבא:

en.wikipedia.org/wiki/Wireless_power_trans…

שלב 1: מה תצטרך !!!!

תצטרך את הרכיבים הבאים מלכתחילה:

לוח PCB Dot (x1)

חוט בעובי 1 מ מ (7 מ ')

IC 7805 (x1)

IRFZ44N MOSFET (x4)

מנהל התקן IR2110 MOSFET IC (x2)

555 טיימר IC (x1)

CD4049 IC (X1)

סיר גימור 10K [103] (x1)

נגד 10k (x4)

נגד OHM 10 (x4)

קבלים 0.1uF [104] (x5)

קבל 10nf [103] (x1)

קבלים 2.2nF [222] (x1)

קבל 10uF [אלקטרוליטי] (x3)

קבל 47uF [אלקטרוליטי] (x1)

קבל 47nF [פוליאסטר] (x2)

מסופי בורג

דיודת schotky IN5819 (x6)

מחבר מיני USB [זכר] (x1)

ממיר DC - DC 5v Buck

אז נתחיל מהבנייה.

שלב 2: סיבוב הסלילים !!?

סיבוב סליל ספירלי מושלם הוא קצת מסובך.הנה הדרך שלי לסובב את הסליל. קודם כל חותכים עיגול קטן בקוטר 1 ס"מ בעזרת קרטון, מדביקים אותו לחתיכת קרטון ויוצרים חור במרכז. עכשיו, לוקחים את החוט בעובי 1 מ"מ ומעבירים אותו דרך החור שנוצר במרכז (זהו חוט נוסף עבור חיבורים חשמליים). מרחו הרבה דבק על המשטח והתחילו להתפתל על ידי הסתובבות במעגל (דבק עוזר להחזיק את הסלילה במקום). המשך להתפתל עד שמספר הסיבובים הופך להיות 30. צור 2 סוגים כאלה של סלילים זהים.

שלב 3: בצע מדידה:

אם יש לך מד LCR אתה יכול לדלג על שלב זה. אם אין לך מד LCR, בנה מד השראות מ- Arduino Uno ומגבר אופטי (LM339). לקחתי את המעגל הזה מהאתר הבא, תוכל למצוא מידע נוסף על מד השראות הזה באתר עצמו. (הקוד זמין גם באתר עצמו)

עכשיו, מדוד את השראות הסלילים עם מד זה ואם יש לך את כל התנאים שלי כמו חוט בעובי 1.0 מ"מ, קוטר הפנימי של הסליל = 1.0 ס"מ, מספר סיבובים = 30. אתה אמור לקבל את השראות של הסליל סביב 21.56 uH 26.08 uH בגלל שגיאה לא ידועה. כעת לאחר קבלת השראות, עליך לחשב את תדירות התהודה של מעגל ה- LC. ניתן על ידי הנוסחה: F = 1 / (2*pi*sq-rt (LC)) אתה יכול להשתמש במחשבון מקוון זה כדי לחשב את תדירות התהודה. כעת עלינו לבנות את מעגל המתנד, אשר התנודה שלו היא בתדר 143.75 Khz.

שלב 4: מעגל המתנד …

יש הרבה דרכים ליצור מעגל מתנד. במעגל זה נשתמש במגזר טיימר 555 כדי לייצר אות של 143.75 Khz אבל זה לא מספיק כדי להניע את מעגל LC (סליל משדר עם קבלים בסדרה). אז עלינו לבנות מעגל נהג H mosfet H bridge בכדי להניע את מעגל ה- LC. יצר מעגל להנעת מעגל ה- LC. עקוב אחר המעגל שצירפתי כאן. עבודה: טיימר 555 טיימר במגבר רב -ויברטיבי Astable עם 50% מחזור הפעלה מייצר את האות המתנדנד הנדרש המוזן ל- IR2110 IC. גשר H המלא מעגל הנהג Mosfet יפיק גל מרובע כאשר הכניסות A = D ו- B = C ו- B (C) הן מצב הפוך של A (D). אז IC ממיר (4049) משמש כדי להשיג זאת. מתח מתנודד זה יוצר זרם סינוסואידאלי דרך סליל המשדר אשר גורם לשדה מגנטי סביבו. כאשר סליל המקלט במקביל לקבל, שתדר התהודה שלו זהה לזה של סליל המשדר מוצב בזרם השדה המגנטי שלו. הזרם המושרה מומר ל DC באמצעות מיישר גשר ומוסדר ל- 5 V DC כדי לטעון את הנייד באמצעות ממיר באק.

מי שרוצה ליצור את הגרסה המודפסת של הפרויקט הזה, צירפתי גם את קבצי הלוח של הנשר, בדוק זאת.

שלב 5: #מדד סופי:

עכשיו, לאחר בניית כל המעגלים על פי הסכימה בדוק הכל וגם מודד הכל. שוב אם יש לך מכשיר למדידת תדר אז זה בסדר, אם לא רק תעלה את הקוד הבא Arduino Uno. כתובת אינטרנט:

מדוד את התדר בסיכה השלישית של ה- 555 טיימר IC. בזמן מדידת התדר התאם את סיר החיתוך 10K כדי לקבל את התדר הנדרש (כלומר 143.75 Khz). עכשיו קח מדידה מרובה את הפרמטרים הבאים: מתח כניסה [Vin] (כלומר, בדוק אם הוא בדיוק 12 וולט או לא). זרם קלט [Iin] (כלומר, זרם למעגל מאספקת חשמל של 12 וולט). יציאת מתח [Vout] (כלומר, בדוק אם הוא בדיוק 5 וולט או לא). זרם פלט [Iout] (כלומר, זרם לנייד ממיר buck). חישובים: Pin = Vin * IinPout = Vout * IoutEfficiency (n) = Pout / Pin קריאות שלי: Vin = 11.8 V; יין = 310 mA; Vout = 5.1 V; וין = 290 mA שנותן יעילות של 40.4%

שלב 6: #המארז

מיחזרתי קופסה ניידת ישנה כמארז כפי שאתה יכול לראות בתמונה. ברגע שעשית, אתה יכול לטעון נייד או כל מכשיר שדורש 5 וולט, זרם הטעינה הוא 300 mA. (שזה קצת איטי לניידים). עוצמת הפלט יכולה להתגבר עוד יותר, אך היעילות תרד. כפי שניתן לראות חיברתי מחבר מיני USB ביציאת ממיר הכסף. ניתן לחבר את זה לכל מכשיר וניתן לטעון אותו באופן אלחוטי.

שלב 7: רגע האמת !!

למה כל כך לא יעיל:

כפי שאתה יכול להבחין היעילות של זה נמוכה מאוד, אבל למה? זה נובע מצמד אוויר לקוי, השפעת העור ושגיאה בהשראות הסליל המפותל ביד והתדירות של מעגל המתנד עצמו אינה יציבה.

אז איך מתגברים על הבעיות האלה ??? ובכן אנו יכולים להשתמש בסוג מיוחד של חוט הנקרא LITZ WIRE כדי להגיע לאפקט העור. האפקט שבאמצעותו הזרם עובר רק בעומק מסוים של המוליך בתדירות גבוהה מכונה אפקט עור. אנו יכולים גם להשתמש בבסיס פריט כדי להגדיל את השראות ולהגדיל את הצימוד של שני סלילים ביעילות. כמובן שיש הרבה סלילים בחנויות מקוונות עם הדרישות שלעיל אשר ניתן להשתמש בהן כדי להגביר את יעילות המטען האלחוטי.

אם אתה רוצה לבנות את זה למטרות הדגמה הסלילים לעיל מספיקים. אבל, אם אתה רוצה להשתמש בזה לכל מטרה יומיומית, אני מציע לך לקנות אחד מקוון.

אם אתה אוהב את הפרויקט הזה ומצאת שהוא אינפורמטיבי ומועיל, אנא הצביע לפרויקט שלי.

תודה.