Încărcător fără fir DIY: 7 pași (cu imagini)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2025-01-23 15:04

În acest Instructable, veți ști cum să vă construiți propriul încărcător wireless pentru orice dispozitiv.

Tehnicile de alimentare fără fir se încadrează în principal în două categorii, non-radiative și radiative. În tehnici de câmp apropiat sau non-radiative, puterea este transferată prin câmpuri magnetice utilizând cuplarea inductivă între bobine de sârmă sau prin câmpuri electrice folosind cuplarea capacitivă între electrozi metalici. Cuplarea inductivă este cea mai utilizată tehnologie wireless; aplicațiile sale includ încărcarea dispozitivelor portabile, cum ar fi telefoanele și periuțele de dinți electrice, etichetele RFID și încărcătoarele pentru dispozitivele medicale implantabile, cum ar fi stimulatoarele cardiace artificiale sau vehiculele electrice.

Ce este cuplarea inductivă:

În cuplarea inductivă (inducție electromagnetică sau transfer de putere inductivă, IPT), puterea este transferată între bobinele de sârmă printr-un câmp magnetic. Transmițătorul și receptorul formează un transformator (a se vedea diagrama). Un curent alternativ (AC) prin bobina emițătorului (L1) creează un câmp magnetic oscilant (B) conform legii lui Ampere. Câmpul magnetic trece prin bobina de recepție (L2), unde induce o alternativă EMF (tensiune) prin legea de inducție a lui Faraday, care creează un curent alternativ în receptor. Curentul alternativ indus poate conduce direct sarcina sau poate fi rectificat la curent continuu (DC) de către un redresor din receptor, care conduce sarcina.

Cuplaj inductiv rezonant

Conform teoriei modului cuplat propusă de Marin Soljačić la MIT, cuplarea inductivă rezonantă (cuplarea electrodinamică, [12] rezonanța magnetică puternic cuplată) este o formă de cuplare inductivă în care puterea este transferată de câmpurile magnetice (B, verde) între două rezonante circuite (circuite reglate), unul în transmițător și unul în receptor (vezi diagrama, dreapta). Fiecare circuit rezonant constă dintr-o bobină de sârmă conectată la un condensator, sau o bobină auto-rezonantă sau alt rezonator cu capacitate internă. Cele două sunt reglate pentru a rezona la aceeași frecvență de rezonanță. Rezonanța dintre bobine poate crește foarte mult cuplajul și transferul de putere.

DACĂ doriți să aflați mai multe despre subiect, urmați acest link:

en.wikipedia.org/wiki/Wireless_power_trans…

Pasul 1: CE VETI NEVOIE !!!!

Pentru început, veți avea nevoie de următoarele componente:

Placă PCB cu punct (x1)

sârmă de 1 mm grosime (7 m)

IC 7805 (x1)

MOSFET IRFZ44N (x4)

IC cu driver MOSFET IR2110 (x2)

IC cu temporizator 555 (x1)

CD4049 IC (X1)

Oală de tăiere de 10K [103] (x1)

Rezistor 10k (x4)

Rezistor 10 OHM (x4)

Condensator 0.1uF [104] (x5)

Condensator 10nf [103] (x1)

Condensator 2.2nF [222] (x1)

Condensator 10uF [electrolitic] (x3)

Condensator 47uF [electrolitic] (x1)

Condensator 47nF [poliester] (x2)

Terminalele cu șurub

IN5819 diodă schotky (x6)

Mini conector USB [tată] (x1)

Convertor DC - DC 5v Buck

Deci, să începem cu construirea.

Pasul 2: Înfășurarea bobinelor !!?

înfășurarea unei spirale perfecte este puțin complicată. Iată modul meu de a înfășura bobina. Mai întâi de toate, tăiați un cerc mic cu un diametru de 1 cm cu un carton, lipiți-l pe o bucată de carton și faceți o gaură în centru. ACUM, luați firul de 1 mm grosime și treceți-l prin orificiul făcut în centru (acesta este un pic suplimentar de fir pentru conexiunile electrice). Aplicați o mulțime de adeziv pe suprafață și începeți înfășurarea în jurul cercului (adezivul ajută la menținerea înfășurării în loc). Păstrați înfășurarea până când numărul de ture devine 30. Faceți 2 astfel de tipuri de bobine identice.

Pasul 3: Faceți o măsură:

Dacă aveți un contor LCR, puteți sări peste acest pas. Dacă nu aveți un contor LCR, construiți un contor de inductanță dintr-un Arduino Uno și un amplificator op (LM339). Am luat acest circuit de pe următorul site web, puteți găsi mai multe informații despre acest inductanță pe site-ul propriu-zis (codul este disponibil și pe site-ul propriu-zis)

Acum, măsurați inductanța bobinelor cu acest contor și dacă aveți toate condițiile la fel ca ale mele, care are o sârmă de 1,0 mm grosime, diametrul interior al bobinei = 1,0 cm, numărul de ture = 30. ar trebui să obțineți inductanța bobina în jurul valorii de 21,56 uH 26,08 uH din cauza unei erori necunoscute. Acum, după obținerea inductanței, trebuie să calculați frecvența de rezonanță a circuitului LC. Dată de formula: F = 1 / (2 * pi * sq-rt (LC)) puteți utiliza acest calculator online pentru a calcula frecvența rezonanței. acum, trebuie să construim circuitul oscilatorului, a cărui oscilație este de frecvența 143,75 Khz.

Pasul 4: Circuitul oscilatorului …

Există o mulțime de moduri de a crea un circuit oscilator. În acest circuit vom folosi un IC cu temporizator 555 pentru a produce un semnal de 143,75 Khz, dar nu este suficient pentru a conduce circuitul LC (bobina emițătorului cu condensator în serie). deci trebuie să construim un circuit driver Mfet M bridge pentru a conduce circuitul LC. a făcut un circuit pentru a conduce circuitul LC. Doar urmați circuitul pe care l-am atașat aici. FUNCȚIONARE: IC-ul cu temporizator 555 din Multivibrator Astable cu un ciclu de funcționare de 50% produce semnalul oscilant necesar care este alimentat către IC-ul IR2110. Circuitul driverului Mosfet va emite unda pătrată atunci când intrările A = D și B = C și B (C) sunt starea inversată a lui A (D). Deci, un Inverter IC (4049) este utilizat pentru a realiza acest lucru. Această tensiune oscilantă creează un curent sinusoidal prin bobina transmițătorului care induce câmp magnetic în jurul său. curentul indus este transformat în c.c. folosind redresorul de punte și reglat la 5 V c.c. pentru a încărca telefonul mobil folosind un convertor buck.

Cei care doresc să facă versiunea tipărită a acestui proiect, am atașat și fișierele de pe placa Eagle, verificați-le.

Pasul 5: # Măsură finală:

Acum, după ce ați construit toate circuitele conform schemei, verificați totul și, de asemenea, măsurați totul. Din nou, dacă aveți un dispozitiv pentru a măsura frecvența, atunci este în regulă, dacă nu doar încărcați următorul codeto Arduino Uno. adresa web:

Măsurați frecvența la al treilea pin al temporizatorului 555 IC. În timp ce măsurați frecvența, reglați vasul de 10K pentru a obține frecvența necesară (adică, 143,75 Khz). Acum luați un contor multiplu măsurați următorii parametri:, verificați dacă este exact 12 V sau nu). Curent de intrare [Iin] (adică curent în circuit de la sursa de alimentare de 12 v). Tensiune de ieșire [Vout] (de exemplu, verificați dacă este exact 5 V sau nu). Ieșire curent [Iout] (adică, curent pe telefonul mobil de la convertorul Buck). Calcule: Pin = Vin * IinPout = Vout * IoutEfficiency (n) = Pout / Pin Citirile mele: Vin = 11,8 V; Iin = 310 mA; Vout = 5,1 V; Vin = 290 mA ceea ce oferă o eficiență de 40,4%

Pasul 6: #Carcina

Am reciclat o cutie mobilă veche ca incintă, după cum puteți vedea în imagine. După ce ați terminat, puteți încărca mobil sau orice dispozitiv care necesită 5 volți, curentul de încărcare este de 300 mA. (Care este puțin lent pentru telefoane mobile). Puterea de ieșire poate crește și mai mult, dar eficiența va scădea. După cum puteți vedea, am conectat un conector mini USB la ieșirea convertorului Buck. Acesta poate fi conectat la orice dispozitiv și poate fi încărcat fără fir.

Pasul 7: Momentul Adevărului !!

DE CE ATĂT DE INEFICIENT:

După cum puteți observa, eficiența este foarte scăzută, dar de ce? Se datorează cuplării slabe a aerului, efectului pielii și erorii de inductanță a bobinei bobinate manual, iar frecvența circuitului oscilatorului în sine nu este stabilă.

deci cum putem depăși aceste probleme ??? Ei bine, putem folosi un tip special de sârmă numit LITZ WIRE pentru a produce efectul pielii. Efectul prin care curentul trece doar printr-o anumită adâncime a conductorului la frecvență înaltă este cunoscut sub numele de efect de piele. Putem folosi, de asemenea, baza de ferită pentru a crește inductanța și pentru a crește cuplarea a două bobine în mod eficient. Desigur, există multe bobine în magazinele online cu cerințele de mai sus, care pot fi utilizate pentru a crește eficiența încărcătorului wireless.

Dacă doriți să construiți acest lucru în scopuri demonstrative, bobinele de mai sus sunt suficiente. Dar, dacă doriți să utilizați acest lucru în orice scop zilnic, vă sugerez să cumpărați unul online.

Dacă vă place acest proiect și l-ați găsit informativ și util, vă rugăm să votați proiectul meu.

Mulțumesc.