DIY bezvadu lādētājs: 7 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Šajā instrukcijā jūs uzzināsit, kā izveidot savu bezvadu lādētāju jebkurai ierīcei. KĀ?

Bezvadu strāvas paņēmieni galvenokārt tiek iedalīti divās kategorijās-bez starojuma un starojuma. Tuvā lauka vai neizstarojošās tehnikās jauda tiek pārnesta ar magnētiskajiem laukiem, izmantojot induktīvo savienojumu starp stieples spolēm, vai ar elektriskiem laukiem, izmantojot kapacitatīvu savienojumu starp metāla elektrodiem. Induktīvā sakabe ir visplašāk izmantotā bezvadu tehnoloģija; tās lietojumi ietver rokas ierīču, piemēram, tālruņu un elektrisko zobu suku, uzlādi, RFID tagus un implantējamu medicīnas ierīču, piemēram, mākslīgo sirds elektrokardiostimulatoru vai elektrisko transportlīdzekļu, uzlādi.

Kas ir induktīvā sakabe:

Induktīvā sakabe (elektromagnētiskā indukcija vai induktīvā jaudas pārnese, IPT) jaudu starp stieples spolēm pārnes magnētiskais lauks. Raidītāja un uztvērēja spoles kopā veido transformatoru (skat. Diagrammu). Maiņstrāva (AC) caur raidītāja spoli (L1) rada svārstīgu magnētisko lauku (B) saskaņā ar Ampere likumu. Magnētiskais lauks iet caur uztveršanas spoli (L2), kur tas rada mainīgu EMF (spriegumu) saskaņā ar Faradeja indukcijas likumu, kas rada maiņstrāvu uztvērējā. Izraisītā maiņstrāva var vai nu vadīt slodzi tieši, vai arī to var labot līdzstrāvai (DC) ar uztvērēja taisngriezi, kas vada slodzi.

Rezonanses induktīvā sakabe

Saskaņā ar Mārina Soljačiča MIT ierosināto savienotā režīma teoriju rezonanses induktīvā sakabe (elektrodinamiskā sakabe, [12] spēcīgi savienotā magnētiskā rezonanse) ir induktīvās sakabes veids, kurā jaudu pārnes magnētiskie lauki (B, zaļš) starp diviem rezonansiem shēmas (noregulētās shēmas), viena raidītājā un otra uztvērējā (skat. diagrammu, labajā pusē). Katra rezonanses ķēde sastāv no stieples spoles, kas savienota ar kondensatoru, vai pašrezonējošu spoli vai citu rezonatoru ar iekšējo kapacitāti. Abi ir noregulēti tā, lai rezonētu tajā pašā rezonanses frekvencē. Rezonanse starp spolēm var ievērojami palielināt savienojumu un jaudas pārnesi.

Ja vēlaties uzzināt vairāk par šo tēmu, izmantojiet šo saiti:

en.wikipedia.org/wiki/Wireless_power_trans…

1. solis: KAS VAJADZĒS !!!!

Lai sāktu, jums būs nepieciešami šādi komponenti:

Punktu PCB plate (x1)

stieple 1 mm bieza (7 m)

IC 7805 (x1)

IRFZ44N MOSFET (x4)

IR2110 MOSFET draivera IC (x2)

555 taimera IC (x1)

CD4049 IC (X1)

10K apdares katls [103] (x1)

10k rezistors (x4)

10 OHM rezistors (x4)

0.1uF kondensators [104] (x5)

10nf kondensators [103] (x1)

2.2nF kondensators [222] (x1)

10uF kondensators [elektrolītisks] (x3)

47uF kondensators [elektrolītisks] (x1)

47nF kondensators [poliesteris] (x2)

Skrūvju termināļi

IN5819 schotky diode (x6)

Mini USB savienotājs [vīrietis] (x1)

DC - DC 5v Buck pārveidotājs

Tātad, sāksim ar veidošanu.

2. solis: SPOLES uztīšana !!?

perfekta spirālveida spoles uztīšana ir nedaudz sarežģīta. Šeit ir mans spoles tinuma veids. Vispirms ar kartonu izgrieziet nelielu apļa diametru 1 cm, pielīmējiet to pie kartona gabala un izveidojiet caurumu centrā. TAGAD paņemiet 1 mm biezu stiepli un izlaidiet caur centrā izveidoto caurumu (tas ir papildu vads elektriskajiem savienojumiem). Uz virsmas uzklājiet daudz līmes un sāciet tinumu, apejot apli (līme palīdz noturēt tinumu vietā). Turpiniet tinumu, līdz apgriezienu skaits kļūst par 30. Izveidojiet 2 šāda veida identiskas spoles.

3. darbība: veiciet mērījumus:

Ja jums ir LCR mērītājs, varat izlaist šo darbību. Ja jums nav LCR mērītāja, izveidojiet induktivitātes mērītāju no Arduino Uno un op-amp (LM339). Es esmu ņēmis šo shēmu no šīs vietnes, vairāk informācijas par šo induktivitātes mērītāju varat atrast pašā vietnē. (Kods ir pieejams arī pašā vietnē)

Tagad izmēriet spoļu induktivitāti ar šo skaitītāju, un, ja jums ir visi tādi paši apstākļi kā man, kas ir 1,0 mm bieza stieple, spoles iekšējais diametrs = 1,0 cm, pagriezienu skaits = 30. Jums vajadzētu iegūt induktivitāti spole ap 21.56 uH 26.08 uH nezināmas kļūdas dēļ. Tagad pēc induktivitātes iegūšanas jums jāaprēķina LC ķēdes rezonanses frekvence. Ņemot vērā formulu: F = 1 / (2*pi*kv-rt (LC)) jūs varat izmantot šo tiešsaistes kalkulatoru, lai aprēķinātu rezonanses biežumu. Tagad mums ir jāizveido oscilatora ķēde, kuras svārstības ir frekvencē 143,75 Khz.

4. solis: Oscilatora ķēde…

Ir daudz veidu, kā izveidot oscilatora ķēdi. Šajā shēmā mēs izmantosim 555 taimera IC, lai radītu 143,75 Khz signālu, bet ar to nepietiek, lai vadītu LC ķēdi (raidītāja spole ar kondensatoru virknē). tāpēc mums ir jāizveido H tilta mosfet draivera ķēde, lai vadītu LC ķēdi. https://microcontrollerslab.com/how-to-make-h-bridg… izveidoja ķēdi, lai vadītu LC ķēdi. Vienkārši sekojiet šeit pievienotajai shēmai. DARBĪBA: 555 taimera IC ar stabilu multivibratoru ar 50% darba ciklu rada nepieciešamo svārstīgo signālu, kas tiek padots uz IR2110 IC. Mosfet draivera ķēde izvadīs kvadrātveida vilni, kad ieejas A = D un B = C un B (C) ir A (D) apgrieztais stāvoklis. Tātad, lai to panāktu, tiek izmantots invertora IC (4049). Šis svārstīgais spriegums caur raidītāja spoli rada sinusoidālu strāvu, kas izraisa magnētisko lauku ap to. Kad uztvērēja spole paralēli kondensatoram, kura rezonanses frekvence ir tāda pati kā raidītāja spolei, tiek ievietota magnētiskā lauka strāvā. inducētā strāva tiek pārveidota par līdzstrāvu, izmantojot tilta taisngriezi, un tiek regulēta līdz 5 V līdzstrāvai, lai uzlādētu mobilo tālruni, izmantojot buck pārveidotāju.

Tie, kas vēlas izveidot šī projekta drukāto versiju, esmu pievienojis arī Ērgļa dēļa failus, pārbaudiet to.

5. solis: #pēdējais pasākums:

Tagad, pēc visu shēmu izveidošanas saskaņā ar shematisko, pārbaudiet visu un arī izmēriet visu. Atkal, ja jums ir kāda ierīce frekvences mērīšanai, tad viss ir kārtībā, ja ne tikai augšupielādējiet šādu kodu Arduino Uno. tīmekļa adrese:

Izmēriet frekvenci pie 555 taimera IC trešās tapas. Mērot frekvenci, noregulējiet 10K apdares podu, lai iegūtu nepieciešamo frekvenci (ti, 143,75 Khz). Tagad veiciet vairāku metru mērījumus šādos parametros: Ievades spriegums [Vin] (ti, pārbaudiet, vai tas ir tieši 12 V vai ne.). Ieejas strāva [Iin] (ti, strāva ķēdē no 12 V barošanas avota). Izejas spriegums [Vout] (ti, pārbaudiet, vai tas ir tieši 5 V vai ne). Izejas strāva [Iout] (ti, strāva mobilajam no buka pārveidotāja). Aprēķini: Pin = Vin * IinPout = Vout * IoutEfficiency (n) = Pout / PinMy rādījumi: Vin = 11,8 V; Iin = 310 mA; Vout = 5,1 V; Vin = 290 mA, kas nodrošina efektivitāti 40,4%

6. solis: #iežogojums

Esmu pārstrādājis veco mobilo kasti kā korpusu, kā redzams attēlā. Kad esat to izdarījis, varat uzlādēt mobilo tālruni vai jebkuru ierīci, kurai nepieciešami 5 volti, uzlādes strāva ir 300 mA. (Kas ir nedaudz lēns mobilajiem tālruņiem). Izejas jaudu var palielināt vēl vairāk, bet efektivitāte samazināsies. Kā redzat, pie buka pārveidotāja izejas esmu pievienojis mini USB savienotāju. To var savienot ar jebkuru ierīci, un to var uzlādēt bezvadu režīmā.

7. solis: Patiesības brīdis !!

KĀPĒC TIK NEFEKTĪVI:

Kā redzat, tā efektivitāte ir ļoti zema, bet kāpēc? Tas ir saistīts ar sliktu gaisa sakabi, ādas efektu un kļūdu rokas tinuma spoles induktivitātē, un pašas oscilatora ķēdes frekvence nav stabila.

nu kā mēs pārvarēsim šīs problēmas ??? Ādas efektam mēs varam izmantot īpašu stiepļu veidu, ko sauc par LITZ WIRE. Efekts, ar kuru strāva augstā frekvencē iet tikai caur noteiktu vadītāja dziļumu, ir pazīstams kā ādas efekts. Mēs varam arī izmantot ferīta bāzi, lai palielinātu induktivitāti un efektīvi palielinātu divu spoļu savienojumu. Protams, tiešsaistes veikalos ir daudz spoļu ar iepriekš minētajām prasībām, kuras var izmantot, lai palielinātu bezvadu lādētāja efektivitāti.

Ja vēlaties to izveidot demonstrācijas nolūkos, pietiek ar iepriekšminētajām spolēm. Bet, ja vēlaties to izmantot ikdienas vajadzībām, iesaku to iegādāties tiešsaistē.

Ja jums patīk šis projekts un jūs uzskatāt, ka tas ir informatīvs un noderīgs, lūdzu, balsojiet par manu projektu.

Paldies.