DIY bezdrátová nabíječka: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

V tomto Instructable budete vědět, jak vytvořit vlastní bezdrátovou nabíječku pro jakékoli zařízení. JAK?

Techniky bezdrátového napájení spadají hlavně do dvou kategorií, neradiační a radiační. V blízkých nebo neradiačních technikách je síla přenášena magnetickými poli pomocí indukční vazby mezi cívkami drátu nebo elektrickými poli pomocí kapacitní vazby mezi kovovými elektrodami. Indukční vazba je nejrozšířenější bezdrátovou technologií; jeho aplikace zahrnují nabíjení ručních zařízení, jako jsou telefony a elektrické zubní kartáčky, RFID tagy a nabíječky pro implantabilní lékařská zařízení, jako jsou umělé kardiostimulátory nebo elektrická vozidla.

Co je indukční spojka:

Při indukční vazbě (elektromagnetická indukční nebo indukční přenos energie, IPT) je síla přenášena mezi cívkami drátu magnetickým polem. Cívky vysílače a přijímače dohromady tvoří transformátor (viz diagram). Střídavý proud (AC) přes cívku vysílače (L1) vytváří podle Ampérova zákona oscilační magnetické pole (B). Magnetické pole prochází přijímací cívkou (L2), kde indukuje střídavý EMF (napětí) podle Faradayova indukčního zákona, který vytváří v přijímači střídavý proud. Indukovaný střídavý proud může buď přímo pohánět zátěž, nebo může být usměrněn na stejnosměrný proud (DC) usměrňovačem v přijímači, který pohání zátěž.

Rezonanční indukční vazba

Podle teorie spřaženého režimu navržené Marinem Soljačićem na MIT je rezonanční indukční vazba (elektrodynamická vazba, [12] silně spojená magnetická rezonance) forma indukční vazby, ve které je síla přenášena magnetickými poli (B, zelená) mezi dvěma rezonančními obvody (laděné obvody), jeden ve vysílači a jeden v přijímači (viz schéma vpravo). Každý rezonanční obvod se skládá z cívky drátu připojeného ke kondenzátoru nebo ze vlastní rezonanční cívky nebo jiného rezonátoru s vnitřní kapacitou. Ty dva jsou naladěny tak, aby rezonovaly na stejné rezonanční frekvenci. Rezonance mezi cívkami může výrazně zvýšit vazbu a přenos síly.

Pokud se chcete o tématu dozvědět více, klikněte na tento odkaz:

en.wikipedia.org/wiki/Wireless_power_trans…

Krok 1: CO BUDETE POTŘEBOVAT !!!!

Na začátek budete potřebovat následující komponenty:

Bodová deska plošných spojů (x1)

drát 1 mm silný (7 m)

IC 7805 (x1)

MOSFET IRFZ44N (x4)

IR2110 MOSFET ovladač IC (x2)

555 časovač IC (x1)

CD4049 IC (X1)

10K trim pot [103] (x1)

Odpor 10k (x4)

Rezistor 10 OHM (x4)

0,1uF kondenzátor [104] (x5)

10nf kondenzátor [103] (x1)

Kondenzátor 2,2 nF [222] (x1)

10uF kondenzátor [elektrolytický] (x3)

47uF kondenzátor [elektrolytický] (x1)

47nF kondenzátor [polyester] (x2)

Šroubové svorky

IN5819 schotky dioda (x6)

Mini USB konektor [samec] (x1)

Převodník DC - DC 5v Buck

Začněme tedy sestavením.

Krok 2: Navíjení Cívek !!?

navíjení dokonalé spirálové cívky je trochu složité. Zde je můj způsob navíjení cívky. Nejprve uřízněte kartonem malý kruh o průměru 1 cm, přilepte jej na kousek lepenky a ve středu vytvořte otvor. Nyní vezměte drát o tloušťce 1 mm a protáhněte jej otvorem uprostřed (toto je další kousek drátu pro elektrická připojení). Na povrch naneste hodně lepidla a začněte navíjet obcházením kruhu (lepidlo pomáhá držet vinutí na místě). Pokračujte ve vinutí, dokud počet závitů nedosáhne 30. Vytvořte 2 takové typy identických cívek.

Krok 3: Proveďte opatření:

Pokud máte měřič LCR, můžete tento krok přeskočit. Pokud nemáte měřič LCR, vytvořte měřič indukčnosti z Arduino Uno a operačního zesilovače (LM339). Převzal jsem tento obvod z následující webové stránky, více informací o tomto měřiči indukčnosti najdete na samotném webu. (Kód je k dispozici také na samotném webu)

Nyní změřte indukčnost cívek tímto měřičem a pokud máte všechny podmínky stejné jako moje, což je drát o tloušťce 1,0 mm, vnitřní průměr cívky = 1,0 cm, počet závitů = 30. měli byste dostat indukčnost cívka kolem 21,56 uH 26,08 uH kvůli neznámé chybě. Nyní po získání indukčnosti musíte vypočítat rezonanční frekvenci obvodu LC. Dáno vzorcem: F = 1 / (2*pi*sq-rt (LC)) můžete pomocí této online kalkulačky vypočítat frekvenci rezonance. https://www.deephaven.co.uk/lc.html V mém případě L = 26,08 uH a C = 47 nF což dává rezonanční frekvenci F = 143,75 Khz. nyní musíme postavit obvod oscilátoru, jehož oscilace má frekvenci 143,75 Khz.

Krok 4: Obvod oscilátoru…

Existuje mnoho způsobů, jak vytvořit obvod oscilátoru. V tomto obvodu použijeme časovač 555 IC k vytvoření signálu 143,75 Khz, ale to nestačí k ovládání obvodu LC (cívka vysílače s kondenzátorem v sérii). takže musíme vybudovat obvod ovladače MOSFET H Bridge pro řízení obvodu LC. https://microcontrollerslab.com/how-to-make-h-bridg… S odkazem na obvod na výše uvedeném webu a některé drobné změny vytvořil obvod pro řízení obvodu LC. Postupujte podle obvodu, který jsem připojil zde. PRÁCE: IC s časovačem 555 v Astable Multivibrator s 50% pracovním cyklem produkuje požadovaný oscilační signál, který je přiváděn do IC IR2110. Plný H můstek Obvod ovladače Mosfet bude generovat čtvercovou vlnu, když jsou vstupy A = D a B = C a B (C) invertovaný stav A (D). K dosažení tohoto cíle se tedy používá měnič IC (4049). Toto oscilační napětí vytváří sinusový proud přes cívku vysílače, který kolem ní indukuje magnetické pole. Když je cívka přijímače paralelně s kondenzátorem, jehož rezonanční frekvence stejná jako u cívky vysílače je umístěna v jeho proudu magnetického pole, je indukován. indukovaný proud je převeden na DC pomocí můstkového usměrňovače a regulován na 5 V DC pro nabíjení mobilu pomocí převodníku Buck.

Ti, kteří chtějí vytvořit tištěnou verzi tohoto projektu, jsem také připojil soubory desky Eagle, podívejte se na to.

Krok 5: #Konečné opatření:

Nyní, po sestavení všech obvodů podle schématu, vše zkontrolujte a také vše změřte. Znovu, pokud máte nějaké zařízení pro měření frekvence, pak je to v pořádku, pokud ne, nahrajte následující kodet Arduino Uno. webová adresa:

Změřte frekvenci na 3. pinu IC časovače 555. Při měření frekvence upravte trimr 10K, abyste získali požadovanou frekvenci (tj. 143,75 Khz). Nyní proveďte měření pomocí více metrů následující parametry: Vstupní napětí [Vin] (tj. Zkontrolujte, zda je to přesně 12 V nebo ne. Výstupní proud [Iout] (tj. Proud do mobilu z převodníku buck). Výpočty: Pin = Vin * IinPout = Vout * IoutEfficiency (n) = Pout / PinMy hodnoty: Vin = 11,8 V; Iin = 310 mA; Vout = 5,1 V; Vin = 290 mA, což dává účinnost 40,4%

Krok 6: #Příloha

Recykloval jsem starý mobilní box jako skříň, jak vidíte na obrázku. Jakmile to uděláte, můžete nabíjet mobilní nebo jakékoli zařízení, které vyžaduje 5 voltů, nabíjecí proud je 300 mA. (Což je pro mobily trochu pomalé). Výstupní výkon lze dále zvýšit, ale účinnost se sníží. Jak vidíte, na výstup převodníku buck jsem připojil mini USB konektor. Lze jej připojit k jakémukoli zařízení a lze jej bezdrátově nabíjet.

Krok 7: Okamžik pravdy !!

PROČ TAK NEEFEKTIVNÍ:

Jak si můžete všimnout, účinnost je velmi nízká, ale proč? Je to kvůli špatné vzduchové vazbě, efektu kůže a chybě v indukčnosti ručně vinuté cívky a frekvence samotného obvodu oscilátoru není stabilní.

jak tedy překonáme tyto problémy ??? k překonání efektu kůže můžeme použít speciální typ drátu zvaný LITZ WIRE. Účinek, kterým proud prochází vysokou frekvencí pouze určitou hloubkou vodiče, je znám jako efekt kůže. Můžeme také použít feritovou bázi ke zvýšení indukčnosti a efektivnějšímu propojení dvou cívek. V online obchodech je samozřejmě mnoho cívek s výše uvedenými požadavky, které lze použít ke zvýšení účinnosti bezdrátové nabíječky.

Pokud to chcete postavit pro demonstrační účely, stačí výše uvedené cívky. Ale pokud to chcete použít pro jakékoli denní účely, doporučuji vám koupit si to online.

Pokud se vám tento projekt líbí a shledal jste v něm něco informativního a užitečného, hlasujte prosím pro můj projekt.

Děkuji.