DIY trådlös laddare: 7 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

I denna instruktionsbok kommer du att veta hur du bygger din egen trådlösa laddare för vilken enhet som helst.

Trådlösa krafttekniker faller huvudsakligen i två kategorier, icke-strålande och strålande. I närfält eller icke-strålningstekniker överförs effekt genom magnetfält med hjälp av induktiv koppling mellan trådspolar eller med elektriska fält med kapacitiv koppling mellan metallelektroder. Induktiv koppling är den mest använda trådlösa tekniken; dess applikationer inkluderar laddning av handhållna enheter som telefoner och elektriska tandborstar, RFID -taggar och laddare för implanterbara medicintekniska produkter som artificiella pacemaker eller elfordon.

Vad är induktiv koppling:

Vid induktiv koppling (elektromagnetisk induktion eller induktiv kraftöverföring, IPT) överförs effekt mellan trådspolar av ett magnetfält. Sändaren och mottagarspolarna bildar tillsammans en transformator (se diagram). En växelström (AC) genom sändarspolen (L1) skapar ett oscillerande magnetfält (B) enligt Amperes lag. Magnetfältet passerar genom mottagningsspolen (L2), där det inducerar en växlande EMF (spänning) genom Faradays induktionslag, vilket skapar en växelström i mottagaren. Den inducerade växelströmmen kan antingen driva lasten direkt eller rättas till till likström (DC) av en likriktare i mottagaren, som driver belastningen.

Resonant induktiv koppling

Enligt teorin om kopplat läge som föreslås av Marin Soljačić vid MIT är resonansinduktiv koppling (elektrodynamisk koppling, [12] starkt kopplad magnetisk resonans) en form av induktiv koppling där kraft överförs av magnetfält (B, grön) mellan två resonanta kretsar (avstämda kretsar), en i sändaren och en i mottagaren (se diagram till höger). Varje resonanskrets består av en trådspole ansluten till en kondensator, eller en självresonantspole eller annan resonator med intern kapacitans. De två är inställda för att resonera vid samma resonansfrekvens. Resonansen mellan spolarna kan kraftigt öka kopplingen och kraftöverföringen.

Om du vill veta mer om ämnet, följ den här länken:

en.wikipedia.org/wiki/Wireless_power_trans…

Steg 1: Vad du behöver !!!!!

Du behöver följande komponenter till att börja med:

Dot -kretskort (x1)

tråd 1 mm tjock (7 m)

IC 7805 (x1)

IRFZ44N MOSFET (x4)

IR2110 MOSFET -drivrutin IC (x2)

555 timer IC (x1)

CD4049 IC (X1)

10K trimpott [103] (x1)

10k motstånd (x4)

10 OHM -motstånd (x4)

0.1uF kondensator [104] (x5)

10nf kondensator [103] (x1)

2.2nF kondensator [222] (x1)

10uF kondensator [elektrolytisk] (x3)

47uF kondensator [elektrolytisk] (x1)

47nF kondensator [polyester] (x2)

Skruvterminaler

IN5819 schotky -diod (x6)

Mini USB -kontakt [hane] (x1)

DC - DC 5v Buck -omvandlare

Så låt oss börja med bygget.

Steg 2: Linda spolarna !!?

att linda en perfekt spiralspole är lite knepigt. Här är mitt sätt att linda spolen. Skär först en liten cirkel med en diameter på 1 cm med en kartong, lim den på en kartongbit och gör ett hål i mitten. Ta nu tråden med en tjocklek på 1 mm och passera den genom hålet i mitten (detta är en extra bit tråd för elektriska anslutningar). Applicera mycket lim på ytan och börja linda genom att gå runt cirkeln (lim hjälper till att hålla lindningen på plats). Fortsätt linda tills antalet varv blir 30. Gör 2 sådana typer av identiska spolar.

Steg 3: Gör ett mått:

Om du har en LCR -mätare kan du hoppa över detta steg. Om du inte har en LCR-mätare, bygg en induktansmätare från en Arduino Uno och en op-amp (LM339). Jag har tagit denna krets från följande webbplats, du kan hitta mer information om denna induktansmätare på själva webbplatsen. (Koden finns också på själva webbplatsen)

Mät nu spolarnas induktans med denna mätare och om du har alla samma villkor som min som är 1,0 mm tjock tråd, spolens innerdiameter = 1,0 cm, antal varv = 30. du bör få induktansen på spolen runt 21,56 uH 26,08 uH på grund av okänt fel. Nu efter att ha fått induktansen måste du beräkna resonansfrekvensen för LC-kretsen. Given av formeln: F = 1 / (2*pi*sq-rt (LC)) kan du använda denna onlinekalkylator beräkna resonansfrekvensen. https://www.deephaven.co.uk/lc.html I mitt fall är L = 26,08 uH och C = 47 nF som ger resonansfrekvensen F = 143,75 Khz. nu måste vi bygga oscillatorkretsen, vars oscillation är av frekvensen 143,75 Khz.

Steg 4: Oscillatorkretsen …

Det finns många sätt att skapa en oscillatorkrets. I denna krets kommer vi att använda en 555 timer IC för att producera en signal på 143,75 Khz men det räcker inte för att driva LC -kretsen (sändarspole med kondensator i serie). så vi måste bygga en H bridge mosfet-drivarkrets för att driva LC-kretsen. https://microcontrollerslab.com/how-to-make-h-bridg… Med hänvisning till kretsen på ovanstående webbplats och några mindre ändringar som jag har gjorde en krets för att driva LC -kretsen. Följ bara kretsen som jag har anslutit här. ARBETE: 555 timer IC i Astable Multivibrator med 50% driftscykel producerar den nödvändiga oscillerande signalen som matas till IR2110 IC. Hela H -bron Mosfet drivkrets till kommer att mata ut fyrkantvåg när ingångarna A = D och B = C och B (C) är inverterat tillstånd för A (D). Så en Inverter IC (4049) används för att uppnå detta. Denna oscillerande spänning skapar en sinusformad ström genom sändarspolen som inducerar magnetfält runt den. När mottagarspolen parallellt med en kondensator, vars resonansfrekvens samma som sändarens spole är placerad i dess magnetfältström induceras. Detta inducerad ström omvandlas till likström med hjälp av brygglikriktare och regleras till 5 V DC för att ladda mobilen med en buck -omvandlare.

De som vill göra den tryckta versionen av detta projekt, jag har också bifogat Eagle board -filerna, kolla in det.

Steg 5: #Slutlig åtgärd:

Nu, efter att ha byggt alla kretsar enligt schemat, kontrollera allt och mäta allt. Igen om du har någon enhet för att mäta frekvens är det okej, om inte bara ladda upp följande kod till Arduino Uno. webbadress:

Mät frekvensen vid 3: e stiftet på 555 -timern IC. Medan du mäter frekvensen justerar du 10K trimpotten för att få önskad frekvens (dvs 143,75 Khz). Ta nu en multimätare mät följande parametrar: Ingångsspänning [Vin] (dvs., kontrollera om den är exakt 12 V eller inte). Ingångsström [Iin] (dvs ström till kretsen från 12 v strömförsörjning). Utgångsspänning [Vout] (dvs kontrollera om den är exakt 5 V eller inte). Utgångsström [Iout] (dvs ström till mobilen från buck -omvandlare). Beräkningar: Pin = Vin * IinPout = Vout * IoutEfficiency (n) = Pout / PinMina avläsningar: Vin = 11,8 V; Iin = 310 mA; Vout = 5,1 V; Vin = 290 mA vilket ger effektivitet på 40,4%

Steg 6: #Kapslingen

Jag har återvunnit en gammal mobilbox som kapslingen som du kan se på bilden. När du har gjort kan du ladda mobilen eller vilken enhet som helst som kräver 5 volt, laddningsströmmen är 300 mA. (Vilket är lite långsamt för mobiler). Uteffekten kan öka ytterligare men effektiviteten minskar. Detta kan anslutas till vilken enhet som helst och kan laddas trådlöst.

Steg 7: Sanningens ögonblick !!!

VARFÖR så ineffektivt:

Som ni märker är effektiviteten av detta mycket låg, men varför? Det beror på dålig luftkoppling, hudeffekt och fel i induktansen hos den handlindade spolen och frekvensen för själva oscillatorkretsen är inte stabil.

så hur löser vi dessa problem ??? vi kan använda en speciell typ av tråd som kallas LITZ WIRE för att komma över hudeffekten. Den effekt genom vilken strömmen endast passerar genom ett visst djup av ledaren vid hög frekvens kallas hudeffekt. Vi kan också använda ferritbas för att öka induktansen och öka kopplingen mellan två spolar effektivt. Naturligtvis finns det många spolar i onlinebutiker med ovanstående krav som kan användas för att öka effektiviteten hos den trådlösa laddaren.

Om du vill bygga detta för demonstrationsändamål räcker ovanstående spolar. Men om du vill använda detta för dagliga ändamål föreslår jag att du köper en online.

Om du gillar det här projektet och tycker att det var något informativt och användbart, vänligen rösta på mitt projekt.

Tack.