Bezdrôtová nabíjačka DIY: 7 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

V tomto návode sa dozviete, ako vytvoriť vlastnú bezdrôtovú nabíjačku pre akékoľvek zariadenie. AKO?

Techniky bezdrôtového napájania sa delia hlavne na dve kategórie, neradiačné a radiačné. V blízkych alebo neradiačných technikách je energia prenášaná magnetickými poľami pomocou indukčnej väzby medzi cievkami drôtu alebo elektrickými poľami pomocou kapacitnej väzby medzi kovovými elektródami. Indukčná väzba je najpoužívanejšou bezdrôtovou technológiou; Medzi jeho aplikácie patrí nabíjanie ručných zariadení, ako sú telefóny a elektrické zubné kefky, štítky RFID a nabíjačky pre implantovateľné zdravotnícke zariadenia, ako sú umelé kardiostimulátory alebo elektrické vozidlá.

Čo je indukčné spojenie:

Pri indukčnej väzbe (elektromagnetická indukcia alebo prenos indukčného výkonu, IPT) sa energia prenáša medzi cievkami drôtu magnetickým poľom. Cievky vysielača a prijímača spolu tvoria transformátor (pozri diagram). Striedavý prúd (AC) cez cievku vysielača (L1) vytvára podľa Ampérovho zákona oscilačné magnetické pole (B). Magnetické pole prechádza prijímajúcou cievkou (L2), kde indukuje striedavý EMF (napätie) podľa Faradayovho zákona o indukcii, ktorý v prijímači vytvára striedavý prúd. Indukovaný striedavý prúd môže buď poháňať záťaž priamo, alebo môže byť usmernený na jednosmerný prúd (DC) usmerňovačom v prijímači, ktorý poháňa záťaž.

Rezonančná indukčná väzba

Podľa teórie viazaného režimu, ktorú navrhol Marin Soljačić na MIT, je rezonančná indukčná väzba (elektrodynamická väzba, [12] silne spojená magnetická rezonancia) forma indukčnej väzby, v ktorej je sila prenášaná magnetickými poľami (B, zelená) medzi dvoma rezonančnými obvody (ladené obvody), jeden vo vysielači a jeden v prijímači (pozri diagram vpravo). Každý rezonančný obvod pozostáva z cievky drôtu spojenej s kondenzátorom alebo z vlastnej rezonančnej cievky alebo iného rezonátora s vnútornou kapacitou. Oba sú naladené tak, aby rezonovali na rovnakej rezonančnej frekvencii. Rezonancia medzi cievkami môže výrazne zvýšiť väzbu a prenos energie.

Ak sa chcete dozvedieť viac o tejto téme, kliknite na tento odkaz:

en.wikipedia.org/wiki/Wireless_power_trans…

Krok 1: ČO BUDETE POTREBOVAŤ !!!!!

Na začiatok budete potrebovať nasledujúce komponenty:

Bodová doska plošných spojov (x1)

drôt hrubý 1 mm (7 m)

IC 7805 (x1)

MOSFET IRFZ44N (x4)

Integrovaný obvod ovládača MOSFET IR2110 (x2)

555 časovač IC (x1)

CD4049 IC (X1)

10K trimovací hrniec [103] (x1)

10k odpor (x4)

Rezistor 10 OHM (x4)

0,1uF kondenzátor [104] (x5)

10nf kondenzátor [103] (x1)

Kondenzátor 2,2 nF [222] (x1)

10uF kondenzátor [elektrolytický] (x3)

Kondenzátor 47uF [elektrolytický] (x1)

Kondenzátor 47nF [polyester] (x2)

Skrutkové svorky

IN5819 schotky dióda (x6)

Mini USB konektor [samec] (x1)

Konvertor DC - DC 5v Buck

Začnime teda zostavením.

Krok 2: Navíjanie cievok !!?

navíjanie perfektnej špirálovej cievky je trochu zložité. Tu je môj spôsob navíjania cievky. Najprv odrežte kartónom malý kruh s priemerom 1 cm, prilepte ho na kus lepenky a v strede vytvorte dieru. Teraz vezmite drôt s hrúbkou 1 mm a prevlečte ho otvorom vytvoreným v strede (toto je extra drôt pre elektrické pripojenia). Na povrch naneste veľa lepidla a začnite navíjať tak, že pôjdete okolo kruhu (lepidlo pomáha držať vinutie na svojom mieste). Pokračujte v navíjaní, kým sa počet závitov nestane 30. Vytvorte 2 také typy identických cievok.

Krok 3: Vykonajte opatrenie:

Ak máte merač LCR, môžete tento krok preskočiť. Ak nemáte merač LCR, vytvorte merač indukčnosti z Arduino Uno a operačného zosilňovača (LM339). Tento obvod som prevzal z nasledujúceho webu, viac informácií o tomto merači indukčnosti nájdete na samotnom webe. (Kód je k dispozícii aj na samotnom webe)

Teraz zmerajte indukčnosť cievok týmto meračom a ak máte všetky rovnaké podmienky ako ja, drôt s hrúbkou 1,0 mm, vnútorný priemer cievky = 1,0 cm, počet závitov = 30. Mali by ste dostať indukčnosť cievka okolo 21,56 uH 26,08 uH kvôli neznámej chybe. Teraz po získaní indukčnosti musíte vypočítať rezonančnú frekvenciu obvodu LC. Vzhľadom na vzorec: F = 1 / (2*pi*sq-rt (LC)) môžete pomocou tejto online kalkulačky vypočítať frekvenciu rezonancie. https://www.deephaven.co.uk/lc.html V mojom prípade L = 26,08 uH a C = 47 nF, čo dáva rezonančnú frekvenciu F = 143,75 Khz. Teraz musíme zostaviť obvod oscilátora, ktorého oscilácia má frekvenciu 143,75 Khz.

Krok 4: Obvod oscilátora…

Existuje veľa spôsobov, ako vytvoriť obvod oscilátora. V tomto obvode použijeme IC s časovačom 555 na generovanie signálu 143,75 Khz, ale to nestačí na napájanie obvodu LC (cievka vysielača s kondenzátorom v sérii). takže musíme vybudovať obvod ovládača MOSFET H Bridge na ovládanie obvodu LC. https://microcontrollerslab.com/how-to-make-h-bridg… vytvoril obvod na ovládanie obvodu LC. Postupujte podľa obvodu, ktorý som tu pripojil. FUNGUJE: IC s časovačom 555 v astabilnom multivibrátore s 50% pracovným cyklom vytvára požadovaný oscilačný signál, ktorý je privádzaný do obvodu IR2110. Plný mostík H Obvod budiča Mosfet bude produkovať štvorcovú vlnu, ak sú vstupy A = D a B = C a B (C) v obrátenom stave A (D). Na dosiahnutie tohto cieľa sa teda používa invertorový obvod (4049). Toto oscilačné napätie vytvára sínusový prúd cez cievku vysielača, ktorý okolo nej indukuje magnetické pole. Keď sa v jeho magnetickom poli indukuje cievka prijímača paralelne s kondenzátorom, ktorého rezonančná frekvencia je rovnaká ako rezonančná cievka, je indukovaný. indukovaný prúd sa prevádza na jednosmerný prúd pomocou mostíkového usmerňovača a reguluje sa na 5 V DC na nabíjanie mobilného telefónu pomocou prevodníka Buck.

Tí, ktorí chcú vytvoriť tlačenú verziu tohto projektu, priložil som tiež súbory dosky Eagle, pozrite sa na to.

Krok 5: #Konečné opatrenie:

Teraz, po zostavení všetkých obvodov podľa schémy, všetko skontrolujte a tiež všetko zmerajte. Znova, ak máte nejaké zariadenie na meranie frekvencie, potom je to v poriadku, ak nie, nahrajte nasledujúci kód Arduino Uno. webová adresa:

Zmerajte frekvenciu na 3. kolíku časovača 555 IC. Pri meraní frekvencie upravte 10K trim pot, aby ste získali požadovanú frekvenciu (tj. 143,75 Khz). Teraz urobte multimetrom meranie nasledujúcich parametrov: Vstupné napätie [Vin] (tj. (skontrolujte, či je to presne 12 V alebo nie). Vstupný prúd [Iin] (tj. prúd do obvodu z 12 V napájacieho zdroja). Výstupné napätie [Vout] (tj. skontrolujte, či je to presne 5 V alebo nie). Výstupný prúd [Iout] (tj. Prúd do mobilu z prevodníka buck). Výpočty: Pin = Vin * IinPout = Vout * IoutEfektivita (n) = Pout / PinMy namerané hodnoty: Vin = 11,8 V; Iin = 310 mA; Vout = 5,1 V; Vin = 290 mA, čo dáva účinnosť 40,4%

Krok 6: #Príloha

Recykloval som starý mobilný box ako kryt, ako vidíte na obrázku. Keď to urobíte, môžete nabíjať mobilné zariadenie alebo akékoľvek zariadenie, ktoré vyžaduje 5 voltov, nabíjací prúd je 300 mA. (Čo je pre mobily trochu pomalé). Výstupný výkon je možné ešte zvýšiť, ale účinnosť sa zníži. Ako vidíte, na výstup prevodníka buck som pripojil mini USB konektor. Toto je možné pripojiť k akémukoľvek zariadeniu a dá sa nabíjať bezdrôtovo.

Krok 7: Moment pravdy !!!

PREČO TAK NEEFEKTÍVNE:

Ako vidíte, účinnosť je veľmi nízka, ale prečo? Je to kvôli zlej vzduchovej väzbe, efektu pokožky a chybe v indukčnosti ručne vinutej cievky a frekvencia samotného obvodu oscilátora nie je stabilná.

ako teda prekonáme tieto problémy ??? Na prekonanie efektu pokožky môžeme použiť špeciálny typ drôtu s názvom LITZ WIRE. Účinok, ktorým prúd prechádza vysokou frekvenciou iba cez určitú hĺbku vodiča, je známy ako efekt kože. Feritovú bázu môžeme použiť aj na zvýšenie indukčnosti a účinné prepojenie dvoch cievok. V online obchodoch je samozrejme veľa cievok s vyššie uvedenými požiadavkami, ktoré je možné použiť na zvýšenie účinnosti bezdrôtovej nabíjačky.

Ak to chcete postaviť na ukážkové účely, vyššie uvedené cievky stačia. Ale ak to chcete použiť na akékoľvek každodenné účely, navrhujem, aby ste si ich kúpili online.

Ak sa vám tento projekt páči a považujete ho za informatívny a nápomocný, hlasujte za môj projekt.

Ďakujem.