- Components necessaris
- Esquema de connexions
- Construcció del circuit de transmissió d'energia sense fils
- Funcionament del circuit de transferència d'electricitat sense fils
- Limitació del circuit
- Aplicacions de transmissió d'energia sense fils
El concepte de transferència d’electricitat sense fils no és nou. Va ser demostrat per primera vegada per Nikola Tesla l'any 1890. Nikola Tesla va introduir la inducció electrodinàmica o l'acoblament inductiu ressonant en encendre tres bombetes a una distància de 60 peus de la font d'energia. També hem construït una Mini Tesla Coil per transferir l’energia.
La transferència sense fils d’electricitat o WET és un procés per subministrar energia a través d’un buit d’aire sense utilitzar cap cable ni enllaç físic. En aquest sistema sense fils, el dispositiu transmissor genera un camp electromagnètic d’alta freqüència o variable que transmet energia al dispositiu receptor sense cap connexió física. El dispositiu receptor extreu energia del camp magnètic i la subministra a càrrega elèctrica. Per tant, per convertir l’electricitat en un camp electromagnètic, s’utilitzen dues bobines com a bobina transmissora i bobina receptora. La bobina del transmissor s’alimenta mitjançant corrent altern i crea un camp magnètic, que es converteix en una tensió útil a través de la bobina del receptor.
En aquest projecte, construirem un circuit bàsic de transmissor sense fils de baixa potència per encendre un LED.
Components necessaris
- Transistor BC 549
- LED
- Taulers de pa
- Connecteu els cables
- 1.2k resistències
- Filferros de coure
- Bateria d'1,5 V
Esquema de connexions
L’esquema, per transferir electricitat sense fils per encendre un LED, és senzill i es pot veure a la imatge següent. Té dues parts, el transmissor i el receptor.
Al costat del transmissor, les bobines estan connectades a través del col·lector del transistor, de 17 girs a banda i banda. I el receptor es construeix mitjançant tres components: transistor, resistència i un inductor central de nucli d’aire o una bobina de coure. El costat del receptor té un LED connectat a través de la bobina de coure de 34 voltes.
Construcció del circuit de transmissió d'energia sense fils
Aquí el transistor utilitzat és el transistor NPN, qualsevol transistor NPN bàsic es pot utilitzar aquí com BC547.
La bobina és la part crucial en la transferència d’energia sense fils i s’ha de construir amb cura. En aquest projecte, les bobines es fabriquen mitjançant filferro de coure de 29AWG. La formació de bobines tapades al centre es fa al costat del transmissor. s’utilitza i es necessita un embolcall de bobina cilíndric com un tub de PVC per enrotllar la bobina.
Per al transmissor, enroleu el cable fins a 17 voltes, després el bucle per a la connexió central de l’aixeta i torneu a fer 17 voltes de bobina. I per al receptor, feu 34 voltes de bobinatge sense aixetes centrals.
Funcionament del circuit de transferència d'electricitat sense fils
Tots dos circuits es construeixen a la placa de control i s’alimenten amb una bateria d’1,5 V. El circuit no es pot utilitzar per a una font d'alimentació de més d'1,5 volts, ja que el transistor pot escalfar-se per una dispersió excessiva de la potència. No obstant això, per obtenir més qualificació, calen circuits de conducció addicionals.
Aquesta transmissió sense fils d’electricitat es basa en la tècnica d’acoblament inductiu. El circuit consta de dues parts: transmissor i receptor.
A la secció del transmissor, el transistor genera un corrent altern d’alta freqüència a través de la bobina i la bobina genera un camp magnètic al seu voltant. A mesura que la bobina es colpeja al centre, els dos costats de la bobina comencen a carregar-se. Un costat de la bobina està connectat a la resistència i un altre costat està connectat al terminal col·lector del transistor NPN. Durant la condició de càrrega, comença a conduir-se la resistència base, que finalment encén el transistor. El transistor descarrega l’inductor a mesura que l’emissor està connectat amb la terra. Aquesta càrrega i descàrrega de l’inductor produeix un senyal d’oscil·lació de freqüència molt alta que es transmet en forma de camp magnètic.
Pel costat del receptor, aquest camp magnètic es transfereix a l’altra bobina i, per la llei d’inducció de Faraday, la bobina del receptor comença a produir voltatge CEM que s’utilitza per encendre el LED.
El circuit es prova a la placa amb un LED connectat al receptor. El vídeo detallat al final mostra el funcionament detallat del circuit.
Limitació del circuit
Aquest petit circuit pot funcionar correctament, però té una limitació enorme. Aquest circuit no és adequat per proporcionar una gran potència i té restricció de voltatge d'entrada. L’eficiència també és molt baixa. Per superar aquesta limitació, es poden construir topologies push-pull mitjançant transistors o MOSFET. No obstant això, per obtenir una eficiència millor i optimitzada, és millor utilitzar ICs de controlador de transmissió sense fils adequats.
Per millorar la distància de transmissió, enroleu la bobina correctament i augmenteu el núm. de voltes a la bobina.
Aplicacions de transmissió d'energia sense fils
La transferència de potència sense fils (WPT) és un tema molt discutit a la indústria electrònica. Aquesta tecnologia creix ràpidament al mercat de l'electrònica de consum per a telèfons intel·ligents i carregadors.
Hi ha innombrables avantatges de WPT. Alguns d’ells s’expliquen a continuació:
En primer lloc, a l’àrea moderna d’exigència d’energia, WPT pot eliminar el sistema de càrrega tradicional substituint les solucions de càrrega per cable. Qualsevol producte de consum portàtil requereix el seu propi sistema de càrrega; la transferència de potència sense fils pot solucionar aquest problema proporcionant una solució d'alimentació sense fil universal per a tots aquests dispositius portàtils. Ja hi ha molts dispositius disponibles al mercat amb una solució d’alimentació sense fils integrada com rellotge intel·ligent, telèfon intel·ligent, etc.
Un altre avantatge de WPT és que permet al dissenyador fabricar productes completament impermeables. Com que la solució de càrrega sense fils no necessita el port d'alimentació, el dispositiu es pot fabricar de manera que sigui resistent a l'aigua.
També ofereix una àmplia gamma de solucions de càrrega d’una manera eficient. El subministrament de potència oscil·la fins a 200 W, amb una pèrdua de transferència de potència molt baixa.
Un dels principals avantatges de la transmissió d’energia sense fils és que es pot augmentar la vida útil del producte evitant els danys físics a causa de la inserció del carregador als connectors o als ports. Es poden carregar diversos dispositius des d’un mateix moll. El vehicle electrònic també es pot carregar mitjançant la transferència d’alimentació sense fils durant la parada del cotxe.
La transferència d’energia sense fils pot tenir enormes aplicacions i moltes grans empreses com Bosch, IKEA i Qi estan treballant en algunes solucions futuristes mitjançant la transmissió d’energia sense fils.
