Bouw je eigen draadloze laadstation! - Ajarnpa

2025 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2025-01-23 15:01

Het bedrijf Apple heeft onlangs de draadloze oplaadtechnologie geïntroduceerd. Het is geweldig nieuws voor velen van ons, maar wat is de technologie erachter? En hoe werkt draadloos opladen? In deze tutorial gaan we leren hoe draadloos opladen werkt en hoe je er zelf een kunt bouwen! Dus laten we geen tijd meer verspillen en onze reis naar succes beginnen! En ik ben je 13-jarige leraar, Darwin!

Stap 1: Hoe werkt draadloos opladen?

Laten we nu eens kijken hoe draadloos opladen werkt. Je weet misschien dat stroom die door een draad vloeit een magnetisch veld creëert, zoals te zien is in de eerste afbeelding. Het magnetische veld dat door de draad wordt gegenereerd, is erg zwak, dus we kunnen de draad opwinden om een spoel te vormen en een groter magnetisch veld te krijgen, zoals weergegeven in de tweede afbeelding.

Ook omgekeerd, wanneer er een magnetisch veld dichtbij en loodrecht op een draad is, zal de draad het magnetische veld oppikken en zal er stroom gaan vloeien, zoals weergegeven in de eerste afbeelding.

Nu heb je misschien al geraden hoe draadloos opladen werkt. Bij draadloos opladen hebben we een zenderspoel die magnetische velden opwekt. Dan hebben we een ontvangerspoel die het magnetische veld oppikt en de telefoon oplaadt.

Stap 2: AC en DC

AC en DC, ook bekend als wisselstroom en gelijkstroom, zijn een zeer basisconcept in de elektronica.

DC of gelijkstroom, de stroom vloeit van een hoger spanningsniveau naar een lager spanningsniveau en de richting van de stroom verandert niet. Het betekent simpelweg dat als we een 5 volt en een 0 volt (aarde) hebben, de stroom van de 5 volt naar 0 volt (aarde) zal vloeien. En de spanning kan veranderen zolang de stroomrichting niet verandert. Zoals op de eerste foto te zien is.

AC of wisselstroom. Maar zoals de naam suggereerde dat het een wisselende stroomrichting heeft, wat betekent het? Het betekent dat de stroom na een bepaalde tijd omkeert. En de snelheid van de stroomomkering wordt gemeten in Hertz (Hz). We hebben bijvoorbeeld een AC-spanning van 60 Hz, we zullen 60 cycli van stroomomkeringen hebben, wat 120 keerpunten betekent, aangezien 1 cyclus van AC 2 keerpunten betekent. Zoals op de eerste foto te zien is.

Deze zijn erg belangrijk voor het draadloze oplaadcircuit. We moeten AC gebruiken om de zendspoel aan te drijven, omdat de ontvanger alleen een elektrisch signaal kan genereren als er een wisselend magnetisch veld is.

Stap 3: Spoelen: Inductantie

Je weet nu hoe een spoel een magnetisch veld creëert, maar we gaan dieper graven. Spoel, ook wel inductor genoemd, heeft een inductantie. Elke geleider heeft een inductantie, zelfs een draad!

Inductantie wordt gemeten in "Henry" of 'H'. milliHenry(mH) en microHenry(uH) zijn de meest gebruikte eenheden voor inductoren. mH is *10e-3H en uH is *10e-6H. Natuurlijk kun je zelfs kleiner gaan naar nanoHenry(nH) of zelfs picoHenry(pH), maar dat wordt in de meeste circuits niet gebruikt. En we gaan meestal niet hoger dan milliHenry(mH).

Hoe hoger het aantal windingen voor spoelen, hoe hoger de inductantie.

Een inductor is bestand tegen stroomveranderingen. We hebben bijvoorbeeld een spanningsverschil toegepast op een inductor. Ten eerste wil de spoel geen stroom door zichzelf laten stromen. De spanning blijft stroom door de spoel duwen, de spoel begon stroom te laten stromen. Tegelijkertijd laadt de spoel een magnetisch veld op. Eindelijk kan de stroom volledig door de spoel vloeien en wordt het magnetische veld volledig opgeladen.

Als we nu plotseling de spanningstoevoer naar de spoel verwijderen. De spoel wil de stroom niet stoppen, dus hij blijft er stroom doorheen duwen. Tegelijkertijd begon het magnetische veld in te storten. Na verloop van tijd zal het magnetische veld opgebruikt zijn en zal er geen stroom meer vloeien.

Als we een grafiek van spanning en stroom door de inductor construeren, zien we het resultaat in de tweede afbeelding, de spanning wordt weergegeven als "VL" en de stroom wordt weergegeven door "I", de stroom wordt ongeveer 90 graden naar de spanning verschoven.

Eindelijk hebben we het schakelschema voor een indcutor (of een spoel), het is als vier halve cirkels, zoals weergegeven in de derde afbeelding. Een spoel heeft geen polariteit, wat betekent dat je hem op elke manier op je circuit kunt aansluiten.

Stap 4: Hoe een schakelschema te lezen?

Nu weet je vrij veel over elektronica. Maar voordat we iets nuttigs bouwen, moeten we weten hoe we een schakelschema moeten lezen, ook wel een schema genoemd.

Een schema beschrijft hoe componenten met elkaar verbonden zijn, en het is erg belangrijk omdat het je vertelt hoe het circuit is aangesloten en je een duidelijker idee geeft van wat er aan de hand is.

De eerste afbeelding is een voorbeeld van een schema, maar er zijn zoveel symbolen die je niet begrijpt. Elk gespecificeerd symbool zoals L1, Q1, R1, R2 etc. is een symbool voor een elektrische component. En er zijn zoveel symbolen voor componenten, net zoals op de tweede afbeelding.

De lijnen die met elk onderdeel zijn verbonden, verbinden duidelijk het ene onderdeel met het andere, bijvoorbeeld in de derde en vierde afbeelding, en we kunnen een echt voorbeeld zien van hoe een circuit is verbonden op basis van een schema.

De R1, R2, Q1, Q2, L2 etc. in de eerste afbeelding wordt het voorvoegsel genoemd, wat net een label is, om de component een naam te geven. Dit doen we omdat het handig is als het gaat om PCB's, printplaten, solderen.

De 470, 47k, BC548, 9V etc. in de eerste foto is de waarde van elk onderdeel.

Dit is misschien geen duidelijke uitleg, als je meer details wilt, ga dan naar deze website.

Stap 5: Ons draadloze oplaadcircuit

Dus hier is het schema voor ons ontwerp van een draadloze oplader. Neem even de tijd om ernaar te kijken en we beginnen met de bouw! Duidelijkere versie hier:

Uitleg: Ten eerste krijgt de schakeling 5 volt van de X1-connector. Vervolgens wordt de spanning opgevoerd tot 12 volt voor het aandrijven van de spoel. De NE555 in combinatie met twee ir2110 mosfet-drivers om een aan-uit-signaal te creëren dat zal worden gebruikt om de 4 mosfets aan te sturen. De 4 mosfets gaan aan en uit om een AC-signaal te creëren om de zenderspoel aan te sturen.

U kunt naar de hierboven vermelde website gaan en naar beneden scrollen om de stuklijst (stuklijst) te vinden en naar die component te zoeken, behalve X1 en X2 in lcsc.com. (X1 en X2 zijn connectoren)

Voor X1 is het een micro-usb-poort, dus je moet het hier kopen.

Voor X2 is het eigenlijk de zenderspoel, dus je moet hem hier kopen.

Stap 6: Begin met bouwen

Je hebt het schema gezien en laten we beginnen met bouwen.

Allereerst moet je een breadboard kopen. Een breadboard is zoals op de eerste foto. Elke 5 gaten van het breadboard zijn met elkaar verbonden, weergegeven in afbeelding twee. Op de foto drie hebben we 4 rails die met elkaar verbonden zijn.

Volg nu het schema en begin met bouwen!

De uiteindelijke resultaten staan op foto vier.

Stap 7: De frequentie aanpassen

Nu ben je klaar met de schakeling, maar wil je toch de zendspoelfrequentie een beetje aanpassen. Dat zou je kunnen doen door de R10 potentiaalmeter aan te passen. Neem gewoon een schroef en stel de potentiaalmeter af.

Je kunt een ontvangerspoel nemen en deze aansluiten op een LED met een weerstand. Plaats vervolgens de spoel bovenop de zenderspoel zoals afgebeeld. Begin met het aanpassen van de frequentie totdat u ziet dat de LED de maximale helderheid heeft.

Na wat vallen en opstaan is je circuit afgesteld! En het circuit is in principe compleet.

Stap 8: Uw circuit upgraden

Nu, je hebt je circuit afgemaakt, maar je zou kunnen denken dat het circuit een beetje ongeorganiseerd is. Dus daarom kunt u uw circuit upgraden en er zelfs een product van maken!

Ten eerste is het het circuit zelf. In plaats van een breadboard te gebruiken, heb ik deze keer PCB's ontworpen en besteld. Wat staat voor Printed Circuit Boards. Een PCB is in feite een printplaat die aansluitingen op zichzelf heeft, dus geen jumperdraden meer. Elk onderdeel op een printplaat heeft ook zijn eigen plek. U kunt de print bij JLCPCB voor een zeer lage prijs bestellen.

De PCB die ik ontwierp, maakte gebruik van SMD-componenten, Surface Mount Devices. Dat betekent dat het onderdeel direct op de print is gesoldeerd. Een ander type component zijn THT-componenten, die we allemaal net hebben gebruikt, ook wel bekend als Through Hole Technology, is dat de component door de gaten van de PCB of onze printplaat gaat. Het ontwerp is te zien op de afbeelding. De ontwerpen vind je hier.

Ten tweede kun je er een behuizing voor 3D printen, de link voor de 3D stl-bestanden vind je hier.

Dat is het eigenlijk! Je hebt met succes een draadloze oplader gebouwd! Maar controleer altijd of je telefoon draadloos opladen ondersteunt. Heel erg bedankt voor het volgen van deze tutorial! Als er vragen zijn, stuur me dan gerust een e-mail op [email protected]. Google is ook een grote hulp! Doei.