DIY draadloze oplader: 7 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

In deze Instructable leer je hoe je je eigen draadloze oplader voor elk apparaat kunt bouwen. HOE?

Draadloze stroomtechnieken vallen hoofdzakelijk in twee categorieën, niet-stralings- en stralings-. Bij nabije-veld- of niet-stralingstechnieken wordt vermogen overgedragen door magnetische velden met behulp van inductieve koppeling tussen draadspoelen, of door elektrische velden met behulp van capacitieve koppeling tussen metalen elektroden. Inductieve koppeling is de meest gebruikte draadloze technologie; zijn toepassingen omvatten het opladen van draagbare apparaten zoals telefoons en elektrische tandenborstels, RFID-tags en opladers voor implanteerbare medische apparaten zoals kunstmatige pacemakers of elektrische voertuigen.

Wat is inductieve koppeling:

Bij inductieve koppeling (elektromagnetische inductie of inductieve vermogensoverdracht, IPT), wordt vermogen overgedragen tussen draadspoelen door een magnetisch veld. De zender- en ontvangerspoelen vormen samen een transformator (zie schema). Een wisselstroom (AC) door de zenderspoel (L1) creëert een oscillerend magnetisch veld (B) volgens de wet van Ampere. Het magnetische veld gaat door de ontvangende spoel (L2), waar het een wisselende EMF (spanning) induceert volgens de inductiewet van Faraday, die een wisselstroom in de ontvanger creëert. De geïnduceerde wisselstroom kan de belasting rechtstreeks aandrijven of worden gelijkgericht gelijkstroom (DC) door een gelijkrichter in de ontvanger, die de belasting aandrijft.

Resonante inductieve koppeling

Volgens de theorie van de gekoppelde modus voorgesteld door Marin Soljačić van het MIT, is resonante inductieve koppeling (elektrodynamische koppeling, [12] sterk gekoppelde magnetische resonantie) een vorm van inductieve koppeling waarbij vermogen wordt overgedragen door magnetische velden (B, groen) tussen twee resonante circuits (tuned circuits), één in de zender en één in de ontvanger (zie schema rechts). Elke resonantiekring bestaat uit een draadspoel die is verbonden met een condensator, of een zelfresonerende spoel of een andere resonator met interne capaciteit. De twee zijn afgestemd om op dezelfde resonantiefrequentie te resoneren. De resonantie tussen de spoelen kan de koppeling en vermogensoverdracht aanzienlijk vergroten.

Als je meer wilt weten over het onderwerp, volg dan deze link:

en.wikipedia.org/wiki/Wireless_power_trans…

Stap 1: WAT U NODIG HEBT!!!!

Om te beginnen heb je de volgende componenten nodig:

Dot printplaat (x1)

draad 1 mm dik (7 m)

IC 7805(x1)

IRFZ44N-MOSFET (x4)

IR2110 MOSFET-stuurprogramma IC (x2)

555 timer-IC (x1)

CD4049 IC (X1)

10K trimpot [103] (x1)

10k weerstand (x4)

10 Ohm weerstand (x4)

0.1uF condensator [104] (x5)

10nf condensator [103] (x1)

2.2nF condensator [222] (x1)

10uF condensator [elektrolytisch] (x3)

47uF condensator [elektrolytisch] (x1)

47nF condensator [polyester] (x2)

Schroefklemmen

IN5819 schotky-diode (x6)

Mini-USB-connector [mannelijk] (x1)

DC - DC 5v Buck-converter

Dus laten we beginnen met de opbouw.

Stap 2: Opwinden van de COILS!!?

het opwinden van een perfecte spiraalspoel is een beetje lastig. Hier is mijn manier om de spoel op te winden. Snijd eerst een kleine cirkel met een diameter van 1 cm met een karton, lijm deze op een stuk karton en maak een gat in het midden. Neem NU de draad van 1 mm dikte en steek deze door het gat in het midden (dit is een extra stukje draad voor elektrische aansluitingen). Breng veel lijm aan op het oppervlak en begin met wikkelen door rond de cirkel te gaan (lijm helpt om de wikkeling op zijn plaats te houden). Blijf wikkelen tot het aantal windingen 30 wordt. Maak 2 van dergelijke identieke spoelen.

Stap 3: Maak een meting:

Als u een LCR-meter heeft, kunt u deze stap overslaan. Als je geen LCR-meter hebt, bouw dan een inductiemeter van een Arduino Uno en een op-amp (LM339). Ik heb dit circuit van de volgende website gehaald, je kunt meer informatie over deze inductantiemeter vinden op de website zelf. (de code is ook beschikbaar op de website zelf)

Meet nu de inductantie van de spoelen met deze meter en als je alle voorwaarden hebt die hetzelfde zijn als de mijne, dat is 1,0 mm dikke draad, binnendiameter van de spoel = 1,0 cm, aantal windingen = 30. je zou de inductantie moeten krijgen van de spoel rond 21.56 uH 26.08 uH vanwege onbekende fout. Nadat u de inductantie hebt verkregen, moet u de resonantiefrequentie van het LC-circuit berekenen. Gegeven door de formule: F = 1 / (2*pi*sq-rt(LC))u kunt deze online calculator gebruiken om de resonantiefrequentie te berekenen. nu moeten we het oscillatorcircuit bouwen, waarvan de oscillatie de frequentie 143,75 Khz heeft.

Stap 4: Het oscillatorcircuit…

Er zijn veel manieren om een oscillatorcircuit te maken. In dit circuit zullen we een 555 timer-IC gebruiken om een signaal van 143,75 Khz te produceren, maar dit is niet genoeg om het LC-circuit aan te sturen (zenderspoel met condensator in serie). dus we moeten een H-brug mosfet-stuurprogrammacircuit bouwen om het LC-circuit aan te sturen. een circuit gemaakt om het LC-circuit aan te sturen. Volg gewoon het circuit dat ik hier heb bijgevoegd. WERKING: De 555 timer-IC in Astable Multivibrator met 50% inschakelduur produceert het vereiste oscillerende signaal dat naar de IR2110 IC wordt gevoerd. De volledige H-brug Het Mosfet-stuurprogramma zal een blokgolf uitvoeren wanneer de ingangen A = D en B = C en B (C) de omgekeerde staat van A (D) hebben. Hiervoor wordt dus een Inverter IC (4049) gebruikt. Deze oscillerende spanning creëert een sinusvormige stroom door de zenderspoel die een magnetisch veld eromheen induceert. Wanneer de ontvangerspoel parallel loopt met een condensator, waarvan de resonantiefrequentie gelijk is aan die van de zenderspoel, wordt de stroom geïnduceerd. Dit geïnduceerde stroom wordt omgezet in gelijkstroom met behulp van een bruggelijkrichter en geregeld naar 5 V gelijkstroom om de mobiele telefoon op te laden met behulp van een buck-converter.

Degenen die de gedrukte versie van dit project willen maken, ik heb ook de Eagle-bordbestanden bijgevoegd, bekijk het eens.

Stap 5: #Laatste Maatregel:

Nu, na het bouwen van alle circuits volgens het schema, controleer alles en meet ook alles. Nogmaals, als je een apparaat hebt om de frequentie te meten, dan is het goed, als je niet gewoon de volgende code uploadt naar Arduino Uno. webadres:

Meet de frequentie op de 3e pin van de 555 timer IC. Tijdens het meten van de frequentie, pas de 10K-trimpot aan om de vereiste frequentie te krijgen (dwz 143,75 Khz). Meet nu een multimeter de volgende parameters:Ingangsspanning [Vin](dwz, controleer of het precies 12 V is of niet). Ingangsstroom [Iin] (dwz stroom naar het circuit van 12 V-voeding). Uitgangsspanning [Vout] (dwz controleer of het precies 5 V is of niet). Uitgangsstroom [Iout] (dwz stroom naar de mobiele telefoon van buck-converter). Berekeningen: Pin = Vin * IinPout = Vout * IoutEfficiency (n) = Pout / PinMijn metingen: Vin = 11,8 V; Iin = 310 mA; Vuit = 5,1 V; Vin = 290 mA wat een rendement geeft van 40,4%

Stap 6: #De behuizing

Ik heb een oude mobiele doos als de behuizing gerecycled, zoals je in de afbeelding kunt zien. Als je dat eenmaal hebt gedaan, kun je mobiel of elk ander apparaat opladen dat 5 volt nodig heeft, de laadstroom is 300 mA. (wat een beetje traag is voor mobiele telefoons). Het uitgangsvermogen kan verder toenemen maar het rendement zal afnemen. Zoals je kunt zien heb ik op de uitgang van de buck converter een mini USB connector aangesloten. Deze is aan elk apparaat te koppelen en draadloos op te laden.

Stap 7: Moment van de waarheid!!

WAAROM ZO INEFFICINT:

Zoals u kunt zien, is de efficiëntie hiervan erg laag, maar waarom? Het is te wijten aan een slechte luchtkoppeling, skin-effect en fout in inductantie van de handgewonden spoel en de frequentie van het oscillatorcircuit zelf is niet stabiel.

dus hoe kunnen we deze problemen overwinnen??? Welnu, we kunnen een speciaal type draad genaamd LITZ WIRE gebruiken om het skin-effect te overwinnen. Het effect waarbij de stroom alleen met een hoge frequentie door een bepaalde diepte van de geleider gaat, staat bekend als skin-effect. We kunnen ook ferrietbasis gebruiken om de inductantie te verhogen en de koppeling van twee spoelen effectief te vergroten. Natuurlijk zijn er veel spoelen in online winkels met bovenstaande vereisten die kunnen worden gebruikt om de efficiëntie van de draadloze oplader te verhogen.

Als u dit voor demonstratiedoeleinden wilt bouwen, zijn bovenstaande spoelen voldoende. Maar als u dit voor dagelijkse doeleinden wilt gebruiken, raad ik u aan er een online te kopen.

Als je dit project leuk vindt en het informatief en nuttig vond, stem dan op mijn project.

Bedankt.