Drahtloses DIY-Ladegerät - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

In diesem Instructable erfahren Sie, wie Sie Ihr eigenes kabelloses Ladegerät für jedes Gerät bauen.

Drahtlose Leistungstechniken fallen hauptsächlich in zwei Kategorien, nicht strahlend und strahlend. Bei Nahfeld- oder Nichtstrahlungstechniken wird Leistung durch magnetische Felder unter Verwendung einer induktiven Kopplung zwischen Drahtspulen oder durch elektrische Felder unter Verwendung einer kapazitiven Kopplung zwischen Metallelektroden übertragen. Die induktive Kopplung ist die am weitesten verbreitete Funktechnologie; Zu den Anwendungen gehören das Aufladen von tragbaren Geräten wie Telefonen und elektrischen Zahnbürsten, RFID-Tags und Ladegeräten für implantierbare medizinische Geräte wie künstliche Herzschrittmacher oder Elektrofahrzeuge.

Was ist induktive Kopplung:

Bei der induktiven Kopplung (electromagnetic inductionor inductive power transfer, IPT) wird Energie zwischen Drahtspulen durch ein Magnetfeld übertragen. Sender- und Empfängerspule bilden zusammen einen Transformator (siehe Abbildung). Ein Wechselstrom (AC) durch die Sendespule (L1) erzeugt nach dem Ampere-Gesetz ein oszillierendes Magnetfeld (B). Das Magnetfeld durchläuft die Empfängerspule (L2), wo es nach dem Faradayschen Induktionsgesetz eine Wechsel-EMK (Spannung) induziert, die im Empfänger einen Wechselstrom erzeugt. Der induzierte Wechselstrom kann entweder die Last direkt antreiben oder gleichgerichtet werden zu Gleichstrom (DC) durch einen Gleichrichter im Empfänger, der die Last antreibt.

Resonante induktive Kopplung

Nach der von Marin Soljačić am MIT vorgeschlagenen Theorie der gekoppelten Moden ist die resonante induktive Kopplung (elektrodynamische Kopplung, [12] stark gekoppelte magnetische Resonanz) eine Form der induktiven Kopplung, bei der Leistung durch Magnetfelder (B, grün) zwischen zwei resonanten Stromkreise (abgestimmte Stromkreise), einer im Sender und einer im Empfänger (siehe Abbildung rechts). Jeder Resonanzkreis besteht aus einer Drahtspule, die mit einem Kondensator verbunden ist, oder einer Eigenresonanzspule oder einem anderen Resonator mit interner Kapazität. Die beiden sind so abgestimmt, dass sie bei der gleichen Resonanzfrequenz mitschwingen. Die Resonanz zwischen den Spulen kann die Kopplung und Leistungsübertragung stark erhöhen.

WENN Sie mehr über das Thema erfahren möchten, folgen Sie diesem Link:

en.wikipedia.org/wiki/Wireless_power_trans…

Schritt 1: WAS SIE BRAUCHEN !!!!

Sie benötigen zunächst folgende Komponenten:

Punkt-Leiterplatte (x1)

Draht 1 mm dick (7 m)

IC 7805 (x1)

IRFZ44N-MOSFET (x4)

IR2110 MOSFET-Treiber-IC (x2)

555 Timer-IC (x1)

CD4049-IC (X1)

10K Trimmpoti [103] (x1)

10k Widerstand (x4)

10 Ohm Widerstand (x4)

0,1uF Kondensator [104] (x5)

10nf Kondensator [103] (x1)

2,2 nF Kondensator [222] (x1)

10uF Kondensator [elektrolytisch] (x3)

47uF Kondensator [elektrolytisch] (x1)

47nF Kondensator [Polyester] (x2)

Schraubklemmen

IN5819 Schottky-Diode (x6)

Mini-USB-Anschluss [männlich] (x1)

DC - DC 5V Abwärtswandler

Beginnen wir also mit dem Build.

Schritt 2: Wickeln der COILS!!?

Das Wickeln einer perfekten Spiralspule ist ein bisschen schwierig. Hier ist meine Art, die Spule zu wickeln. Schneiden Sie zuerst einen kleinen Kreis von 1 cm Durchmesser mit einem Karton aus, kleben Sie ihn auf ein Stück Karton und bohren Sie in der Mitte ein Loch. Nehmen Sie nun den 1 mm dicken Draht und führen Sie ihn durch das Loch in der Mitte (dies ist ein zusätzliches Stück Draht für die elektrischen Verbindungen). Tragen Sie viel Klebstoff auf die Oberfläche auf und beginnen Sie mit dem Wickeln, indem Sie um den Kreis herumgehen (Kleber hilft, die Wicklung an Ort und Stelle zu halten). Wickeln Sie weiter, bis die Windungszahl 30 beträgt. Machen Sie 2 solche Arten von identischen Spulen.

Schritt 3: Machen Sie eine Messung:

Wenn Sie ein LCR-Messgerät haben, können Sie diesen Schritt überspringen. Wenn Sie kein LCR-Meter haben, bauen Sie ein Induktivitätsmessgerät aus einem Arduino Uno und einem Operationsverstärker (LM339). Ich habe diese Schaltung von der folgenden Website übernommen, weitere Informationen zu diesem Induktivitätsmesser finden Sie auf der Website selbst. (Der Code ist auch auf der Website selbst verfügbar)

Messen Sie nun die Induktivität der Spulen mit diesem Messgerät und wenn Sie alle Bedingungen wie bei mir haben, also 1,0 mm dicker Draht, Innendurchmesser der Spule = 1,0 cm, Windungszahl = 30. Sie sollten die Induktivität von. erhalten die Spule um 21,56 uH 26,08 uH wegen eines unbekannten Fehlers. Nachdem Sie nun die Induktivität erhalten haben, müssen Sie die Resonanzfrequenz des LC-Kreises berechnen. Gegeben durch die Formel: F = 1 / (2 * pi * sq-rt (LC)) können Sie mit diesem Online-Rechner die Resonanzfrequenz berechnen. Jetzt müssen wir die Oszillatorschaltung aufbauen, deren Schwingung die Frequenz 143,75 Khz hat.

Schritt 4: Die Oszillatorschaltung…

Es gibt viele Möglichkeiten, eine Oszillatorschaltung herzustellen. In dieser Schaltung verwenden wir einen 555-Timer-IC, um ein Signal von 143,75 kHz zu erzeugen, aber es reicht nicht aus, um die LC-Schaltung (Senderspule mit Kondensator in Reihe) anzusteuern. Also müssen wir eine H-Brücken-Mosfet-Treiberschaltung bauen, um die LC-Schaltung anzusteuern. https://microcontrollerslab.com/how-to-make-h-bridg… Mit Bezug auf die Schaltung auf der obigen Website und einige kleinere Änderungen, die ich habe eine Schaltung zum Ansteuern der LC-Schaltung gemacht. Folgen Sie einfach der Schaltung, die ich hier angehängt habe. ARBEITEN: Der 555-Timer-IC im Astabilen Multivibrator mit 50% Arbeitszyklus erzeugt das erforderliche oszillierende Signal, das dem IR2110-IC zugeführt wird. Die volle H-Brücke Die Mosfet-Treiberschaltung wird eine Rechteckwelle ausgeben, wenn die Eingänge A = D und B = C und B (C) den invertierten Zustand von A (D) haben. Um dies zu erreichen, wird daher ein Inverter-IC (4049) verwendet. Diese oszillierende Spannung erzeugt einen sinusförmigen Strom durch die Sendespule, der ein Magnetfeld um sie herum induziert Der induzierte Strom wird mit einem Brückengleichrichter in Gleichstrom umgewandelt und auf 5 V Gleichstrom geregelt, um das Mobiltelefon mit einem Abwärtswandler aufzuladen.

Diejenigen, die die gedruckte Version dieses Projekts erstellen möchten, habe ich auch die Eagle-Board-Dateien angehängt, sieh es dir an.

Schritt 5: #Endgültige Maßnahme:

Nachdem Sie nun alle Schaltungen gemäß dem Schaltplan erstellt haben, überprüfen Sie alles und messen Sie auch alles. Wenn Sie ein Gerät zum Messen der Frequenz haben, ist es in Ordnung, wenn Sie nicht einfach den folgenden Code in Arduino Uno hochladen. Webadresse:

Messen Sie die Frequenz am 3. Pin des 555-Timer-ICs. Während Sie die Frequenz messen, stellen Sie das 10K-Trimmpotentiometer ein, um die erforderliche Frequenz (dh 143,75 kHz) zu erhalten. Nehmen Sie nun ein Multimeter und messen Sie die folgenden Parameter: Eingangsspannung [Vin] (dh, überprüfen Sie, ob es genau 12 V beträgt oder nicht). Eingangsstrom[Iin] (dh Strom zum Stromkreis von der 12-V-Stromversorgung). Ausgangsspannung [Vout] (dh prüfen Sie, ob es genau 5 V beträgt oder nicht). Ausgangsstrom [Iout] (dh Strom zum Mobiltelefon vom Abwärtswandler). Berechnungen: Pin = Vin * IinPout = Vout * IoutEfficiency (n) = Pout / PinMy Messwerte: Vin = 11,8 V; Iein = 310 mA; Vout = 5,1 V; Vin = 290 mA, was einen Wirkungsgrad von 40,4% ergibt

Schritt 6: #Das Gehäuse

Ich habe eine alte Handybox als Gehäuse recycelt, wie Sie im Bild sehen können. Sobald Sie dies getan haben, können Sie das Handy oder jedes Gerät aufladen, das 5 Volt benötigt, der Ladestrom beträgt 300 mA (was für Handys etwas langsam ist).. Die Ausgangsleistung kann weiter erhöht werden, aber die Effizienz wird abnehmen. Wie Sie sehen, habe ich am Ausgang des Abwärtswandlers einen Mini-USB-Anschluss angeschlossen. Dieser kann mit jedem Gerät verbunden und drahtlos aufgeladen werden.

Schritt 7: Moment der Wahrheit!!

WARUM SO INEFFIZIENT:

Wie Sie feststellen können, ist die Effizienz sehr gering, aber warum? Dies ist auf eine schlechte Luftkopplung, einen Skin-Effekt und einen Induktivitätsfehler der handgewickelten Spule zurückzuführen, und die Frequenz der Oszillatorschaltung selbst ist nicht stabil.

also wie überwinden wir diese probleme??? Nun, wir können einen speziellen Drahttyp namens LITZ WIRE verwenden, um den Hauteffekt zu überwinden. Der Effekt, bei dem der Strom bei hoher Frequenz nur durch eine bestimmte Tiefe des Leiters fließt, wird als Skin-Effekt bezeichnet. Wir können auch Ferritbasis verwenden, um die Induktivität zu erhöhen und die Kopplung von zwei Spulen effektiv zu erhöhen. Natürlich gibt es in Onlineshops viele Spulen mit den oben genannten Anforderungen, mit denen sich die Effizienz des kabellosen Ladegeräts steigern lässt.

Wenn Sie dies zu Demonstrationszwecken bauen möchten, reichen die oben genannten Spulen aus. Wenn Sie dies jedoch für tägliche Zwecke verwenden möchten, empfehle ich Ihnen, eines online zu kaufen.

Wenn Ihnen dieses Projekt gefällt und Sie es informativ und hilfreich fanden, dann stimmen Sie bitte für mein Projekt.

Dankeschön.