DIY Wireless Charger: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

ในคำแนะนำนี้ คุณจะได้รู้วิธีสร้างเครื่องชาร์จไร้สายของคุณเองสำหรับอุปกรณ์ใดๆ ได้อย่างไร ?

เทคนิคพลังงานไร้สายส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองประเภท ไม่แผ่รังสี และ ไม่แผ่รังสี ในเทคนิคระยะใกล้หรือแบบไม่แผ่รังสี กำลังจะถูกถ่ายโอนโดยสนามแม่เหล็กโดยใช้คัปปลิ้งแบบเหนี่ยวนำระหว่างขดลวด หรือโดยสนามไฟฟ้าโดยใช้คัปปลิ้งแบบคาปาซิทีฟระหว่างอิเล็กโทรดโลหะ คัปปลิ้งอุปนัยเป็นเทคโนโลยีไร้สายที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด แอปพลิเคชันดังกล่าวรวมถึงการชาร์จอุปกรณ์พกพา เช่น โทรศัพท์และแปรงสีฟันไฟฟ้า แท็ก RFID และที่ชาร์จสำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์แบบฝัง เช่น เครื่องกระตุ้นหัวใจเทียม หรือยานพาหนะไฟฟ้า

คัปปลิ้งอุปนัยคืออะไร:

ในการคัปปลิ้งอุปนัย (การถ่ายโอนพลังงานอุปนัยแบบเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า, IPT) พลังงานจะถูกถ่ายโอนระหว่างขดลวดของลวดโดยสนามแม่เหล็ก ขดลวดตัวส่งและตัวรับรวมกันเป็นหม้อแปลงไฟฟ้า (ดูแผนภาพ) กระแสสลับ (AC) ผ่านคอยล์ตัวส่งสัญญาณ (L1) จะสร้างสนามแม่เหล็กสั่น (B) ตามกฎของแอมแปร์ สนามแม่เหล็กไหลผ่านขดลวดรับ (L2) ซึ่งจะเหนี่ยวนำให้เกิด EMF ไฟฟ้ากระแสสลับ (แรงดัน) โดยกฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ ซึ่งจะสร้างกระแสสลับในตัวรับ กระแสสลับเหนี่ยวนำอาจขับเคลื่อนโหลดโดยตรงหรือแก้ไขให้ถูกต้อง เพื่อกระแสตรง (DC) โดยวงจรเรียงกระแสในตัวรับซึ่งขับโหลด

เรโซแนนซ์อุปนัยคัปปลิ้ง

ตามทฤษฎีโหมดคู่ที่เสนอโดย Marin Soljačić ที่ MIT คัปปลิ้งเรโซแนนท์อินดัคทีฟคัปปลิ้ง (คัปปลิ้งอิเล็กโทรไดนามิก [12] เรโซแนนซ์แม่เหล็กคู่อย่างยิ่ง) เป็นรูปแบบหนึ่งของคัปปลิ้งอุปนัยซึ่งกำลังถ่ายโอนโดยสนามแม่เหล็ก (B, สีเขียว) ระหว่างสองเรโซแนนซ์ วงจร (วงจรปรับ) หนึ่งวงจรในเครื่องส่งและอีกวงจรหนึ่งในเครื่องรับ (ดูแผนภาพด้านขวา) วงจรเรโซแนนซ์แต่ละวงจรประกอบด้วยขดลวดที่เชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุ หรือขดลวดเรโซแนนท์ในตัวเองหรือเรโซเนเตอร์อื่นๆ ที่มีความจุภายใน ทั้งสองได้รับการปรับให้สะท้อนที่ความถี่เรโซแนนซ์เดียวกัน เสียงสะท้อนระหว่างคอยส์สามารถเพิ่มการมีเพศสัมพันธ์และการถ่ายโอนพลังงานได้อย่างมาก

หากคุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อตามลิงค์นี้:

th.wikipedia.org/wiki/Wireless_power_trans…

ขั้นตอนที่ 1: สิ่งที่คุณต้องการ!!!!!

คุณจะต้องมีส่วนประกอบต่อไปนี้เพื่อเริ่มต้นด้วย:

บอร์ด Dot PCB (x1)

ลวดหนา 1 มม. (7 ม.)

ไอซี 7805(x1)

IRFZ44N มอสเฟต (x4)

IR2110 MOSFET ไดรเวอร์ IC (x2)

555 ไอซีจับเวลา (x1)

CD4049 ไอซี (X1)

หม้อตัดแต่ง 10K [103] (x1)

ตัวต้านทาน 10k (x4)

ตัวต้านทาน 10 โอห์ม (x4)

ตัวเก็บประจุ 0.1uF [104] (x5)

ตัวเก็บประจุ 10nf [103] (x1)

ตัวเก็บประจุ 2.2nF [222] (x1)

ตัวเก็บประจุ 10uF [ไฟฟ้า] (x3)

ตัวเก็บประจุ 47uF [ไฟฟ้า] (x1)

ตัวเก็บประจุ 47nF [โพลีเอสเตอร์] (x2)

ขั้วต่อสกรู

IN5819 ไดโอด schotky (x6)

ขั้วต่อ Mini USB [ตัวผู้] (x1)

DC - DC 5v ตัวแปลงบั๊ก

มาเริ่มกันที่งานสร้างกันเลย

ขั้นตอนที่ 2: ม้วนขดลวด!!?

การม้วนเกลียวที่สมบูรณ์แบบนั้นค่อนข้างยุ่งยาก นี่คือวิธีการม้วนขดลวดของฉัน ก่อนอื่นให้ตัดวงกลมเล็ก ๆ ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 ซม. ด้วยกระดาษแข็งแล้วทากาวลงบนกระดาษแข็งแล้วทำรูตรงกลางตอนนี้ใช้ลวดที่มีความหนา 1 มม. แล้วผ่านเข้าไปในรูที่ทำไว้ตรงกลาง (นี่เป็นลวดเสริมเล็กน้อยสำหรับการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า) ใช้กาวจำนวนมากบนพื้นผิวและเริ่มม้วนโดยหมุนเป็นวงกลม (กาวช่วยในการยึดม้วนเข้าที่) ม้วนต่อไปจนกว่าจำนวนรอบจะกลายเป็น 30 ทำขดลวดที่เหมือนกัน 2 ชนิดดังกล่าว

ขั้นตอนที่ 3: ทำการวัด:

หากคุณมีเครื่องวัด LCR คุณสามารถข้ามขั้นตอนนี้ได้ หากคุณไม่มีเครื่องวัด LCR ให้สร้างเครื่องวัดความเหนี่ยวนำจาก Arduino Uno และ op-amp (LM339) ฉันนำวงจรนี้มาจากเว็บไซต์ต่อไปนี้ คุณสามารถหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเครื่องวัดความเหนี่ยวนำนี้ได้ในเว็บไซต์ (โค้ดมีอยู่ในเว็บไซต์ด้วย)https://www.electronoobs.com/eng_arduino_tut10_3.ph…

ตอนนี้วัดความเหนี่ยวนำของขดลวดด้วยมิเตอร์นี้และถ้าคุณมีเงื่อนไขทั้งหมดเช่นเดียวกับของฉันนั่นคือลวดหนา 1.0 มม. เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของขดลวด = 1.0 ซม. จำนวนรอบ = 30 คุณควรได้ค่าความเหนี่ยวนำของ ขดลวดประมาณ 21.56 uH 26.08 uH เนื่องจากข้อผิดพลาดที่ไม่ทราบสาเหตุ ตอนนี้หลังจากได้รับค่าเหนี่ยวนำแล้ว คุณต้องคำนวณความถี่เรโซแนนซ์ของวงจร LC กำหนดโดยสูตร:F = 1 / (2*pi*sq-rt(LC)) คุณสามารถใช้เครื่องคิดเลขออนไลน์นี้เพื่อคำนวณความถี่ของการสั่นพ้องhttps://www.deepaven.co.uk/lc.htmlในกรณีของฉัน L = 26.08 uH และ C = 47 nFซึ่งให้ความถี่เรโซแนนซ์ของ F = 143.75 Khz ตอนนี้เราต้องสร้างวงจรออสซิลเลเตอร์ซึ่งมีการสั่นที่ความถี่ 143.75 Khz

ขั้นตอนที่ 4: วงจรออสซิลเลเตอร์…

มีหลายวิธีในการสร้างวงจรออสซิลเลเตอร์ ในวงจรนี้ เราจะใช้ตัวจับเวลา IC 555 เพื่อสร้างสัญญาณที่ 143.75 Khz แต่ไม่เพียงพอต่อการขับเคลื่อนวงจร LC (คอยล์ส่งสัญญาณพร้อมตัวเก็บประจุเป็นอนุกรม) เลยต้องสร้างวงจรขับ H bridge mosfet เพื่อขับเคลื่อนวงจร LC ทำวงจรเพื่อขับวงจร LC เพียงทำตามวงจรที่ผมแนบมานี้ การทำงาน: 555 timer IC ใน Astable Multivibrator ที่มีรอบการทำงาน 50% จะสร้างสัญญาณการสั่นที่ต้องการซึ่งถูกส่งไปยัง IR2110 IC สะพาน H แบบเต็ม วงจรขับ Mosfet จะส่งสัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมเมื่ออินพุต A=D และ B=C และ B(C) เป็นสถานะกลับด้านของ A(D) ดังนั้นจึงใช้ Inverter IC (4049) เพื่อบรรลุเป้าหมายนี้ แรงดันไฟฟ้าสั่นนี้สร้างกระแสไซน์ผ่านคอยล์ตัวส่งซึ่งกระตุ้นสนามแม่เหล็กรอบ ๆ เมื่อขดลวดตัวรับขนานกับตัวเก็บประจุซึ่งมีความถี่เรโซแนนท์เหมือนกับของคอยล์ตัวส่งสัญญาณที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็กของมัน กระแสจะถูกเหนี่ยวนำสิ่งนี้ กระแสเหนี่ยวนำจะถูกแปลงเป็น dc โดยใช้วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์และควบคุมเป็น 5 V DC เพื่อชาร์จมือถือโดยใช้ตัวแปลงบั๊ก

ผู้ที่ต้องการทำแบบพิมพ์ของโครงการนี้ ผมได้แนบไฟล์บอร์ด Eagle มาด้วย ลองดูนะครับ

ขั้นตอนที่ 5: #มาตรการสุดท้าย:

ตอนนี้ หลังจากสร้างวงจรทั้งหมดตามแผนผังแล้ว ให้ตรวจสอบทุกอย่างและวัดทุกอย่างด้วยอีกครั้ง หากคุณมีอุปกรณ์สำหรับวัดความถี่ ก็ไม่เป็นไร ถ้าไม่เพียงแค่อัปโหลดโค้ดต่อไปนี้ไปยัง Arduino Uno ที่อยู่เว็บ:

วัดความถี่ที่ขาที่ 3 ของ IC ตัวจับเวลา 555 ขณะที่วัดความถี่ปรับพ็อตทริม 10K เพื่อให้ได้ความถี่ที่ต้องการ (เช่น 143.75 Khz) ตอนนี้ใช้มัลติมิเตอร์เพื่อวัดพารามิเตอร์ต่อไปนี้: แรงดันไฟฟ้าขาเข้า[Vin](เช่น ให้ตรวจสอบดูว่าเป็น 12 V หรือไม่) กระแสไฟเข้า [Iin] (เช่น กระแสไฟเข้าวงจรจากแหล่งจ่ายไฟ 12 v) แรงดันไฟขาออก[Vout] (เช่น ให้ตรวจสอบว่ามีค่าเท่ากับ 5 V หรือไม่) กระแสไฟขาออก [Iout] (เช่น กระแสไปยังมือถือจากตัวแปลงบั๊ก) การคำนวณ:Pin = Vin * IinPout = Vout * IoutEfficiency(n) = Pout / PinMy การอ่าน: Vin = 11.8 V; Iin = 310 mA; โวต = 5.1 โวลต์; Vin = 290 mA ซึ่งให้ประสิทธิภาพ 40.4%

ขั้นตอนที่ 6: #สิ่งที่แนบมา

ฉันได้รีไซเคิลกล่องมือถือเก่าเป็นเคสอย่างที่คุณเห็นในภาพ เมื่อคุณทำเสร็จแล้ว คุณสามารถชาร์จมือถือหรืออุปกรณ์ใดๆ ที่ต้องการไฟ 5 โวลต์ กระแสไฟชาร์จ 300 mA (ซึ่งค่อนข้างช้าสำหรับมือถือ). กำลังขับสามารถเพิ่มขึ้นได้อีก แต่ประสิทธิภาพจะลดลง อย่างที่คุณเห็น ฉันได้เชื่อมต่อขั้วต่อ mini USB ที่เอาต์พุตของตัวแปลงบั๊ก สามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ใดก็ได้และสามารถชาร์จแบบไร้สายได้

ขั้นตอนที่ 7: ช่วงเวลาแห่งความจริง!!!

ทำไมจึงไร้ประสิทธิภาพ:

อย่างที่คุณเห็นประสิทธิภาพของสิ่งนี้ต่ำมาก แต่ทำไม? เกิดจากการคัปปลิ้งของอากาศที่ไม่ดี เอฟเฟกต์ผิวหนัง และข้อผิดพลาดในการเหนี่ยวนำของขดลวดที่พันด้วยมือ และความถี่ของวงจรออสซิลเลเตอร์นั้นไม่เสถียร

แล้วเราจะเอาชนะปัญหาเหล่านี้ได้อย่างไร ??? เราก็สามารถใช้ลวดชนิดพิเศษที่เรียกว่า LITZ WIRE ได้ ถึงผลกระทบผิวมา เอฟเฟกต์ที่กระแสไหลผ่านเฉพาะความลึกของตัวนำที่ความถี่สูงเท่านั้นเรียกว่าเอฟเฟกต์ผิวหนัง เรายังสามารถใช้ฐานเฟอร์ไรท์เพื่อเพิ่มการเหนี่ยวนำและเพิ่มการมีเพศสัมพันธ์ของสองคอยส์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แน่นอนว่ามีขดลวดจำนวนมากในร้านค้าออนไลน์ที่มีข้อกำหนดข้างต้น ซึ่งสามารถนำมาใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องชาร์จไร้สายได้

หากคุณต้องการสร้างสิ่งนี้เพื่อการสาธิต คอยส์ด้านบนก็เพียงพอแล้ว แต่ถ้าคุณต้องการใช้สิ่งนี้เพื่อวัตถุประสงค์ประจำวันใด ๆ ฉันแนะนำให้คุณซื้อทางออนไลน์

หากคุณชอบโครงการนี้และพบว่ามีข้อมูลและเป็นประโยชน์ โปรดลงคะแนนให้โครงการของฉัน

ขอขอบคุณ.