Беспроводная система передачи энергии своими руками

Концепция системы беспроводной передачи энергии не нова. Многие учащиеся выбирают ее в качестве мини-проекта для школы или даже в качестве хобби.

Впервые технология была продемонстрирована Николой Теслой в 1890 году. Индукционная электродинамика, или резонансная индукционная связь, была представлена Тесла с простой демонстрацией зажигания трех ламп накаливания от источника питания на расстоянии почти 18 метров.

Беспроводная система передачи энергии

Как следует из названия, система беспроводной передачи энергии передает электричество без проводов.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Эта система работает только на определенном расстоянии и состоит из следующих трех частей:

•  Передатчик - это часть, в которой подается электричество, предназначенное для передачи. Для передачи, электрическая энергия преобразуется в другие формы энергии. Энергия может передаваться в виде света, путем изменения магнитного поля или электромагнитной волны.

•  Среда - это путь, по которому передается энергия. Это может быть как вакуум, так и воздух или твердое тело.
•  Приемник - это та часть, которая получает передаваемую энергию (в виде света, изменения магнитного поля или электромагнитной волны) и преобразует ее обратно в электрическую энергию, используемую, например, для зажигания лампочки. Начальным и конечным продуктом системы является электричество, в то время как промежуточным продуктом является любая другая форма энергии.

Три основных типа системы беспроводной передачи энергии:

•  Индуктивная технология передачи энергии
•  Передача электроэнергии лазером
•  Микроволновая передача энергии

Индуктивное соединение является наиболее коммерчески используемым типом системы беспроводной передачи энергии. Этот метод используется во многих примерах повседневной жизни, таких как беспроводная мобильная зарядка, электрические зубные щетки и дистанционные ключи для роскошных автомобилей. Он довольно похож на простой трансформатор, который основан на принципе взаимной индукции между двумя цепями, связанными общим магнитным потоком.

Электричество, генерируемое катушкой передатчика, преобразуется в высокочастотное переменное магнитное поле. Это высокочастотное переменное магнитное поле принимается катушкой цепи приемника, где оно преобразуется обратно в высокочастотный переменный ток и выпрямляется катушкой приемника.

Коэффициент связи контролирует эффективность передачи мощности индуктивной связи. Эффективность системы будет максимальной на ее резонансной частоте, которая может быть рассчитана по индуктивности и емкости цепи.

Резонансная частота задается:

В этой формуле частота представлена F и измеряется в Гц, индуктивность представлена L и измеряется в Генри, а емкость представлена C и измеряется в фарадах.

Передача электроэнергии лазером: Начальным и конечным продуктом передачи энергии лазером является электричество, в то время как промежуточным продуктом является свет. Электричество преобразуется излучателем в луч света. Этот пучок резко фокусируется на приемнике.

Инфракрасные лазеры в основном используются в передаче энергии лазера. Фотоэлементы в приемнике настроены на частоту и длину волны лазерного луча, передаваемого от передатчика. Этот тип передачи имеет дополнительное преимущество, так как он может передавать энергию в несколько метров с минимальными потерями среды.

Микроволновая передача мощности: Микроволновая передача энергии, преобразующая электроэнергию в микроволны, считается наиболее эффективным видом беспроводной системы передачи энергии, но ее конструкция достаточно сложна.

Передатчик микроволновой системы передачи энергии имеет микроволновой генератор и волновод, который используется для направления волны в определенном направлении. Для этого метода могут быть использованы различные типы антенн, в том числе параболические рефлекторы, микрополосковые патчи или щелевые волноводные устройства.

При использовании щелевой волноводной антенны эффективность системы повышается до 95% по сравнению с другими методами, имеющими эффективность от 5% до 40%.

В сегменте приемника используется комбинация антенны и выпрямителя, известная как ректенна. Приемные микроволны непосредственно преобразуются ректенной в постоянный ток.

Построение системы беспроводной передачи энергии

Принципиальная схема:

Схема имеет очень мало элементов и довольно проста в сборке. В катушке передатчика есть 10 оборотов с центральным контактом. Рекомендуется использовать толстые провода для катушки. Транзистор BD139 NPN должен использоваться с радиатором.

Схема передатчика содержит конденсатор с емкостью 4,7 нФ и катушку с 10 оборотами так же, как цепь накопителя с определенной резонансной частотой.

Катушка приемника имеет такое же количество оборотов, толщину и конденсатор равной емкости, как и передатчик, чтобы соответствовать резонансной частоте. Диод IN4148, или диод Шотки, также используется в цепи приемника в качестве полуволнового выпрямителя.

Высокочастотный переменный ток может быть эффективно выпрямлен с помощью этого диода. Однако, можно использовать и обычный диод (1N4007), но он имеет более высокое падение прямого напряжения, что может привести к небольшому снижению яркости светодиода.

Конструкция катушки

Приемная цепь имеет катушку с 10 оборотами и диаметром 5 см. Катушка любого диаметра может быть использована, но диаметр как передающей, так и принимающей катушек должен быть одинаковым.

Катушка передатчика

Для катушки передатчика наматывайте две катушки по 5 оборотов каждая, складывайте их в стопку, закрепляйте лентой и припаяйте центральный ответвитель. Для увеличения расстояния передачи энергии,  увеличивают обмотки катушки, конденсаторы и входное напряжение, изменяя их.

Эффективность беспроводной передачи энергии

Эффективность предложенной схемы составляет почти 10% или даже меньше. Эффективность может быть рассчитана по соотношению выходной и входной мощности.

Одним из самых больших преимуществ беспроводной передачи электроэнергии является удобство, и компании инвестируют много денег только ради удобства.

Почему только маломощные гаджеты, такие как смартфоны или зубные щетки, коммерциализируются с беспроводным питанием? Причина - огромная потеря эффективности. Для того, чтобы все заработало, требуется в пять-десять раз больше энергии, поэтому устройства с проводным питанием более популярны и до сих пор правят миром. опубликовано econet.ru по материалам electronics360.globalspec.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet