Einfache drahtlose Stromübertragungsschaltung zum Leuchten einer LED

Das Konzept der drahtlosen Stromübertragung ist nicht neu. Es wurde erstmals von Nikola Tesla im Jahr 1890 demonstriert. Nikola Tesla führte die elektrodynamische Induktion oder resonante induktive Kopplung ein, indem drei Glühbirnen aus einer Entfernung von 60 Fuß von der Stromquelle beleuchtet wurden. Wir haben auch eine Mini-Tesla-Spule gebaut, um die Energie zu übertragen.

Wireless Electricity Transfer oder WET ist ein Prozess zur Stromversorgung durch einen Luftspalt ohne Verwendung von Kabeln oder physischen Verbindungen. In diesem drahtlosen System erzeugt das Sendegerät ein zeitlich veränderliches oder hochfrequentes elektromagnetisches Feld, das ohne physikalische Verbindung Strom an das Empfängergerät überträgt. Das Empfangsgerät entzieht dem Magnetfeld Strom und versorgt ihn mit elektrischer Last. Um die Elektrizität in ein elektromagnetisches Feld umzuwandeln, werden daher zwei Spulen als Senderspule und Empfängerspule verwendet. Die Sendespule wird mit Wechselstrom betrieben und erzeugt ein Magnetfeld, das an der Empfängerspule weiter in eine nutzbare Spannung umgewandelt wird.

In diesem Projekt werden wir eine grundlegende drahtlose Senderschaltung mit geringer Leistung bauen , um eine LED zu leuchten.

Erforderliche Komponenten

1. Transistor BC 549
2. LED
3. Steckbretter
4. Drähte anschließen
5. 1,2k Widerstände
6. Kupferkabel
7. 1,5 V Batterie

Schaltplan

Das Schema für die drahtlose Übertragung von Elektrizität zum Leuchten einer LED ist einfach und im folgenden Bild zu sehen. Es besteht aus zwei Teilen: Sender und Empfänger.

Auf der Senderseite sind die Spulen über den Kollektor des Transistors geschaltet, 17 Umdrehungen auf beiden Seiten. Der Empfänger besteht aus drei Komponenten - Transistor, Widerstand und einem Luftkerninduktor mit Mittelabgriff oder einer Kupferspule. Auf der Empfängerseite ist eine LED über die Kupferspule mit 34 Windungen angeschlossen.

Aufbau des drahtlosen Stromübertragungskreises

Hier wird als Transistor NPN-Transistor verwendet. Hier kann jeder grundlegende NPN-Transistor wie BC547 verwendet werden.

Die Spule ist der entscheidende Bestandteil der drahtlosen Energieübertragung und sollte sorgfältig gebaut werden. In diesem Projekt werden die Spulen aus Kupferdraht von 29AWG hergestellt. Die Bildung der Spule mit Mittenabgriff erfolgt auf der Senderseite. wird verwendet und eine zylindrische Spulenhülle wie ein PVC-Rohr ist erforderlich, um die Spule aufzuwickeln.

Wickeln Sie für den Sender das Kabel bis zu 17 Umdrehungen, dann die Schleife für den Mittelabgriff und machen Sie erneut 17 Umdrehungen der Spule. Und für den Empfänger machen Sie eine Spulenwicklung mit 34 Windungen ohne den Mittelhahn.

Funktionsweise des drahtlosen Stromübertragungskreises

Beide Schaltkreise sind auf dem Steckbrett aufgebaut und werden mit einer 1,5-V-Batterie betrieben. Die Schaltung kann nicht für eine Stromversorgung mit mehr als 1,5 Volt verwendet werden, da sich der Transistor wegen übermäßiger Verlustleistung erwärmen kann. Für eine höhere Leistung sind jedoch zusätzliche Ansteuerschaltungen erforderlich.

Diese drahtlose Stromübertragung basiert auf der induktiven Kopplungstechnik. Die Schaltung besteht aus zwei Teilen - Sender und Empfänger.

Im Senderabschnitt erzeugt der Transistor hochfrequenten Wechselstrom über die Spule und die Spule erzeugt ein Magnetfeld um sie herum. Wenn die Spule mittig abgegriffen wird, beginnen sich die beiden Seiten der Spule aufzuladen. Eine Seite der Spule ist mit dem Widerstand verbunden und eine andere Seite ist mit dem Kollektoranschluss des NPN-Transistors verbunden. Während des Ladezustands beginnt der Basiswiderstand zu leiten, wodurch schließlich der Transistor eingeschaltet wird. Der Transistor entlädt dann den Induktor, wenn der Emitter mit der Erde verbunden ist. Dieses Laden und Entladen des Induktors erzeugt ein sehr hochfrequentes Schwingungssignal, das als Magnetfeld weiter übertragen wird.

Auf der Empfängerseite wird dieses Magnetfeld in die andere Spule übertragen, und nach dem Faradayschen Induktionsgesetz beginnt die Empfängerspule, eine EMF-Spannung zu erzeugen, die weiter zum Aufleuchten der LED verwendet wird.

Die Schaltung wird auf dem Steckbrett mit einer LED getestet, die über den Empfänger angeschlossen ist. Detaillierte Informationen zur Funktionsweise der Schaltung finden Sie im Video am Ende.

Einschränkung der Schaltung

Diese kleine Schaltung kann richtig funktionieren, hat aber eine große Einschränkung. Diese Schaltung ist nicht für die Lieferung hoher Leistung geeignet und hat eine Eingangsspannungsbeschränkung. Die Effizienz ist auch sehr schlecht. Um diese Einschränkung zu überwinden, können Push-Pull-Topologien unter Verwendung von Transistoren oder MOSFETs konstruiert werden. Für eine bessere und optimierte Effizienz ist es jedoch besser, geeignete Treiber-ICs für die drahtlose Übertragung zu verwenden.

Um die Übertragungsentfernung zu verbessern, wickeln Sie die Spule richtig auf und erhöhen Sie die Nr. von Windungen in der Spule.

Anwendungen der drahtlosen Energieübertragung

Die drahtlose Energieübertragung (WPT) ist ein viel diskutiertes Thema in der Elektronikindustrie. Diese Technologie wächst auf dem Markt für Unterhaltungselektronik für Smartphones und Ladegeräte rasant.

Es gibt unzählige Vorteile von WPT. Einige von ihnen werden unten erklärt:

Erstens kann WPT im Bereich des modernen Strombedarfs das herkömmliche Ladesystem eliminieren, indem die kabelgebundenen Ladelösungen ersetzt werden. Für tragbare Konsumgüter ist ein eigenes Ladesystem erforderlich. Die drahtlose Energieübertragung kann dieses Problem lösen, indem für all diese tragbaren Geräte eine universelle schnurlose Stromversorgungslösung bereitgestellt wird. Es gibt bereits viele Geräte auf dem Markt mit integrierter drahtloser Stromversorgungslösung wie Smartwatch, Smartphone usw.

Ein weiterer Vorteil von WPT besteht darin, dass der Designer ein vollständig wasserdichtes Produkt herstellen kann. Da die drahtlose Ladelösung keinen Stromanschluss benötigt, kann das Gerät wasserdicht hergestellt werden.

Es bietet auch eine breite Palette von Ladelösungen auf effiziente Weise. Die Leistungsabgabe reicht bis zu 200 W bei sehr geringem Verlust der Leistungsübertragung.

Ein Hauptvorteil der drahtlosen Energieübertragung besteht darin, dass die Produktlebensdauer verlängert werden kann, indem physische Schäden durch Einsetzen des Ladegeräts in die Anschlüsse oder Anschlüsse vermieden werden. Über ein Dock können mehrere Geräte aufgeladen werden. Das elektronische Fahrzeug kann auch über eine drahtlose Energieübertragung aufgeladen werden, während das Auto geparkt ist.

Die drahtlose Energieübertragung kann große Anwendungen haben, und viele große Unternehmen wie Bosch, IKEA und Qi arbeiten an einigen futuristischen Lösungen mit drahtloser Energieübertragung.