شاحن لاسلكي DIY: 7 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

في Instructable ، ستعرف كيفية بناء الشاحن اللاسلكي الخاص بك لأي جهاز. كيف؟

تنقسم تقنيات الطاقة اللاسلكية بشكل أساسي إلى فئتين ، غير إشعاعية وإشعاعية. في تقنيات المجال القريب أو غير الإشعاعية ، يتم نقل الطاقة عن طريق المجالات المغناطيسية باستخدام الاقتران الاستقرائي بين ملفات الأسلاك ، أو عن طريق المجالات الكهربائية باستخدام الاقتران السعوي بين الأقطاب الكهربائية المعدنية. الاقتران الاستقرائي هو أكثر التقنيات اللاسلكية استخدامًا ؛ تشمل تطبيقاته شحن الأجهزة المحمولة باليد مثل الهواتف وفرشاة الأسنان الكهربائية وعلامات RFID وشواحن الأجهزة الطبية القابلة للزرع مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب الاصطناعية أو المركبات الكهربائية.

ما هو الاقتران الاستقرائي:

في الاقتران الاستقرائي (نقل القدرة الحثي الكهرومغناطيسي ، IPT) ، يتم نقل الطاقة بين ملفات الأسلاك بواسطة مجال مغناطيسي. تشكل ملفات المرسل والمستقبل معًا محولًا (انظر الرسم التخطيطي). التيار المتردد (AC) من خلال ملف المرسل (L1) يخلق مجالًا مغناطيسيًا متذبذبًا (B) وفقًا لقانون Ampere. يمر المجال المغناطيسي من خلال الملف المستقبِل (L2) ، حيث يحث على تناوب EMF (جهد) بواسطة قانون فاراداي للحث ، مما يخلق تيارًا متناوبًا في المستقبل. لتوجيه التيار (DC) بواسطة مقوم في المستقبل ، مما يدفع الحمل.

اقتران حثي رنان

وفقًا لنظرية الوضع المقترن التي اقترحها Marin Soljačić في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، فإن الاقتران الاستقرائي الرنان (الاقتران الديناميكي الكهربائي ، [12] الرنين المغناطيسي القوي) هو شكل من أشكال الاقتران الاستقرائي الذي يتم فيه نقل الطاقة عن طريق الحقول المغناطيسية (B ، الأخضر) بين رنينين الدوائر (الدوائر المضبوطة) ، واحدة في المرسل وواحدة في المستقبل (انظر الرسم البياني ، على اليمين). تتكون كل دائرة طنين من ملف من الأسلاك متصل بمكثف ، أو ملف ذاتي الرنين أو مرنان آخر بسعة داخلية. يتم ضبط الاثنين على صدى نفس التردد الرنيني. يمكن أن يؤدي الرنين بين الملفات إلى زيادة الاقتران ونقل الطاقة بشكل كبير.

إذا كنت تريد معرفة المزيد عن الموضوع ، فاتبع هذا الرابط:

en.wikipedia.org/wiki/Wireless_power_trans…

الخطوة 1: ما سوف تحتاجه !!!!

ستحتاج إلى المكونات التالية لتبدأ بها:

لوحة PCB نقطة (x1)

سلك 1 مم (7 م)

IC 7805 (x1)

IRFZ44N MOSFET (x4)

IR2110 MOSFET driver IC (x2)

555 مؤقت IC (x1)

CD4049 IC (X1)

10 كيلو وعاء تقليم [103] (× 1)

10 كيلو المقاوم (x4)

10 أوم المقاوم (x4)

0.1 فائق التوهج مكثف [104] (x5)

10nf مكثف [103] (x1)

2.2nF مكثف [222] (x1)

10 فائق التوهج مكثف [كهربائيا] (x3)

مكثف 47 فائق التوهج [إلكتروليتي] (x1)

مكثف 47nF [بوليستر] (x2)

محطات المسمار

صمام ثنائي شوتكي IN5819 (x6)

موصل USB صغير [ذكر] (x1)

DC - DC 5V محول باك

لذا لنبدأ بالبناء.

الخطوة 2: لف الملفات !!؟

إن لف الملف اللولبي المثالي أمر صعب بعض الشيء ، وإليك طريقة لف الملف. بادئ ذي بدء ، قم بقطع دائرة صغيرة قطرها 1 سم بورق مقوى ، وألصقها بقطعة من الورق المقوى وقم بعمل ثقب في المنتصف ، والآن خذ السلك بسمك 1 مم وقم بتمريره عبر الفتحة المصنوعة في المركز (هذا هو جزء من الأسلاك الإضافية للتوصيلات الكهربائية). ضع الكثير من الغراء على السطح وابدأ في اللف بالالتفاف حول الدائرة (يساعد الغراء في تثبيت اللف في مكانه). استمر في اللف حتى يصبح عدد الدورات 30. اصنع نوعين من الملفات المتطابقة.

الخطوة 3: قم بإجراء قياس:

إذا كان لديك عداد LCR ، فيمكنك تخطي هذه الخطوة. إذا لم يكن لديك عداد LCR ، فقم ببناء مقياس الحث من Arduino Uno و op-amp (LM339). لقد أخذت هذه الدائرة من الموقع التالي ، يمكنك العثور على مزيد من المعلومات حول مقياس الحث هذا في موقع الويب نفسه. (الكود متاح أيضًا في الموقع نفسه)

الآن ، قم بقياس محاثة الملفات باستخدام هذا المقياس وإذا كان لديك جميع الظروف مثل السلك الذي يبلغ سمكه 1.0 مم ، القطر الداخلي للملف = 1.0 سم ، عدد الدورات = 30 ، يجب أن تحصل على محاثة الملف حوالي 21.56 uH 26.08 uH بسبب خطأ غير معروف. الآن بعد الحصول على المحاثة ، عليك حساب تردد الرنين لدائرة LC المعطاة بالصيغة: F = 1 / (2 * pi * sq-rt (LC)) يمكنك استخدام هذه الآلة الحاسبة عبر الإنترنت لحساب تكرار الرنين. الآن علينا بناء دارة مذبذب ذبذبة تردد 143.75 كيلو هرتز.

الخطوة 4: دائرة المذبذب …

هناك الكثير من الطرق لعمل دائرة مذبذب. في هذه الدائرة سوف نستخدم مؤقت 555 IC لإنتاج إشارة 143.75 كيلوهرتز لكنها ليست كافية لقيادة دائرة LC (ملف مرسل مع مكثف على التوالي). لذلك يتعين علينا بناء دائرة سائق mosfet H جسر لقيادة دائرة LC. صنع دائرة لقيادة دائرة LC ، ما عليك سوى اتباع الدائرة التي قمت بتوصيلها هنا. العمل: ينتج جهاز المؤقت 555 IC في Astable Multivibrator مع دورة عمل بنسبة 50٪ إشارة التذبذب المطلوبة التي يتم تغذيتها إلى IR2110 IC. جسر H الكامل دائرة سائق Mosfet ستخرج موجة مربعة عندما تكون المدخلات A = D و B = C و B (C) هي الحالة المعكوسة لـ A (D). لذلك يتم استخدام Inverter IC (4049) لتحقيق ذلك. ينتج عن هذا الجهد المتذبذب تيارًا جيبيًا من خلال ملف المرسل الذي يحفز المجال المغناطيسي حوله ، عندما يتم استحثاث ملف المستقبل بالتوازي مع مكثف ، يتم وضع تردد رنيني مماثل لتردد ملف الإرسال في تيار المجال المغناطيسي الخاص به. يتم تحويل التيار المستحث إلى تيار مستمر باستخدام مقوم الجسر وينظم إلى 5 فولت تيار مستمر لشحن الهاتف المحمول باستخدام محول باك.

أولئك الذين يرغبون في عمل النسخة المطبوعة من هذا المشروع ، لقد أرفقت ملفات لوحة Eagle أيضًا ، تحقق من ذلك.

الخطوة 5: # القياس النهائي:

الآن ، بعد بناء جميع الدوائر وفقًا للتخطيط ، تحقق من كل شيء وقم أيضًا بقياس كل شيء. مرة أخرى إذا كان لديك أي جهاز لقياس التردد ، فلا بأس بذلك ، إن لم يكن مجرد تحميل الكود التالي إلى Arduino Uno. عنوان الويب:

قم بقياس التردد عند الدبوس الثالث من IC المؤقت 555. أثناء قياس التردد ، قم بضبط وعاء القطع 10K للحصول على التردد المطلوب (على سبيل المثال ، 143.75 كيلو هرتز). تحقق مما إذا كان بالضبط 12 فولت أم لا). تيار الإدخال [Iin] (أي التيار إلى الدائرة من مصدر طاقة 12 فولت). جهد الخرج [Vout] (أي تحقق مما إذا كان بالضبط 5 فولت أم لا). تيار الإخراج [Iout] (أي ، الحالي إلى الهاتف المحمول من محول باك). الحسابات: Pin = Vin * IinPout = Vout * IoutEfficiency (n) = Pout / PinMy: Vin = 11.8 V ؛ Iin = 310 مللي أمبير ؛ صوت = 5.1 فولت ؛ Vin = 290 مللي أمبير مما يعطي كفاءة 40.4٪

الخطوة 6: # الضميمة

لقد قمت بإعادة تدوير صندوق متحرك قديم كعلبة كما ترى في الصورة ، وبمجرد الانتهاء من ذلك ، يمكنك شحن الهاتف المحمول أو أي جهاز يتطلب 5 فولت ، تيار الشحن 300 مللي أمبير (وهو بطيء بعض الشيء للهواتف المحمولة). يمكن زيادة طاقة الخرج بشكل أكبر ولكن الكفاءة ستنخفض. كما ترون ، لقد قمت بتوصيل موصل USB صغير عند خرج محول باك. يمكن توصيل هذا بأي جهاز ويمكن شحنه لاسلكيًا.

الخطوة السابعة: لحظة الحقيقة !!

سبب عدم كفاءتها:

كما تلاحظون كفاءة هذا منخفضة جدا ، لكن لماذا؟ يرجع ذلك إلى ضعف اقتران الهواء وتأثير الجلد والخطأ في تحريض الملف الملفوف يدويًا وتكرار دائرة المذبذب نفسه غير مستقر.

فكيف نتغلب على هذه المشاكل ؟؟؟ حسنًا ، يمكننا استخدام نوع خاص من الأسلاك يسمى LITZ WIRE للتغلب على تأثير الجلد. يُعرف التأثير الذي يمر به التيار فقط عبر عمق معين للموصل بتردد عالٍ بتأثير الجلد. يمكننا أيضًا استخدام قاعدة الفريت لزيادة الحث وزيادة اقتران ملفين بشكل فعال. بالطبع هناك العديد من الملفات في المتاجر عبر الإنترنت مع المتطلبات المذكورة أعلاه والتي يمكن استخدامها لزيادة كفاءة الشاحن اللاسلكي.

إذا كنت ترغب في بناء هذا لأغراض العرض التوضيحي ، فإن الملفات المذكورة أعلاه كافية. ولكن ، إذا كنت ترغب في استخدام هذا لأي أغراض يومية ، أقترح عليك شراء واحدة عبر الإنترنت.

إذا أعجبك هذا المشروع ووجدته مفيدًا ومفيدًا ، يرجى التصويت لمشروعي.

شكرا لك.