Pengisi Daya Nirkabel DIY: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Dalam Instruksi ini, Anda akan mengetahui cara membuat pengisi daya nirkabel Anda sendiri untuk perangkat apa pun. BAGAIMANA ?

Teknik daya nirkabel terutama terbagi dalam dua kategori, non-radiatif dan radiasi. Dalam teknik medan dekat atau non-radiatif, daya ditransfer oleh medan magnet menggunakan kopling induktif antara gulungan kawat, atau oleh medan listrik menggunakan kopling kapasitif antara elektroda logam. Kopling induktif adalah teknologi nirkabel yang paling banyak digunakan; aplikasinya meliputi pengisian daya perangkat genggam seperti telepon dan sikat gigi elektrik, tag RFID, dan pengisi daya untuk perangkat medis implan seperti alat pacu jantung buatan, atau kendaraan listrik.

Apa itu Kopling Induktif:

Dalam kopling induktif (induksi elektromagnetik atau transfer daya induktif, IPT), daya ditransfer antara gulungan kawat oleh medan magnet. Kumparan pemancar dan penerima bersama-sama membentuk transformator (lihat diagram). Arus bolak-balik (AC) melalui koil pemancar (L1) menciptakan medan magnet berosilasi (B) oleh hukum Ampere. Medan magnet melewati kumparan penerima (L2), di mana ia menginduksi EMF (tegangan) bolak-balik oleh hukum induksi Faraday, yang menciptakan arus bolak-balik di penerima. Arus bolak-balik yang diinduksi dapat menggerakkan beban secara langsung, atau disearahkan ke arus searah (DC) oleh penyearah di penerima, yang menggerakkan beban.

Kopling induktif resonansi

Menurut teori mode berpasangan yang diusulkan oleh Marin Soljačić di MIT, kopling induktif resonansi (kopling elektrodinamik, [12] resonansi magnetik berpasangan kuat) adalah bentuk kopling induktif di mana daya ditransfer oleh medan magnet (B, hijau) antara dua resonansi sirkuit (sirkuit disetel), satu di pemancar dan satu di penerima (lihat diagram, kanan). Setiap rangkaian resonansi terdiri dari kumparan kawat yang terhubung ke kapasitor, atau kumparan resonansi sendiri atau resonator lain dengan kapasitansi internal. Keduanya disetel untuk beresonansi pada frekuensi resonansi yang sama. Resonansi antara kumparan dapat sangat meningkatkan kopling dan transfer daya.

JIKA Anda ingin tahu lebih banyak tentang topik ini, ikuti tautan ini:

en.wikipedia.org/wiki/Wireless_power_trans…

Langkah 1: APA YANG ANDA BUTUHKAN!!!!

Anda akan membutuhkan komponen berikut untuk memulai:

Papan PCB Dot (x1)

kawat tebal 1 mm (7 m)

IC 7805 (x1)

MOSFET IRFZ44N (x4)

IC driver MOSFET IR2110 (x2)

IC pewaktu 555 (x1)

CD4049 IC (X1)

Pot hiasan 10K [103] (x1)

resistor 10k (x4)

Resistor 10 OHM (x4)

kapasitor 0,1uF [104] (x5)

Kapasitor 10nf [103] (x1)

2.2nF kapasitor [222] (x1)

Kapasitor 10uF [elektrolitik] (x3)

Kapasitor 47uF [elektrolitik] (x1)

Kapasitor 47nF [poliester] (x2)

Terminal Sekrup

Dioda Schotky IN5819 (x6)

Konektor USB mini [pria] (x1)

Konverter DC - DC 5v Buck

Jadi mari kita mulai dengan membangun.

Langkah 2: Menggulung Gulungan!!?

melilitkan kumparan spiral yang sempurna agak rumit. Berikut adalah cara saya menggulung kumparan. Pertama-tama potong lingkaran kecil berdiameter 1 cm dengan karton, rekatkan pada selembar karton dan buat lubang di tengahnya. SEKARANG, ambil kawat setebal 1 mm dan masukkan melalui lubang yang dibuat di tengah (ini adalah kabel ekstra untuk sambungan listrik). Oleskan banyak lem pada permukaan dan mulailah menggulung dengan mengelilingi lingkaran (lem membantu menahan gulungan di tempatnya). Gulung terus hingga jumlah lilitan menjadi 30. Buat 2 jenis kumparan identik.

Langkah 3: Buat Ukuran:

Jika Anda memiliki pengukur LCR, Anda dapat melewati langkah ini. Jika Anda tidak memiliki pengukur LCR, buatlah pengukur induktansi dari Arduino Uno dan sebuah op-amp (LM339). Saya telah mengambil sirkuit ini dari situs web berikut, Anda dapat menemukan informasi lebih lanjut tentang meter induktansi ini di situs web itu sendiri. (kode ini juga tersedia di situs web itu sendiri)

Sekarang, ukur induktansi kumparan dengan meteran ini dan jika Anda memiliki semua kondisi yang sama dengan saya yaitu tebal kawat 1,0 mm, diameter dalam kumparan = 1,0 cm, jumlah lilitan = 30. Anda harus mendapatkan induktansi sebesar kumparan sekitar 21,56 uH 26,08 uH karena kesalahan yang tidak diketahui. Sekarang setelah mendapatkan induktansi, Anda harus menghitung frekuensi Resonansi dari rangkaian LC. Diberikan Dengan Rumus: F = 1 / (2*pi*sq-rt(LC))Anda dapat menggunakan kalkulator online ini untuk menghitung frekuensi resonansi.https://www.deephaven.co.uk/lc.htmlDalam kasus saya, L = 26,08 uH dan C = 47 nF yang memberikan frekuensi resonansi F = 143,75 Khz. sekarang, kita harus membangun rangkaian osilator, yang osilasinya berfrekuensi 143,75 Khz.

Langkah 4: Rangkaian Osilator…

Ada banyak cara untuk membuat rangkaian osilator. Pada rangkaian ini kita akan menggunakan IC timer 555 untuk menghasilkan sinyal 143,75 Khz tetapi tidak cukup untuk menggerakkan rangkaian LC (kumparan pemancar dengan kapasitor secara seri). jadi kita harus membangun rangkaian driver mosfet jembatan H untuk menggerakkan rangkaian LC. https://microcontrollerslab.com/how-to-make-h-bridg…Dengan mengacu pada rangkaian di situs web di atas dan beberapa perubahan kecil yang saya miliki membuat rangkaian untuk menggerakkan rangkaian LC. Ikuti saja rangkaian yang telah saya lampirkan di sini. BEKERJA: IC timer 555 pada Multivibrator Astabil dengan siklus kerja 50% menghasilkan sinyal berosilasi yang diperlukan yang diumpankan ke IC IR2110. Jembatan H penuh Rangkaian driver MOSFET akan mengeluarkan gelombang persegi ketika input A=D dan B=C dan B(C) dalam keadaan terbalik dari A(D). Jadi IC Inverter (4049) digunakan untuk mencapai ini. Tegangan berosilasi ini menciptakan arus sinusoidal melalui kumparan pemancar yang menginduksi medan magnet di sekitarnya. Ketika kumparan penerima paralel dengan kapasitor, yang frekuensi resonansinya sama dengan kumparan pemancar ditempatkan di medan magnetnya, arus diinduksi. arus induksi diubah menjadi dc menggunakan penyearah jembatan dan diatur ke 5 V DC untuk mengisi daya ponsel menggunakan konverter buck.

Yang ingin membuat versi cetak dari proyek ini, saya telah melampirkan file papan Eagle juga, periksa.

Langkah 5: #Ukuran Akhir:

Sekarang, setelah membangun semua rangkaian sesuai dengan skema, periksa semuanya dan juga ukur semuanya. Sekali lagi jika Anda memiliki perangkat untuk mengukur frekuensi maka tidak apa-apa, jika tidak cukup unggah kode berikut ke Arduino Uno. alamat web:

Ukur frekuensi pada pin ke-3 IC timer 555. Saat mengukur frekuensi, sesuaikan pot trim 10K untuk mendapatkan frekuensi yang diperlukan (yaitu, 143,75 Khz). Sekarang ambil multimeter ukur parameter berikut: Tegangan Input[Vin](yaitu, periksa apakah tepat 12 V atau tidak). Arus Masukan[Iin](yaitu, arus ke rangkaian dari catu daya 12 v). Tegangan Keluaran[Vout](yaitu, periksa apakah tepat 5 V atau tidak). Arus Keluaran[Iout] (yaitu, arus ke ponsel dari konverter buck). Perhitungan:Pin = Vin * IinPout = Vout * IoutEfficiency(n) = Pout / PinBacaan saya: Vin = 11,8 V; Iin = 310 mA; Vout = 5,1 V; Vin = 290 mA yang memberikan efisiensi 40,4%

Langkah 6: #The Enclosure

Saya telah mendaur ulang kotak ponsel lama sebagai penutup seperti yang Anda lihat pada gambar. Setelah selesai, Anda dapat mengisi daya ponsel atau perangkat apa pun yang membutuhkan 5 volt, arus pengisiannya adalah 300 mA. (yang agak lambat untuk ponsel). Daya keluaran dapat ditingkatkan lebih lanjut tetapi efisiensinya akan berkurang. Seperti yang Anda lihat, saya telah menghubungkan konektor mini USB pada keluaran konverter buck. Ini dapat dihubungkan ke perangkat apa pun dan dapat diisi secara nirkabel.

Langkah 7: Momen Kebenaran!!

MENGAPA SANGAT TIDAK EFISIEN:

Seperti yang Anda lihat, efisiensinya sangat rendah, tetapi mengapa? Hal ini karena kopling udara yang buruk, efek kulit dan kesalahan induktansi dari kumparan berliku tangan dan frekuensi rangkaian osilator itu sendiri tidak stabil.

jadi bagaimana kita mengatasi masalah ini??? Nah kita bisa menggunakan jenis kawat khusus yang disebut LITZ WIRE untuk mengatasi efek kulit. Efek dimana arus hanya melewati kedalaman tertentu dari konduktor pada frekuensi tinggi dikenal sebagai efek kulit. Kami juga dapat menggunakan basis Ferit untuk meningkatkan induktansi dan meningkatkan kopling dua kumparan secara efektif. Tentu saja ada banyak gulungan di toko online dengan persyaratan di atas yang dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi pengisi daya nirkabel.

Jika Anda ingin membangun ini untuk tujuan demonstrasi, kumparan di atas sudah cukup. Tapi, Jika Anda ingin menggunakan ini untuk keperluan sehari-hari, saya sarankan Anda untuk membelinya secara online.

Jika Anda menyukai proyek ini dan menganggapnya informatif dan bermanfaat, silakan pilih proyek saya.

Terima kasih.