Yüksək Səviyyəli Simsiz Güc: 9 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:48

Bir ampulə enerji verə bilən və ya telefonu 2 futdan çox məsafədə şarj edə bilən Simsiz Güc Transmissiya sistemi yaradın! Bu, maqnit sahələrini ötürücü bir bobindən alıcı bir bobinə göndərmək üçün rezonanslı bir bobin sistemindən istifadə edir.

Bunu kilsəmizdə Maksvellin Dörd Böyük Tənlikləri mövzusunda bir xütbə zamanı demo olaraq istifadə etdik! Bunu yoxlayın:

www.youtube.com/embed/-rgUhBGO_pY

Addım 1: Ehtiyac duyacağınız şeylər

• 18 ölçülü maqnit tel. Diqqət yetirin ki, adi teldən istifadə edə bilməzsiniz, maqnit telindən istifadə etməlisiniz (üzərində çox incə bir emaye izolyasiyası var). Bir nümunə Amazon -da mövcuddur:

  www.amazon.com/gp/product/B00BJMVK02

• 6W (və ya daha az) AC/DC 12V Dimed LED lampası. Bir nümunə burada:

  www.amazon.com/Original-Warranty-Dimmable-R…

• 1 uF kondansatörler (elektrolitik deyil, qütblü olmamalıdır). Burada bəzi seçimləriniz var. Güclü bir versiya qurarsanız, Radio Shack və ya Frys -dən 250V 1uF kondansatör əldə edə bilərsiniz. Yüksək güclü bir versiya qurmaq istəyirsinizsə, Digikey -dən xüsusi 560V kondansatörlər almalısınız.
• 0.47 uF kondansatör (elektrolitik deyil, qütblü olmamalıdır)
• Bir növ güc gücləndiricisi. 450W HI-FI güc gücləndiricisindən istifadə etdik. Kompüter dinamikinə qədər hər şeyi istifadə edə bilərsiniz. Nə qədər çox güc istifadə etsəniz, o qədər geniş diapazondan çıxacaqsınız.
• Lehim və Lehim dəmir. Tel kəsicilər
• Bir kontrplak parçası və bəzi kiçik dırnaqlar (sarımların sarılması üçün istifadə olunur)
• Qara elektrik lenti
• Ölçmə lenti və hökmdar
• İzolyasiya edilmiş tel
• Hammer

• 8 kHz sinus tonu yaradan dəyişən tezlik və amplituda olan səs mənbəyi. Sərbəst mövcud olan ton istehsal proqramı olan bir PC, Laptop və ya telefondan istifadə etmək və qulaqlıq yuvasına qoşulmaq asandır. Bu proqramla Mac istifadə etdim:

  code.google.com/p/audiotools/downloads/det… Ya da bu proqramı kompüter üçün istifadə edə bilərsiniz: Əgər varsa (funksional generatordan da istifadə edə bilərsiniz)

NTE Kondansatör hissələri siyahısı (aşağı güc versiyası üçün). Bu hissələri Frys -dən əldə edə bilərsiniz

3 x 1 uF 50V kondansatör, NTE CML105M50 (ampulə və kiçik bobinə bağlamaq üçün)

1 x 0.47uF 50V kondansatör, NTE CML474M50 (1uF qapaqlara paralel olaraq ampulə və kiçik bobinə bağlamaq üçün)

1 x 1uF 250V kondansatör, NTE MLR105K250 (böyük bobinə bağlamaq üçün)

Digikey Sifarişi (yüksək güc versiyası üçün)

Daha güclü versiyası üçün istifadə edə biləcəyiniz bir Digikey Parça Siyahısı əlavə olunur. Bu kondansatörler ~ 500W gücündə bir gücləndiricidən istifadə etməyə və demək olar ki, iki fut aralığa qalxmağa imkan verən 560V -ə qədər çıxır. Əlavə edilmiş versiya yalnız minimum hissələri ehtiva edir. Digikey sifarişi verdiyiniz müddətcə, bir səhv etməyiniz və ya partlatmağınız üçün bəzi əlavələr sifariş edin (bu, xüsusilə bir neçə dəfə çəkdiyim TVS qoruyucu diodlar üçün doğrudur).

Addım 2: Bobin Sarıcı olun

Bobinləri yelləmək üçün, onları ətrafa dolamaq üçün bir çərçivəyə ehtiyacınız var.

Bir kontrplak parçası üzərində dəqiq 20 sm və dəqiq 40 sm dairə çəkmək üçün bir kompas istifadə etməlisiniz.

Çəkic dırnaqları dairə boyunca bərabər şəkildə yerləşdirilir. 20 sm dairə üçün təxminən 12 mismar və 40 sm dairə üçün təxminən 16 istifadə etdim. Dairənin bir nöqtəsində, ilk dolama başlayarkən teli tutacaq bir giriş nöqtəsi etmək istəyəcəksiniz.. Bu nöqtədə, başqa bir mismarı bir mismara yaxın çəkin, sonra bir neçə düym uzaqda.

Addım 3: 20 Dönmə ilə 40sm Bobini və 15 Döngə ilə 20sm Bobini Küləkləyin

Teli bağlamaq üçün əvvəlcə xarici dırnaqdakı tellə bir neçə döngə düzəldin, sonra döngəni bobin ətrafında başlayın. Bobin əvvəlində və sonunda çoxlu əlavə tel buraxdığınızdan əmin olun. Təhlükəsiz olmaq üçün 3 fut buraxın (elektronikaya qoşulmaq üçün buna ehtiyacınız olacaq).

Sarımların sayını izləmək təəccüblüdür. Kömək etmək üçün bir dostunuzdan istifadə edin.

Sarımları həqiqətən sıxlaşdırın. Boş sarımlarla sona çatarsanız, bobin qarışıq olacaq.

Sarımları qaydada saxlamaq həqiqətən çətindir (xüsusən də 18 telli tel istifadə edirsinizsə, 24 telin ölçülməsi daha asandır, lakin daha çox itkisi var). Külək edərkən onu tutmağınıza kömək edəcək bir neçə nəfərə ehtiyacınız olacaq.

Dönüşləri bitirdikdən sonra, bobini sabit tutmaq üçün giriş telini və çıxış telini bükmək lazımdır. Sonra bobini elektrik lenti ilə bir neçə yerə yapışdırın.

Bu addımı tamamladığınızda, 20 sm diametrli və 15 döngəli bir bobin və 40 sm diametrli və 20 döngəli bir rulon olmalıdır. Bobinlər möhkəm sarılmalı və bantla bərkidilməlidir. Yıxılmadan və açılmadan onları asanlıqla götürüb idarə etməyi bacarmalısınız.

Addım 4: 20cm Bobinə Lightbulb & Electronics əlavə edin

Sonra, ampulü kiçik bobinə bağlayacaqsınız. Lampa dirəklərinə üç ədəd 1uf (1 mikrofarad və ya fərqli şəkildə 1, 000nF) və bir 0.47uF (başqa cür, 470nF) kondansatörü lehimləməlisiniz. Cəmi 3.47 uF (kondansatörler paralel olaraq əlavə olunur). Yüksək enerjili bir versiya ilə məşğul olursanız, həddindən artıq gərginliyə qarşı qorunma olaraq, ampul dirəkləri arasında 20V iki yönlü TVS diodunu da lehimləməlisiniz.

Kondansatörləri lehimlədikdən sonra, bobin telinin uclarını bobinin ortasına qədər bükmək lazımdır. Tel, ampulü dəstəkləyəcək qədər sərtdir. Telin bütün diametri boyunca büküldükdən sonra, telin uclarını kəsib açıq buraxacaqsınız.

Sonra ampulü bükülmüş telin ortasına qoyacaqsınız. Bükülmələri ayıracaqsınız ki, hər tel ampulün bir terminalına toxunsun. Sonra telin minasını bıçaqla cırırsınız və sonra təmizlənmiş teli ampul dirəklərinə lehimləyirsiniz. Rozin əsaslı lehim istifadə etdiyinizə əmin olun. Emaye hissələrini təmizləməyə kömək edəcək əlavə rozin əlavə etmək istəyə bilərsiniz.

Addım 5: 40cm Bobini Elektronikaya bağlayın

Sonra 40 sm bobini 1 uF kondansatörə bağlamalısınız. Burada 1xF kondansatör (paralel olaraq kondansatörler əlavə etmək) etmək üçün paralel olaraq 10x 0.1uF kondansatör bağladığım yüksək güc versiyası göstərilir. Kondansatör, bobin və güc gücləndiricisinin müsbət çıxışı arasında gedir. Bobinin digər tərəfi birbaşa GND güc gücləndiricisinə gedir.

Addım 6: Sinus Dalğa Mənbəsini Güc Amperinə qoşun və sınayın

Son addım bir sinus dalğası yaratmaqdır. Telefonunuza və ya dizüstü kompüterinizə və ya masaüstünüzə bir funksiya generatoru tətbiqini yükləyə bilərsiniz. Ən yaxşı əməliyyat tezliyini tapmaq üçün təcrübə aparmaq istəyəcəksiniz.

Sinüs mənbəyinizi audio güc amplifikatına bağlayırsınız və sonra 40 sm coil və 1uF kondansatörə audio poweramp bağlayırsınız və sonra hər şey işləməlidir!

Yüksək güclü bir səs gücləndiricisi (100W və ya daha çox) istifadə edirsinizsə, DİQQƏTLİ OLUN! +/- 500V-dən çox çox yüksək gərginlik yarada bilər. Kondansatörləri partlatmayacağımı təmin etmək üçün yüksək gərginlikli bir çərçivə ilə sınadım. Açıq bir qurğuna toxunduğunuzda şoka düşmək də asandır.

Ayrıca, yüksək güclü bir səs gücləndiricisi istifadə edirsinizsə, 20 sm bobini 40 sm coilə çox yaxınlaşdıra bilməzsiniz. Çox yaxın olsalar, TVS diod və ya LED ampul həddindən artıq güc səbəbiylə yanar.

Addım 7: Simsiz Telefon Şarj Cihazı yaradın

Telefonu doldurmaq üçün dövrə asanlıqla dəyişə bilərsiniz. 20 sm uzunluğunda ikinci bir bobin qurdum və sonra bütün sxemləri əlavə etdim. Eyni 3.47uF kondansatör və TVS diod istifadə olunur. Bunun ardınca bir körpü düzəldicisi (Comchip P/N: CDBHM240L-HF), sonra 5V xətti tənzimləyici (Fairchild LM7805CT) və sonra 47 uF tantal kondansatörü gəlir. Yüksək gücə malik gücləndirici ilə, dövrə telefonunuzu bir ayaq yarım məsafədən asanlıqla şarj edə bilər!

Addım 8: Nəticələr

Ölçülmüş gərginlik və məsafə əyriləri əlavə olunur.

Dizayn ölçüləri və simulyasiya və nəzəriyyə ilə müqayisə

40 sm Bobin

• Əsas bobin = 0,2 m radius, 0,4 m diametr. 18 ölçü tel 20 sarım
• Teorik müqavimət = 20.95e-3*(2*pi*0.2*20+0.29*2) = 0.5387 ohm
• Həqiqi müqavimət = 0.609 ohm. Nəzəriyyədən fərqlilik: +13%
• Simulyasiya edilmiş Endüktans = 0.435mH Həqiqi Endüktans: 0.49mH. Simulyasiya fərqi: +12%

20 sm Bobin

• Bobin alın = 0.1m radius 0.2m diametri 18 tel tel 15 sarım
• Teorik müqavimət = (2*pi*0.1*15+0.29*2)*0.0209 = 0.2091
• Həqiqi müqavimət = 0.2490. Simulyasiya fərqi: +19%
• Simulyasiya edilmiş endüktans = 0.105mH. Həqiqi endüktans = 0.1186mH. Simulyasiya fərqi: +12%

Addım 9: Simulyasiya, Optimizasiya və Müzakirə

Dizaynı necə simulyasiya etdik

Dizaynı 2 ölçülü mangetostatik simulyatorda və SPICE ilə simulyasiya və optimallaşdırdıq.

Infolytica adlı pulsuz 2-D mangetostatik simulyatorundan istifadə etdik. Buradan pulsuz yükləyə bilərsiniz:

www.infolytica.com/az/products/trial/magnet…

LTSPICE adlı pulsuz SPICE simulyatorundan istifadə etdik. Buradan yükləyə bilərsiniz:

www.linear.com/designtools/software/

Hər iki simulyator üçün dizayn sənədləri əlavə olunur.

Müzakirə

Bu dizayn rezonanslı maqnitostatik enerji ötürülməsindən istifadə edir. Səs güc gücləndiricisi, ötürücü bobindən axan və salınan bir maqnit sahəsi yaradan bir elektrik cərəyanı istehsal edir. Bu maqnit sahəsi qəbul edən bobin tərəfindən qəbul edilir və elektrik sahəsinə çevrilir. Teorik olaraq bunu heç bir komponent olmadan edə bilərik (yəni kondansatör yoxdur). Bununla birlikdə səmərəliliyi son dərəcə aşağıdır. Başlanğıcda yalnız rulonlardan istifadə edən və digər komponentləri olmayan daha sadə bir dizayn etmək istədik, lakin enerji səmərəliliyi o qədər zəif idi ki, LED -i yandıra bilmədi. Beləliklə, rezonans sisteminə keçdik. Əlavə etdiyimiz kondansatör xüsusi bir tezlikdə rezonans yaradır (bu halda təxminən 8kHz). Bütün digər tezliklərdə dövrə son dərəcə təsirsizdir, lakin dəqiq rezonans tezlikdə çox səmərəli olur. İndüktör və kondansatör bir növ transformator kimi hərəkət edir. Verici bobin üzərində kiçik bir gərginlik və yüksək bir cərəyan qoyduq (10Vrms və 15Arms). Bu, kondansatör boyunca> 400Vrms istehsal edir, lakin daha aşağı bir cərəyanda. Rezonanslı sxemlərin sehri budur! Rezonans sxemləri "Q faktoru" ilə ölçülür. 40 sm diametrli verici bobində ölçülmüş Q faktoru təxminən 40 -dır, yəni olduqca səmərəlidir.

Bobini Infolytica'nın 2-D magneto statik simulyatoru ilə simulyasiya etdik və optimallaşdırdıq. Bu simulyator bizə hər bir bobin üçün simulyasiya edilmiş bir endüktans və iki bobin arasındakı qarşılıqlı endüktans verdi.

Maqnetik simulyasiya edilmiş dəyərlər:

• Verici Bobin = 4.35mH
• Qəbul Bobini = 0.105mH
• Qarşılıqlı endüktans = 9.87uH. K = 6.87e-3 (0,2 m ayrılan bobinlərlə)

Daha sonra elektrik xüsusiyyətlərini simulyasiya etmək üçün həmin nömrələri götürüb SPICE -ə verdik.

Əlavə edilmiş simulyasiya fayllarını yükləyə və optimallaşdırma və ölçmələr aparmağa çalışa bilərsiniz!

Bobinlər tərəfindən istehsal olunan maqnit sahəsini göstərən sahə sahələri də əlavə olunur. Maraqlıdır ki, çox güc sərf etsək də, mütləq sahələr olduqca kiçikdir (milliTesla aralığında). Bunun səbəbi tarlaların geniş bir səthə yayılmasıdır. Beləliklə, böyük bir səth sahəsinə maqnit sahəsini əlavə etsəniz (əhəmiyyətli dərəcədə) olar. Ancaq həcmin istənilən nöqtəsində çox kiçikdir. Əlavə olaraq, transformatorların maqnit sahəsinin bir sahədə cəmlənməsi üçün dəmir nüvələrdən istifadə etməsinin səbəbi budur.