该无线电力传输的概念并不新鲜。1890年,尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)首次证明了这一点。尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)通过从距电源60英尺的距离点亮三个灯泡,引入了电感应或共振感应耦合。我们还制造了一个迷你特斯拉线圈来传递能量。
无线电力传输或WET是通过气隙为电源供电而无需使用任何电线或物理链路的过程。在此无线系统中,发送器设备会产生时变或高频电磁场,无需任何物理连接即可将功率发送到接收器设备。接收器设备从磁场中提取功率并将其提供给电负载。因此,为了将电转换成电磁场,使用两个线圈作为发送器线圈和接收器线圈。发射器线圈由交流电供电并产生磁场,该磁场进一步转换为接收器线圈两端的可用电压。
在这个项目中,我们将建立一个基本的 低功耗无线发射器电路来使LED发光。
所需组件
- 晶体管BC 549
- LED
- 面包板
- 连接电线
- 1.2k电阻
- 铜线
- 1.5V电池
电路原理图
用于通过无线方式传输电以使LED发光的原理图很简单,可以从下图中看到,它由两部分组成:发射器和接收器。
在发射器侧,线圈跨接在晶体管的集电极之间,两侧均17匝。接收器由三部分组成:晶体管,电阻器和中心抽头空心电感或铜线圈。接收器一侧的LED跨接34匝铜线圈。
无线电力传输电路的构造
这里使用的晶体管是NPN晶体管,在这里可以使用任何基本的NPN晶体管,例如BC547。
线圈是无线能量传输中的关键部分,应仔细构建。在该项目中,线圈使用29AWG的铜线制成。中心抽头线圈的形成在变送器侧完成。使用的是圆筒形线圈包装材料(例如PVC管)来缠绕线圈。
对于变送器,将导线缠绕到17圈,然后进行中心抽头连接的环路,然后再次缠绕17圈。和用于接收器,使的34匝线圈没有中心抽头绕组。
无线电力传输电路的工作
两种电路均在面包板上构建,并使用1.5V电池供电。该电路不能用于超过1.5伏的电源,因为晶体管可能会因过多的功率消耗而发热。但是,为了获得更高的额定值,需要额外的驱动电路。
这种无线电力传输基于感应耦合技术。该电路由两部分组成:发送器和接收器。
在发射器部分,晶体管在线圈上产生高频交流电流,而线圈在线圈周围产生磁场。当线圈中心抽头时,线圈的两侧开始充电。线圈的一侧连接到电阻,另一侧连接到NPN晶体管的集电极端子。在充电状态下,基极电阻开始导通,最终导通晶体管。然后,当发射极接地时,晶体管使电感放电。电感器的这种充电和放电产生了非常高的频率振荡信号,该信号进一步作为磁场传输。
在接收器一侧,该磁场被传递到另一个线圈中,并且根据法拉第感应定律,接收器线圈开始产生EMF电压,该电压进一步用于点亮LED。
在面包板上测试电路,并在接收器两端连接一个LED。在最后的视频中可以看到该电路的详细工作。
电路限制
这个小电路可以正常工作,但是有很大的局限性。该电路不适合输送高功率,并且具有输入电压限制。效率也很差。为了克服该限制,可以构建使用晶体管或MOSFET的推挽拓扑。但是,为了获得更好的优化效率,最好使用适当的无线传输驱动器IC。
为了提高传输距离,请适当地缠绕线圈并增加编号。线圈的匝数。
无线电力传输的应用
无线电源传输(WPT)是电子行业中广泛讨论的主题。该技术在智能手机和充电器的消费电子市场中发展迅速。
WPT有许多好处。其中一些解释如下:
首先,在现代电力需求领域,WPT可以通过取代有线充电解决方案来消除传统的充电系统。任何便携式消费品都需要自己的充电系统,无线功率传输可以通过为所有便携式设备提供通用的无绳电源解决方案来解决此问题。市场上已经有许多带有内置无线电源解决方案的设备,例如智能手表,智能手机等。
WPT的另一个好处是,它允许设计人员制造完全防水的产品。由于无线充电解决方案不需要电源端口,因此可以采用防水的方式来制造设备。
它还以有效的方式提供了多种充电解决方案。输电范围高达200W,输电损耗非常低。
无线电源传输的主要好处是可以通过防止由于充电器跨接在连接器或端口上而造成的物理损坏来延长产品寿命。可以从一个扩展坞为多个设备充电。停放汽车时,也可以使用无线电力传输为电子汽车充电。
无线能量传输可以有巨大的应用,博世,宜家和Qi等许多大公司正在研究一些使用无线功率传输的未来解决方案。