Bezvadu jaudas pārsūtīšana ar MOSFET

Metāla oksīda pusvadītāju lauka efekta tranzistors visbiežāk tiek izgatavots ar silīcija kontrolētu oksidāciju. Pašlaik šis ir visbiežāk izmantotais tranzistora tips, jo šī tranzistora galvenā funkcija ir vadīt vadītspēju, pretējā gadījumā tas, cik daudz strāvas var piegādāt starp MOSFET avota un iztukšošanas spailēm, ir atkarīgs no tā aizbīdņa spailei pieliktā sprieguma summas. Spriegums, kas tiek pielikts vārtu spailei, rada elektrisko lauku, lai kontrolētu ierīces vadītspēju. MOSFET izmanto, lai izveidotu dažādas lietojuma shēmas, piemēram, līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājus, motora vadību, Invertori , Bezvadu jaudas pārsūtīšana uc Šajā rakstā ir apskatīts, kā izveidot bezvadu jaudas pārsūtīšanas ķēdi, izmantojot ļoti efektīvu MOSFET .

Bezvadu jaudas pārsūtīšana ar MOSFET

Tās galvenā koncepcija ir izstrādāt WPT (bezvadu jaudas pārvades) sistēmu ar MOSFET un rezonanses induktīvo savienojumu, lai kontrolētu jaudas pārvadi starp Tx un Rx spoli. To var izdarīt ar rezonanses spoles uzlādi no maiņstrāvas, pēc tam pārvadot turpmāko padevi pretestības slodzei. Šī shēma ir noderīga, lai ļoti ātri un jaudīgi uzlādētu mazjaudas ierīci, izmantojot induktīvo bezvadu savienojumu.

Bezvadu jaudas pārraidi var definēt kā; elektroenerģijas pārvade no strāvas avota uz elektrisko slodzi uz attālumu bez kabeļiem vai vadošiem vadiem ir pazīstama kā WPT (bezvadu enerģijas pārraide). Bezvadu jaudas pārsūtīšana rada ārkārtas izmaiņas elektrotehnikas jomā, kas atceļ parasto vara kabeļu un arī strāvu nesošo vadu izmantošanu. Bezvadu jaudas pārraide ir efektīva, uzticama, zemas uzturēšanas izmaksas un ātra liela vai maza darbības attāluma gadījumā. To izmanto mobilā tālruņa vai uzlādējamā akumulatora bezvadu uzlādēšanai.

Nepieciešamās sastāvdaļas

Bezvadu jaudas pārsūtīšana ar MOSFET ķēdi galvenokārt ietver raidītāja sekciju un uztvērēja sadaļu. Nepieciešamie komponenti, lai izveidotu raidītāja sekciju bezvadu jaudas pārsūtīšanai, galvenokārt ietver: sprieguma avots (Vdc) – 30V, kondensators-6,8 nF, RF droseles (L1 & L2) ir 8,6 μH & 8,6 μH, raidītāja spole (L) – 0,674 μH, rezistori R1-1K, R2-10 K, R3-94 omi, R4-94 omi, R5-10 K, kondensators C darbojas kā rezonējošie kondensatori, diodes D1-D4148, D2-D4148, MOSFET Q1-IRF540 un MOSFET Q2-IRF540

Nepieciešamie komponenti, lai izveidotu uztvērēja sekciju bezvadu jaudas pārsūtīšanai, galvenokārt ietver: diodes D1 līdz D4 – D4007, rezistors (R) – 1k omi, sprieguma regulators IC – LM7805 IC, uztvērēja spole (L) – 1,235 μH, tādi kondensatori kā C1 – 6,8 nF un C2 ir 220 μF.

Bezvadu jaudas pārsūtīšana ar MOSFET savienojumiem

Bezvadu jaudas pārvades raidītāja sadaļas savienojumi ir šādi;

• R1 rezistora pozitīvā spaile ir pievienota 30 V sprieguma avotam, bet otra spaile ir pievienota LED. Gaismas diodes katoda spaile ir savienota ar GND caur R2 rezistoru.
• R3 rezistora pozitīvā spaile ir pievienota 30 V sprieguma avotam, un vēl viena spaile ir pievienota MOSFET aizbīdņa spailei. Šeit gaismas diodes katoda spaile ir savienota ar MOSFET vārtu spaili.
• MOSFET iztukšošanas spaile ir savienota ar sprieguma padevi caur diodes pozitīvo spaili un induktors 'L1'.
• MOSFET avota terminālis ir savienots ar GND.
• Induktors “L1” ir savienots ar D2 diodes anoda spaili, un tā katoda spaile ir savienota ar R3 rezistoru caur kondensatoriem “C” un induktors “L”.
• R4 rezistora pozitīvais spailis ir savienots ar sprieguma padevi, un otrs rezistora spaile ir savienots ar MOSFET aizbīdņa spaili caur diožu D1 un D2 anoda un katoda spailēm.
• Induktora “L2” pozitīvais spailis ir pievienots sprieguma padevei, bet otrs spaile ir savienots ar MOSFET iztukšošanas spaili caur diodes “D2” anoda spaili.
• MOSFET avota terminālis ir savienots ar GND.

Bezvadu jaudas pārvades uztvērēja sadaļas savienojumi ir šādi;

• Induktora “L”, kondensatora “C1” pozitīvās spailes ir savienotas ar D1 anoda spaili, un pārējās induktora “L”, kondensatora “C1” spailes ir savienotas ar D4 katoda spaili.
• D2 diodes anoda spaile ir savienota ar D3 diodes katoda spaili, un D3 diodes anoda spaile ir savienota ar D4 diodes anoda spaili.
• D2 diodes katoda spaile ir savienota ar D1 diodes katoda spaili, un D1 diodes anoda spaile ir savienota ar citiem induktora “L” un kondensatora “C1” spailēm.
• Rezistora “R” pozitīvā spaile ir savienota ar D1 un D2 katoda spailēm, un citi rezistora spailes ir savienotas ar LED anoda spailēm un LED katoda spaile ir savienota ar GND.
• Kondensatora C2 pozitīvais spaile ir pievienota LM7805 IC ievades spailei, tā otra spaile ir savienota ar GND un LM7805 IC GND tapa ir pievienota GND.

Darbojas

Šī bezvadu jaudas pārsūtīšanas ķēde galvenokārt ietver divas sadaļas: raidītājs un uztvērējs. Šajā sadaļā raidītāja spole ir izgatavota no 6 mm emaljētas stieples vai magnēta stieples. Faktiski šis vads ir vara stieple ar plānu izolācijas pārklājuma slāni uz tā. Raidītāja spoles diametrs ir 6,5 collas jeb 16,5 cm un 8,5 cm garumā.

Raidītāja sekcijas ķēdē ietilpst līdzstrāvas barošanas avots, raidītāja spole un oscilators. Līdzstrāvas avots nodrošina stabilu līdzstrāvas spriegumu, kas tiek dots kā ieeja oscilatora ķēdē. Pēc tam tas maina līdzstrāvas spriegumu uz maiņstrāvu ar augstu frekvenci un tiek nodots raidīšanas spolei. Augstas frekvences maiņstrāvas dēļ raidītāja spole aktivizēsies, lai spolē izveidotu mainīgu magnētisko lauku.

Uztvērēja spole uztvērēja sekcijā ir izgatavota no 18 AWG vara stieples, kuras diametrs ir 8 cm. Uztvērēja sekcijas ķēdē uztvērēja spole iegūst šo enerģiju kā inducētu maiņspriegumu savā spolē. Taisngriezis šajā uztvērēja sadaļā maina spriegumu no maiņstrāvas uz līdzstrāvu. Beidzot šis mainītais līdzstrāvas spriegums tiek nodrošināts slodzei visā sprieguma regulatora segmentā. Bezvadu strāvas uztvērēja galvenā funkcija ir uzlādēt mazjaudas akumulatoru, izmantojot induktīvo savienojumu.

Ikreiz, kad strāvas padeve tiek nodrošināta raidītāja ķēdei, tad līdzstrāva tiek piegādāta caur abām L1 un L2 spoļu pusēm un MOSFET iztukšošanas spailēm, tad MOSFET vārstu spailēs parādīsies spriegums un mēģina IESLĒGT tranzistorus. .

Ja pieņemam, ka pirmais MOSFET Q1 ir IESLĒGTS, tad otrā MOSFET drenāžas spriegums tiks nofiksēts, lai tas būtu tuvu GND. Tajā pašā laikā otrais MOSFET būs izslēgtā stāvoklī, un otrā MOSFET iztukšošanas spriegums palielināsies līdz maksimumam un sāks kristies tvertnes ķēdes dēļ, ko viena puscikla laikā izveido “C” kondensators un oscilatora primārā spole.

Bezvadu jaudas pārsūtīšanas priekšrocības ir: ka tas ir lētāks, uzticamāks, nekad neiztrūkst akumulatora jaudas bezvadu zonās, tas efektīvi pārraida vairāk enerģijas, salīdzinot ar vadiem, ļoti ērts, videi draudzīgs utt. Bezvadu enerģijas pārvades trūkumi ir: ka jaudas zudumi ir lieli, nav vērsti un nav efektīvi garākos attālumos.

The bezvadu jaudas pārsūtīšanas lietojumprogrammas ietver rūpnieciskus lietojumus, tostarp bezvadu sensorus virs rotējošām vārpstām, bezvadu aprīkojuma uzlādi un barošanu, kā arī ūdensnecaurlaidīgu iekārtu nostiprināšanu, noņemot uzlādes vadus. Tos izmanto mobilo ierīču, sadzīves tehnikas, bezpilota lidaparātu un elektrisko transportlīdzekļu uzlādēšanai. Tos izmanto, lai darbinātu un uzlādētu medicīniskos implantus, kas ietver: elektrokardiostimulatori, subkutānas zāļu piegādes un citi implanti. Šīs bezvadu jaudas pārsūtīšanas sistēmas var izveidot mājās/maize, lai izprastu tās darbību. paskatīsimies

Kā izveidot WirelessPowerTranfer ierīci mājās?

Vienkāršas bezvadu jaudas pārsūtīšanas (WPT) ierīces izveide mājās var būt jautrs un izglītojošs projekts, taču ir svarīgi atzīmēt, ka efektīvas WPT sistēmas ar ievērojamu jaudu veidošanā parasti ir nepieciešami sarežģītāki komponenti un apsvērumi. Šajā rokasgrāmatā ir izklāstīts pamata DIY projekts izglītības nolūkos, izmantojot induktīvo savienojumu. Lūdzu, ņemiet vērā, ka tālāk norādītais ir mazjaudas un nav piemērots ierīču uzlādēšanai.

Nepieciešamie materiāli:

• Raidītāja spole (TX spole): stieples spole (apmēram 10–20 apgriezieni), kas aptīta ap cilindrisku formu, piemēram, PVC cauruli.

• Uztvērēja spole (RX spole): līdzīga TX spolei, bet vēlams ar vairāk apgriezienu, lai palielinātu spriegumu.

• LED (gaismas diode): kā vienkārša slodze, lai demonstrētu jaudas pārnesi.

• N-kanālu MOSFET (piemēram, IRF540): lai izveidotu oscilatoru un pārslēgtu TX spoli.

• Diode (piemēram, 1N4001): RX spoles maiņstrāvas izejas iztaisnošanai.

• Kondensators (piemēram, 100 μF): lai izlīdzinātu rektificēto spriegumu.

• Rezistors (piemēram, 220Ω): lai ierobežotu LED strāvu.

• Akumulators vai līdzstrāvas barošanas avots: lai barotu raidītāju (TX).

• Maizes dēļu un džemperu vadi: ķēdes izveidošanai.

• Karstās līmes pistole: lai nostiprinātu spoles pozīcijā.

Shēmas skaidrojums:

Redzēsim, kā ir jāsavieno raidītāja un uztvērēja ķēde.

Raidītāja puse (TX):

• Baterija vai līdzstrāvas padeve: tas ir jūsu raidītāja barošanas avots. Savienojiet akumulatora vai līdzstrāvas barošanas avota pozitīvo spaili ar maizes paneļa pozitīvo sliedi. Savienojiet negatīvo spaili ar negatīvo sliedi (GND).

• TX spole (raidītāja spole): pievienojiet vienu TX spoles galu MOSFET iztukšošanas (D) spailei. Otrs TX spoles gals savienojas ar maizes paneļa pozitīvo sliedi, kur ir pievienots jūsu barošanas avota pozitīvais spailes.

• MOSFET (IRF540): MOSFET avota (S) spaile ir savienota ar maizes paneļa negatīvo sliedi (GND). Tas savieno MOSFET avota spaili ar jūsu barošanas avota negatīvo spaili.

• Vārti (G) MOSFET terminālis: vienkāršotajā shēmā šis terminālis ir atstāts nepieslēgts, kas efektīvi ieslēdz MOSFET nepārtraukti.

Uztvērēja puse (RX):

• LED (slodze): pievienojiet gaismas diodes anodu (garāku vadu) ar maizes paneļa pozitīvo sliedi. Pievienojiet gaismas diodes katodu (īsāko vadu) vienam RX spoles galam.

• RX spole (uztvērēja spole): otram RX spoles galam jābūt savienotam ar maizes paneļa negatīvo sliedi (GND). Tas rada LED slēgtu ķēdi.

• Diode (1N4001): novietojiet diodi starp gaismas diodes katodu un maizes paneļa negatīvo sliedi (GND). Diodes katodam jābūt savienotam ar gaismas diodes katodu, un tā anodam jābūt savienotam ar negatīvo sliedi.

• Kondensators (100 μF): pievienojiet vienu kondensatora vadu diodes katodam (gaismas diodes anoda puse). Savienojiet otru kondensatora vadu ar maizes paneļa pozitīvo sliedi. Šis kondensators palīdz izlīdzināt rektificēto spriegumu, nodrošinot stabilāku spriegumu LED.

Tādā veidā komponenti ir savienoti ķēdē. Kad barojat raidītāja pusi (TX), TX spole ģenerē mainīgu magnētisko lauku, kas inducē spriegumu RX spolē uztvērēja pusē (RX). Šis inducētais spriegums tiek rektificēts, izlīdzināts un izmantots gaismas diodes darbināšanai, demonstrējot bezvadu jaudas pārnešanu ļoti vienkāršā veidā. Atcerieties, ka šī ir mazjaudas un izglītojoša demonstrācija, kas nav piemērota praktiskām bezvadu uzlādes lietojumprogrammām.