Semplice circuito di trasmissione di potenza wireless per illuminare un led

Il concetto di Wireless Electricity Transfer non è nuovo. Fu dimostrato per la prima volta da Nikola Tesla nel 1890. Nikola Tesla introdusse l'induzione elettrodinamica o accoppiamento induttivo risonante accendendo tre lampadine a una distanza di 60 piedi dalla fonte di alimentazione. Abbiamo anche costruito una Mini Tesla Coil per trasferire l'energia.

Il trasferimento di elettricità wireless o WET è un processo per fornire energia attraverso un'intercapedine d'aria senza utilizzare cavi o collegamenti fisici. In questo sistema wireless, il dispositivo trasmettitore genera un campo elettromagnetico variabile nel tempo o ad alta frequenza, che trasmette potenza al dispositivo ricevitore senza alcun collegamento fisico. Il dispositivo ricevitore estrae potenza dal campo magnetico e la fornisce al carico elettrico. Pertanto, per convertire l'elettricità in un campo elettromagnetico, vengono utilizzate due bobine come bobina del trasmettitore e bobina del ricevitore. La bobina del trasmettitore è alimentata da corrente alternata e crea un campo magnetico, che viene ulteriormente convertito in una tensione utilizzabile attraverso la bobina del ricevitore.

In questo progetto, costruiremo un circuito trasmettitore wireless di base a bassa potenza per illuminare un LED.

Componenti richiesti

1. Transistor BC 549
2. GUIDATO
3. Breadboard
4. Collegare i cavi
5. Resistenze da 1.2k
6. Fili di rame
7. Batteria da 1,5 V.

Schema elettrico

Lo schema, per trasferire l'elettricità in modalità wireless per illuminare un LED, è semplice e può essere visto nell'immagine sottostante, ha due parti, trasmettitore e ricevitore.

Sul lato del trasmettitore, le bobine sono collegate attraverso il collettore del transistor, 17 giri su entrambi i lati. E il ricevitore è costruito utilizzando tre componenti: transistor, resistore e un induttore centrale con nucleo in aria o una bobina di rame. Il lato del ricevitore ha un LED collegato attraverso la bobina di rame da 34 giri.

Costruzione del circuito di trasmissione di potenza wireless

Qui il transistor utilizzato è NPN Transistor, qualsiasi transistor NPN di base può essere utilizzato qui come BC547.

La bobina è la parte cruciale nel trasferimento di energia wireless e dovrebbe essere costruita con cura. In questo progetto, le bobine sono realizzate utilizzando filo di rame di 29AWG. La formazione della bobina con presa centrale avviene sul lato del trasmettitore. viene utilizzato e per avvolgere la bobina è necessario un avvolgitore cilindrico come un tubo in PVC.

Per il trasmettitore, avvolgere il filo fino a 17 giri, quindi il loop per il collegamento della presa centrale e fare di nuovo 17 giri della bobina. E per il ricevitore, fai 34 giri di avvolgimento della bobina senza il tocco centrale.

Funzionamento del circuito di trasferimento di elettricità wireless

Entrambi i circuiti sono costruiti sulla breadboard e alimentati utilizzando una batteria da 1,5 V. Il circuito non può essere utilizzato per un'alimentazione superiore a 1,5 volt poiché il transistor potrebbe surriscaldarsi per una dissipazione di potenza eccessiva. Tuttavia, per una maggiore valutazione, sono necessari circuiti di pilotaggio aggiuntivi.

Questa trasmissione di elettricità senza fili si basa sulla tecnica di accoppiamento induttivo. Il circuito è composto da due parti: trasmettitore e ricevitore.

Nella sezione del trasmettitore, il transistor genera corrente CA ad alta frequenza attraverso la bobina e la bobina genera un campo magnetico attorno ad essa. Quando la bobina è centrata, i due lati della bobina iniziano a caricarsi. Un lato della bobina è collegato al resistore e un altro lato è collegato al terminale del collettore del transistor NPN. Durante la condizione di carica, il resistore di base inizia a condurre che alla fine accende il transistor. Il transistor quindi scarica l'induttore quando l'emettitore è collegato a terra. Questa carica e scarica dell'induttore produce un segnale di oscillazione ad altissima frequenza che viene ulteriormente trasmesso come campo magnetico.

Sul lato del ricevitore, quel campo magnetico viene trasferito nell'altra bobina e, secondo la legge di induzione di Faraday, la bobina del ricevitore inizia a produrre una tensione EMF che viene ulteriormente utilizzata per accendere il LED.

Il circuito viene testato sulla breadboard con un LED collegato attraverso il ricevitore. Il funzionamento dettagliato del circuito può essere visto nel video fornito alla fine.

Limitazione del circuito

Questo piccolo circuito può funzionare correttamente ma ha un'enorme limitazione. Questo circuito non è adatto per fornire alta potenza e ha limitazioni della tensione di ingresso. Anche l'efficienza è molto scarsa. Per superare questa limitazione, è possibile costruire topologie push-pull che utilizzano transistor o MOSFET. Tuttavia, per un'efficienza migliore e ottimizzata, è meglio utilizzare circuiti integrati del driver di trasmissione wireless adeguati.

Per migliorare la distanza di trasmissione, avvolgere adeguatamente la bobina e aumentare il n. di giri nella bobina.

Applicazioni della trasmissione di potenza wireless

Il trasferimento di potenza wireless (WPT) è un argomento ampiamente discusso nell'industria elettronica. Questa tecnologia sta crescendo rapidamente nel mercato dell'elettronica di consumo per smartphone e caricabatterie.

Ci sono innumerevoli vantaggi del WPT. Alcuni di loro sono spiegati di seguito:

In primo luogo, nella moderna area dei requisiti di alimentazione, WPT può eliminare il sistema di ricarica tradizionale sostituendo le soluzioni di ricarica cablate. Qualsiasi bene di consumo portatile richiede un proprio sistema di ricarica, il trasferimento di potenza wireless può risolvere questo problema fornendo una soluzione di alimentazione senza fili universale per tutti quei dispositivi portatili. Ci sono già molti dispositivi disponibili sul mercato con soluzioni di alimentazione wireless integrate come smartwatch, smartphone ecc.

Un altro vantaggio del WPT è che consente al progettista di realizzare prodotti completamente impermeabili. Poiché la soluzione di ricarica wireless non necessita della porta di alimentazione, il dispositivo può essere realizzato in modo resistente all'acqua.

Offre inoltre un'ampia gamma di soluzioni di ricarica in modo efficiente. La potenza erogata arriva fino a 200W, con bassissime perdite di trasferimento di potenza.

Uno dei principali vantaggi della trasmissione di potenza wireless è che la durata del prodotto può essere aumentata prevenendo i danni fisici dovuti all'inserimento del caricatore attraverso i connettori o le porte. È possibile caricare più dispositivi da un singolo dock. Il veicolo elettronico può anche essere caricato utilizzando il trasferimento di potenza wireless mentre l'auto è parcheggiata.

Wireless Energy Transfer può avere enormi applicazioni e molte grandi aziende come Bosch, IKEA, Qi stanno lavorando su alcune soluzioni futuristiche che utilizzano la trasmissione di potenza Wireless.