Circuit de transmission d'énergie sans fil simple pour briller une LED

Le concept de transfert d'électricité sans fil n'est pas nouveau. Il a été démontré pour la première fois par Nikola Tesla en 1890. Nikola Tesla a introduit l'induction électrodynamique ou le couplage inductif résonnant en allumant trois ampoules à une distance de 60 pieds de la source d'alimentation. Nous avons également construit une bobine Mini Tesla pour transférer l'énergie.

Le transfert d'électricité sans fil ou WET est un processus permettant de fournir de l'énergie à travers un espace d'air sans utiliser de fils ou de liaison physique. Dans ce système sans fil, le dispositif émetteur génère un champ électromagnétique variable dans le temps ou à haute fréquence, qui transmet l'énergie au dispositif récepteur sans aucune connexion physique. Le dispositif récepteur extrait la puissance du champ magnétique et la fournit à la charge électrique. Par conséquent, pour convertir l'électricité en un champ électromagnétique, deux bobines sont utilisées comme bobine émettrice et bobine réceptrice. La bobine de l'émetteur est alimentée par un courant alternatif et crée un champ magnétique, qui est ensuite converti en une tension utilisable à travers la bobine du récepteur.

Dans ce projet, nous allons construire un circuit émetteur sans fil de base à faible puissance pour allumer une LED.

Composants requis

1. Transistor BC 549
2. LED
3. Planche à pain
4. Brancher les fils
5. 1.2k résistances
6. Fils de cuivre
7. Batterie 1.5V

Schéma

Les schémas, pour transférer l'électricité sans fil pour allumer une LED, sont simples et peuvent être vus dans l'image ci-dessous.Il comprend deux parties, l' émetteur et le récepteur.

Du côté de l'émetteur, les bobines sont connectées aux bornes du collecteur du transistor, 17 tournent des deux côtés. Et le récepteur est construit en utilisant trois composants: un transistor, une résistance et un inducteur à noyau d'air à prise centrale ou une bobine de cuivre. Le côté récepteur a une LED connectée à travers la bobine de cuivre de 34 tours.

Construction du circuit de transmission d'énergie sans fil

Ici le transistor utilisé est le transistor NPN, tout transistor NPN de base peut être utilisé ici comme BC547.

La bobine est la partie cruciale du transfert d'énergie sans fil et doit être construite avec soin. Dans ce projet, les bobines sont fabriquées avec du fil de cuivre de 29AWG. La formation de la bobine à prise centrale se fait du côté de l'émetteur. est utilisé et une enveloppe cylindrique de bobine comme un tuyau en PVC est nécessaire pour enrouler la bobine.

Pour l'émetteur, enroulez le fil jusqu'à 17 tours, puis la boucle pour la connexion de la prise centrale et faites à nouveau 17 tours de bobine. Et pour le récepteur, faites 34 tours d'enroulement de bobine sans le robinet central.

Fonctionnement du circuit de transfert d'électricité sans fil

Les deux circuits sont construits sur la maquette et alimentés à l'aide d'une batterie de 1,5 V. Le circuit ne peut pas être utilisé pour une alimentation de plus de 1,5 volts car le transistor peut chauffer pour une dissipation excessive de puissance. Cependant, pour plus de puissance, des circuits de commande supplémentaires sont nécessaires.

Cette transmission d'électricité sans fil est basée sur la technique du couplage inductif. Le circuit se compose de deux parties: émetteur et récepteur.

Dans la section émetteur, le transistor génère un courant alternatif haute fréquence à travers la bobine et la bobine génère un champ magnétique autour de lui. Lorsque la bobine est taraudée au centre, les deux côtés de la bobine commencent à se charger. Un côté de la bobine est connecté à la résistance et un autre côté est connecté à la borne de collecteur du transistor NPN. Pendant la condition de charge, la résistance de base commence à conduire, ce qui finit par activer le transistor. Le transistor décharge alors l'inductance lorsque l'émetteur est connecté à la masse. Cette charge et décharge de l'inducteur produit un signal d'oscillation à très haute fréquence qui est en outre transmis sous forme de champ magnétique.

Du côté du récepteur, ce champ magnétique est transféré dans l'autre bobine, et par la loi d'induction de Faraday, la bobine du récepteur commence à produire une tension EMF qui est en outre utilisée pour allumer la LED.

Le circuit est testé sur la maquette avec une LED connectée à travers le récepteur. Le fonctionnement détaillé du circuit peut être vu dans la vidéo donnée à la fin.

Limitation du circuit

Ce petit circuit peut fonctionner correctement mais il a une énorme limitation. Ce circuit n'est pas adapté pour fournir une puissance élevée et a une restriction de tension d'entrée. L'efficacité est également très médiocre. Pour surmonter cette limitation, des topologies push-pull utilisant des transistors ou des MOSFET peuvent être construites. Cependant, pour une efficacité meilleure et optimisée, il est préférable d'utiliser des circuits intégrés de pilote de transmission sans fil appropriés.

Pour améliorer la distance de transmission, enroulez correctement la bobine et augmentez le no. de tours dans la bobine.

Applications de la transmission d'énergie sans fil

Le transfert d'énergie sans fil (WPT) est un sujet largement débattu dans l'industrie électronique. Cette technologie se développe rapidement sur le marché de l'électronique grand public pour les smartphones et les chargeurs.

Les avantages du WPT sont innombrables. Certains d'entre eux sont expliqués ci-dessous:

Premièrement, dans le domaine des besoins électriques modernes, WPT peut éliminer le système de charge traditionnel en remplaçant les solutions de charge filaires. Tout bien de consommation portable nécessite son propre système de charge, le transfert d'énergie sans fil peut résoudre ce problème en fournissant une solution d'alimentation sans fil universelle pour tous ces appareils portables. Il existe déjà de nombreux appareils disponibles sur le marché avec une solution d'alimentation sans fil intégrée comme une montre intelligente, un smartphone, etc.

Un autre avantage du WPT est qu'il permet au concepteur de fabriquer un produit complètement étanche. Comme la solution de charge sans fil n'a pas besoin du port d'alimentation, l'appareil peut être fabriqué de manière à résister à l'eau.

Il propose également une large gamme de solutions de charge de manière efficace. La puissance fournie peut atteindre 200 W, avec une très faible perte de transfert de puissance.

Un avantage majeur de la transmission d'énergie sans fil est que la durée de vie du produit peut être augmentée en évitant les dommages physiques dus à l'insertion du chargeur entre les connecteurs ou les ports. Plusieurs appareils peuvent être chargés à partir d'une seule station d'accueil. Le véhicule électronique peut également être chargé à l'aide du transfert d'énergie sans fil pendant que la voiture est garée.

Le transfert d'énergie sans fil peut avoir d'énormes applications et de nombreuses grandes entreprises comme Bosch, IKEA et Qi travaillent sur des solutions futuristes utilisant la transmission d'énergie sans fil.