Strömsnål trådlös laddning (1 / 6 steg)

Steg 1: Teori av drift

Novell: detta är en Cockcroft-Walton generator hängande utanför en resonant transformator. Om du inte förlora ett par minuter med detaljerad teori då debitera ahead intrepid läsare! Annars går du till nästa steg.

Den långa historien, Tja, det är inte mycket längre. Ta en spole, göra det respons på en viss frekvens med hjälp av en kondensator, sedan placera den nära en likaså avstämd spole och använda det oscillerande magnetfältet av första för att orsaka den andra till resonans. Använda en smart AC till DC-omvandlare och voila, du har en metod för trådlös energiöverföring.

Efter lite detektivarbete på internet, gick jag om att utforma den första delen, en oscillator. Olika homebrew metoder har använts (se: Wireless Power Instructable) men var inte mycket bra eller bara tillfälliga lösningar. Jag använde förslag på wikipedia att använda en Colpitts-oscillator. Detta är en anständig lösning eftersom det är död enkel att bygga och, viktigast, det är en nuvarande oscillator och inte en spänning oscillator. Som strömmen genom en induktor är vad genererar det magnetisk sätter in, detta är vad kommer att driva både ringar.

Den andra delen är ganska lätt att förstå, att de två spolarna. Även om de inte behöver vara samma fysiska storlek, behöver de respons på samma frekvens. Kombinationen av antal varv och diameter avgöra inductancen och några kondensatorer lades till att få rätt oscillerande frekvens. Det blir knepigt när du gå in på detaljer men (och de få mycket, mycket detaljerade, så jag inte kommer lägga flesta här nere) så måste du välja diametern på tråd att gå med beloppet för aktuella går igenom din spole, som kommer att avgöra hur mycket motstånd i spolen, vilket påverkar lönsamheten för din oscillator. För att göra det lite enkelt, gå med 24AWG enamled magneten binder.

Du får nu välja en något-vad godtycklig frekvens för din krets. Detta bestämde jag mig för att gå med 80KHz, det råkade vara en trevlig medelväg mellan enkelhet och effektivitet. Sedan du plocka en kondensator-värde som är allmänt tillgänglig, jag plockade 150nF. Detta tog ett tag att välja eftersom du behöver få en induktans som är inom området för att vara handgjorda. Med hjälp av ekvation:
frekvens = 1 / (2 * pi * sqrt (induktans * kapacitans/2)) (från Colpitts-oscillator)
Vi använder värdet kondensator och frekvens att få induktans i och omkring 20uH till 70uH. Air-core induktorer runt dessa värden är lätta att göra. Jag använde 53uH, värdet ska beräknas:

Freq = 80k
Cap = 150nF

Freq = 1 / (2 * pi * sqrt (ind * cap/2))

Freq * 2 * pi * sqrt (ind * cap/2) = 1

IND * cap/2 = (1 / (freq * 2 * pi)) ^ 2

IND = (1 / (freq * 2 * pi)) ^ 2 / (cap/2)

IND = (1 / (80 k * 2 * pi)) ^ 2 / (150nF/2)

IND = 52.77uH

Härifrån behöver du använda denna behändiga induktor kalkylator att räkna ut vilken diameter och antal varv behövs. Jag använde värden av ~ 22 vänd på 6cm i diameter, med en godtycklig längd runt 4-5 x tråd tjocklek för sekundärt och ~ 13 vänder på ~ 15cm diameter för primärt. Dessa värden kommer att vara din start punkt bara. Du måste experimentera för att få det rätt (beskrivs i nästa par steg).

Observera att du använder samma induktans och kapacitansmatriser för både de subwooferenheten ringar, det är så det är lätt att ställa in. Bli inte galen med olika inductances och kapacitanser eller annat du kommer inte få det att fungera.

OK, är den sista delen av denna bild AC till DC-omvandlare. Detta är vad kommer att forma den mottagna AC till något vi kan använda för att ladda en kondensator eller ett batteri på en användbar spänning. Jag använde en CW generator här med stor framgång; Det får mig att ställa slav spolen för att producera exakt rätt spänning utan att gå över laddspänningen. Jag bestäms (genom experiment) som en tvåstegs generator skulle räcka, och som blir generellt bra när du försöker generera ~ 5V. För kondensatorerna valde jag godtyckligt 2.2uF mössor, och för dioderna valde jag en trevlig Schottky diod array med en mycket låg 0.38V framåt spänning tappar. P/N är BAS40TW-TP, men dessa är mycket små delar så du kommer antagligen behöva beställa enskilda schottky dioder för denna. Använda bara sådana med ett lågt spänningsfall och en låg bakåt läckström.

Okej! Nog för denna långdragna teori och bakgrund information, låt oss komma till den verkliga bra saker!