無線電力傳輸概念并不新鮮。尼古拉·特斯拉于 1890 年首次證明了這一點(diǎn)。尼古拉·特斯拉通過在距離電源 60 英尺的地方點(diǎn)亮三個(gè)燈泡來引入電動(dòng)感應(yīng)或諧振感應(yīng)耦合。我們還建造了一個(gè)迷你特斯拉線圈來傳輸能量。

無線電力傳輸或 WET 是一種通過氣隙供電而不使用任何電線或物理鏈路的過程。在該無線系統(tǒng)中，發(fā)射器設(shè)備產(chǎn)生時(shí)變或高頻電磁場(chǎng)，無需任何物理連接即可將電力傳輸?shù)?a target="_blank">接收器設(shè)備。接收器設(shè)備從磁場(chǎng)中提取能量并將其提供給電氣負(fù)載。因此，為了將電能轉(zhuǎn)換為電磁場(chǎng)，需要使用兩個(gè)線圈作為發(fā)射線圈和接收線圈。發(fā)射器線圈由交流電供電并產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為接收器線圈兩端的可用電壓。

在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將構(gòu)建一個(gè)基本的 低功率無線發(fā)射器電路來點(diǎn)亮 LED。

所需組件

晶體管 BC 549

引領(lǐng)

面包板

連接電線

1.2k 電阻

銅線

1.5V電池

電路原理圖

用于無線傳輸電力以點(diǎn)亮 LED的原理圖很簡(jiǎn)單，如下圖所示，它有兩個(gè)部分，發(fā)射器和接收器。

在發(fā)射器側(cè)，線圈跨接在晶體管的集電極上，17 在兩側(cè)導(dǎo)通。接收器由三個(gè)組件構(gòu)成——晶體管、電阻器和中心抽頭空芯電感器或銅線圈。接收端有一個(gè) LED 連接在 34 匝銅線圈上。

無線電力傳輸電路的構(gòu)建

這里使用的晶體管是 NPN 晶體管，任何基本的 NPN 晶體管都可以在這里使用，例如 BC547。

線圈是無線能量傳輸?shù)年P(guān)鍵部分，應(yīng)謹(jǐn)慎構(gòu)建。在這個(gè)項(xiàng)目中，線圈是使用29AWG的銅線制成的。中心抽頭線圈形成在發(fā)射器側(cè)完成。使用，并且需要像PVC管一樣的圓柱形線圈包裝來纏繞線圈。

對(duì)于發(fā)射器，將導(dǎo)線纏繞至 17 圈，然后將環(huán)用于中心抽頭連接，然后再次繞 17 圈線圈。對(duì)于接收器，制作一個(gè)沒有中心抽頭的 34 匝線圈繞組。

無線電力傳輸電路的工作

兩個(gè)電路都構(gòu)建在面包板上，并使用 1.5V 電池供電。該電路不能用于超過 1.5 伏的電源，因?yàn)榫w管可能會(huì)因功耗過大而發(fā)熱。然而，為了獲得更高的額定值，需要額外的驅(qū)動(dòng)電路。

這種無線電力傳輸基于電感耦合技術(shù)。該電路由發(fā)射器和接收器兩部分組成。

在發(fā)射器部分，晶體管在線圈上產(chǎn)生高頻交流電流，線圈在其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。隨著線圈的中心抽頭，線圈的兩側(cè)開始充電。線圈的一側(cè)連接到電阻器，另一側(cè)連接到 NPN 晶體管的集電極端子。在充電條件下，基極電阻開始導(dǎo)通，最終導(dǎo)通晶體管。然后晶體管在發(fā)射極接地時(shí)使電感放電。電感器的這種充電和放電會(huì)產(chǎn)生非常高頻的振蕩信號(hào)，該信號(hào)會(huì)作為磁場(chǎng)進(jìn)一步傳輸。

在接收器側(cè)，該磁場(chǎng)被轉(zhuǎn)移到另一個(gè)線圈，根據(jù)法拉第感應(yīng)定律，接收器線圈開始產(chǎn)生 EMF 電壓，該電壓進(jìn)一步用于點(diǎn)亮 LED。

該電路在面包板上測(cè)試，LED 連接在接收器上。電路的詳細(xì)工作可以在最后給出的視頻中看到。

電路的限制

這個(gè)小電路可以正常工作，但它有很大的局限性。該電路不適合提供大功率并且有輸入電壓限制。效率也很差。為了克服這個(gè)限制，可以構(gòu)建使用晶體管或 MOSFET的推挽式拓?fù)?。然而，為了獲得更好和優(yōu)化的效率，最好使用適當(dāng)?shù)臒o線傳輸驅(qū)動(dòng)器 IC。

為提高傳輸距離，適當(dāng)纏繞線圈并增加數(shù)量。線圈中的匝數(shù)。

無線電力傳輸?shù)膽?yīng)用

無線電力傳輸 （WPT） 是電子行業(yè)中廣泛討論的話題。這項(xiàng)技術(shù)在智能手機(jī)和充電器的消費(fèi)電子市場(chǎng)中發(fā)展迅速。

WPT 有無數(shù)的好處。其中一些解釋如下：

首先，在現(xiàn)代電力需求領(lǐng)域，WPT可以通過替代有線充電解決方案來淘汰傳統(tǒng)的充電系統(tǒng)。任何便攜式消費(fèi)品都需要自己的充電系統(tǒng)，無線電力傳輸可以通過為所有這些便攜式設(shè)備提供通用無繩電源解決方案來解決這個(gè)問題。市場(chǎng)上已經(jīng)有許多內(nèi)置無線電源解決方案的設(shè)備，如智能手表、智能手機(jī)等。

WPT 的另一個(gè)好處是它允許設(shè)計(jì)者制作完全防水的產(chǎn)品。由于無線充電解決方案不需要電源端口，因此該設(shè)備可以防水。

它還以有效的方式提供廣泛的充電解決方案。功率傳輸范圍高達(dá) 200W，功率傳輸損耗非常低。

無線電力傳輸?shù)囊粋€(gè)主要好處是可以通過防止由于充電器插入連接器或端口而造成的物理損壞來延長產(chǎn)品壽命?？梢詮囊粋€(gè)底座為多個(gè)設(shè)備充電。電子車輛也可以在汽車停放期間使用無線電力傳輸進(jìn)行充電。

無線能量傳輸可以有巨大的應(yīng)用，博世、宜家、Qi 等許多大公司正在研究一些使用無線能量傳輸?shù)奈磥斫鉀Q方案。