Беспроводная передача энергии своими руками. Беспроводная передача энергии: создание простого устройства своими руками — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как работает беспроводная передача энергии. Какие компоненты нужны для создания простого передатчика и приемника. Как собрать схему беспроводной передачи энергии в домашних условиях. Какие есть ограничения и перспективы развития этой технологии.

Содержание

Принцип работы беспроводной передачи энергии

Беспроводная передача энергии основана на явлении электромагнитной индукции. Вот как это работает:

В передатчике электрический ток преобразуется в высокочастотное переменное магнитное поле
Это магнитное поле наводит ток в катушке приемника, расположенной поблизости
В приемнике наведенный переменный ток преобразуется обратно в постоянный ток

Таким образом, энергия передается от источника к приемнику без проводов, через воздух. Эффективность передачи зависит от расстояния между катушками и их взаимного расположения.

Компоненты для создания простого устройства

Для сборки простейшего устройства беспроводной передачи энергии понадобятся следующие компоненты:

Для передатчика:

Источник питания (батарея или блок питания)
Транзистор (например, BD139)
Резисторы
Конденсатор
Катушка индуктивности (10-20 витков провода)

Для приемника:

Катушка индуктивности (аналогичная передатчику)
Выпрямительный диод
Конденсатор
Светодиод или другая нагрузка

Все компоненты недорогие и доступны в магазинах радиодеталей или онлайн.

Сборка передатчика беспроводной энергии

Вот пошаговая инструкция по сборке передатчика:

Намотайте катушку из 10-20 витков медного провода диаметром около 5 см
Подключите один конец катушки к положительному полюсу источника питания
Второй конец катушки соедините с коллектором транзистора
Эмиттер транзистора подключите к отрицательному полюсу питания
Между базой и эмиттером транзистора подключите резистор 1-10 кОм

Параллельно катушке подключите конденсатор 4,7-10 нФ

Эта схема будет генерировать высокочастотные колебания в катушке, создавая переменное магнитное поле.

Сборка приемника беспроводной энергии

Приемник собирается по следующей схеме:

Намотайте приемную катушку аналогично передающей
Подключите к катушке выпрямительный диод (например, 1N4148)
Параллельно диоду подключите конденсатор 10-100 нФ
К выходу схемы подключите светодиод или другую маломощную нагрузку

Когда приемник находится рядом с передатчиком, в его катушке наводится ток, который выпрямляется диодом и питает нагрузку.

Настройка и тестирование устройства

После сборки схемы необходимо настроить ее для максимальной эффективности:

Расположите катушки передатчика и приемника параллельно друг другу на расстоянии 1-5 см
Подайте питание на передатчик
Светодиод на приемнике должен загореться
Попробуйте изменять расстояние между катушками и их взаимное расположение
Для увеличения дальности можно увеличить напряжение питания и количество витков в катушках

Экспериментируя с параметрами, можно добиться передачи энергии на расстояние до 10-20 см.

Ограничения беспроводной передачи энергии

У данной технологии есть ряд существенных ограничений:

Низкий КПД передачи — обычно не более 40-50%
Малая дальность действия — до нескольких десятков сантиметров
Небольшая передаваемая мощность — единицы ватт
Необходимость точного взаимного расположения передатчика и приемника
Возможные помехи для других электронных устройств

Из-за этих ограничений беспроводная передача энергии пока применяется в основном для зарядки мобильных устройств и питания маломощной электроники.

Перспективы развития технологии

Несмотря на ограничения, технология беспроводной передачи энергии активно развивается. Вот некоторые перспективные направления:

Использование резонансных схем для увеличения эффективности
Применение направленных антенн для повышения дальности
Разработка стандартов для совместимости устройств разных производителей
Интеграция в бытовую технику, мебель, автомобили
Создание инфраструктуры для зарядки электромобилей

В будущем беспроводная передача энергии может стать такой же обыденной, как Wi-Fi сегодня.

Области применения беспроводной передачи энергии

Технология беспроводной передачи энергии находит применение во многих сферах:

Зарядка мобильных устройств (смартфоны, планшеты, ноутбуки)
Питание имплантируемых медицинских устройств
Беспроводные зарядные станции для электромобилей
Питание датчиков и сенсоров в труднодоступных местах
Передача энергии на орбитальные космические станции
Беспроводное освещение и «умный дом»

По мере совершенствования технологии сфера ее применения будет расширяться.

Меры безопасности при работе с устройством

При самостоятельном изготовлении устройства беспроводной передачи энергии необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

Используйте источники питания с защитой от короткого замыкания
Не превышайте допустимые напряжения и токи компонентов
Обеспечьте хорошую изоляцию всех токоведущих частей
Не располагайте передатчик вблизи чувствительной электроники
Избегайте длительного воздействия электромагнитного поля на живые организмы

При соблюдении этих мер устройство будет безопасным для использования.

Заключение

Беспроводная передача энергии — перспективная технология, которая в будущем может значительно изменить наш быт. Хотя пока ее возможности ограничены, даже простейшее самодельное устройство позволяет наглядно продемонстрировать принцип ее работы. Экспериментируя с различными схемами и параметрами, можно глубже понять физические основы этого явления и внести свой вклад в развитие технологии.

Как сделать наипростейшее устройство для беспроводной передачи энергии

Беспроводная передача энергии – очень актуальная тема в наше время. С каждым днем наблюдается невероятное развитие технологий в самых разных сферах науки. Прогресс не стоит на месте, и некоторые технологии, которые раньше казались новинкой, сейчас являются повседневными участниками нашей жизни. Уже в конце 19 века ученый Никола Тесла показал всему миру возможность передачи электроэнергии на существенное расстояние. Он зажег лампочку на расстоянии трех километров с помощью электромагнитного излучения. В наши дни метод передачи энергии без проводов активно используется, упрощая нам жизнь. Уже сегодня многие телефоны поддерживают функцию беспроводной зарядки, и это очень удобно и практично. Активно используется устройство для беспроводной зарядки аккумуляторов зубной щетки, существуют даже электромобили на беспроводном ходу. Я заинтересовался данной проблемой, ведь эта сфера зародилась совсем недавно. Мне было интересно подробнее изучить эту тему, разобраться в принципе ее работы, самостоятельно, наглядно и эффектно продемонстрировать передачу энергии без проводов в домашних условиях.

Как сделать простейшее устройство для беспроводной передачи энергии

Приступим к изготовлению приспособления для беспроводной передачи энергии. Чтобы наглядно показать передачу электричество без проводов я использовал элементарную схему воздушного трансформатора. Эксперимент получился простым, а главное наглядным и удивительным. Использовать катушки индуктивности было самым эффективным решением, работает метод электромагнитной индукции. Здесь осуществляется простая технология, которая понятна каждому. В основе лежат две медные катушки, расположенные близко к друг другу. Подключаем одну из них к источнику питания, она будет передавать электромагнитные волны. Вторая катушка будет играть роль приемника. Изменяя силу тока в первой катушке, мы достигаем переменного магнитного поля, которое порождает изменение магнитного поля в катушке-приемнике. По закону Максвелла, в приемнике возникает ЭДС (электродвижущая сила), которая прямо пропорционально зависит от скорости изменения этого магнитного потока.

Детали

Для изготовления изделия потребуется:

тонкая изолированная медная проволока диаметром 0,1 мм, биполярный транзистор n-p-n типа, светодиод, источник питания, инструменты (паяльник, плоскогубцы, канцелярский нож). Для чего нужен транзистор? Он периодически открывается и закрывается, тем самым порождая переменный ток в катушке, играющей роль источника. Магнитное поле возникает из-за движения заряженных электронов и ионов в проводнике. Только переменный ток порождает переменное электромагнитное поле. Вторичная катушка принимает его и преобразует в электрический ток, которым питается светодиод. Первым этапом стала намотка катушек. Аккуратно, виток к витку намотал три катушки: по 30, 60 и 90 витков. Далее спаял все элементы по схеме.

Необходимо дотронуться до базы транзистора, чтобы открыть его и запустить генератор. Светодиод загорелся, значит, схема собрана правильно и полностью работает. Таким образом, в домашних условиях я добился передачи энергии беспроводным путем.

С помощью этого эксперимента я изучил новую информацию для себя, изучил методы и принцип работы беспроводной передачи энергии, узнал перспективы дальнейшего развития этой технологии. Я на собственном примере доказал, что создание устройства для демонстрации беспроводной передачи электричества не занимает много сил и времени, это даже интересно и познавательно. Считаю, что достойно справился с поставленной целью и решил все поставленные задачи. С помощью дополнительной литературы я разобрался во всех нюансах этой темы, и определил, как объяснить работу беспроводных устройств разных типов. Я своими сделал воздушный трансформатор, устройство отлично работает и справляется со своим предназначением. Приложу к своему исследованию схему и фото своего устройства.

Хочется верить, что за этой перспективной технологией стоит будущее и беспроводная энергия, которая развивается сегодня, будет активно применяться и использоваться в дальнейшем. Это должно упростить и улучшить жизнь человечества.

Как сделать беспроводной светодиод — https://sdelaysam-svoimirukami.ru/4140-besprovodnoy-svetodiod.html

Беспроводная система передачи энергии своими руками

Концепция системы беспроводной передачи энергии не нова. Многие учащиеся выбирают ее в качестве мини-проекта для школы или даже в качестве хобби.

Впервые технология была продемонстрирована Николой Теслой в 1890 году. Индукционная электродинамика, или резонансная индукционная связь, была представлена Тесла с простой демонстрацией зажигания трех ламп накаливания от источника питания на расстоянии почти 18 метров.

Беспроводная система передачи энергии

Как следует из названия, система беспроводной передачи энергии передает электричество без проводов.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Эта система работает только на определенном расстоянии и состоит из следующих трех частей:

Передатчик — это часть, в которой подается электричество, предназначенное для передачи. Для передачи, электрическая энергия преобразуется в другие формы энергии. Энергия может передаваться в виде света, путем изменения магнитного поля или электромагнитной волны.

Среда — это путь, по которому передается энергия. Это может быть как вакуум, так и воздух или твердое тело.
Приемник — это та часть, которая получает передаваемую энергию (в виде света, изменения магнитного поля или электромагнитной волны) и преобразует ее обратно в электрическую энергию, используемую, например, для зажигания лампочки. Начальным и конечным продуктом системы является электричество, в то время как промежуточным продуктом является любая другая форма энергии.

Три основных типа системы беспроводной передачи энергии:

Индуктивная технология передачи энергии
Передача электроэнергии лазером

Микроволновая передача энергии

Индуктивное соединение является наиболее коммерчески используемым типом системы беспроводной передачи энергии. Этот метод используется во многих примерах повседневной жизни, таких как беспроводная мобильная зарядка, электрические зубные щетки и дистанционные ключи для роскошных автомобилей. Он довольно похож на простой трансформатор, который основан на принципе взаимной индукции между двумя цепями, связанными общим магнитным потоком.

Электричество, генерируемое катушкой передатчика, преобразуется в высокочастотное переменное магнитное поле. Это высокочастотное переменное магнитное поле принимается катушкой цепи приемника, где оно преобразуется обратно в высокочастотный переменный ток и выпрямляется катушкой приемника.

Коэффициент связи контролирует эффективность передачи мощности индуктивной связи. Эффективность системы будет максимальной на ее резонансной частоте, которая может быть рассчитана по индуктивности и емкости цепи.

Резонансная частота задается:

В этой формуле частота представлена F и измеряется в Гц, индуктивность представлена L и измеряется в Генри, а емкость представлена C и измеряется в фарадах.

Передача электроэнергии лазером: Начальным и конечным продуктом передачи энергии лазером является электричество, в то время как промежуточным продуктом является свет. Электричество преобразуется излучателем в луч света. Этот пучок резко фокусируется на приемнике.

Инфракрасные лазеры в основном используются в передаче энергии лазера. Фотоэлементы в приемнике настроены на частоту и длину волны лазерного луча, передаваемого от передатчика. Этот тип передачи имеет дополнительное преимущество, так как он может передавать энергию в несколько метров с минимальными потерями среды.

Микроволновая передача мощности: Микроволновая передача энергии, преобразующая электроэнергию в микроволны, считается наиболее эффективным видом беспроводной системы передачи энергии, но ее конструкция достаточно сложна.

Передатчик микроволновой системы передачи энергии имеет микроволновой генератор и волновод, который используется для направления волны в определенном направлении. Для этого метода могут быть использованы различные типы антенн, в том числе параболические рефлекторы, микрополосковые патчи или щелевые волноводные устройства.

При использовании щелевой волноводной антенны эффективность системы повышается до 95% по сравнению с другими методами, имеющими эффективность от 5% до 40%.

В сегменте приемника используется комбинация антенны и выпрямителя, известная как ректенна. Приемные микроволны непосредственно преобразуются ректенной в постоянный ток.

Построение системы беспроводной передачи энергии

Принципиальная схема:

Схема имеет очень мало элементов и довольно проста в сборке. В катушке передатчика есть 10 оборотов с центральным контактом. Рекомендуется использовать толстые провода для катушки. Транзистор BD139 NPN должен использоваться с радиатором.

Схема передатчика содержит конденсатор с емкостью 4,7 нФ и катушку с 10 оборотами так же, как цепь накопителя с определенной резонансной частотой.

Катушка приемника имеет такое же количество оборотов, толщину и конденсатор равной емкости, как и передатчик, чтобы соответствовать резонансной частоте. Диод IN4148, или диод Шотки, также используется в цепи приемника в качестве полуволнового выпрямителя.

Высокочастотный переменный ток может быть эффективно выпрямлен с помощью этого диода. Однако, можно использовать и обычный диод (1N4007), но он имеет более высокое падение прямого напряжения, что может привести к небольшому снижению яркости светодиода.

Конструкция катушки

Приемная цепь имеет катушку с 10 оборотами и диаметром 5 см. Катушка любого диаметра может быть использована, но диаметр как передающей, так и принимающей катушек должен быть одинаковым.

Катушка передатчика

Для катушки передатчика наматывайте две катушки по 5 оборотов каждая, складывайте их в стопку, закрепляйте лентой и припаяйте центральный ответвитель. Для увеличения расстояния передачи энергии, увеличивают обмотки катушки, конденсаторы и входное напряжение, изменяя их.

Эффективность беспроводной передачи энергии

Эффективность предложенной схемы составляет почти 10% или даже меньше. Эффективность может быть рассчитана по соотношению выходной и входной мощности.

Одним из самых больших преимуществ беспроводной передачи электроэнергии является удобство, и компании инвестируют много денег только ради удобства.

Почему только маломощные гаджеты, такие как смартфоны или зубные щетки, коммерциализируются с беспроводным питанием? Причина — огромная потеря эффективности. Для того, чтобы все заработало, требуется в пять-десять раз больше энергии, поэтому устройства с проводным питанием более популярны и до сих пор правят миром. опубликовано econet.ru по материалам electronics360.globalspec.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet

Как построить беспроводной передатчик энергии

Никола Тесла мечтал передавать энергию по беспроводной сети от удаленной электростанции в дома и на фабрики по всему миру. Хотя до сих пор не существует технологии для передачи большого количества энергии на большие расстояния, мы, безусловно, можем передавать энергию по беспроводной сети на более короткие расстояния.

В этом уроке мы создадим беспроводной передатчик и приемник энергии, которые могут передавать мощность, достаточную для зарядки 3,7-вольтовой батареи.

Как работает беспроводная передача энергии

В беспроводном передатчике поступающая мощность преобразуется в высокочастотный колебательный сигнал. Затем этот колебательный ток направляется на проволочную катушку. Электрический ток, протекающий через проволочную петлю, создает магнитное поле, поэтому колебательный ток создает пульсирующее магнитное поле вокруг передающей катушки.

Приемник энергии имеет еще одну проволочную катушку, которая улавливает магнитное поле от передатчика, когда находится рядом с ним. Поскольку переменное магнитное поле генерирует электрический ток в проволочной петле, передаваемое магнитное поле преобразуется в электрический ток в приемной катушке.

Как собрать передатчик мощности

Вот схема простого беспроводного передатчика энергии:

Передатчик

Генератор создается из резонансной частоты настроенного колебательного контура, состоящего из L1 и паразитной емкости транзистора (несколько тысяч пФ).

Частоту генератора можно рассчитать по следующей формуле:

Где

L: Индуктивность L1

C: Паразитная емкость транзистора

Проволочная катушка L1 может быть изготовлена путем намотки 20 витков магнитной проволоки на форму диаметром 11 см. Центральный отвод должен быть добавлен посередине на 10-м витке. Это даст индуктивность около 80 мкГн, которая будет резонировать с паразитной емкостью транзистора на частоте около 260 кГц.

Я использовал кремниевый силовой NPN-транзистор MRF475, но можно использовать и другие силовые транзисторы. Однако для них потребуется небольшой радиатор, так как они сильно нагреваются.

Потенциометр R2 изменяет ток на транзисторе, что изменяет эффективную емкость и дает возможность слегка смещать частоту генератора. Мы можем использовать это для настройки выходной частоты в соответствии с резонансной частотой приемной катушки и, таким образом, повысить эффективность передачи энергии.

При питании от источника питания 12 В схема передатчика потребляет ток 1 А, поэтому выходная мощность составляет 12 В * 1 А = 12 Вт.

Как собрать приемник

Вот схема схемы беспроводного приемника энергии:

Катушку (L1) можно изготовить, намотав 18 витков магнитной проволоки на 11-сантиметровый каркас. Центральный отвод должен быть добавлен посередине на 9-м витке.

Когда передающая и приемная катушки расположены близко друг к другу и настроены на резонанс с потенциометром R2, светодиод на приемнике должен загореться, показывая, что подается питание. перенесено.

Проанализировав схему приемника, я обнаружил, что напряжение на светодиоде составляет около 2,3 В, и через него протекает ток около 20 мА. Мощность светодиода можно рассчитать по следующей формуле:

Вт = В * А

Где

Вт: мощность (в ваттах)

В: напряжение (в вольтах)

А: ток (в Ампер)

Таким образом, мощность моего светодиода составляет:

Вт = 2,3 В * 20 мА

Вт = 46 мВт

Учитывая, что передатчик выдает 12 Вт, КПД этой системы составляет всего 0,046 Вт / 12 Вт = 0,38%.

Теперь мы понимаем, почему идеям Николы Теслы еще предстоит пройти долгий путь!

Добавление зарядного устройства

Хотя эффективность беспроводной передачи энергии низка, иногда преимущества устройства, которое можно заряжать по беспроводной связи, перевешивают затраты на энергопотребление.

Этот проект позволит питающему устройству работать от литиевой батареи 3,7 В. Когда приемная катушка расположена рядом с передающей катушкой, аккумулятор будет заряжаться с помощью модуля зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов TP4056.

Вот принципиальная схема:

Диод D2 представляет собой стабилитрон на 5,1 В, а D1 представляет собой светодиод.

Хотя мечта о киловаттах энергии, поступающих в ваш дом по беспроводной связи, еще не осуществилась, существует множество других применений беспроводной передачи. Наиболее важным из них является возможность беспроводной зарядки устройств без использования зарядных кабелей.

Если у вас есть какие-либо вопросы по этому проекту, обязательно оставьте комментарий ниже!

Беспроводная передача электроэнергии (DIY)

Это простая схема для беспроводной передачи электричества. использование популярных схема похитителя джоулей. Этот трюк придумал слайдер2732 и представил в своем видео. Простая беспроводная электрическая система.

Он состоит из схемы похитителя джоулей и двух больших плоских катушек, намотанных по спирали вместе, как показано ниже. Большие плоские катушки находятся там, где энергия передается от. Для получения энергии и превращения ее в электричество, мы делаем меньшую плоскую катушку и прикрепляем все, что мы хотите, чтобы власть к нему. Ниже у нас три приемные катушки, две питающие светодиоды и один питает небольшую схему с пьезоизлучателем, звук.

Беспроводное питание двух светодиодов и пьезоизлучателя.

Беспроводной передатчик электричества.

Перечислено в порядке увеличения мощности передачи, я выключил его. одна батарейка АА, четыре батарейки АА, соединенные последовательно, и мой самодельный блок питания на 24 вольта постоянного тока, настроенный на выходное напряжение около 5 вольт. Аккумуляторы и блок питания не показаны на фотографиях выше, но вот где черный и красный провода идут к тому концу на краю фото. С этими большими передающими катушками батарейки АА разряжаются. довольно быстро и должно длиться дольше с набором меньшего диаметра передающие катушки. Литий-ионные батареи должны работать дольше с этими большие катушки.

Энергия передается в виде флуктуирующего электромагнитного поля, который не блокируется такими вещами, как картон или дерево. Так ниже Вы можете видеть, что я положил передающие катушки в ящик стола и Я включаю приемники на столе.

Иллюстрация электромагнитных полей.

Передатчик находится в ящике, но слишком далеко от приемников.

Ящик закрыт. Передатчик теперь находится в зоне действия приемников.

Вот принципиальная схема. Если вы знакомы с вором джоулей схемы вы заметите, что единственное изменение состоит в том, что две катушки обернуты вокруг ферритового тороидального сердечника заменены двумя катушками свернутые бок о бок по спирали.

Принципиальная схема беспроводного передатчика электроэнергии — в основном схема похитителя джоулей с катушками другого изготовления.

Схема.

Мои передающие катушки сделаны путем намотки коаксиального кабеля. Я думаю был около 45 футов и представлял собой полный кабель с разъемами на любой конец, который я отрезал. Еще один простой способ сделать их — используйте провод громкоговорителя или любой кабель с двумя проводниками. Транзистор нагреется, если через него пропустить достаточный ток. На фотках выше транзистор не грелся поэтому я не стал заморачиваться добавление теплоотвода.

Катушки приемника

Чтобы получить переданную энергию, вам нужно сделать приемные катушки. Как показано, каждый из них представляет собой просто проволоку, намотанную по спирали. Чем больше диаметр, тем больше энергии они захватят. Они должны быть намотаны в в том же направлении, что и передающие катушки. На фотографиях ниже вы можете видите, мне пришлось соединить много проводов вместе, чтобы получить достаточную длину сделать большого диаметра.

Светодиод подключен к приемной катушке.

Конденсатор пьезо-зуммера и диод.

Ниже приведены принципиальная схема и принципиальная схема пьезоприемника зуммера. Это было выяснено методом проб и ошибок и с частями, которые мне довелось есть, поэтому, вероятно, другие номиналы конденсаторов и диоды могут работать также или лучше. Обратите внимание, что конденсатор не может быть поляризованным конденсатором, например электролитический конденсатор или суперконденсатор (хотя емкость суперконденсатор в любом случае будет слишком высоким.)

Цепь/схема приемника пьезозуммера

Таблица для расчета размеров катушки приемника

Ниже приведена таблица для выполнения расчетов, которые помогут вам выясните, сколько проволоки вам понадобится, насколько велики будут ваши катушки, сколько витков будет и так далее.

wireless_trans_electricity_coil_calcs.ods — формат OpenOffice Calc

wireless_trans_electricity_coil_calcs.xls — формат электронной таблицы Excel

Измерения

Первое измерение касалось входного напряжения при питании одного приемная катушка со светодиодом. Учитывая, что я использовал 4 батарейки типа АА по 1,5 вольта. последовательно для полностью заряженного всего 6 вольт, 5 вольт имеет смысл. Цикл 22 кГц ожидается, учитывая, что схема похитителя джоулей является колебательный контур.

Полная настройка…

… и прицел щупает входы батареи.

прибл. 22 кГц при 5 вольтах с затухающими волнами сверху.

Следующим измерением было выходное напряжение на ножках светодиода. Ниже вы можете увидеть цикл 22 кГц, а также вторую половину каждого цикл состоит из затухающей волны на частоте 4,1 МГц.