Chargeur sans fil DIY : 7 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Dans ce Instructable, vous saurez comment construire votre propre chargeur sans fil pour n'importe quel appareil. COMMENT ?

Les techniques d'alimentation sans fil se répartissent principalement en deux catégories, non radiatives et radiatives. Dans les techniques de champ proche ou non radiatives, la puissance est transférée par des champs magnétiques utilisant un couplage inductif entre des bobines de fil, ou par des champs électriques utilisant un couplage capacitif entre des électrodes métalliques. Le couplage inductif est la technologie sans fil la plus largement utilisée; ses applications incluent le chargement d'appareils portables tels que les téléphones et les brosses à dents électriques, les étiquettes RFID et les chargeurs pour les dispositifs médicaux implantables tels que les stimulateurs cardiaques artificiels ou les véhicules électriques.

Qu'est-ce que le couplage inductif:

Dans le couplage inductif (induction électromagnétique ou transfert de puissance inductif, IPT), la puissance est transférée entre les bobines de fil par un champ magnétique. Les bobines émettrice et réceptrice forment ensemble un transformateur (voir schéma). Un courant alternatif (AC) à travers la bobine émettrice (L1) crée un champ magnétique oscillant (B) par la loi d'Ampère. Le champ magnétique traverse la bobine réceptrice (L2), où il induit une CEM alternative (tension) par la loi d'induction de Faraday, qui crée un courant alternatif dans le récepteur. Le courant alternatif induit peut soit entraîner la charge directement, soit être rectifié au courant continu (CC) par un redresseur dans le récepteur, qui entraîne la charge.

Couplage inductif résonant

Selon la théorie des modes couplés proposée par Marin Soljačić au MIT, le couplage inductif résonant (couplage électrodynamique, [12] résonance magnétique fortement couplée) est une forme de couplage inductif dans laquelle la puissance est transférée par des champs magnétiques (B, vert) entre deux résonants circuits (circuits accordés), un dans l'émetteur et un dans le récepteur (voir schéma, à droite). Chaque circuit résonant se compose d'une bobine de fil connectée à un condensateur, ou d'une bobine auto-résonnante ou d'un autre résonateur avec une capacité interne. Les deux sont réglés pour résonner à la même fréquence de résonance. La résonance entre les bobines peut augmenter considérablement le couplage et le transfert de puissance.

SI vous voulez en savoir plus sur le sujet suivez ce lien:

en.wikipedia.org/wiki/Wireless_power_trans…

Étape 1: CE QUE VOUS AUREZ BESOIN !!!!

Vous aurez besoin des composants suivants pour commencer:

Carte PCB à points (x1)

fil de 1 mm d'épaisseur (7 m)

IC 7805 (x1)

MOSFET IRFZ44N (x4)

CI pilote MOSFET IR2110 (x2)

555 minuterie IC (x1)

CI CD4049 (X1)

Pot de garniture 10K [103] (x1)

Résistance 10k (x4)

Résistance 10 OHM (x4)

Condensateur 0.1uF [104] (x5)

Condensateur 10nf [103] (x1)

Condensateur 2.2nF [222] (x1)

Condensateur 10uF [électrolytique] (x3)

Condensateur 47uF [électrolytique] (x1)

Condensateur 47nF [polyester] (x2)

Bornes à vis

IN5819 diode Schotky (x6)

Mini connecteur USB [mâle] (x1)

Convertisseur DC - DC 5v Buck

Commençons donc par la construction.

Étape 2: Enrouler les BOBINES !!?

enrouler une bobine en spirale parfaite est un peu délicat. Voici ma façon d'enrouler la bobine. Tout d'abord découpez un petit cercle de diamètre 1 cm avec un carton, collez-le sur un morceau de carton et faites un trou au centre. MAINTENANT, prenez le fil de 1 mm d'épaisseur et passez-le dans le trou fait au centre (c'est un bout de fil supplémentaire pour les connexions électriques). Appliquez beaucoup de colle sur la surface et commencez à enrouler en faisant le tour du cercle (la colle aide à maintenir l'enroulement en place). Continuez à enrouler jusqu'à ce que le nombre de tours devienne 30. Faites 2 de ces types de bobines identiques.

Étape 3: faites une mesure:

Si vous avez un compteur LCR, vous pouvez sauter cette étape. Si vous n'avez pas de compteur LCR, construisez un compteur d'inductance à partir d'un Arduino Uno et d'un ampli-op (LM339). J'ai pris ce circuit sur le site Web suivant, vous pouvez trouver plus d'informations sur cet inductancemètre sur le site Web lui-même. (le code est également disponible sur le site Web lui-même)

Maintenant, mesurez l'inductance des bobines avec ce compteur et si vous avez toutes les mêmes conditions que la mienne c'est-à-dire un fil de 1,0 mm d'épaisseur, diamètre intérieur de la bobine = 1,0 cm, nombre de tours = 30. vous devriez obtenir l'inductance de la bobine autour de 21,56 uH 26,08 uH à cause d'une erreur inconnue. Maintenant, après avoir obtenu l'inductance, vous devez calculer la fréquence de résonance du circuit LC. Donné par la formule:F = 1 / (2*pi*sq-rt(LC)) vous pouvez utiliser cette calculatrice en ligne pour calculer la fréquence de résonance.https://www.deephaven.co.uk/lc.htmlDans mon cas, L = 26,08 uH et C = 47 nF, ce qui donne la fréquence de résonance de F = 143,75 Khz. maintenant, nous devons construire le circuit oscillateur, dont l'oscillation est de la fréquence 143,75 Khz.

Étape 4: Le circuit de l'oscillateur…

Il existe de nombreuses manières de réaliser un circuit oscillateur. Dans ce circuit, nous utiliserons un circuit intégré de minuterie 555 pour produire un signal de 143,75 kHz mais ce n'est pas suffisant pour piloter le circuit LC (bobine émettrice avec condensateur en série). nous devons donc construire un circuit de pilote mosfet à pont en H pour piloter le circuit LC.https://microcontrollerslab.com/how-to-make-h-bridg…En référence au circuit sur le site Web ci-dessus et à quelques modifications mineures fait un circuit pour piloter le circuit LC. Suivez simplement le circuit que j'ai joint ici. FONCTIONNEMENT: Le circuit intégré de la minuterie 555 dans le multivibrateur Astable avec un cycle de service de 50% produit le signal oscillant requis qui est envoyé au circuit intégré IR2110. Le pont en H complet Le circuit de commande Mosfet produira une onde carrée lorsque les entrées A = D et B = C et B (C) sont à l'état inversé de A (D). Ainsi, un onduleur IC (4049) est utilisé pour y parvenir. Cette tension oscillante crée un courant sinusoïdal à travers la bobine émettrice qui induit un champ magnétique autour d'elle. lorsque la bobine réceptrice en parallèle avec un condensateur, dont la fréquence de résonance identique à celle de la bobine émettrice est placée dans son champ magnétique, le courant est induit. Ceci le courant induit est converti en courant continu à l'aide d'un pont redresseur et régulé à 5 V CC pour charger le mobile à l'aide d'un convertisseur abaisseur.

Ceux qui veulent faire la version imprimée de ce projet, j'ai également joint les fichiers du tableau Eagle, vérifiez-le.

Étape 5: #Mesure finale:

Maintenant, après avoir construit tous les circuits selon le schéma, vérifiez tout et mesurez également tout. Encore une fois, si vous avez un appareil pour mesurer la fréquence, tout va bien, sinon téléchargez simplement le code suivant sur Arduino Uno. adresse web:

Mesurez la fréquence à la 3ème broche du circuit intégré de la minuterie 555. Tout en mesurant la fréquence, ajustez le potentiomètre de réglage 10K pour obtenir la fréquence requise (c'est-à-dire 143,75 kHz). Maintenant, prenez un multimètre pour mesurer les paramètres suivants: Tension d'entrée [Vin] (c., vérifiez si c'est exactement 12 V ou non). Courant d'entrée [Iin] (c'est-à-dire le courant vers le circuit de l'alimentation 12 V). Tension de sortie [Vout] (c'est-à-dire, vérifiez si c'est exactement 5 V ou non). Courant de sortie [Iout] (c'est-à-dire le courant vers le mobile à partir du convertisseur buck). Calculs: Pin = Vin * IinPout = Vout * IoutEfficiency(n) = Pout / PinMes lectures: Vin = 11,8 V; Iin = 310 mA; Vout = 5,1 V; Vin = 290 mA ce qui donne un rendement de 40,4%

Étape 6: #L'enceinte

J'ai recyclé une vieille boîte mobile comme boîtier comme vous pouvez le voir sur l'image. une fois que vous l'avez fait, vous pouvez charger le mobile ou tout appareil nécessitant 5 volts, le courant de charge est de 300 mA.. La puissance de sortie peut être encore augmentée mais l'efficacité diminuera. Comme vous pouvez le voir, j'ai connecté un mini connecteur USB à la sortie du convertisseur buck. Celui-ci peut être connecté à n'importe quel appareil et peut être chargé sans fil.

Étape 7: Moment de vérité !!

POURQUOI SI INEFFICACE:

Comme vous pouvez le constater, l'efficacité de celui-ci est très faible, mais pourquoi ? Cela est dû à un mauvais couplage de l'air, à un effet de peau et à une erreur d'inductance de la bobine à remontage manuel et la fréquence du circuit oscillateur lui-même n'est pas stable.

alors comment surmonter ces problèmes ??? Eh bien, nous pouvons utiliser un type spécial de fil appelé LITZ WIRE pour surmonter l'effet de peau. L'effet par lequel le courant ne traverse qu'une certaine profondeur du conducteur à haute fréquence est connu sous le nom d'effet de peau. Nous pouvons également utiliser une base en ferrite pour augmenter l'inductance et augmenter efficacement le couplage de deux bobines. Bien sûr, il existe de nombreuses bobines dans les boutiques en ligne avec les exigences ci-dessus qui peuvent être utilisées pour augmenter l'efficacité du chargeur sans fil.

Si vous souhaitez le construire à des fins de démonstration, les bobines ci-dessus suffisent. Mais, si vous souhaitez l'utiliser à des fins quotidiennes, je vous suggère d'en acheter un en ligne.

Si vous aimez ce projet et que vous l'avez trouvé informatif et utile, veuillez voter pour mon projet.

Merci.