V minulém videu jsem vám ukázal, jak napájet rezonanční obvod z transformátorové cívky a kondenzátoru s pomocí generátoru funkcí.
Abych mohl přenést energii do druhého LC rezonančního obvodu a tak rozsvítit LEDku.
Jediný problém byl, že přenesené energie bylo velice málo.
Hlavně kvůli omezením generátoru funkcí a nedostatkům cívek.
Především cívkám chybí vylepšení, která jsou u komerčně vyráběných cívek vidět na první pohled.
Takže pojďme v tomto videu vylepšit desing cívek.
A vytvořme odpovídajíci inverter pro přenášení většího množství energie.
Díky kterému rozvítíme i dvaceti watovou žárovku.
Začněme!
Začněme bližším pohledem na cívku, kterou jsem získal z komeřní nabíjecí stanice.
Prvním rozdílem je samotný drát cívky.
Místo tlustšího pevného drátu, která jsem použil pro můj zevrubný (primitivní) přenášeč enetgie.
Tato používá sto a více velice tenkých drátečků.
Důvodem je tzv. "skin" efekt. (skin = kůže)
Který říká, že rychle oscilující magnetické pole pronikne do vodiče pouze do určité hloubky.
Při frekvenci například 100 kilohertz je tato hloubka rovna 0,213 milimetrům.
Což znamená, že většina proudu bude téct po vnější části vodiče.
Místo středem.
Což velice zvyšuje rezistanci.
Tenký drát na druhou stranu s pouhým průměrem 0,09 milimetru minimalizuje tento problém.
Ale proč je rezistance tak důležitá na začátek?
Právě kvůli ztrátovému faktoru, který popisuje vztah mezi energetickými ztrátami a výstupní enregií.
Který pochpitelně chceme co nejnižší..
Se snižuje tím čím je součin Q a K větší.
K je zavislé na poloze jedné cívky k druhé.
A bude většinou malé díky absenci kovového jádra.
Takže musíme získat hodnotu Q co nejvyšší, aby se kompenzovala malá hodnota K a ztráty zůstali malé.
Toto Q reprezentuje kvalitu cívky.
A rovná se podílu reaktance cívky a její rezistance.
A to je důvod proč je důležitá vysoká reaktance a nízká rezistance.
Ke zvýšení reaktnace můžeme použít vyšší frekvenci.
A nebo jednoduše zvýšit indukčnost cívky.
To nejjednodušeji provedeme, díky zvýšení počtu závitů na cívce.
Ale poté...
...delší drát znamená větší rezistance..
.. kterou nechceme.
Další možnost jak zvýšit indukčnost cívky je zárověn další rozdíl komerčně vyráběné cívky.
A ta je použití feritového plátu.
Při umístění jednoho pod cívku.
V tomto případě umístění jednoho pod cívku z předvyrobeného kitu pro bezdrátový přenos energie.
Tak dokáže zvýšit původní indukčnost z 44,63 mikro Henry na 75,4 mikro Henry.
Ale ne pouze to.
Ale také zaměřuje magnetické pole a redukuje nepotřebné emise.
A s těmito znalostmi na paměti.
Můžeme začít navíjet naší vlastní cívku pro přenos energie.
Tak aby vypadala jako komerčně vyráběná cívka pro stejný úkol.
Ale v mnohých aplikacích.
Bych stále preferoval předvyrobenou cívku.
Nejenom že mi navíjení cívek vážně nejde.
Ale také že u předvyrobené cívky máme datasheet se spoustou užitečných a důležitých informací o vlastnostech cívky.
Tak například: faktor kvality cívky dosáhne nejvýšší hodnoty 240, při frekvenci okolo 150 kHz.
A se svojí indukčností 24 mikro Henry..
..bude potřeba 46.9 nF kondenzátor k dosáhnutí právě rezonanční frekvence 150 kHz.
A tak jsem připájel 47 nF kondenzátor do série s vysílací cívkou.
A další 47 nF kondenzátor paralerně k přijímací cívce.
Která je stejná jako vysílací!
Poté jsem vytvořil dva čtverce z akrylového skla pro vysílač.
A dva menší čtverce pro přijímač.
Vyvrtal jsem čtyři spojovací díry skrz oba čtverce najednou.
A mezi ně jsem uchytil cívky pomocí tlaku vytvořeného pomocí šroubů a matek.
Plus jsem před tím prodloužil dráty k cívkám.
Co se toho týče přijímač a vysílač jsou hotové.
A fungují dobře při použití generátoru funkcí jako napájecího zdroje.
Ale abychom zvýšili proud, který teče skrz vysílač.
Musíme s MOSFETů postavit H-můstek, který bude do vysílače dodávat měnící se napětí.
Které by ve vysílači mělo vytvořit sínusový proud, díky jeho vlastnostem.
Proto jsem ve Free Easy EDA vytvořil odpovídající schéma.
Ve kterém jsem použil mé nejoblíbenější mosfety irlz44n.
Které budou řízenené ze dvou ir2113 MOSFET driverů.
V bootstrap konfiguraci.
Kontrolní signál pro ně bude generován pomocí časovače 555 a inverteru 74HC4049N .
A jako vždy můžete najít toto schéma a další info v popisku videa.
Poté jsem použil toto schéma na zbastlení prototypu na breadboardu.
I když to vypadá jako komplikovaný obvod..
.. jeho fuknčnost není zas tak těžké k pochopení. (jak pro koho :D )
Zaprvé 555ka vytvoří PWM signál.
Se střídou 50%.
A s nastavitelnou frekvencí zavislé na poloze trimru.
Tento signál se přivede na první "high" pin prvního mosfet driveru.
Dále se přivede na low pin druhého driveru.
A tak naráz zapíná mosfety diagonálně.
A invertující obvod bude jak už jméno naznačuje..
..invertovat řídící signál, a tento invertovaný signál se navede na low pin prvního driveru.
A na high pin druhého driveru.
Díky čemuž se budou ovládat zbylé dva mosfety.
Tím pádem se nám konečně vytvořilo střídavý napětí
A toto vše fungovalo překvapivě dobře na breadboardu.
Takže nám teče střídavý proud skrz vysílač.
A tak jsem vyndal všechny součástky z breadboardu a začal jsem vyrábět více trvanlivou verzi obvodu na kousku univerzálního PCB.
Jako vždy jsem se snažil použít postříbřený drát co to šlo.
Ale i tak jsem musel použít trochu izolovaného drátu.
Po dokončení obvodu jsem připojil vysílací cívku.
A po přivedení napájení jsem si začal užívat dokončený projekt.
A bylo velice zajímavé vidět, že i malé vstupní napětí dokázalo přenést dost energie k napájení i větších zátěží.
Pokud chcete více videí o bezdrátovém přenosu energie tak mi dejte vědet do komentářů!
Jako vždy lajkujte, sdílejte, odebírejte, ale hlavně tvořivosti zdar!
