טרנזיסטור אפקט שדה מתכת-תחמוצת-מוליכים למחצה מיוצר עם חמצון מבוקר סיליקון בתדירות הגבוהה ביותר. נכון לעכשיו, זהו סוג הטרנזיסטור הנפוץ ביותר מכיוון שתפקידו העיקרי של טרנזיסטור זה הוא לשלוט מוליכות, אחרת כמה זרם יכול לספק בין מסופי המקור והניקוז של MOSFET תלוי בסכום המתח המופעל על מסוף השער שלו. המתח המופעל על מסוף השער מייצר שדה חשמלי לשליטה על ההולכה של המכשיר. MOSFETs משמשים לייצור מעגלי יישומים שונים כמו ממירי DC-DC, בקרת מנוע, ממירים , העברת חשמל אלחוטית וכו'. מאמר זה דן כיצד לתכנן מעגל העברת כוח אלחוטי באמצעות יעיל ביותר MOSFET .

העברת חשמל אלחוטית עם MOSFET

הרעיון העיקרי של זה הוא לתכנן מערכת WPT (העברת כוח אלחוטי) עם MOSFETs וצימוד אינדוקטיבי תהודה לשליטה בהעברת הכוח בין סליל Tx ו-Rx. זה יכול להיעשות עם טעינת סליל תהודה מ-AC, לאחר מכן העברת אספקה שלאחר מכן לעומס ההתנגדות. מעגל זה מועיל בטעינת מכשיר בעל הספק נמוך במהירות ובעוצמה רבה באמצעות צימוד אינדוקטיבי באופן אלחוטי.

ניתן להגדיר שידור כוח אלחוטי כ; העברת האנרגיה החשמלית ממקור הכוח לעומס חשמלי למרחק ללא כבלים או חוט מוליך ידוע בשם WPT (העברת כוח אלחוטית). העברת חשמל אלחוטית עושה שינוי יוצא דופן בתחום הנדסת החשמל שמסיר את השימוש בכבלי נחושת קונבנציונליים וגם בחוטים נושאי זרם. העברת כוח אלחוטית יעילה, אמינה, עלות תחזוקה נמוכה ומהירה לטווח ארוך או קצר. זה משמש לטעינת טלפון סלולרי או סוללה נטענת באופן אלחוטי.

רכיבים נדרשים

העברת הכוח האלחוטית עם מעגל MOSFET כוללת בעיקר את קטע המשדר וקטע המקלט. הרכיבים הנדרשים לייצור קטע משדר להעברת חשמל אלחוטי כוללים בעיקר; מקור מתח (Vdc) – 30V, קבל-6.8 nF, משנקי RF (L1 ו-L2) הם 8.6 μH & 8.6 μH, סליל משדר (L) – 0.674 μH, נגדים R1-1K, R2-10 K, R3-94 אוהם, R4-94 אוהם, R5-10 K, קבלים C פועלים כמו קבלים מהדהדים, דיודות D1-D4148, D2-D4148, MOSFET Q1-IRF540 ו-MOSFET Q2-IRF540

הרכיבים הנדרשים ליצירת קטע מקלט להעברת חשמל אלחוטי כוללים בעיקר; דיודות D1 עד D4 – D4007, נגד (R) – 1k אוהם, וסת מתח IC – LM7805 IC, סליל מקלט (L) – 1.235μH, קבלים כמו C1 – 6.8nF ו-C2 הוא 220μF.

העברת חשמל אלחוטית עם חיבורי MOSFET

החיבורים של חלק משדר העברת הכוח האלחוטי מופיעים כדלקמן;

מעגל משדר העברת כוח אלחוטי

המסוף החיובי של הנגד R1 מחובר למקור מתח 30V והמסוף השני מחובר ל-LED. מסוף הקתודה של ה-LED מחובר ל-GND דרך נגד R2.
המסוף החיובי של הנגד R3 מחובר למקור מתח 30V ומסוף נוסף מחובר למסוף השער של MOSFET. כאן, מסוף הקתודה של ה-LED מחובר למסוף השער של MOSFET.
מסוף הניקוז של MOSFET מחובר לאספקת המתח דרך המסוף החיובי של הדיודה ו מַשׁרָן 'L1'.
מסוף המקור של MOSFET מחובר ל-GND.
במשרן 'L1' מחובר מסוף נוסף למסוף האנודה של דיודה D2 ומסוף הקתודה שלו מחובר לנגד R3 דרך קבלים 'C' ומשרן 'L'.
המסוף החיובי של הנגד R4 מחובר לאספקת המתח והמסוף השני של הנגד מחובר למסוף השער של MOSFET דרך מסופי האנודה והקתודה של דיודות D1 ו-D2.
המסוף החיובי של המשרן 'L2' מחובר לאספקת המתח והמסוף השני מחובר למסוף הניקוז של MOSFET דרך מסוף האנודה של דיודה 'D2'.
מסוף המקור של MOSFET מחובר ל-GND.

החיבורים של קטע מקלט העברת החשמל האלחוטי מופיעים כדלקמן;

מעגל מקלט העברת כוח אלחוטי

המשרן 'L', המסופים החיוביים של הקבל 'C1' מחוברים למסוף האנודה של D1, ושאר המסופים של המשרן 'L', הקבל 'C1' מחוברים למסוף הקתודה של D4.
מסוף האנודה של דיודה D2 מחובר למסוף קתודי דיודה D3 ומסוף האנודה של דיודת D3 מחובר למסוף האנודה של דיודת D4.
מסוף הקתודה של דיודה D2 מחובר למסוף הקתודה של דיודה D1 ומסוף האנודה של דיודה D1 מחובר למסופים אחרים של המשרן 'L', והקבלים 'C1'.
המסוף החיובי של הנגד 'R' מחובר למסופי הקתודה של D1&D2 ומסופים אחרים של הנגד מחוברים למסוף האנודה של LED ומסוף הקתודה של LED מחובר ל-GND.
המסוף החיובי של הקבל C2 מחובר למסוף קלט של LM7805 IC המסוף השני שלו מחובר ל-GND ופין LM7805 IC GND מחובר ל-GND.

עובד

מעגל העברת כוח אלחוטי זה כולל בעיקר שני חלקים משדר ומקלט. בסעיף זה, סליל המשדר עשוי מחוט אמייל 6 מ'מ או חוט מגנט. למעשה, החוט הזה הוא חוט נחושת שעליו שכבת ציפוי בידוד דקה. קוטר סליל המשדר הוא 6.5 אינץ' או 16.5 ס'מ ו-8.5 ס'מ אורך.

“כיצד לקבל 3 פאזה משלב אחד ”

מעגל קטע המשדר כולל מקור מתח DC, סליל משדר ומתנד. מקור מתח DC מספק מתח DC יציב אשר ניתן כקלט למעגל המתנד. לאחר מכן, הוא משנה מתח DC למתח AC בתדר גבוה וניתן לסליל המשדר. בגלל זרם AC בתדירות גבוהה, סליל המשדר יפעיל אנרגיה ליצירת שדה מגנטי לסירוגין בתוך הסליל.

סליל המקלט בתוך קטע המקלט עשוי מחוט נחושת 18 AWG בקוטר 8 ס'מ. במעגל מקטע המקלט, סליל המקלט מקבל את האנרגיה הזו כמתח חילופין המושרה בסליל שלו. מיישר בקטע מקלט זה משנה את המתח מ-AC ל-DC. לבסוף, מתח DC שהשתנה מסופק לעומס לאורך קטע בקר מתח. תפקידו העיקרי של מקלט חשמל אלחוטי הוא לטעון סוללה בעלת הספק נמוך באמצעות צימוד אינדוקטיבי.

בכל פעם שספק הכוח מסופק למעגל המשדר, זרם DC מסופק דרך שני הצדדים של סלילי L1 ו-L2 ולמסופי הניקוז של ה-MOSFETs, אז המתח יופיע במסופי השער של ה-MOSFETs וינסה להפעיל את הטרנזיסטורים .

אם נניח שה-MOSFET Q1 הראשון מופעל, אזי מתח הניקוז של ה-MOSFET השני יהיה מהודק לקרוב ל-GND. במקביל, ה-MOSFET השני יהיה במצב כבוי, ומתח הניקוז של ה-MOSFET השני יגדל לשיא ויתחיל לרדת בגלל מעגל המיכל שנוצר על ידי הקבל 'C' והסליל הראשי של המתנד לאורך חצי מחזור בודד.

היתרונות של העברת חשמל אלחוטית הם; שהוא פחות יקר, אמין יותר, לעולם לא נגמר כוח הסוללה בתוך אזורים אלחוטיים, הוא משדר ביעילות יותר כוח בהשוואה לחוטים, נוח מאוד, ידידותי לסביבה וכו'. החסרונות של העברת חשמל אלחוטית הם; שאיבוד הכוח הוא גבוה, לא כיווני ולא יעיל למרחקים ארוכים יותר.

ה יישומים של העברת חשמל אלחוטית כרוכים ביישומים תעשייתיים הכוללים חיישנים אלחוטיים מעל פירים סיבוביים, טעינה והפעלה של ציוד אלחוטי, ואבטחת ציוד אטום למים על ידי הסרת כבלי טעינה. אלה משמשים לטעינת מכשירים ניידים, מכשירי חשמל ביתיים, כלי טיס בלתי מאוישים וכלי רכב חשמליים. אלה משמשים להפעלה וטעינה של שתלים רפואיים הכוללים; קוצבי לב, אספקת תרופות תת עורית ושתלים אחרים. ניתן ליצור מערכת העברת חשמל אלחוטית בבית / ברדבורד כדי להבין את פעולתה. בוא נראה

כיצד ליצור מכשיר WirelessPowerTranfer בבית?

יצירת מכשיר פשוט להעברת חשמל (WPT) בבית יכולה להיות פרויקט מהנה וחינוכי, אך חשוב לציין שבניית מערכת WPT יעילה עם תפוקת כוח משמעותית כוללת בדרך כלל רכיבים ושיקולים מתקדמים יותר. מדריך זה מתאר פרויקט עשה זאת בעצמך בסיסי למטרות חינוכיות באמצעות צימוד אינדוקטיבי. אנא שים לב שהמוצר הבא הוא בעל הספק נמוך ואינו מתאים לטעינת מכשירים.

חומרים דרושים:

סליל משדר (TX Coil): סליל של חוט (בסביבות 10-20 סיבובים) מלופף סביב צורה גלילית, כגון צינור PVC.
סליל מקלט (סליל RX): דומה לסליל ה-TX, אך רצוי עם יותר סיבובים להגדלת פלט המתח.
LED (דיודה פולטת אור): כעומס פשוט להדגמת העברת כוח.

“מה עושה תיבת cdi על קטנוע ”
MOSFET N-channel (לדוגמה, IRF540): כדי ליצור מתנד ולהחליף את סליל ה-TX.
דיודה (לדוגמה, 1N4001): לתיקון פלט ה-AC מסליל ה-RX.
קבלים (למשל, 100μF): כדי להחליק את המתח המיושר.
נגד (לדוגמה, 220Ω): להגבלת זרם ה-LED.
ספק כוח סוללה או DC: כדי להפעיל את המשדר (TX).
חוטי לחם ומגשר: לבניית המעגל.
אקדח דבק חם: כדי לאבטח את הסלילים במקומם.

הסבר מעגל:

בואו לראות כיצד יש לחבר את מעגל המשדר והמקלט.

צד משדר (TX):

אספקת סוללה או DC: זהו מקור הכוח שלך עבור המשדר. חבר את המסוף החיובי של הסוללה או ספק הכוח DC למסילה החיובי של לוח הלחם שלך. חבר את המסוף השלילי למסילה השלילית (GND).
סליל TX (סליל משדר): חבר קצה אחד של סליל ה-TX למסוף הניקוז (D) של ה-MOSFET. הקצה השני של סליל ה-TX מתחבר למסילה החיובית של לוח הלחם, שם מחובר המסוף החיובי של מקור הכוח שלך.
MOSFET (IRF540): מסוף המקור (S) של ה-MOSFET מחובר למסילה השלילית (GND) של לוח הלחם. זה קושר את מסוף המקור של ה-MOSFET למסוף השלילי של מקור הכוח שלך.
מסוף שער (G) של ה-MOSFET: במעגל הפשוט, מסוף זה נותר לא מחובר, מה שמפעיל למעשה את ה-MOSFET ברציפות.

צד מקלט (RX):

LED (עומס): חבר את האנודה (כבל ארוך יותר) של ה-LED למסילה החיובית של לוח הלחם. חבר את הקתודה (כבל קצר יותר) של הנורית לקצה אחד של סליל ה-RX.
סליל RX (סליל מקלט): הקצה השני של סליל ה-RX צריך להיות מחובר למסילה השלילית (GND) של לוח הלחם. זה יוצר מעגל סגור עבור LED.
דיודה (1N4001): הנח את הדיודה בין הקתודה של ה-LED לבין המסילה השלילית (GND) של לוח הלחם. הקתודה של הדיודה צריכה להיות מחוברת לקתודה של הנורית, והאנודה שלה צריכה להיות מחוברת למסילה השלילית.

“מהו שלב חשמלי ”
קבל (100μF): חבר כבל אחד של הקבל לקתודה של הדיודה (צד האנודה של הנורית). חבר את הכבל השני של הקבל למסילה החיובית של לוח הלחם. קבל זה עוזר להחליק את המתח המיושר, ומספק מתח יציב יותר לנורת ה-LED.

כך הרכיבים מחוברים במעגל. כאשר אתה מפעיל את צד המשדר (TX), סליל ה-TX מייצר שדה מגנטי משתנה, אשר גורם למתח בסליל RX בצד המקלט (RX). המתח המושרה הזה מתוקן, מוחלק ומשמש להפעלת ה-LED, מה שמדגים העברת כוח אלחוטי בצורה בסיסית מאוד. זכור כי מדובר בהדגמה חינוכית בצריכת חשמל נמוכה, שאינה מתאימה ליישומי טעינה אלחוטית מעשיים.