Circuito de transmissão de energia sem fio simples para acender um led

O conceito de transferência de eletricidade sem fio não é novo. Foi demonstrado pela primeira vez por Nikola Tesla no ano de 1890. Nikola Tesla introduziu a indução eletrodinâmica ou acoplamento indutivo ressonante acendendo três lâmpadas a uma distância de 60 pés da fonte de energia. Também construímos uma Mini Bobina Tesla para transferir a energia.

Transferência de eletricidade sem fio ou WET é um processo para fornecer energia através de um entreferro sem usar nenhum fio ou link físico. Neste sistema sem fio, o dispositivo transmissor gera um campo eletromagnético variável com o tempo ou de alta frequência, que transmite energia para o dispositivo receptor sem qualquer conexão física. O dispositivo receptor extrai energia do campo magnético e a fornece à carga elétrica. Portanto, para converter a eletricidade em um campo eletromagnético, duas bobinas são usadas como bobina transmissora e bobina receptora. A bobina transmissora é alimentada por corrente alternada e cria um campo magnético, que é posteriormente convertido em uma tensão utilizável através da bobina receptora.

Neste projeto, construiremos um circuito transmissor sem fio de baixa potência básico para acender um LED.

Componentes necessários

1. Transistor BC 549
2. CONDUZIU
3. Tábuas de pão
4. Fios de conexão
5. Resistores de 1,2k
6. Fios de cobre
7. Bateria de 1,5 V

Diagrama de circuito

O esquema, para transferir eletricidade sem fio para acender um LED, é simples e pode ser visto na imagem abaixo, tem duas partes, o transmissor e o receptor.

No lado do Transmissor, as bobinas são conectadas através do coletor do transistor, 17 giram em ambos os lados. E o receptor é construído usando três componentes - transistor, resistor e um indutor de núcleo de ar com derivação central ou uma bobina de cobre. O lado do receptor tem um LED conectado na bobina de cobre de 34 voltas.

Construção do circuito de transmissão de energia sem fio

Aqui, o transistor usado é NPN Transistor, qualquer transistor NPN básico pode ser usado aqui como BC547.

A bobina é a parte crucial na transferência de energia sem fio e deve ser construída com cuidado. Neste projeto, as bobinas são feitas com fio de cobre de 29AWG. A formação da bobina com derivação central é feita no lado do transmissor. é usado e um invólucro de bobina cilíndrica como tubo de PVC é necessário para enrolar a bobina.

Para o transmissor, enrole o fio até 17 voltas, depois o loop para a conexão da derivação central e novamente dê 17 voltas na bobina. E para o receptor, dê 34 voltas no enrolamento da bobina sem a derivação central.

Funcionamento do circuito sem fio de transferência de eletricidade

Ambos os circuitos são construídos na placa de ensaio e alimentados por uma bateria de 1,5V. O circuito não pode ser usado para uma fonte de alimentação superior a 1,5 volts, pois o transistor pode esquentar para dissipação excessiva de energia. No entanto, para obter mais avaliações, são necessários circuitos de acionamento adicionais.

Esta transmissão de eletricidade sem fio é baseada na técnica de acoplamento indutivo. O circuito consiste em duas partes - transmissor e receptor.

Na seção do transmissor, o transistor está gerando corrente CA de alta frequência através da bobina e a bobina está gerando um campo magnético ao seu redor. À medida que a bobina é derivada no centro, os dois lados da bobina começam a carregar. Um lado da bobina é conectado ao resistor e o outro lado é conectado ao terminal coletor do transistor NPN. Durante a condição de carga, o resistor de base começa a conduzir, o que eventualmente liga o transistor. O transistor então descarrega o indutor quando o emissor é conectado ao solo. Este carregamento e descarregamento do indutor produz um sinal de oscilação de frequência muito alta que é posteriormente transmitido como um campo magnético.

No lado do receptor, esse campo magnético é transferido para a outra bobina e, pela lei de indução de Faraday, a bobina do receptor começa a produzir voltagem EMF que é usada posteriormente para acender o LED.

O circuito é testado na placa de ensaio com um LED conectado ao receptor. O funcionamento detalhado do circuito pode ser visto no vídeo fornecido no final.

Limitação do circuito

Este pequeno circuito pode funcionar corretamente, mas tem uma grande limitação. Este circuito não é adequado para fornecer alta potência e possui restrição de tensão de entrada. A eficiência também é muito baixa. Para superar essa limitação, uma topologia push-pull usando transistores ou MOSFETs pode ser construída. No entanto, para uma eficiência melhor e otimizada, é melhor usar ICs de driver de transmissão sem fio adequados.

Para melhorar a distância de transmissão, enrole a bobina corretamente e aumente o no. de voltas na bobina.

Aplicações de transmissão de energia sem fio

Transferência de energia sem fio (WPT) é um tópico amplamente discutido na indústria eletrônica. Essa tecnologia está crescendo rapidamente no mercado de eletrônicos de consumo para smartphones e carregadores.

Existem inúmeros benefícios do WPT. Alguns deles são explicados abaixo:

Em primeiro lugar, na área de necessidade de energia moderna, o WPT pode eliminar o sistema de carregamento tradicional substituindo as soluções de carregamento com fio. Todos os bens de consumo portáteis exigem seu próprio sistema de carregamento. A transferência de energia sem fio pode resolver esse problema, fornecendo uma solução de energia sem fio universal para todos esses dispositivos portáteis. Já existem muitos dispositivos disponíveis no mercado com solução de energia sem fio integrada, como smartwatch, smartphone etc.

Outro benefício do WPT é que ele permite que o projetista faça um produto totalmente à prova d'água. Como a solução de carregamento sem fio não precisa da porta de alimentação, o dispositivo pode ser feito de uma forma que seja resistente à água.

Também oferece uma ampla gama de soluções de carregamento de forma eficiente. A entrega de potência varia até 200W, com baixíssima perda de transferência de potência.

Um grande benefício da transmissão de energia sem fio é que a vida útil do produto pode ser aumentada evitando danos físicos devido à inserção do carregador nos conectores ou nas portas. Vários dispositivos podem ser carregados a partir de um único dock. Veículo eletrônico também pode ser carregado usando transferência de energia sem fio enquanto o carro está estacionado.

A Transferência de energia sem fio pode ter grandes aplicações e muitas empresas grandes como a Bosch, IKEA, Qi estão trabalhando em algumas soluções futurísticas usando a transmissão de energia sem fio.