ワイヤレス電力転送概念は新しいものではありません。それは1890年にニコラテスラによって最初に実証されました。ニコラテスラは、電源から60フィートの距離から3つの電球を点灯することにより、電気力学誘導または共振誘導結合を導入しました。また、エネルギーを伝達するためのミニテスラコイルを構築しました。
ワイヤレス電力伝送（WET）は、ワイヤや物理的なリンクを使用せずに、エアギャップを介して電力を供給するプロセスです。このワイヤレスシステムでは、送信機デバイスは時変または高周波電磁界を生成し、物理的な接続なしで受信機デバイスに電力を送信します。レシーバーデバイスは、磁場から電力を抽出し、それを電気負荷に供給します。したがって、電気を電磁界に変換するために、2つのコイルが送信機コイルと受信機コイルとして使用されます。送信機コイルは交流によって電力を供給され、磁場を生成します。磁場はさらに受信機コイルの両端で使用可能な電圧に変換されます。
このプロジェクトでは、LEDを点灯させるための基本的な低電力無線送信機回路を構築し ます。
必要なコンポーネント
- トランジスタBC549
- 導いた
- ブレッドボード
- ワイヤーを接続します
- 1.2k抵抗
- 銅線
- 1.5Vバッテリー
回路図
ワイヤレスで電気を転送してLEDを点灯させるための回路図は単純で、下の画像で見ることができます。送信機と受信機の2つの部分で構成されています。
送信機側では、コイルはトランジスタのコレクターの両端に接続され、両側で17ターンします。また、レシーバーは、トランジスター、抵抗器、およびセンタータップ付き空芯インダクターまたは銅コイルの3つのコンポーネントを使用して構成されています。受信側には、34ターンの銅コイルの両端に接続されたLEDがあります。
ワイヤレス電力伝送回路の構築
ここで使用されるトランジスタはNPNトランジスタであり、BC547のように基本的なNPNトランジスタをここで使用できます。
コイルはワイヤレスエネルギー伝送の重要な部分であり、慎重に構築する必要があります。このプロジェクトでは、コイルは29AWGの銅線を使用して作られています。センタータップコイルの形成は送信機側で行われます。を使用し、コイルを巻くにはPVCパイプのような円筒形のコイルラッパーが必要です。
送信機の場合は、ワイヤーを17回転まで巻き、次にセンタータップ接続用のループを巻き、再びコイルを17回転させます。また、レシーバーの場合は、センタータップなしで34ターンのコイル巻線を作成します。
ワイヤレス電力伝送回路の動作
両方の回路はブレッドボード上に構築され、1.5Vバッテリーを使用して電力が供給されます。トランジスタが過熱して過度の電力損失が発生する可能性があるため、この回路は1.5ボルトを超える電源には使用できません。ただし、定格を上げるには、追加の駆動回路が必要です。
このワイヤレス電力伝送は、誘導結合技術に基づいています。この回路は、送信機と受信機の2つの部分で構成されています。
送信機セクションでは、トランジスタがコイルの両端に高周波AC電流を生成し、コイルがその周囲に磁場を生成しています。コイルがセンタータップされると、コイルの両側が充電を開始します。コイルの片側は抵抗に接続され、もう一方の側はNPNトランジスタのコレクタ端子に接続されます。充電状態の間、ベース抵抗が導通し始め、最終的にトランジスタがオンになります。次に、エミッタがグランドに接続されると、トランジスタはインダクタを放電します。インダクタのこの充電と放電は、磁場としてさらに送信される非常に高い周波数の発振信号を生成します。
受信機側では、その磁場がもう一方のコイルに伝達され、ファラデーの誘導の法則により、受信機コイルはEMF電圧の生成を開始し、これをさらにLEDの点灯に使用します。
回路は、受信機の両端に接続されたLEDを使用してブレッドボードでテストされます。回路の詳細な動作は、最後にあるビデオで見ることができます。
回路の制限
この小さな回路は適切に機能しますが、大きな制限があります。この回路は高電力の供給には適さず、入力電圧に制限があります。効率も非常に悪いです。この制限を克服するために、トランジスタまたはMOSFETを使用したプッシュプルトポロジを構築できます。ただし、効率を向上させて最適化するには、適切なワイヤレス伝送ドライバICを使用することをお勧めします。
伝送距離を伸ばすには、コイルをきちんと巻き上げて、No。コイルの巻き数。
ワイヤレス電力伝送のアプリケーション
ワイヤレス電力伝送（WPT）は、エレクトロニクス業界で広く議論されているトピックです。この技術は、スマートフォンや充電器の家電市場で急速に成長しています。
WPTには無数の利点があります。それらのいくつかを以下に説明します。
第一に、現代の電力要件分野では、WPTは有線充電ソリューションを置き換えることで従来の充電システムを排除できます。ポータブル消費財には独自の充電システムが必要です。ワイヤレス電力伝送は、これらすべてのポータブルデバイスにユニバーサルコードレス電源ソリューションを提供することで、この問題を解決できます。スマートウォッチ、スマートフォンなどのワイヤレス電力ソリューションが組み込まれたデバイスは、すでに市場に数多く出回っています。
WPTのもう1つの利点は、設計者が完全防水製品を作成できることです。ワイヤレス充電ソリューションは電源ポートを必要としないため、耐水性のある方法でデバイスを作成できます。
また、効率的な方法で幅広い充電ソリューションを提供します。電力供給の範囲は最大200Wで、電力伝送の損失は非常に低くなっています。
ワイヤレス電力伝送の主な利点は、コネクタまたはポートに充電器を挿入することによる物理的な損傷を防ぐことで、製品の寿命を延ばすことができることです。1つのドックから複数のデバイスを充電できます。電子車両は、駐車中にワイヤレス電力伝送を使用して充電することもできます。
ワイヤレスエネルギー伝送には巨大なアプリケーションがあり、ボッシュ、IKEA、チーなどの多くの大企業がワイヤレス電力伝送を使用した未来的なソリューションに取り組んでいます。
