دائرة شاحن بطارية ليثيوم أيون اللاسلكي

يعد شحن البطاريات من خلال الشحن اللاسلكي الاستقرائي أحد التطبيقات التي أصبحت شائعة جدًا وحظيت بتقدير من قبل الاستخدامات. سنقوم هنا بدراسة كيفية إنشاء دائرة شاحن بطارية Li-Ion لاسلكي باستخدام نفس المفهوم. أي نظام كهربائي يتضمن شبكات سلكية أو كبلات يمكن أن يكون فوضويًا ومرهقًا للغاية.

مقدمة

يشهد العالم اليوم تقنيات عالية ، كما تنتقل الأنظمة الكهربائية أيضًا إلى إصدارات أفضل وخالية من المتاعب لتوفير المزيد من الراحة لنا. يعتبر نقل الطاقة الاستقرائي أحد هذه المفاهيم المثيرة للاهتمام التي تسهل نقل الطاقة بدون استخدام الأسلاك ، أو بالأحرى لاسلكيًا.

كما يشير الاسم ، فإن نقل الطاقة الاستقرائي هو عملية يتم من خلالها نقل قدر معين من الطاقة من مكان ثابت إلى آخر عبر الهواء دون استخدام الموصلات ، تمامًا مثل إشارات الراديو أو إشارات الهاتف الخلوي.

ومع ذلك ، فإن المفهوم ليس بهذه السهولة كما يبدو ، لأنه مع أجهزة الراديو والهواتف المحمولة ، تكون الطاقة المرسلة مجرد واط قليلة وبالتالي تصبح ممكنة تمامًا ، ولكن يتم نقل الطاقة (لاسلكيًا) بحيث يمكن استخدامها لتشغيل التيار العالي الأجهزة لعبة كرة مختلفة تمامًا.

نحن هنا نتحدث عن عدة واط أو ربما عدة مئات من الواط يجب حملها دون أي تبديد ، من نقطة إلى أخرى دون استخدام الأسلاك ، وهي مسألة يصعب تنفيذها.

ومع ذلك ، يبذل الباحثون قصارى جهدهم للعثور على الإعدادات المناسبة التي قد تصبح مناسبة فقط لتنفيذ المفهوم أعلاه بنجاح.

توضح النقاط التالية المفهوم ، وتساعدنا على معرفة كيفية حدوث الإجراء أعلاه بالفعل: الحث كما نعلم جميعًا هو عملية يتم من خلالها نقل الطاقة الكهربائية من موضع إلى آخر دون دمج التوصيلات المباشرة.

أفضل مثال على ذلك هو المحولات الكهربائية العادية ، حيث يتم تطبيق مدخلات التيار المتردد في إحدى لفاتها ويتم استقبال الطاقة المستحثة في الملف الآخر من خلال الحث المغناطيسي.

ومع ذلك ، فإن المسافة بين اللفتين داخل المحول صغيرة جدًا ، وبالتالي تتم الإجراءات بشكل مريح وفعال للغاية.

عندما يحتاج الإجراء إلى التنفيذ على مسافات أكبر ، تصبح المهمة معقدة بعض الشيء. من خلال تقييم مفهوم الحث نجد أن هناك عائقين أساسيين يجعلان نقل الطاقة صعبًا وغير فعال ، خاصة مع زيادة المسافة بين وجهات الحث.

العقبة الأولى هي التردد والعقبة الثانية هي التيارات الدوامة المتولدة في قلب اللف. المعلمتان متناسبتان عكسيًا وبالتالي تعتمدان بشكل مباشر على بعضهما البعض.

هناك عامل آخر يعيق الإجراءات ، وهو المواد الأساسية المتعرجة ، والتي بدورها تؤثر بشكل مباشر على المعلمتين المذكورتين أعلاه.

من خلال تحديد أبعاد هذه العوامل بعناية بالطريقة الأكثر كفاءة ، يمكن تمديد المسافة بين أجهزة الحث بشكل كبير.

لنقل الطاقة اللاسلكية بالطريقة التي تمت مناقشتها أعلاه ، نحتاج أولاً إلى تيار متردد ، مما يعني أن الطاقة التي يجب نقلها يجب أن تكون تيارًا نابضًا.

هذا التردد للتيار عند تطبيقه على ملف يولد تيارات دوامة ، وهي تيارات عكسية تعارض التيار المطبق.

يعني توليد المزيد من تيار الدوامة كفاءة أقل وفقدانًا أكبر للطاقة من خلال التسخين الأساسي. ولكن مع زيادة التردد ، يتم تقليل توليد التيارات الدوامة بشكل متناسب.

أيضًا ، إذا تم استخدام مادة الفريت بدلاً من أختام الحديد التقليدية حيث يساعد قلب اللف على تقليل تيارات الدوامة.

لذلك ، من أجل غرس المفهوم أعلاه بأكثر الطرق فعالية ، نحتاج إلى جعل طاقة المصدر عالية التردد ، بترتيب عدة كيلوهرتز واستخدام نظام تحريض الإدخال الذي يتكون من الفريت باعتباره النواة.

نأمل أن يحل هذا المشكلة إلى نطاقات كبيرة على الأقل لعمل المشروع المقترح لدائرة الشحن الاستقرائي لبطاريات Li-ion.

كيف تعمل

تحذير - لم يتم عزل الدائرة عن أنابيب التيار المتردد الرئيسية ولذا فهي خطيرة للغاية إذا تم لمسها في حالة كهربائية.

تم تصميم دائرة شاحن الهاتف الخلوي اللاسلكي هذه من قبلي ، ولكن لم يتم التحقق منها عمليًا ، لذلك أنصح القراء بتدوين ذلك.

يمكن فهم الدائرة بالنقاط التالية:

بالإشارة إلى الشكل ، نرى وحدتين ، واحدة هي القاعدة أو وحدة الإرسال والأخرى هي وحدة الاستقبال.

كما تمت مناقشته في الفقرة أعلاه ، فإن المادة الأساسية للملف الأساسي هي نواة إلكترونية من الفريت أكبر حجمًا نسبيًا. تحتوي البكرة المثبتة داخل E-core على مرحلة واحدة ، ملفوفة بدقة مع 100 لفة من 24 سلك نحاسي مصقول فائق SWG.

يتم استخراج صنبور مركزي من الملف من اللف 50. يتم توصيل الملف أو المحول أعلاه بدائرة مذبذب تتكون من الترانزستور T1 ، مضبوط مسبقًا P1 والمقاوم والمكثف المقابل.

يتم استخدام الإعداد المسبق لزيادة التردد من خلال التصفية إلى المستويات المثلى ويحتاج إلى تجربة البعض. يتم تغذية جهد التيار المستمر إلى الدائرة لبدء التذبذبات المطلوبة ، والتي يتم اشتقاقها مباشرة عن طريق تصحيح وترشيح أنابيب التيار المتردد.

عند تطبيق التيار المستمر ، تبدأ الدائرة في التذبذب وتتسرب التذبذبات من المحث ذي التردد العالي إلى الهواء إلى مسافة كبيرة وتحتاج إلى الإمساك بها مرة أخرى للاستقبال الحثي المقترح.

تشتمل وحدة الاستقبال أيضًا على محث يتكون من 50 لفة محفور في الهواء من 21 سلك نحاسي مصقول فائق المينا SWG ، والذي يصبح نوعًا من الهوائي لتوقع موجات الطاقة الصادرة من الدائرة الأساسية. يعتبر المكثف C3 مكثفًا متغيرًا ، وهو الذي يستخدم في الراديو لضبط قد يحاكم.

يتم استخدامه لتقليص الاستقبال حتى يتم الوصول إلى نقطة الرنين ويتم ضبط L2 على النحو الأمثل مع موجات الإرسال. يؤدي هذا إلى رفع جهد الخرج على الفور من L2 ويصبح مناسبًا على النحو الأمثل لمتطلبات الشحن.

D6 و C4 هما المكونان المعدلان اللذان يحولان أخيرًا إشارات التيار المتردد إلى تيار مستمر خالص.

عند الاقتراب بشكل كبير ، يتم إحداث التحريضات من وحدة القاعدة السفلية داخل ملف الاستقبال ، ويتم تصحيح التردد المستحث بشكل مناسب وترشيحه داخل دائرة الاستقبال ويستخدم لشحن بطارية Li-Ion المتصلة.

يمكن توصيل مؤشر LED عبر الإخراج للحصول على إشارة فورية إلى كثافة نقل الطاقة اللاسلكية في أي وقت.

تنبيه: دائرة شاحن بطارية ليثيوم أيون اللاسلكية الموضحة أعلاه تعتمد على افتراضاتي فقط
يُنصح القراء بتقدير بشدة أثناء استخدام المفهوم الذي تتم مناقشته
والدائرة.

قائمة الأجزاء لدائرة شاحن الهاتف المحمول اللاسلكي التي تمت مناقشتها أعلاه

ستكون الأجزاء التالية مطلوبة لعمل دائرة شحن البطارية الاستقرائي هذه:

• R1 = 470 أوم ،
• R2 = 10 كيلو ، 1 واط ،
• C1 = 0.47 فائق التوهج / 400 فولت ، غير قطبي ،
• C2 = 2 فائق التوهج / 400 فولت ، غير قطبي
  C3 = مكثف عصابة متغير ،
• C4 = 10 فائق التوهج / 50 فولت ،
• D1 - D5 = 1N4007 ،
• D6 = يساوي جهد البطارية ، 1 واط
• T1 = UTC BU508 AFIL1 = 100 دورة ، 25 SWG ، صنبور مركزي ، فوق أكبر قدر ممكن من الفريت E-coreL2 = 50 دورة مكدسة ، 20 SWG ، قطر 2 بوصة ، محفور بالهواء