- Componentes requeridos
- Diagrama de circuito
- Construcción del circuito de transmisión de energía inalámbrica
- Funcionamiento del circuito de transferencia de electricidad inalámbrico
- Limitación del circuito
- Aplicaciones de la transmisión de energía inalámbrica
El concepto de transferencia inalámbrica de electricidad no es nuevo. Fue demostrado por primera vez por Nikola Tesla en el año 1890. Nikola Tesla introdujo la inducción electrodinámica o el acoplamiento inductivo resonante encendiendo tres bombillas a una distancia de 60 pies de la fuente de energía. También hemos construido una bobina Mini Tesla para transferir la energía.
La transferencia de electricidad inalámbrica o WET es un proceso para suministrar energía a través de un espacio de aire sin usar cables o enlaces físicos. En este sistema inalámbrico, el dispositivo transmisor genera un campo electromagnético de alta frecuencia o variable en el tiempo, que transmite energía al dispositivo receptor sin ninguna conexión física. El dispositivo receptor extrae energía del campo magnético y la suministra a la carga eléctrica. Por lo tanto, para convertir la electricidad en un campo electromagnético, se utilizan dos bobinas como bobina transmisora y bobina receptora. La bobina del transmisor se alimenta con corriente alterna y crea un campo magnético, que se convierte en un voltaje utilizable a través de la bobina del receptor.
En este proyecto, construiremos un circuito transmisor inalámbrico básico de baja potencia para iluminar un LED.
Componentes requeridos
- Transistor BC 549
- LED
- Tableros de pruebas
- Conectar cables
- 1.2k resistencias
- Cables de cobre
- Batería de 1,5 V
Diagrama de circuito
Los esquemas, para transferir electricidad de forma inalámbrica para iluminar un LED, son simples y se pueden ver en la imagen de abajo. Tiene dos partes, el transmisor y el receptor.
En el lado del transmisor, las bobinas están conectadas a través del colector del transistor, 17 giran en ambos lados. Y el receptor está construido con tres componentes: transistor, resistencia y un inductor de núcleo de aire con toma central o una bobina de cobre. El lado del receptor tiene un LED conectado a través de la bobina de cobre de 34 vueltas.
Construcción del circuito de transmisión de energía inalámbrica
Aquí el transistor utilizado es el transistor NPN, cualquier transistor NPN básico se puede utilizar aquí como BC547.
La bobina es la parte crucial en la transferencia de energía inalámbrica y debe construirse con cuidado. En este proyecto, las bobinas se fabrican con alambre de cobre de 29AWG. La formación de la bobina con rosca central se realiza en el lado del transmisor. se utiliza y se requiere una envoltura de bobina cilíndrica como un tubo de PVC para enrollar la bobina.
Para el transmisor, enrolle el cable hasta 17 vueltas, luego el lazo para la conexión de la toma central y nuevamente haga 17 vueltas de bobina. Y para el receptor, haga 34 vueltas de bobinado sin el grifo central.
Funcionamiento del circuito de transferencia de electricidad inalámbrico
Ambos circuitos están construidos en la placa de pruebas y se alimentan con una batería de 1,5 V. El circuito no se puede utilizar para una fuente de alimentación de más de 1,5 voltios, ya que el transistor puede calentarse debido a una disipación de potencia excesiva. Sin embargo, para obtener más clasificación, se necesitan circuitos de conducción adicionales.
Esta transmisión de electricidad inalámbrica se basa en la técnica de acoplamiento inductivo. El circuito consta de dos partes: transmisor y receptor.
En la sección del transmisor, el transistor genera corriente CA de alta frecuencia a través de la bobina y la bobina genera un campo magnético a su alrededor. Cuando se golpea el centro de la bobina, los dos lados de la bobina comienzan a cargarse. Un lado de la bobina está conectado a la resistencia y el otro lado está conectado al terminal colector del transistor NPN. Durante la condición de carga, la resistencia base comienza a conducir, lo que eventualmente enciende el transistor. Luego, el transistor descarga el inductor cuando el emisor está conectado a tierra. Esta carga y descarga del inductor produce una señal de oscilación de muy alta frecuencia que se transmite además como un campo magnético.
En el lado del receptor, ese campo magnético se transfiere a la otra bobina, y por la ley de inducción de Faraday, la bobina del receptor comienza a producir voltaje EMF que se utiliza para iluminar el LED.
El circuito se prueba en la placa de pruebas con un LED conectado a través del receptor. El funcionamiento detallado del circuito se puede ver en el video que se incluye al final.
Limitación del circuito
Este pequeño circuito puede funcionar correctamente pero tiene una gran limitación. Este circuito no es adecuado para entregar alta potencia y tiene restricción de voltaje de entrada. La eficiencia también es muy pobre. Para superar esta limitación, se pueden construir topologías push-pull utilizando transistores o MOSFET. Sin embargo, para una eficiencia mejor y optimizada, es mejor utilizar los circuitos integrados de controlador de transmisión inalámbrica adecuados.
Para mejorar la distancia de transmisión, enrolle la bobina correctamente y aumente el no. de vueltas en la bobina.
Aplicaciones de la transmisión de energía inalámbrica
La transferencia de energía inalámbrica (WPT) es un tema ampliamente discutido en la industria electrónica. Esta tecnología está creciendo rápidamente en el mercado de la electrónica de consumo para teléfonos inteligentes y cargadores.
Hay innumerables beneficios de WPT. Algunos de ellos se explican a continuación:
En primer lugar, en el área de requisitos de energía moderna, WPT puede eliminar el sistema de carga tradicional reemplazando las soluciones de carga por cable. Cualquier producto de consumo portátil requiere su propio sistema de carga, la transferencia de energía inalámbrica puede resolver este problema al proporcionar una solución de energía inalámbrica universal para todos esos dispositivos portátiles. Ya hay muchos dispositivos disponibles en el mercado con una solución de energía inalámbrica incorporada como reloj inteligente, teléfono inteligente, etc.
Otro beneficio de WPT es que permite al diseñador fabricar un producto completamente impermeable. Como la solución de carga inalámbrica no necesita el puerto de alimentación, el dispositivo se puede fabricar de manera que sea resistente al agua.
También ofrece una amplia gama de soluciones de carga de forma eficiente. La entrega de energía varía hasta 200 W, con una pérdida de transferencia de energía muy baja.
Un beneficio importante de la transmisión de energía inalámbrica es que la vida útil del producto se puede aumentar al evitar los daños físicos debido a la inserción del cargador en los conectores o los puertos. Se pueden cargar varios dispositivos desde una sola base. El vehículo electrónico también se puede cargar mediante transferencia de energía inalámbrica mientras el automóvil está estacionado.
Wireless Energy Transfer puede tener grandes aplicaciones y muchas grandes empresas como Bosch, IKEA, Qi están trabajando en algunas soluciones futuristas que utilizan la transmisión inalámbrica de energía.
