ワイヤレス給電回路:基本コンセプト

ワイヤレス パワー トランスファー回路について，間違いなく、私たちの何人かは、電力を送信するときに電力損失に直面しました。場合によっては約 24% (世界資源研究所による) になる損失は、グリッド ワイヤの抵抗が原因で発生します。ワイヤレス パワー トランスファー (WPT) システム (ニコラ テスラによって導入された) の概念は、電磁誘導方式を介して電気を伝送することを目的としています。その過程で、電気エネルギーの損失に対処し、効率的なエネルギー伝達を実現します。

WPT 技術は、共振、太陽電池、マイクロ波送電の 3 つのシステムを使用します。

1.ワイヤレス給電回路とは

ワイヤレス電力伝送/ワイヤレスエネルギー伝送とは、電源から電気負荷または受信デバイスへの電気エネルギー伝送を、接続ワイヤまたは物理リンクを使用せずに指します。高速で信頼性が高いだけでなく、短距離または長距離の伝送にも使用できます。

ワイヤレス電力伝送技術は、ガルバニック絶縁を備えているため、ラップトップなどのワイヤレス デバイスのような電化製品の充電に推奨されます。したがって、感電のリスクが低くなります。

動作原理

ワイヤレス電力伝送システムは、誘導結合電力伝送原理の下で動作する送信機、媒体、および受信機を備えています。

(ワイヤレス給電システム)

ソース: https://en.wikipedia.org/wiki/

送信機; 主に、私たちは電気エネルギーを適用します (波、光、または変化する磁場の電磁エネルギーの形で)。次に、送信機は電気エネルギーを別の形のエネルギーに送信し、適切な電力レベルをもたらします。

ミディアム; 第二に、伝達されたエネルギーの通過を可能にする媒体があります。真空、空気、または固体のいずれかです。発熱のための電気エネルギーを通過させないため、金属媒体は使用しないでください。

レシーバー; 最後に、受信機は送信された電力を受信し、電力に変換します。これで、ワイヤレス パワー デバイスを使用する準備が整いました。

ワイヤレス給電回路

必要なコンポーネント

• 20-30 電磁線 (銅線)

コアに導体を巻いて電磁コイル（銅線）を形成することができます。多くの場合、電気回路内のエネルギーの伝達に磁気結合を使用して機能します。さらに、マクスウェル コイル、テスラ、チョーク、バーカーなど、推奨される回路パラメータに相当するいくつかの電気コイルを見つけることができます。

• バッテリー -1.5V
• トランジスタ (2N2222)
• LED
• レジスター – 1.2k
• ブレッドボード

ワイヤレス電力伝送回路の設計に関するヒント

何よりもまず、送信機を扱うときは、ワイヤを 17 ターン巻き、センター タップ接続用のループを作成し、さらに 17 ターンのコイリング ワイヤを用意する必要があります。反対に、レシーバーは 34 コイル巻回のみで、センター タップ接続は必要ありません。

回路の構造

以下の単純な回路には 2 つの部分があります。受信機と送信機。

送信回路と動作

送信回路

AC 電源は、トランスミッタ コイルを駆動してその周囲に電磁界を生成する電源です。後で、銅コイルがセンタータップされると、両側が充電され始めます。図から、銅コイルの片側が NPN トランジスタのコレクタ端子に接続され、もう一方が抵抗器に接続されていることがわかります。

システムが充電されると、ベース抵抗が導通し始め、トランジスタに電力が供給されます。その後、エミッタがグランドに接続されている間、トランジスタはインダクタを放電します。

充電と放電を同時に行うと、高周波の AC/発振信号が生成され、磁界が伝達されます。

受信回路と動作

受信回路

受信コイルは、送信機からの高周波磁場を調べます。その後、最終的に LED 電球を点灯させる EMF 電圧の生成を開始します。ファラデーの誘導の法則が受信コイルの動作を支配します。

2.ワイヤレス給電回路 —ワイヤレス電力伝送の効率

効率に関して言えば、WPT の推定効率は 10% 以下です。効率の計算式は次のとおりです。

効率 =(出力電力 / 入力電力) x 100%

電力 =ボルト x 電流

効率が大幅に低下するため、電気自動車などの高出力機器ではなく、電動歯ブラシなどの低電力アプリケーションにワイヤレス電力伝送回路を簡単に適用できる理由が説明できます。さらに、多数の視聴者が常に使用している場合、ワイヤレス駆動の技術デバイスは環境に優しくありません。電気機器を起動するには、最大 10 倍の電力を供給する必要があります。その結果、電気エネルギーの生産量が増加し、地球と人体にとって危険になります。

幸いなことに、すべてのタイプのワイヤレス電力伝送には、人間の使用を優先する規制があります。

3.ワイヤレス給電回路のメリットとデメリット

メリット

ワイヤレス給電のメリットは、

• 第一に、費用対効果が高いことです。
• 簡単なプロセスなので、簡単に回路を設計できます。
• また、その動作周波数電流は低いです。
• さらに、WPT を使用すると、デバイスを充電するための電源ポートが必要ないため、防水製品を作成できます。
• 繰り返しになりますが、WPT を使用すると、製品の寿命を延ばすことができます。これは、ポートまたはコネクタに充電器を挿入することによる製品への直接的な物理的損傷を回避できるためです。
• 最後に、その回路設計は短距離 (近距離無線通信) に適しています。

欠点

あらゆる技術コンセプトと同様に、WPT にもデメリットがあります。

• 残念ながら、長距離では効率が悪いです。ただし、距離の問題を解消するには、コイルの巻き数を増やすことができます。
• また、より優れたワイヤレス伝送ドライバー集積回路を使用することで解決できる低効率もあります。または、MOSFET またはトランジスタを使用してプッシュプル トポロジを構築することもできます。
• さらに、電力/エネルギーの損失が大きくなり、環境にとって安全ではありません。
• 最後に、その機能は無指向性/非線形パリティ時間です。

4.ワイヤレス給電回路の応用

ワイヤレスエネルギー伝送回路には、幅広いアプリケーションがあります。以下が含まれます。

• モデル エンジニアリング
• 電気自動車などの輸送業界
• 産業工学
• 医療機器/生物医学的インプラント
• 人工網膜応用
• 家電、
• 暖房および換気部門。

(携帯電話の無線誘導充電)

結論

結論として、今日の投稿では、ワイヤレス電力伝送の基本と、その課題、アプリケーション、および利点に焦点を当てています。 WPT は、電気自動車、ポータブル デバイス、携帯電話などのモバイル デバイスの充電など、さまざまな技術システムで使用できます。

さらに、電力効率の高いスイッチモード増幅器により、効率的で堅牢なワイヤレス電力伝送を実現できます。アンプには、強力なパリティ時間対称性で電流検出フィードバックがあります。したがって、無指向性の解決に役立ちます。

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