Φτιάξτε το δικό σας ασύρματο σταθμό φόρτισης!: 8 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Η εταιρεία Apple, παρουσίασε πρόσφατα την τεχνολογία ασύρματης φόρτισης. Είναι μια μεγάλη είδηση για πολλούς από εμάς, αλλά ποια είναι η τεχνολογία πίσω από αυτό; Και πώς λειτουργεί η ασύρματη φόρτιση; Σε αυτό το σεμινάριο, θα μάθουμε πώς λειτουργεί η ασύρματη φόρτιση και πώς να φτιάξουμε πραγματικά εμείς οι ίδιοι! Ας μην χάνουμε άλλο χρόνο και ξεκινάμε το ταξίδι μας προς την επιτυχία! Και είμαι ο 13χρονος δάσκαλός σου, Δαρβίνος!

Βήμα 1: Πώς λειτουργεί η ασύρματη φόρτιση

Τώρα ας δούμε πώς λειτουργεί η ασύρματη φόρτιση. Mayσως γνωρίζετε ότι το ρεύμα που ρέει μέσω ενός καλωδίου δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο, όπως φαίνεται στην πρώτη εικόνα. Το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από το σύρμα είναι πολύ αδύναμο, οπότε μπορούμε να τυλίξουμε το σύρμα για να σχηματίσουμε ένα πηνίο και να έχουμε ένα μεγαλύτερο μαγνητικό πεδίο, όπως φαίνεται στη δεύτερη εικόνα.

Επίσης αντίστροφα, όταν υπάρχει μαγνητικό πεδίο κοντά και κάθετα σε ένα σύρμα, το σύρμα θα πάρει το μαγνητικό πεδίο και το ρεύμα θα ρέει, όπως φαίνεται στην πρώτη εικόνα.

Τώρα ίσως έχετε μαντέψει πώς λειτουργεί η ασύρματη φόρτιση. Στην ασύρματη φόρτιση, έχουμε ένα πηνίο πομπού που παράγει μαγνητικά πεδία. Στη συνέχεια, έχουμε ένα πηνίο δέκτη που παίρνει το μαγνητικό πεδίο και φορτίζει το τηλέφωνο.

Βήμα 2: AC και DC

AC και DC επίσης γνωστά ως εναλλασσόμενο ρεύμα και συνεχές ρεύμα, είναι πολύ βασική έννοια στα ηλεκτρονικά.

DC, ή συνεχές ρεύμα, το ρεύμα ρέει από υψηλότερο επίπεδο τάσης σε χαμηλότερο επίπεδο τάσης και η κατεύθυνση του ρεύματος δεν αλλάζει. Σημαίνει απλά ότι εάν έχουμε 5 βολτ και 0 βολτ (γείωση), το ρεύμα θα ρέει από τα 5 βολτ στα 0 βολτ (γείωση). Και η τάση μπορεί να αλλάξει όσο η κατεύθυνση της ροής ρεύματος δεν αλλάζει. Όπως φαίνεται στην πρώτη εικόνα.

AC, ή εναλλασσόμενο ρεύμα. Ωστόσο, όπως υποδηλώνει το όνομα ότι έχει εναλλασσόμενη κατεύθυνση ροής ρεύματος, τι σημαίνει; Αυτό σημαίνει ότι η τρέχουσα ροή αντιστρέφεται μετά από συγκεκριμένο χρόνο. Και ο ρυθμός της αντίστροφης ροής μετράται σε Hertz (Hz). Για παράδειγμα, έχουμε τάση εναλλασσόμενου ρεύματος 60Hz, θα έχουμε 60 κύκλους αναστροφών ρεύματος, που σημαίνει 120 αναστροφές, αφού 1 κύκλος AC σημαίνει 2 αναστροφές. Όπως φαίνεται στην πρώτη εικόνα.

Αυτά είναι πολύ σημαντικά για το κύκλωμα ασύρματης φόρτισης. Πρέπει να χρησιμοποιήσουμε AC για να οδηγήσουμε το πηνίο πομπού, καθώς ο δέκτης μπορεί να παράγει ηλεκτρικό σήμα μόνο όταν υπάρχει εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο.

Βήμα 3: Πηνία: Επαγωγή

Ξέρετε πώς ένα πηνίο δημιουργεί μαγνητικό πεδίο τώρα, αλλά εμείς θα σκάψουμε βαθύτερα. Το πηνίο, επίσης γνωστό ως επαγωγέας έχει επαγωγή. Κάθε αγωγός έχει μια επαγωγή, ακόμη και ένα σύρμα!

Η επαγωγή μετριέται σε "Henry" ή "H". milliHenry (mH) και microHenry (uH) είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μονάδα για επαγωγείς. το mH είναι *10e-3H και το uH είναι *10e-6H. Φυσικά, μπορείτε ακόμη και να πάτε μικρότερα στο nanoHenry (nH) ή ακόμα και στο picoHenry (pH), αλλά αυτό δεν χρησιμοποιείται στα περισσότερα κυκλώματα. Και συνήθως δεν πάμε ψηλότερα από το milliHenry (mH).

Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός στροφών για πηνία, τόσο μεγαλύτερη είναι η επαγωγή.

Ένας επαγωγέας αντιστέκεται στις αλλαγές της ροής του ρεύματος. Για παράδειγμα, έχουμε μια διαφορά τάσης που εφαρμόζεται σε έναν επαγωγέα. Πρώτον, το πηνίο δεν θέλει να αφήσει το ρεύμα να ρέει μέσα του. Η τάση συνεχίζει να ωθεί το ρεύμα μέσω του επαγωγέα, ο επαγωγέας άρχισε να αφήνει το ρεύμα να ρέει. Ταυτόχρονα, ο επαγωγέας φορτίζει το μαγνητικό πεδίο. Επιτέλους, το ρεύμα μπορεί να ρέει εντελώς μέσω του επαγωγέα και το μαγνητικό πεδίο φορτίζεται πλήρως.

Τώρα, αν αφαιρέσουμε ξαφνικά την παροχή τάσης στον επαγωγέα. Ο επαγωγέας δεν θέλει να σταματήσει τη ροή του ρεύματος, οπότε συνεχίζει να ωθεί το ρεύμα μέσα του. Ταυτόχρονα, το μαγνητικό πεδίο άρχισε να καταρρέει. Με την πάροδο του χρόνου το μαγνητικό πεδίο θα εξαντληθεί και κανένα ρεύμα δεν θα ρέει για άλλη μια φορά.

Αν κατασκευάσουμε ένα γράφημα τάσης και ρεύματος μέσω του επαγωγέα, θα δούμε το αποτέλεσμα στη δεύτερη εικόνα, η τάση αντιπροσωπεύεται ως "VL" και το ρεύμα αντιπροσωπεύεται από "I", το ρεύμα μετατοπίζεται περίπου 90 μοίρες στην τάση.

Τέλος έχουμε το διάγραμμα κυκλώματος για έναν διακόπτη (ή ένα πηνίο), είναι σαν τέσσερις μισοί κύκλοι, όπως φαίνεται στην τρίτη εικόνα. Ένας επαγωγέας δεν έχει πολικότητα, πράγμα που σημαίνει ότι μπορείτε να το συνδέσετε με το κύκλωμά σας με οποιονδήποτε τρόπο.

Βήμα 4: Πώς να διαβάσετε ένα διάγραμμα κυκλώματος

Τώρα γνωρίζετε πολλά για τα ηλεκτρονικά. Αλλά πριν δημιουργήσουμε κάτι χρήσιμο, πρέπει να ξέρουμε πώς να διαβάζουμε ένα διάγραμμα κυκλώματος γνωστό και ως σχηματικό.

Ένα σχήμα περιγράφει τον τρόπο σύνδεσης των στοιχείων μεταξύ τους και είναι πολύ σημαντικό καθώς σας λέει πώς συνδέεται το κύκλωμα και σας δίνει μια σαφέστερη ιδέα για το τι συμβαίνει.

Η πρώτη εικόνα είναι ένα παράδειγμα σχηματικού σχήματος, αλλά υπάρχουν τόσα πολλά σύμβολα που δεν καταλαβαίνετε. Κάθε καθορισμένο σύμβολο όπως L1, Q1, R1, R2 κλπ. Είναι ένα σύμβολο για ένα ηλεκτρικό εξάρτημα. Και υπάρχουν τόσα πολλά σύμβολα για τα στοιχεία όπως ακριβώς φαίνεται στη δεύτερη εικόνα.

Οι γραμμές που συνδέονται με κάθε στοιχείο συνδέονται προφανώς με ένα στοιχείο στο άλλο, για παράδειγμα, στην τρίτη και τέταρτη εικόνα, και μπορούμε να δούμε ένα πραγματικό παράδειγμα του τρόπου σύνδεσης ενός κυκλώματος με βάση ένα σχηματικό σχήμα.

Το R1, R2, Q1, Q2, L2 κ.λπ. στην πρώτη εικόνα ονομάζεται πρόθεμα, το οποίο είναι ακριβώς όπως μια ετικέτα, για να δώσει στο συστατικό ένα όνομα. Το κάνουμε επειδή είναι βολικό όταν πρόκειται για PCB, πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, συγκόλληση.

Το 470, 47k, BC548, 9V κ.λπ. στην πρώτη εικόνα είναι η τιμή κάθε εξαρτήματος.

Αυτό μπορεί να μην είναι μια σαφής εξήγηση, αν θέλετε περισσότερες λεπτομέρειες, μεταβείτε σε αυτόν τον ιστότοπο.

Βήμα 5: Το κύκλωμα ασύρματης φόρτισης

Εδώ είναι λοιπόν το σχηματικό σχέδιο για τον ασύρματο φορτιστή μας. Αφιερώστε λίγο χρόνο για να το δείτε και θα ξεκινήσουμε την κατασκευή! Σαφέστερη έκδοση εδώ:

Επεξήγηση: Πρώτον, το κύκλωμα δέχεται 5 βολτ από το βύσμα X1. Στη συνέχεια, η τάση αυξάνεται στα 12 βολτ για την οδήγηση του πηνίου. Το NE555 σε συνδυασμό με δύο προγράμματα οδήγησης mos21 ir2110 για τη δημιουργία ενός σήματος απενεργοποίησης το οποίο θα χρησιμοποιηθεί για την οδήγηση των 4 mosfets. Τα 4 mosfets ενεργοποιούνται και απενεργοποιούνται για να δημιουργήσουν ένα σήμα AC για να οδηγήσουν το πηνίο πομπού.

Μπορείτε να μεταβείτε στον παραπάνω ιστότοπο και να μετακινηθείτε προς τα κάτω για να βρείτε το BOM (λογαριασμό υλικού) και να αναζητήσετε αυτά τα στοιχεία εκτός από τα X1 και X2 στο lcsc.com. (Τα X1 και X2 είναι συνδετήρες)

Για το X1, είναι μια θύρα micro-usb, οπότε πρέπει να το αγοράσετε εδώ.

Για το X2, είναι στην πραγματικότητα το πηνίο πομπού, οπότε πρέπει να το αγοράσετε εδώ.

Βήμα 6: Ξεκινήστε την κατασκευή

Έχετε δει το σχηματικό, και ας ξεκινήσουμε την κατασκευή.

Πρώτον, θα χρειαστεί να αγοράσετε ένα breadboard. Ένας πίνακας ψωμιού είναι όπως στην πρώτη εικόνα. Κάθε 5 τρύπες του breadboard συνδέονται μεταξύ τους, όπως φαίνεται στην εικόνα δύο. Στην εικόνα τρεις, έχουμε 4 ράγες που συνδέονται μεταξύ τους.

Ακολουθήστε τώρα το σχηματικό και ξεκινήστε την κατασκευή!

Τα τελικά αποτελέσματα φαίνονται στην εικόνα τέσσερα.

Βήμα 7: Προσαρμογή της συχνότητας

Τώρα έχετε τελειώσει το κύκλωμα, αλλά θέλετε ακόμα να ρυθμίσετε λίγο τη συχνότητα του πηνίου πομπού. Μπορείτε να το κάνετε αυτό προσαρμόζοντας το δυναμικόμετρο R10. Απλώς πάρτε μια βίδα και ρυθμίστε το δυναμικόμετρο.

Μπορείτε να πάρετε ένα πηνίο δέκτη και να το συνδέσετε σε ένα LED με αντίσταση. Στη συνέχεια, τοποθετήστε το πηνίο πάνω από το πηνίο πομπού όπως φαίνεται στην εικόνα. Ξεκινήστε να προσαρμόζετε τη συχνότητα μέχρι να δείτε ότι η λυχνία LED είναι στη μέγιστη φωτεινότητα.

Μετά από κάποια δοκιμή και σφάλμα, το κύκλωμά σας είναι συντονισμένο! Και το κύκλωμα είναι βασικά πλήρες.

Βήμα 8: Αναβάθμιση του κυκλώματός σας

Τώρα, τελειώσατε το κύκλωμά σας, αλλά ίσως νομίζετε ότι το κύκλωμα είναι λίγο ανοργάνωτο. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μπορείτε να αναβαθμίσετε το κύκλωμά σας και ακόμη και να το μετατρέψετε σε προϊόν!

Πρώτον, είναι το ίδιο το κύκλωμα. Αντί να χρησιμοποιήσω breadboard, αυτή τη φορά σχεδίασα και παρήγγειλα μερικά PCB. Που σημαίνει Πίνακες τυπωμένων κυκλωμάτων. Ένα PCB είναι βασικά ένας πίνακας κυκλωμάτων που έχει συνδέσεις στον εαυτό του, οπότε δεν υπάρχουν άλλα καλώδια. Κάθε στοιχείο σε ένα PCB έχει επίσης τη δική του θέση. Μπορείτε να παραγγείλετε το PCB στο JLCPCB σε πολύ χαμηλή τιμή.

Το PCB που σχεδίασα χρησιμοποιούσε στοιχεία SMD, το οποίο είναι Surface Mount Devices. Αυτό σημαίνει ότι το εξάρτημα συγκολλήθηκε απευθείας στο PCB. Ένας άλλος τύπος εξαρτήματος είναι τα εξαρτήματα THT, τα οποία όλοι μόλις χρησιμοποιήσαμε, επίσης γνωστά ως Technology Hole Technology, είναι ότι το εξάρτημα περνάει από τις οπές του PCB ή της πλακέτας κυκλωμάτων μας. Ο σχεδιασμός φαίνεται στην εικόνα. Μπορείτε να βρείτε τα σχέδια εδώ.

Δεύτερον, μπορείτε να εκτυπώσετε 3D ένα περίβλημα για αυτό, ο σύνδεσμος για τα αρχεία stl 3D είναι εδώ.

Αυτό είναι βασικά! Κατασκευάσατε με επιτυχία έναν ασύρματο φορτιστή! Αλλά ελέγχετε πάντα αν το τηλέφωνό σας υποστηρίζει ασύρματη φόρτιση. Ευχαριστούμε πολύ που ακολουθήσατε αυτό το σεμινάριο! Εάν υπάρχουν ερωτήσεις, μη διστάσετε να μου στείλετε μήνυμα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου στη διεύθυνση [email protected]. Η Google είναι επίσης ένας μεγάλος βοηθός! Αντίο.