Contenido
- Cómo elegir un cargador inofensivo
- Que es WPC
- Acerca del modo de carga
- ¿Inducción o radiación?
- Factores de peligro y peligros
- Acerca de los cargadores de coche
- Si el dispositivo no tiene WPC
- Haciendo ejercicios
- Diseño
El fenómeno de la inducción electromagnética se observó incluso antes de Faraday, pero el gran Michael fue el primero en encontrar una explicación y trató de transmitir la fuerza eléctrica a distancia mediante la inducción. Hoy en día, la transmisión de electricidad a distancias cortas a frecuencias más altas sin cables está cada vez más extendida; De esta forma, las baterías de los automóviles convencionales e incluso las baterías de tracción de los vehículos eléctricos ya están cargadas. Como resultado, la carga inalámbrica de bricolaje es una solicitud muy demandada por los entusiastas del bricolaje. El interés en el tema se ve impulsado por el hecho de que los fabricantes de cargadores inalámbricos establecen el precio por ellos desde el corazón, y los receptores de energía con la capacidad de funcionar de forma inalámbrica son desproporcionadamente caros en comparación con sus contrapartes cableadas del mismo tipo.
Cargadores inalámbricos para teléfonos y smartphones
La carga inalámbrica para su teléfono es muy conveniente: no tiene que jugar con cables y enchufes, especialmente mirando de noche cuando sus ojos ya están pegados. Además, los teléfonos, teléfonos inteligentes y tabletas son cada vez más delgados. En general, esto no es malo, pero el conector de carga, que debe pasar una corriente de hasta 2A, se ha vuelto tan endeble que puede romperse por un movimiento incómodo o fallar, los contactos están ligeramente oxidados. Y sin cables, simplemente cargue el dispositivo (gadget) y se cargará.
En el auge de la inducción, el cobro por dispositivos se destaca, la controversia ha sido demasiado candente en torno a ellos. Algunos consideran que los cargadores inalámbricos son casi un producto de fuerzas infernales: dicen, allí se cose algo que zombiza al usuario por la percepción activa de ciertas tendencias religiosas, comerciales o políticas, y al mismo tiempo destruye su salud. Otros, por el contrario, identifican el campo electromagnético (EMF) de la carga con un poder casi místico de Qi, que garantiza al propietario una reencarnación ascendente. La verdad en este caso no está en el medio, sino completamente al margen, por lo tanto, el propósito de este artículo es brindar información sobre lo siguiente:
- Es como estar, como dicen, sin patadas en el diente y no querer molestarse con todo tipo de complejidades allí, a la hora de comprar, es precisamente por elegir la carga inalámbrica que sea realmente inofensiva y segura . El poder de Qi ya es una cuestión de pura fe. Su existencia, como cualquier otra todavía algo omnipresente, omnisciente y omnipotente, por los argumentos de la razón no es demostrable ni refutada.
- El principio de funcionamiento y el dispositivo de cargadores estándar WPC para dispositivos.
- Cómo cargar correctamente la batería de un teléfono, teléfono inteligente, tableta.
- Métodos para transmitir electricidad a distancia sin cables.
- Peligros y peligros asociados con el uso de cargadores inalámbricos.
- ¿Es posible y cómo convertir un teléfono móvil antiguo al estándar WPC?
- Cómo construir un cargador inalámbrico en casa, adecuado para cualquier dispositivo del estándar WPC y completamente seguro, en menos de $ 10 por componentes.
Cómo elegir un cargador inofensivo
Einstein dijo una vez: «Si un científico no puede explicarle a un niño de cinco años lo que está haciendo, entonces es un loco o un charlatán». El poder del Qi es el poder del Qi, pero todos nuestros logros reales se basan en el conocimiento objetivo, independiente del tema. Supongamos que trajéramos a un salvaje amazónico a nuestra casa, todavía hay otros así. Lo llevaron a la televisión y dijeron: «Si enchufas esta cosa, un enchufe, aquí, en un tomacorriente, y lo presionas aquí, aparecerá una imagen aquí y el sonido vendrá de aquí». Si el salvaje hace todo lo dicho, se enciende el televisor, aparece la imagen, el sonido desaparece, aunque el salvaje no tiene ni idea de electricidad y electrónica, y considera que una tormenta es un trastorno digestivo en sus dioses. Entonces, un hervidor completo, como dicen, puede elegir la carga inalámbrica para su dispositivo, que se puede usar sin temor:
- Asegúrese de que el dispositivo tenga un icono de cumplimiento de WPC (consulte a continuación);
- Muestre la carga: allí, además del indicador de encendido o de E / S, debe haber un indicador de carga o indicado por el mismo icono que en el dispositivo;
- Por favor incluya. La energía debería estar encendida, pero la carga no debería estar;
- Ponemos el dispositivo en carga: la carga debería encenderse y la pantalla del dispositivo debería mostrar la carga;
- Levante el dispositivo a no más de 3 cm por encima de la plataforma de carga; la carga debería apagarse y la pantalla debería mostrar el final de la carga.
Dicha carga inalámbrica se puede usar de manera segura en la vida cotidiana si se encuentra a no menos de 1.5-2 m de los lugares de estadía prolongada de personas (cama, escritorio, sofá favorito frente al televisor). Es imposible mantener el cargador inalámbrico incluido en la guardería, incl. y se describe a continuación, que se puede encender permanentemente en una mesita de noche junto a una cama para adultos.
Que es WPC
WPC son las siglas de Wireless Power Consortium y es el nombre de la empresa que fue pionera en los cargadores inalámbricos. La tecnología WPC no es nada nuevo y aún más sobrenatural no está presente; los componentes de la carga del WPC y su principio de funcionamiento se muestran en la Fig. El conocido transformador de hierro también actúa sobre la transmisión de electricidad por inducción. La peculiaridad de WPC es que la frecuencia de funcionamiento aumenta a decenas de kHz o incluso MHz; esto le permite separar los devanados primario y secundario a una cierta distancia y prescindir de un núcleo ferromagnético, porque La densidad de flujo de energía EMF (PFD) aumenta con la frecuencia; también, con un aumento en la frecuencia, aumentan las posibilidades técnicas de concentrar EMF en un área limitada. Pero al mismo tiempo, el efecto biológico de los campos electromagnéticos también crece con la frecuencia, por lo que una carga inalámbrica pequeña y débil puede resultar más peligrosa que una instalación de calentamiento por inducción industrial.
Composición y principio de funcionamiento de un cargador inalámbrico WPC
Nota: En nuestra opinión, WPC sigue siendo un estándar de la industria; aún no ha sido formalizado por acuerdos internacionales. Por lo tanto, los datos técnicos de los dispositivos de WPC, especialmente de los fabricantes alternativos, pueden diferir de modo que se carguen solo con «su» carga. Si realiza la carga inalámbrica con sus propias manos, debe otorgar una reserva de diseño y la capacidad tecnológica para modificar el transmisor para un dispositivo específico, ver a continuación.
Los dispositivos diseñados para cargar WPC están marcados con un icono especial (elemento 1 en la figura). Significa que el dispositivo tiene una bobina receptora de 25 vueltas y un convertidor HF AC a DC. Hay varios gadgets disponibles con o sin WPC. Luego se realiza el receptor de inducción o «inyección» y se ubica debajo de la tapa de la batería (pos. 2), o modular, pos. 3. En cualquier caso, se proporciona un conector para el receptor WPC (pos. 4), o contactos de sujeción, donde se debe conectar el receptor casero al modificar el gadget para WPC. La polaridad la determina un probador múltiple cuando la carga por cable está conectada, porque los contactos de carga inalámbrica están en paralelo con los del habitual.
Cargadores inalámbricos WPC
Nota: ¡ Nunca conecte el receptor WPC directamente a la batería! En el mejor de los casos, una batería cara fallará pronto. se carga en el dispositivo de una manera especial, consulte a continuación. ¡Y las baterías de litio modernas de alta capacidad que se cargan directamente en los terminales pueden simplemente explotar!
En algunos dispositivos, el receptor WPC está oculto debajo de una cubierta, lo que requiere el desmontaje parcial del dispositivo, pos. 5. De una forma u otra, pero si su modelo sin WPC tiene un «gemelo» con carga inalámbrica que se encuentra en Internet para su modelo sin WPC, entonces también tendrá una cavidad para el receptor: sería demasiado costoso producir varios partes del cuerpo. Esto simplifica enormemente la modificación del dispositivo para WPC, pero debe asegurarse de que este modelo se produzca en ambas versiones.
Acerca del modo de carga
La carga de la batería en cualquier dispositivo está controlada por un controlador especial, que primero determina cuánto se descarga la batería. Si es superior al 75%, se suministra inmediatamente una corriente de carga rápida amplificada (refuerzo), equivalente a aproximadamente la corriente de descarga de 3 horas, si el cargador la proporciona. No, la corriente se toma de la carga, que puede dar cuando el voltaje de salida cae a 5 V. Por lo tanto, muchos dispositivos de los puertos USB tardan mucho en cargarse, porque Salida de potencia USB estándar 5V 350mA.
La carga de refuerzo está diseñada para eliminar la polarización de los electrodos de la batería, lo que provoca el llamado. histéresis. La capacidad de la batería de «histéresis» disminuye constantemente y su recurso es mucho menor que el declarado. Una carga rápida con una corriente de menos de 3 horas no elimina por completo la histéresis y la batería se agotará pronto. Como resultado, la carga de un teléfono inteligente o tableta debe proporcionar una corriente de carga de más de 1,5 A, porque en dispositivos «inteligentes», baterías para 1800-4500 mAh, es decir. su corriente de descarga de 3 horas será de 0,9 a 1,5 A.
Después de que la batería se haya cargado durante aprox. hasta un 25% de capacidad, la corriente de carga disminuye suavemente hasta el valor de una pequeña corriente de formación (recarga), mientras que la batería no se «bombea» durante aprox. en un 75%. La formación de una batería con una pequeña corriente evita la electrodegradación del electrolito, lo que también reduce la vida de la batería. La corriente de formación es de aprox. Corriente de descarga de batería de 12 horas.
Finalmente, cuando la batería está completamente cargada, el controlador pasa una corriente muy pequeña de contenido a través de ella durante el tiempo mínimo requerido para evitar la degradación química del electrolito, y solo entonces emite una señal sobre el final de la carga. Por lo tanto, mantener un dispositivo con un controlador en funcionamiento y correctamente ejecutado durante más tiempo con una carga no es en absoluto perjudicial, al contrario. El autor tiene un viejo teléfono Motorola W220. En aras de la experiencia, siempre está a cargo, excepto cuando tienes que salir de casa con él. Durante más de 10 años de uso, la batería no ha perdido notable capacidad: los 4 días de «sueño» y las 4 horas de conversación continua prescritas en el pasaporte del teléfono no han disminuido. Y otros usuarios del mismo modelo tuvieron que reemplazar una batería completamente agotada.
¿Inducción o radiación?
Inducción
La transmisión de energía eléctrica a distancia se produce mediante un campo electromagnético (CEM), en el que se almacena una determinada energía. Para la transmisión inductiva de energía, además del transmisor, también se necesita un receptor, no necesariamente uno electrónico. Puede ser, por ejemplo, una sartén de aluminio, en cuyo metal la EMF del transmisor induce corrientes parásitas de Foucault que calientan los platos. Las corrientes inducidas en el receptor crean su propia EMF, que interactúa con la EMF del transmisor. Como resultado, se forma una EMF común entre el transmisor y el receptor, que transfiere energía del primero al último. Por lo tanto, el primer rasgo característico de la transferencia de energía inductiva es el efecto del receptor en el modo de funcionamiento del transmisor, el llamado. respuesta de la fuente a la carga.
Nota: Los campos electromagnéticos en el método de inducción de transferencia de energía se concentran especialmente cerca del sistema fuente-receptor en presencia de materiales ferromagnéticos allí. Un ejemplo es un transformador eléctrico basado en hierro o, a mayor frecuencia, en un núcleo de ferrita.
Es recomendable transmitir potencia por inducción a frecuencias más bajas, ya que EMF de alta frecuencia (HF) no penetra profundamente en los conductores, este es el llamado. efecto de superficie o efecto de piel, y a medida que aumenta la frecuencia, aumentan las pérdidas de energía de radiación. La densidad de flujo de energía EMF (EMF PES) a bajas frecuencias es baja, porque la energía EMF en un volumen dado de una fuente de cierta intensidad depende de la frecuencia.
En segundo lugar, para la transmisión exitosa de energía por inducción, el receptor debe tener la propiedad de «atraer» el EMF, estar lo más cerca posible del transmisor y estar orientado de cierta manera con respecto a él. Como resultado, el EMF resultante se concentra en un área pequeña entre el transmisor y el receptor; pérdida de radiación, es decir La «salida» de los CEM a un lado, en los sistemas de transmisión de potencia por inducción, son parásitos y se combate de todas las formas posibles. Por lo tanto, una cocina de inducción con una capacidad de hasta 3-4 kW generalmente no es más peligrosa que el elemento calefactor de un hervidor: ya está diseñado para no «perder» EMF, y sin un utensilio de cocina adecuado simplemente no se desarrollará. todo su poder debido a la reacción de la fuente.
Radiación
La primera diferencia entre la transmisión de potencia por radiación e inducción es que el EMF «se rompe», «sale» de la fuente, perdiendo la conexión con ella, es decir. se emite. Si, por ejemplo, da un pulso con un láser de combate al espacio y luego apaga o destruye la fuente, entonces el paquete de oscilaciones EMF se desplazará y se precipitará en el espacio mundial hasta que golpee un obstáculo y sea absorbido o dispersado. en el medio de propagación. Consecuencia: cuando se transmite energía por radiación, no hay respuesta de la fuente al receptor. La consecuencia de segundo orden es que tampoco hay capacidad del EMF para concentrarse espontáneamente, porque la radiación en sí misma tiende a «deslizarse» hacia los lados; para recolectarlo en un área determinada, se necesitan medidas técnicas y de diseño especial. A diferencia del método de inducción, la presencia de ferroimanes en el área de acción del transmisor reduce el coeficiente de transmisión de potencia, porque los ferroimanes «tiran» hacia sí mismos de los campos electromagnéticos, que deben entrar en el receptor.
La eficiencia de la transferencia de energía por radiación EMF depende de la frecuencia de sus oscilaciones, ya que no hay bombeo del campo “bajo demanda” por parte del transmisor. Lo que se «carga» en el paquete emitido estará allí. Es posible agregar energía al consumidor solo continuando la radiación. Otra característica es que el material que no es conductor, sino que absorbe la energía EMF, absorberá con mayor eficacia el flujo de energía EMF; estas propiedades se utilizan en hornos microondas. Un conductor largo aislado de cierta configuración (por ejemplo, retorcido en espiral), que en este caso es una antena receptora, también puede ser un absorbedor de energía EMF.
Ambas cosas
Para cumplir con los requisitos de peso y dimensiones mínimos y la ausencia de ferromagnetos extraños cerca de la ruta de radio del dispositivo, los desarrolladores de WPC tuvieron que aumentar la frecuencia de operación del sistema; después de todo, las tabletas también tienen transceptores para trabajar en un entorno Wi-Fi. Como resultado, el WPC ha adquirido la capacidad de operar tanto con inducción como con radiación. Esta característica permite, en principio, aumentar el alcance del WPC a varios metros, que es lo que utilizan algunos aficionados. Estos entusiastas, aparentemente, o no saben nada sobre el efecto biológico de los campos electromagnéticos o ignoran deliberadamente dicha información.
Es imposible decir en este caso “los problemas de los indios son los problemas de los indios”, porque Los «indios» pueden ser extraños, personas ignorantes y no involucradas, por ejemplo, vecinos detrás del muro o sus propios hijos. Antes de comenzar a fabricar un cargador inalámbrico, debe averiguar en qué circunstancias será dañino o peligroso y cómo evitarlo.
Sin embargo, ya se puede llegar a una conclusión intermedia bastante definida: la carga inalámbrica debe elegirse al comprar (ver arriba) o solo la inducción debe realizarse de forma espontánea, sin automatización adicional, que entra en modo de espera sin un receptor en la plataforma de carga con el generador potencia reducida a un nivel seguro. Por supuesto, es completamente conveniente cuando el teléfono está en cualquier lugar de la habitación y aún se está cargando, pero la salud, usted mismo lo comprende.
Nota: no tiene sentido cargar con un generador que se apaga sin que el teléfono esté cargado. Después de todo, para cargar el dispositivo, tendrá que estar encendido, lo que reduce la conveniencia de una carga inalámbrica a casi nada. La carga inalámbrica debe realizarse con una reacción muy brusca, como dicen, brusca del generador al receptor. Tampoco tiene sentido incorporar un sensor mecánico u óptico para detectar la presencia de un dispositivo en la carga, puede activarse por algo similar, pero sin obligar al generador a reducir la potencia.
Factores de peligro y peligros
El efecto de los campos electromagnéticos en los organismos vivos también depende de la frecuencia de sus oscilaciones. En general, aumenta monótonamente con una frecuencia de aprox. hasta 120-150 MHz, y luego hay ráfagas y caídas. En uno de ellos, que es la luz visible, nos hemos adaptado a vivir en el curso de la evolución; en uno de los otros, los hornos microondas funcionan a unos 2900 MHz. Pero la inmersión de microondas en la bioactividad de los CEM no es profunda, de lo contrario no será absorbida por los productos, si solo es técnicamente posible y no es muy difícil proteger el horno de la radiación de CEM del exterior. Por lo tanto, si va a hacer una reparación de microondas usted mismo, debe saber exactamente cómo funciona, cómo funciona, qué se puede hacer allí, qué está permitido y qué no se puede hacer para que el microondas no se desvíe. y saber determinar en casa si el sifón de microondas hornea. Pero volvamos al tema.
El PES del EMF también crece con frecuencia, por lo que las normas de su nivel están ligadas al PES. Además, la sensibilidad individual a PES EMF varía en un rango muy amplio, aprox. 1000 veces. En países con legislación laboral y social abiertamente sureña, se han adoptado niveles permisibles de PSA hasta valores monstruosos de hasta 1 (W * s) / sq. m. Enfoque en este caso: ¿se le advirtió al contratar? ¿Le pagan por un seguro médico adicional? ¿Se garantiza un aumento de la pensión por daños en 10 (15, 20) años? El resto es problema de los indios.
En PES de este nivel, una persona siente directamente el efecto de EMF: pesadez en la cabeza, calor suave proveniente de las profundidades del cuerpo. Suave, pero extremadamente peligroso: esta es una evidencia del inicio de la plasmólisis de las células, por lo que pueden sufrir una transformación maligna. «Aparato a las cinco y media» sigue siendo la consecuencia más terrible de «atrapar un conejo» PES EMF.
En la URSS, el otro extremo estaba operando – 1 (μW * s) / sq. m, es decir un millón de veces menos. El impacto de tal PSA en el tema más sensible no afectará ni de inmediato ni a largo plazo. Cada ciudadano, o más bien un súbdito, de la «Sovdepia» era en realidad propiedad del Estado, pero también garantizaba su vida, salud y seguridad. Al menos formalmente.
Para una economía de mercado, tal reaseguro resultará insoportable, y en el actual aire atascado y técnicamente difícilmente factible. Por lo tanto, la norma generalmente aceptada para el nivel de EMI PES para hoy es intermedio – 1 (mW * s) / sq. m) Tal PES, que afecta constantemente y durante mucho tiempo, ciertamente dará consecuencias a largo plazo, pero la presencia regular en él durante no más de un cierto tiempo por día es inofensiva y segura para una persona promedio. Los que son demasiado sensibles son eliminados por una certificación médica al momento de contratar, y las consecuencias de las desviaciones accidentales ya pueden compensarse sin sobrecargar los fondos sociales. Además, por supuesto, un enfoque sureño, tratar el cáncer durante la jubilación en lugar de descansar no es un gran placer, pero al menos dentro de lo razonable. Por lo tanto, consideraremos que la carga inalámbrica es potencialmente peligrosa si crea un PES EMF 1 (mW * s) / sq. my más.
Cálculo de seguridad
Creemos en los anuncios y compremos un cargador USB «super duper» (consumo de energía – 1,75 W), que funcione en un radio de 20 cm (0,2 m). La eficiencia de un generador de blogs (ver más abajo) de tal potencia en un transistor de efecto de campo es de aprox. 0,8; 1,4 vatios se emitirán sin un dispositivo en el sitio. El área de una esfera con un radio de 0.2 m es 0.0335 sq. m. El PES en él será 2.8 / 0.0335 = 41.8 (W * s) / sq. m (!). El PES es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia desde la fuente. En cuyo caso, en este caso, caerá al permisible 1 (mW * s) / sq. ¿metro? El cálculo es elemental: tomamos la raíz cuadrada de la relación entre el PES real y el permisible, y multiplicamos el resultado por el radio inicial de 0.2 m, es decir, dividido por 5; obtenemos … 20,4 m! Esto es lo que valen las garantías de los fabricantes en la seguridad de los productos. Junto con el poder de Chi.
La exención de responsabilidad anterior sobre el gadget en el sitio no es accidental. En este caso, la carga en las frecuencias, cuyas longitudes de onda son mucho mayores que el espacio entre el emisor y el aparato, será inductiva, si el receptor es adecuado para ello. La bobina receptora del dispositivo como receptor de inducción es especialmente adecuada. Un espacio de 3 cm (ver arriba) dará una frecuencia de 10 GHz, que el generador definitivamente no es capaz de producir; de hecho, la brecha es aún menor. Entonces se confirma la conclusión preliminar: nuestra carga debe ser única y única inducción. El PES del EMF en el espacio entre el inductor y el aparato será entonces muchas veces mayor, pero esto ya no es peligroso, porque El EMF se arrastrará automáticamente hacia la bobina receptora, que tiene un diámetro de aprox. 5 cm. A una distancia tres veces mayor de él (más precisamente, e veces, e = 2.718281828 …), la presencia de un EMF puede ser detectada solo por un detector sensible, pero no puede hacerlo con el cálculo «en su dedos «, para la conclusión es necesario utilizar los medios de la física matemática …
Nota: «ir al caos» sobre las garantías de seguridad para los fabricantes de cargadores inalámbricos hace posible que el estándar WPC no sea internacional. Puede consultar las normas de PSA del país donde se realiza la producción. O en el que está registrada la empresa, y puede que no haya ningún racionamiento del PPE, todavía existen tales formaciones estatales en algunos lugares.
Acerca de los cargadores de coche
Del cálculo anterior, se deduce que los cargadores de coche inalámbricos son inequívocamente peligrosos: su alcance alcanza 1 m. Estos vendedores en tal PES serían de por vida … o al menos mientras no sientan el «dispositivo a las cinco y media «… exposición de corta duración y la necesidad de proteger un dispositivo costoso de daños debido al hecho de que cuelga de un cable debajo del encendedor de cigarrillos. Pero, ¿no sería más inteligente simplemente alargar el cable para que el dispositivo pueda colocarse en la guantera u otro lugar conveniente? Conducir con un teléfono en la mano sigue siendo riesgoso y, en algunos lugares, se puede penalizar no débilmente.
Si el dispositivo no tiene WPC
Solo hay 2 requisitos obligatorios para la bobina receptora WPC: el número de vueltas es 25 y el diámetro del cable está diseñado para una corriente de 0,35 A, teniendo en cuenta el efecto piel a una frecuencia de hasta 30 MHz. Prácticamente, desde 0,35 mm para cobre (sin aislamiento). Más grueso, cuando haya suficiente espacio libre en el estuche, solo será mejor. Configuración: cualquiera según la ubicación. No se requiere especial cuidado en la fabricación (elemento 1 en la figura), pero es necesario que la relación entre la dimensión transversal más grande y la más pequeña no supere 1,5, de lo contrario, la eficiencia del receptor disminuirá y la carga se tensará.
Cargadores inalámbricos WPC
Si la carga se realiza para un teléfono viejo y regordete o para una tableta sin WPC, la bobina se coloca en el cuerpo del dispositivo. Una ligera flexión en su lugar (pos. 2) no afectará las propiedades del receptor. De repente, no hay suficiente espacio en el interior (después de todo, debe colocar los componentes electrónicos del receptor en otro lugar), tendrá que hacer una bobina plana «como una patentada», pos. 4. Es conveniente colocar el cable en una espiral plana sobre una cinta adhesiva colocada en el respaldo con el lado adhesivo hacia arriba. Para evitar que el velcro se enrolle y no se arrastre, se fija a lo largo de los bordes con tiras de la misma cinta adhesiva, aplicada con cola hacia abajo. Un saliente redondo con un diámetro de aprox. 1 cm y las vueltas se colocan a su alrededor, presionando el cable contra el velcro. Cuando las vueltas se colocan tanto como sea necesario, se despega la orejeta, se excava la bobina terminada para fijar las vueltas con superglue o laca nitro, pos. 3, y se retira junto con cinta adhesiva; su exceso se corta.
Haciendo ejercicios
Los generadores de cargadores inalámbricos caseros y parcialmente de fábrica se ensamblan de acuerdo con el esquema del generador de bloqueo, o simplemente bloqueando, ver fig .:
Generador del cargador inalámbrico según el esquema del generador de bloqueo
Sus ventajas son la simplicidad, la «robleidad» (no requiere trabajo de ajuste, es absolutamente repetible, funciona en una amplia gama de tensiones de alimentación) y alta eficiencia. Un inconveniente inaceptable según nuestras condiciones es una falta casi total de respuesta a la carga: para que el inductor del bloqueo sea sensible al dispositivo, se necesita una automatización adicional bastante complicada; Se suministran cargadores de buena marca. También hay un grave inconveniente del bloqueo: genera pulsos cortos y estrechos con un espectro muy amplio, lo que complica enormemente la lucha contra la radiación espuria. Cuál es más peligroso que el principal, porque sus componentes se estiran en una frecuencia muy alta. También se conocen casos de daños a los dispositivos por una carga excesivamente potente con bloqueo: si lleva el dispositivo al sitio sin problemas, todo está bien, y si lo arroja allí abruptamente, el controlador de carga falla.
Realizaremos la carga con un autogenerador de oscilaciones armónicas según un esquema antediluviano con acoplamiento inductivo débil. Cayó en desuso en equipos industriales en los años 20 del siglo pasado, tan pronto como se inventaron los generadores de tres puntos, inductivos y capacitivos, solo por una reacción muy aguda a la carga, ¡pero eso es lo que necesitamos! Y otras desventajas de un generador débilmente acoplado se eliminan mediante la base de elementos y los circuitos modernos, o no son fatales. Entonces, al comienzo de la carga de refuerzo, el consumo de energía alcanza los 25 W, por lo que se necesita una fuente de alimentación separada. Pero el promedio a largo plazo que se enciende constantemente con una carga nocturna de una tableta con una batería de 3500 mA / h no excede los 8 W, y en un mes dicha carga se «enrollará» hasta 5.75 kW / h.
Pero antes que nada, nos ocuparemos de la bobina transmisora, porque este circuito también es sensible a los parámetros y la calidad de las unidades de ajuste de frecuencia. Para configurar el generador (la seguridad vale algo, no se puede hacer nada), también tendrá que hacer apresuradamente una bobina receptora, ver arriba. Puede usar la carga para su propósito previsto solo cuando el generador está ajustado, pero luego funciona de manera más estable y segura para el dispositivo que cargar en un bloqueo. Por lo tanto, con tal carga, puede usar cualquier dispositivo: está diseñado para 2 amperios de corriente de carga o más. Pero un teléfono viejo con una batería de 450 mAh no consumirá más de lo que el controlador «prescribirá» debido a la misma reacción aguda a la carga.
Bobina transmisora
Los dibujos de las bobinas del generador con acoplamiento inductivo débil se muestran en la Fig. debajo.:
Plantillas de bobinas impresas de generador de cargador inalámbrico
Izquierda – contorno L2 (ver más abajo); a la derecha, la bobina de realimentación L3 (en el medio) y la bobina del circuito de indicación de carga L1. Están grabados sobre una placa de lámina de fibra de vidrio de 2 caras de 100×100 mm de 1,5 mm de espesor según el llamado. tecnología de planchado láser LUT. No tiene nada de complicado, la noción y el nombre son amateur. LUT le permite hacer que las placas de circuito impreso en casa no sean peores que las de marca, placas con inscripciones, dibujos de contorno, paneles estampados, etc., vea el video a continuación:
Video: tecnología de planchado láser
Además, podemos decir que la pieza de trabajo para LUT se limpia mejor con un borrador escolar común. Luego, los restos de cobre se lavan con un hisopo de algodón o un trapo de algodón blanco limpio, se humedecen abundantemente con alcohol al 96% o nitro-solvente, y luego, mientras la superficie está húmeda, se secan con un paño de microfibra para su limpieza. gafas. Sobre la superficie preparada de esta manera, el tóner de cualquier impresora láser e incluso una impresora de inyección de tinta de una plantilla sobre una base adecuada (que sostiene, pero que no absorbe la tinta) se asienta firmemente.
Nota: no se confunda por el ancho de las pistas en el dibujo (0,75 mm en la bobina de bucle). La densidad de corriente permitida en un conductor de película sobre un sustrato es varias veces mayor que en un alambre redondo y el efecto de piel es más débil. Entonces, una pista en una placa de circuito impreso con un ancho de 10 mm y un grosor de 0.05 mm sostiene fácilmente una corriente de 20 A, y esto está lejos del límite. Se necesitan pistas de bobina de retroalimentación de doble ancho porque Durante el proceso de configuración, deberá volver a soldar el grifo. En general, LUT permite obtener pistas con un ancho de hasta 0,15-0,2 mm.
Circuitería
En la figura se muestra un diagrama de un cargador inalámbrico en un generador acoplado inductivamente: transmisor a la izquierda; a la derecha está el receptor. Sus características son, en primer lugar, un potente elemento activo VT3. Solo puede ser un transistor de efecto de campo amplificador. Un generador de transistor bipolar tendrá baja eficiencia y los interruptores de campo potentes de las series IRF, IRFZ, IRL de fuentes de alimentación de computadora o sistemas de encendido electrónico no funcionan en modo activo.
Esquema de carga inalámbrica para todos los dispositivos.
El segundo es el circuito de compensación automática VD3 C3. En los trabajadores de campo de amplificación potente, la corriente de drenaje inicial puede alcanzar 100-200 mA o más. Sin un potencial de bloqueo en la puerta, el generador se puede configurar solo para el modo de alimentación o de espera, pero no para ambos, y el PES del inductor dentro del radio de contacto ciertamente excederá el valor permitido. Pero también es imposible formar autobias al incluir una resistencia en el circuito fuente, como en el circuito del cátodo en los amplificadores de tubo: el generador no alcanzará la máxima potencia, porque a medida que aumenta la corriente de la fuente, también aumentará el valor absoluto de la compensación. Por lo tanto, el circuito de polarización se hace no lineal en diodos: a bajas potencias, aumenta de acuerdo con la corriente de la fuente, lo que garantiza un arranque suave del generador y su seguridad para cualquier dispositivo, y cuando los diodos entran en saturación, la polarización se acerca. a uno fijo y permite que el generador gire al máximo. El circuito de polarización se selecciona en el proceso de ajuste de potentes diodos rectificadores de difusión de alta frecuencia (estructura PiN, KD213, KD2997) y diodos Schottky (estructura SMD) para una corriente de 6 A. El voltaje de saturación del primero en el rango de corriente de 0,7-5 A varía entre 1 y 1,4 V; el segundo – 0.4-0.6 V.
Los elementos R1, VD1, VT1, VT2, C1, R2, VD2 y L1 constituyen un circuito de indicación de carga. Si el coeficiente de transferencia de corriente β VT1 es superior a 80, entonces se excluye VT2 y el motor R2 se conecta a la base VT1. El condensador C3 es necesariamente una película; Aún mejor es uno de papel viejo, porque disipa una potencia reactiva significativa.
El receptor de esta carga también tiene características. La primera es la rectificación de onda completa de la corriente recibida, ya que las oscilaciones son armónicas. Esto no impide el uso de este dispositivo para cargar dispositivos con WPC integrado, porque en ellos, la corriente recibida también es rectificada por un puente de diodos para un mejor aprovechamiento de la radiación inductora. El segundo: en paralelo al condensador electrolítico de almacenamiento C4, se conecta una cerámica C5. Los «electrolitos» tienen una gran inductancia intrínseca y una tangente significativa del ángulo de pérdida dieléctrica tgδ, lo que reduce la eficiencia de la carga a las frecuencias de funcionamiento. La derivación del «electrolito» con «cerámica» reduce el tiempo de carga en aprox. en un 7%. Para una tableta con una batería de 3500 mAh, esto es aprox. media hora. De acuerdo, a veces es fundamental.
Finalmente, el diodo VD8. Protege el controlador de carga del dispositivo si se coloca en un inductor conectado a un cargador con cable. Nunca se sabe lo que se me pasará por la cabeza. Tal vez a alguien le parezca que el dispositivo se cargará más rápido con un doble maquillaje. El controlador de carga aún no permitirá que ingrese más corriente a la batería de la que debería, pero es posible que él mismo no resista tal acoso. Si se excluye tal situación, entonces se excluye VD8; entonces se necesita VD7 para un voltaje de 5.6 V.Su corriente de operación se indica con un gran margen, ya que la corriente de carga máxima nunca pasa a través de él debido a la reacción aguda a la carga del generador. Prácticamente, coloque cualquier basura de baja potencia en el voltaje deseado. Aguanta … bueno, déjalo aguantar. Se está calentando, lo configuramos más potente y más caro; El controlador de carga también tiene su propia protección contra sobretensiones.
Nota: Sin VD7, el voltaje rectificado será el máximo permitido en el WPC de 7.2 V, lo que le permite cargar dispositivos «alternativos» complicados. Puede reducirse volviendo a soldar el cable del extremo caliente L2 (ver más abajo) más cerca del centro de la bobina, pero no más de 6-7 vueltas.
Establecimiento
El ajuste del generador comienza con la instalación de su corriente de reposo Ip sin excitación. Para hacer esto, L3 se apaga y la puerta VT3 se conecta al cable común (elemento 1 en la figura), es decir. formar un desplazamiento cero. Además, seleccionando la cadena VD3, establezca Ip dentro de los límites especificados. Si la corriente de drenaje con polarización cero es inferior a 50 mA, Ip se puede configurar en 15-20 mA, el generador será más económico y seguro. De repente, la corriente de drenaje inicial es inferior a 40 mA, incluso mejor, entonces C3 y VD3 no son necesarios.
Establecer la carga inalámbrica para todos los dispositivos en etapas
La siguiente etapa es la fase de los devanados. Para hacer esto, necesita una sonda de la bobina receptora (ver arriba) con una lámpara incandescente conectada a ella, pos. 2. El circuito del generador se restablece, se enciende y se coloca en la sonda L2. La luz debería encenderse. No, intercambie los pines L2 o L3. Es necesario desfasar las bobinas para que el extremo caliente (lejos del centro) de L3, pos. 3. En la misma etapa, mida y registre el consumo de corriente de funcionamiento Iр, pos. cuatro.
Ahora debe configurar la corriente de reserva segura de la identificación del generador; la potencia radiada en el modo de espera caerá en proporción al cuadrado de la relación entre la corriente de funcionamiento y la corriente de espera. Id se establece soldando el cable caliente L3 en las posiciones indicadas en la pos. 5 límites más cercanos al valor mínimo. El retorno a la energía se verifica colocando una sonda en el L2. Instalar Id es un procedimiento bastante aburrido. Para no apretarlo y no soldar al desprendimiento de la pista, siga el rastro. instrucciones:
- L3 se reduce a la mitad (pos. 6);
- Resultó ser pequeño, o la sonda no muestra un retorno a la energía; devolvemos la mitad de los giros descartados, pos. 7;
- Id todavía es grande: descartamos la mitad de la mitad restante de L3, pos. ocho;
- la situación según el ítem 2 – devolvemos la mitad de las vueltas descartadas según el párrafo 3, pero no la mitad de todas las descartadas, pos. nueve;
- si es necesario, continuar con la configuración, siguiendo el mismo algoritmo.
Por lo tanto, al usar el método de iteración, configurar Id lleva muy poco tiempo.
Queda por configurar el circuito de indicación de carga. Para ello, se ensambla un receptor, se carga en una resistencia de tal magnitud que la corriente de carga es menor que la formadora, pero mayor que la corriente de contenido, pos. 10. El control deslizante R2 se coloca en la posición inferior, el receptor se coloca en L2. Girando el motor, logra el brillo de VD1. Se quita el receptor, ven si se ha apagado VD1. No, el motor se hace retroceder muy suavemente y con cuidado hasta que se apaga VD1.
Diseño
Es posible reducir aún más el tiempo de carga y mejorar los parámetros de seguridad del dispositivo dirigiendo el flujo de energía desde el inductor hacia arriba, esta técnica se utiliza en algunos cargadores inalámbricos de marca. Estos pueden ser reconocidos por el inductor rodeado por un anillo, a menos que alternativas muy inteligentes lo hayan pegado así, para las ventas.
De hecho, la direccionalidad de la radiación se crea protegiendo el inductor desde la parte trasera. Para hacer esto, el generador se coloca en una caja abierta hecha de estaño delgado, no más de 0.25 mm. Si la altura de la caja no es importante para la estética, la fuente de energía del generador se coloca en ella. En este caso, debe ser con un transformador de frecuencia industrial sobre hierro: la interferencia de un UPS ubicado cerca derribará la configuración del generador.
Diseño de inductor de carga inalámbrico (transmisor)
El acero es necesario para el blindaje magnético además del eléctrico, y su pequeño espesor para evitar pérdidas por corrientes parásitas. Con el mismo propósito, se hacen frecuentes ranuras verticales delgadas en las paredes laterales de la caja, y la parte inferior está perforada en un patrón de tablero de ajedrez, ver Fig. Idealmente, las paredes y la parte inferior de la caja están hechas de malla de acero de malla fina. Cubierta: cualquier plástico radio-transparente sin relleno: vidrio, acrílico, fibra de vidrio, fluoropast, PET, PE, polipropileno, poliestireno. Opción: barniz acrílico o nitro transparente incoloro en 4-5 capas, pero no pintura ni esmalte. El diseño externo puede ser cualquier cosa. Es con este diseño que el cargador inalámbrico para un teléfono, teléfono inteligente, tableta se puede mantener constantemente encendido en la mesita de noche. Aunque en el aire de hoy en día extremadamente sucio, es mejor mantenerse alejado de cualquier fuente conocida de EMF.