Беспроводной светодиод. Схемы.
Беспроводная мощность передается от передатчика к приемной катушке по принципу индуктивной связи. Для эффективной передачи беспроводной мощности частота передатчика и приемника должна быть настроена на одну и ту же частоту. LC-бак на стороне передатчика создает колебательное магнитное поле настроенной частоты. LC-бак на стороне приемника такой же, как частота на стороне передатчика, что обеспечивает высокую эффективность. Давайте построим беспроводной светодиод.
Этот светодиод с беспроводным питанием может использоваться в зарядных устройствах для мобильных телефонов, электрических зубных щетках и при маломощных нагрузках, таких как светодиоды, SMPS, роторы и так далее. Авторский прототип показан на рис. 1.
Рис. 1: Авторский прототип
Схема и работа беспроводного светодиода
Принципиальная схема блока передатчика показана на рис. 2. Он построен на 5В регуляторе напряжения 7805 (IC1), таймере NE555 (IC2) и нескольких других компонентах.
Рис. 2: принципиальная схема блока передатчика
Выход положительного напряжения регулятора 7805 обеспечивает 5 В для NE555 и BC547. NE555 настроен как нестабильный мультивибратор для генерации импульсов. Конденсатор заряжается через резисторы R1 и R2.
Время зарядки t1 = 0,693 (R1 + R2) × C3 Время разряда t2 = 0,693 (R2) × C3 Частота колебаний F = (1,44 / (R1 + 2R2) × C3) = 18,94 кГц C4 – это байпасный конденсатор на выводе управляющего напряжения 5 из NE555. T1 – драйвер для мощного полевого МОП-транзистора IRF540 (T2). T2 управляет контуром LC-бака, резонирующим с частотой F = 1 / (2p (LC)), где L = L1 = 180 мкГн и C = C5 + C6 = 0,1 мкФ + 0,1 мкФ = 0,2 мкФ
Поэтому настроенная частота F составляет около 26 кГц. Он генерирует осциллирующее магнитное поле вокруг катушки на частоте 26 кГц, связанной с цепью LC-ресивера приемника.
Принципиальная схема приемного устройства приведена на рис. 3. Он построен на базе стабилизатора напряжения IC IC34063 и нескольких других компонентов.
Рис. 3: принципиальная схема приемного устройства
Индуктор L2 и конденсаторы C7 и C13 образуют схему резервуара LC, настроенную на частоту резервуара LC на стороне передатчика. Частота приемника LC-бака составляет 26 кГц с использованием частотной формулы, описанной ранее.
Рис. 4: Авторский прототип, демонстрирующий работу с катушками в перпендикулярных положениях
Мостовой выпрямитель BR1 используется для преобразования высокочастотного переменного тока в пульсирующий постоянный ток. C8 и C9 являются сглаживающими конденсаторами для обеспечения регулируемого напряжения постоянного тока. Для достижения высокой эффективности используется микросхема Buck / Boost MC34063. Имеет широкий диапазон входного напряжения от 3 до 40 В. Его максимальный выходной ток составляет 1,5 А с регулируемым выходным напряжением.
В этой схеме он настроен как понижающий преобразователь или понижающий преобразователь. Выход (V_out) понижающего преобразователя, который появляется в C11 и C12 относительно земли, рассчитывается как V_out = 1,25 В (1 + R6 / R8)
где, 1.25V является внутренним источником опорного напряжения микросхемы MC34063. Итак, V_out = 1,25 В (1 + 15 кОм / 4,7 кОм) = 5,2 В, что достаточно для питания светодиодов питания (LED1 и LED2).
R9 и R10 являются токоограничивающими резисторами для LED1 и LED2.
Сборка и тестирование
Схема односторонней печатной платы фактического размера для передающего модуля для беспроводного светодиода показана на рис. 5, а компоновка ее компонентов на рис. 6. Аналогично, схема односторонней печатной платы фактического размера для приемного блока беспроводной сети Светодиод показан на рис. 7, а расположение его компонентов на рис. 8. После сборки цепей на печатных платах заключите их в две отдельные коробки.
Рис. 5: Схема печатных плат фактического размера модуля передатчика беспроводного светодиода 
Рис. 6: Компонентная схема печатной платы, показанная на рис. 5 
Рис. 7: Схема печатной платы фактического размера блока приемника беспроводного светодиода 
Рис. 8: Компоновка компоновки печатной платы показана на рис. 7
Нагрузочный тест. Приемник может выдавать ток нагрузки 271 мА при постоянном напряжении 5,2 В.
Поэтому приблизительная выходная мощность = 5,2 В × 271 мА = 1,4 Вт, а потребляемая мощность передатчика = 12 В × 180 мА = 2,16 Вт (прибл.).
Когда приемник находится вдали от передатчика, потребляемая передатчиком мощность = 12 В × 20 мА = 240 мВт.
КПД = выходная мощность / входная мощность = 1,4 / 2,16 = 0,648 или 64,8%. Из-за катушек с воздушным сердечником (с меньшей магнитной связью) эффективность низкая. Это можно улучшить с помощью катушек на магнитной основе.
Загрузите PDF-файлы для печатных плат и компонентов: нажмите здесь
electronicsforu.com