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试验无线充电器

 超纯音乐 2011-02-06

试验无线充电器

试验无线充电器

引言

 

自从1840年科学家揭示电磁感应现象及可用导线传输电能至今,电能的传输主要是由导线直接接触进行的。电工设备的充电一般是通过插头和插座来进行的,但是在进行大功率充电时,这种充电方式存在着高压触电的危险,给人们的生产和生活带来了不安全因素,因此,实现供电系统和电气设备之间没有导体接触,自然成为电能传输的重要研究方向之一。新型无接触能量传递技术利用了变压器进行能量传输不受速度影响这一优点,并将传统变压器的感应耦合磁路分开,初、次级绕组分别绕在不同的磁性结构上,从而在电源和负载单元之间实现不需要物理连接的能量耦合。

    《无线电》第四期,有几篇文章介绍制作无线传输充电实验,照其中最简单的一个图,几块4069,IRF640,还有两个TO-220封的高频整流管。原设计用2M晶体,只找到一个2.5M的,一个3.579M的和一个4M的,据说频率高容易传输,效率也高,但是数字电路的频率不是没有门槛的,4M的能不能用还在两说,估计大500KHZ应该没问题。

    4069的1-3-5全部连在一起,内部的三个非门的输入端等电位连接,保证不会引入信号,造成不稳定,另外一半的三只非门则由前两个配合1M电阻和2.5M晶体组成震荡器,最后一个负责功率推动。功率管原来采用的IRF540,用手头有的640代了,线圈要求用0.5MM粗的线,在Φ80MM的圆筒上绕12圈,脱胎,用一个85MM的茶叶筒饶了两个相同的线圈,其中一个接在IRF640的漏极D上,另外一个头则接在12V电瓶的正电上,4069的8脚为驱动信号端,接IRF640的G极,至于S极当然同4069的7脚一起接地了,4069的1脚和14脚之间接一个1M电阻。到此已经基本完成了

    先用4V的电瓶给4069的7脚和14脚接上电,然后用收音机AM段靠近,听听有没有声音,果然,其中一个台在开启震荡器后竟然没了电台信号,看来已经起振了。

    制作耦合线圈的负载,负载的要求不高,发光管,灯泡似乎都可以,先用一个红色LED代替,用快速整流管和一个100UF/16V电解组成整流电路。发光管接在电容两端,将两个线圈对齐,先接上震荡器的电源,再接上功率级的电源,LED亮的太暗了,测量LED上的电压才1.3V。测量整个输出级才不到300MA,怀疑驱动级电压不够,于是使用4节5号NI-CD电池组,提供5V电压,这回电压上升了许多。达到2V了,但是整个输出级电流已经达到600MA,把震荡级的电压提高到6V,输出电压达到4V。

    很快就闻到一股热的味道。那640管子烫手。给它加了点散热片,感觉好些。但仍然烫,看来是过激励了。测量输出级电流竟然接近1A,900MA了。于是把电压降回5V。这个时候的电压正好合适,把一个带座的2.5V0.3A小灯泡接上,竟也点亮了。橘黄色的灯光预告着实验的成功。测量带负载的电流,依然是600MA。似乎负载变化对主电路没多大影响,这不由联想起电子管收音机或甲类功放电路的特性了。看来它本身震荡就是消耗这么多了,没有功率控制电路。负载变化对它影响很小。

    问题是距离明显的限制,只有紧贴上才能达到最佳耦合。稍微拉开半CM,灯泡的亮度明显降低,当拉开到1CM以上时,基本上没有输出了。而且当两个线圈的相对位置变化时,对输出的影响也很大。例如两个线圈互相平移超过5MM,效果与垂直拉开5MM一样,看来电路有待改进

    82年的《中学科技》上有篇介绍《水中灯》的实验:一个带有铁棒芯的大线轴,上边绕满了漆包线,接在调压器上,在线轴上放一个水槽,里边加水,然后将一个手镯大小的线圈两端接个2.5V灯泡。当调动调压器到一定时候,灯泡就亮起来,这是工频的无线传输实验,其实就是个变压器的模型。

    能否把感应线圈做小点,这样, 同样长度的线,可以多绕2圈,而且完全可以放进原来的线圈里,不存在耦合不良的问题了。找个小瓶,用它将原来的感应线圈脱胎,共绕了14圈。将整流管和电解焊在中间,灯泡接在电解上。组成一个完全独立的整体。正好把它放在输出线圈当中。输出电压正好2V,已经满足要求了。

    把晶体一点点的提高频率,4M的正常,8。2M的正常,最后一横心换了个25.670MHZ的这下可发达了,不但输出电压高了,而且工作电流小了,现在只有410MA,输出电压可以达到7.5V。而且现在允许拉开3CM,调整两个线圈的相对距离就可以改变输出电压,我由绕了一个38圈的线圈,经过实际测量可以输出48V,短路电流达400MA可以给电动车电瓶组应急浮充电了。

    把7805装上,免得使用两组电源,这样可以使用电瓶供电了

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