O transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico é fabricado com oxidação controlada por silício com mais frequência. Atualmente, este é o tipo de transistor mais comumente usado porque a principal função deste transistor é controlar a condutividade, caso contrário, a quantidade de corrente que pode fornecer entre os terminais de fonte e dreno do MOSFET depende da soma da tensão aplicada ao seu terminal de porta. A tensão aplicada ao terminal do portão produz um campo elétrico para controlar a condução do dispositivo. MOSFETs são usados para fazer diferentes circuitos de aplicação, como conversores DC-DC, controle de motor, Inversores , Transferência de energia sem fio , etc. Este artigo discute como projetar um circuito de transferência de energia sem fio usando altamente eficiente MOSFET .

Transferência de energia sem fio com MOSFET

O conceito principal disso é projetar um sistema WPT (transferência de energia sem fio) com MOSFETs e acoplamento indutivo ressonante para controlar a transmissão de energia entre uma bobina Tx e Rx. Isso pode ser feito com o carregamento da bobina ressonante de CA, transmitindo a alimentação subsequente para a carga resistiva. Este circuito é útil para carregar um dispositivo de baixo consumo de forma muito rápida e poderosa por meio de acoplamento indutivo sem fio.

A transmissão de energia sem fio pode ser definida como; a transmissão de energia elétrica da fonte de energia para uma carga elétrica por uma distância sem cabos ou fios condutores é conhecida como WPT (transmissão de energia sem fio). A transferência de energia sem fio faz uma mudança extraordinária no campo da engenharia elétrica, eliminando o uso de cabos de cobre convencionais e também de fios que transportam corrente. A transmissão de energia sem fio é eficiente, confiável, de baixo custo de manutenção e rápida para longo ou curto alcance. Isso é usado para carregar um telefone celular ou bateria recarregável sem fio.

Componentes necessários

A transferência de energia sem fio com um circuito MOSFET inclui principalmente a seção do transmissor e a seção do receptor. Os componentes necessários para fazer a seção do transmissor para transferência de energia sem fio incluem principalmente; fonte de tensão (Vdc) - 30 V, capacitor-6,8 nF, bobinas de RF (L1 e L2) é 8,6 μH e 8,6 μH, bobina do transmissor (L) - 0,674 μH, resistores R1-1K, R2-10 K, R3-94 ohm, R4-94 ohm, R5-10 K, Capacitor C funciona como capacitores ressonantes, diodos D1-D4148, D2-D4148, MOSFET Q1-IRF540 e MOSFET Q2-IRF540

Os componentes necessários para fazer uma seção receptora para transferência de energia sem fio incluem principalmente; diodos D1 a D4 – D4007, Resistor (R) – 1k ohm, regulador de voltagem IC – LM7805 IC, bobina receptora (L) – 1,235μH, capacitores como C1 – 6,8nF e C2 é 220μF.

Transferência de energia sem fio com conexões MOSFET

As conexões da seção do transmissor de transferência de energia sem fio seguem como;

Circuito transmissor de transferência de energia sem fio

O terminal positivo do resistor R1 está conectado a uma fonte de tensão de 30V e o outro terminal está conectado ao LED. O terminal catódico do LED é conectado ao GND através de um resistor R2.
O terminal positivo do resistor R3 está conectado a uma fonte de tensão de 30 V e outro terminal está conectado ao terminal de porta do MOSFET. Aqui, o terminal catódico do LED é conectado ao terminal gate do MOSFET.
O terminal dreno do MOSFET é conectado à fonte de tensão através do terminal positivo do diodo e indutor 'L1'.
O terminal fonte do MOSFET está conectado ao GND.
No indutor ‘L1’ outro terminal é conectado ao terminal anódico do diodo D2 e seu terminal catódico é conectado ao resistor R3 através dos capacitores ‘C’ e do indutor ‘L’.
O terminal positivo do resistor R4 é conectado à fonte de tensão e o outro terminal do resistor é conectado ao terminal de porta do MOSFET através dos terminais anódico e cátodo dos diodos D1 e D2.
O terminal positivo do indutor 'L2' é conectado à alimentação de tensão e o outro terminal é conectado ao terminal de dreno do MOSFET através do terminal anódico do diodo 'D2'.
O terminal fonte do MOSFET está conectado ao GND.

As conexões da seção do receptor de transferência de energia sem fio seguem como;

Circuito receptor de transferência de energia sem fio

Os terminais positivos do indutor 'L', capacitor 'C1' são conectados ao terminal anódico de D1, e os outros terminais do indutor 'L', capacitor 'C1' são conectados ao terminal catódico de D4.
O terminal ânodo do diodo D2 é conectado ao terminal cátodo do diodo D3 e o terminal ânodo do diodo D3 é conectado ao terminal ânodo do diodo D4.
O terminal cátodo do diodo D2 é conectado ao terminal cátodo do diodo D1 e o terminal ânodo do diodo D1 é conectado a outros terminais do indutor 'L' e do capacitor 'C1'.
O terminal positivo do resistor 'R' é conectado aos terminais catódicos de D1 e D2 e outros terminais de um resistor são conectados a um terminal anódico do LED e o terminal catódico do LED é conectado ao GND.
O terminal positivo do capacitor C2 está conectado a um terminal de entrada do LM7805 IC, seu outro terminal está conectado ao GND e o pino GND do LM7805 IC está conectado ao GND.

Trabalhando

Este circuito de transferência de energia sem fio inclui principalmente um transmissor e um receptor de duas seções. Nesta seção, a bobina do transmissor é feita com fio esmaltado de 6mm ou fio magnético. Na verdade, este fio é um fio de cobre com uma fina camada de isolamento. O diâmetro da bobina transmissora é de 6,5 polegadas ou 16,5 cm e 8,5 cm de comprimento.

“método de conversão octal para decimal ”

O circuito da seção do transmissor inclui uma fonte de alimentação CC, uma bobina transmissora e um oscilador. Uma fonte de alimentação CC fornece uma tensão CC estável que é fornecida como entrada para o circuito oscilador. Depois disso, ele transforma a tensão CC em energia CA com alta frequência e é fornecida à bobina de transmissão. Devido à corrente CA com alta frequência, a bobina transmissora será energizada para produzir um campo magnético alternado dentro da bobina.

A bobina receptora dentro da seção receptora é feita com fio de cobre 18 AWG com diâmetro de 8 cm. No circuito da seção receptora, a bobina receptora obtém essa energia como uma tensão alternada induzida em sua bobina. Um retificador nesta seção do receptor altera a tensão de CA para CC. Por fim, esta tensão CC alterada é fornecida à carga através de um segmento do controlador de tensão. A principal função de um receptor de energia sem fio é carregar uma bateria de baixa potência através de acoplamento indutivo.

Sempre que a fonte de alimentação é fornecida ao circuito do transmissor, a corrente DC fornece através dos dois lados das bobinas L1 e L2 e para os terminais de drenagem dos MOSFETs, então a tensão aparecerá nos terminais de porta dos MOSFETs e tentará ligar os transistores .

Se assumirmos que o primeiro MOSFET Q1 está ligado, então a tensão de dreno do segundo MOSFET será fixada perto do GND. Simultaneamente, o segundo MOSFET estará desligado e a tensão de drenagem do segundo MOSFET aumentará até o pico e começará a cair por causa do circuito tanque criado pelo capacitor 'C' e pela bobina primária do oscilador ao longo de um único meio ciclo.

As vantagens da transferência de energia sem fio são; que é menos caro, mais confiável, nunca fica sem bateria em zonas sem fio, transmite mais energia com eficiência em comparação com fios, é muito conveniente, ecológico, etc. As desvantagens da transferência de energia sem fio são; que a perda de potência é alta, não direcional e não eficiente para distâncias mais longas.

O aplicações de transferência de energia sem fio envolvem aplicações industriais que incluem sensores sem fio acima de eixos rotativos, carregamento e alimentação de equipamentos sem fio e proteção de equipamentos estanques removendo os cabos de carregamento. Eles são usados para carregamento de dispositivos móveis, eletrodomésticos, aeronaves não tripuladas e veículos elétricos. Eles são usados para operar e carregar implantes médicos que incluem; marcapassos, suprimentos de medicamentos subcutâneos e outros implantes. Este sistema de transferência de energia sem fio pode ser criado em home/breadbaord para entender sua operação. vamos ver

Como criar um dispositivo WirelessPowerTransfer em casa?

Criar um dispositivo simples de transferência de energia sem fio (WPT) em casa pode ser um projeto divertido e educativo, mas é importante observar que construir um sistema WPT eficiente com potência significativa normalmente envolve componentes e considerações mais avançadas. Este guia descreve um projeto DIY básico para fins educacionais usando acoplamento indutivo. Esteja ciente de que o seguinte é de baixo consumo de energia e não é adequado para carregar dispositivos.

Materiais necessários:

Bobina do transmissor (Bobina TX): Uma bobina de fio (cerca de 10-20 voltas) enrolada em uma forma cilíndrica, como um tubo de PVC.
Bobina Receptora (Bobina RX): Semelhante à Bobina TX, mas de preferência com mais voltas para maior saída de tensão.
LED (Light Emitir Diodo): Como uma carga simples para demonstrar a transferência de energia.
MOSFET de canal N (por exemplo, IRF540): Para criar um oscilador e trocar a bobina TX.
Diodo (por exemplo, 1N4001): Para retificar a saída CA da bobina RX.

“uma fase para três fases ”
Capacitor (por exemplo, 100μF): Para suavizar a tensão retificada.
Resistor (por exemplo, 220Ω): Para limitar a corrente do LED.
Bateria ou fonte de alimentação DC: Para alimentar o transmissor (TX).
Placa de ensaio e fios de jumper: Para construir o circuito.
Pistola de cola quente: Para fixar as bobinas na posição.

Explicação do circuito:

Vamos ver como o circuito do transmissor e do receptor deve ser conectado.

Lado do transmissor (TX):

“método de conversão hexadecimal em binário ”

Bateria ou fonte DC: Esta é a fonte de alimentação do transmissor. Conecte o terminal positivo da bateria ou fonte de alimentação DC ao trilho positivo da sua placa de ensaio. Conecte o terminal negativo ao trilho negativo (GND).
Bobina TX (Bobina Transmissora): Conecte uma extremidade da Bobina TX ao terminal de drenagem (D) do MOSFET. A outra extremidade da bobina TX se conecta ao trilho positivo da placa de ensaio, que é onde o terminal positivo da sua fonte de alimentação está conectado.
MOSFET (IRF540): O terminal fonte (S) do MOSFET está conectado ao trilho negativo (GND) da placa de ensaio. Isso liga o terminal de origem do MOSFET ao terminal negativo da sua fonte de alimentação.
Terminal Gate (G) do MOSFET: No circuito simplificado, este terminal fica desconectado, o que efetivamente liga o MOSFET continuamente.

Lado do receptor (RX):

LED (Carga): Conecte o ânodo (cabo mais longo) do LED ao trilho positivo da placa de ensaio. Conecte o cátodo (cabo mais curto) do LED a uma extremidade da bobina RX.
Bobina RX (Bobina Receptora): A outra extremidade da Bobina RX deve ser conectada ao trilho negativo (GND) da placa de ensaio. Isso cria um circuito fechado para o LED.
Diodo (1N4001): Coloque o diodo entre o cátodo do LED e o trilho negativo (GND) da placa de ensaio. O cátodo do diodo deve ser conectado ao cátodo do LED, e seu ânodo deve ser conectado ao trilho negativo.
Capacitor (100μF): Conecte um terminal do capacitor ao cátodo do diodo (o lado do ânodo do LED). Conecte o outro terminal do capacitor ao trilho positivo da placa de ensaio. Este capacitor ajuda a suavizar a tensão retificada, fornecendo uma tensão mais estável ao LED.

É assim que os componentes são conectados no circuito. Quando você alimenta o lado do transmissor (TX), a bobina TX gera um campo magnético variável, que induz uma tensão na bobina RX no lado do receptor (RX). Esta tensão induzida é retificada, suavizada e usada para alimentar o LED, demonstrando a transferência de energia sem fio de uma forma muito básica. Lembre-se de que esta é uma demonstração educacional e de baixo consumo de energia, não adequada para aplicações práticas de carregamento sem fio.