Sesiune de Comunicari 2014 Sandu Cristian EPA1
-
Upload
sandu-cristian -
Category
Documents
-
view
240 -
download
0
description
Transcript of Sesiune de Comunicari 2014 Sandu Cristian EPA1
Studiul Actual de Transmitere Wireless a Energiei
Electromagnetice Către un Telefon Mobil
Sandu Cristian
Prof. Dr.Ing. Mihai Iordache
Politehnica University of Bucharest [email protected]
Rezumat: În această lucrare se realizează
transferul wireless de energie către un telefon
mobil. Pentru a realiza acest transfer de putere
s-au utilizat două circuite, un circuit de trasnmisie
alimentat de la o sursa continuă cu o tensiune de
5V şi un curent de 2A şi încă un circuit folosit la
recepţia câmpului magnetic.
I. Introducere
Transferul wireless de energie reprezintă o
tehnologie potenţială pentru transferul
electricităţii/puterii între surse electrice şi receptoare
fără a folosi fire. Transmisia se face pe o distanţă la
care câmpul electromagnetic este suficient de
puternic pentru a oferi un transfer de putere
rezonabil. Acest lucru este posibil dacă atât
emiţătorul cât şi receptorul lucrează la rezonanţă.
Transmiterea wireless este utilă în cazurile în care
energia instantanee sau continuă este necesară, dar
legăturile prin fire sunt imposibile.
Fig.1. Turnul Wardenclyffe din Long Island, New
York de 1904 m [1].
Transmiterea wireless a revenit în atenţie în
anii '60 ai secolului trecut, printr-o demonstraţie a
unui elicopter miniatural alimentat prin microunde
emise de la sol. Unii au sugerat chiar că, într-o zi,
s-ar putea să alimentăm navele spaţiale prin
direcţionarea către ele a unor raze laser purtătoare de
energie. Mergând pe aceeaşi idee, multe teorii au
fost emise şi în explorarea posibilităţii de a transmite
energie la sol de către sateliţii orbitali, ce ar putea
stoca energia solară. Tranferul de energie sol-sol, pe
distanţe mari, ar solicita infrastructuri costisitoare,
iar grijile privitoare la siguranţa transmiterii energiei
prin microunde de mare putere au născut scepticism
faţă de această modalitate de alimentare.
Fig.2. Transmiterea wireless a energiei pe o distanţă
mică [1].
O altă posibilitate pentru alimentarea cu
energie fără cabluri este inducţia magnetică, cea mai
tentantă alternativă pentru aplicaţiile domestice. Un
câmp magnetic fluctuant (variabil în timp) care
parcurge o bobină poate induce un curent electric
într-o altă bobină apropiată.
Fig.3. Transmiterea wireless a energiei la distanţe
mai mari [1].
Este şi modalitatea prin care multe
dispozitive, precum periuţele de dinţi electrice şi
chiar unele telefoane mobile îşi reîncarcă bateriile
descărcate.
II. Receptorul de energie fără fir
necesar pentru încărcarea bateriei
telefonului mobil
Un IC cu un receptor de energie fără fir
(wireless) şi încărcător de baterie, oferă suportul
necesar pentru încărcarea contactelor dispozitivelor
care sunt dificil de accesat în orice alt mod.
Fig. 14. LTC4120 realizat într-un profil mic (0,75
mm), 16-pini 3 mm x 3 mm, cu suport metalic pe
spate, pentru o performantă termică excelentă. Este
garantat pentru o funcţionare între -40 ° C şi 125 °
C.
Încărcarea bateriei fără fir este o tehnică
întâlnită la alimentarea cu energie electrică a
dispozitivelor în locuri greu accesibile. Aceasta îi
permite produsului să poată fi schimbat în timp ce
acesta este închis într-o cutie sigilată, sau într-un
echipament aflat în mişcare sau în rotaţie, sau într-un
mediu curat sau unde serviciul de salubritate este
critic. LTC4120 (Fig. 14) este o componentă a
sistemului complet de transfer de putere fără fir,
constând din circuitul de transmisie, bobina de
transmisie, bobina receptoare şi circuitul de receptie,
precum şi un încărcător de baterie curent-
constant/tensiune-constantă. Figura 15 prezintă un
sistem simplificat de transfer de putere fără fir cu
încărcarea bateriei care foloseste LTC4120.
Fig. 15. Sistem de transfer al puterii, circuit de
transmisie (TX), bobina de transmitere (TX), bobina
receptoare (RX), şi LTC4120, circuitul de recepţie al
transferului de putere, circuit cu încărcător de
baterie current-constant/tensiune-constantă.
Aplicaţiile includ instrumente portabile,
senzori industriali / militari şi dispozitive similare în
medii dure, dispozitive medicale portabile,
dispozitive fizice mici şi dispozitive izolate electric.
Aceste sisteme oferă solutii, care sunt mult mai
simple decât cele care implementează standardul Qi,
cu beneficii suplimentare, inclusiv distanţa de
transmisie mai mare şi fără software-ul necesar.
Fig.16. Convertor DC-AC, bobine de transmisie /
recepţie, un rezonator serie reglat şi AC-DC redresor
pentru încărcarea bateriei Li-ion.
Circuitul din figura 16 este un sistem complet
funcţional de transfer al puterii fără fir utilizând un
convertor de bază, curent-rotativ pentru circuitul de
transmisie şi un LTC4120 pentru a controla un
convertor rezonator serie pentru circuitul de recepţie.
Bobina de recepţionare produce o tensiune între 12 V
şi 40 V, aceasta fiind tensiunea de intrare a LTC4120,
circuit ce incarcă. Caracteristicile sale de încărcare
sunt :
· Tensiune şi curent constant cu valoarea de 400mA
· Curentul de încărcare programabil
· Tensiune programabilă între 3.5 V şi 11 V cu o
precizie de ± 1 %
· Tensiune programabilă pentru mai multe tipuri de
baterii
· Precondiţionare a bateriei cu terminare în 30 min
· Controlul precis al pornirii/oprii
· Detectare baterie defectă
· Protecţie termică NTC
· Auto- reîncărcare
· Flag indicator încărcare şi detectare erori
· Oprire de siguranţa după două ore
După ce se termină procesul de încărcare , IC
semnalizează sfârşitul încărcării şi intră într-un mod
sleep, de curent redus . Caracteristica de auto-restart
începe un nou ciclu de încărcare în cazul în care
tensiunea bateriei scade cu 2,5% .
LC4120 fucţionează cu un transmiţător
rezonator discret sau cu un transmiţător produs de
PowerProxy. Acest transmiţător ofera avantajul că
poate încărca mai multe receptoare cu un singur
transmiţător şi poate detecta obiectele străine pentru a
preveni supraîncălziri în timpul transferului.
II.1. Descrierea circuitului
transmiţător
Transmiţătorul este un simplu transmiţător de
curent de tip push-pull capabil sa transmită 2W la
intrarea integratului LTC4120. Schema de bază a
transmiţătorului este prezentată în figura 16.
Tranzistoarele de comutaţie din acest transmiţător
sunt controlate de tensiunea tranzistorului opus, deci
nu este nevoie de un alt circuit de comandă. Circuitul
de control al tranzistoarelor este alcătuit dintr-un
rezistor, o diodă de oprire, un condesator pe poarta
tranzistorului şi o diodă Zener pentru fiecare
tranzistor.
Tensiunea diodelor Zener este aleasă astfel
încât aceasta să deschidă complet tranzistoarele şi în
acelaşi timp să realizeze şi protecţia la supratensiuni.
Limita curentului pe poarta tranzisotului este
dată de rezistențele R1 și R2 care sunt selectate în
conformitate cu tensiunile maxime V𝐷𝑆 ale lui
M1,M2 și curentului nominal ale diodelor Zener .
Formele de undă ale tensiunii de la bornele
bobinei LX sunt prezentate în figura 17.
Construcţia transmițătorului este simplă,
uşor de asamblat și de testat . Tabelul 1 prezintă
componentele folosite pentru a construi acest
transmițător. Frecvența de rezonanță a
transmițătorului trebuie să corespundă cu cea a
receptorului . Frecvență de operare se calculează cu
ajutorul urmatoarei forumule :
𝑓𝑜 = 1
2𝜋 𝐿𝑋𝐶𝑋
II.1.1. Recomandările de bază pentru
proiectarea transmiţătorului
Datorită câmpurilor magnetice de înaltă
frecvență generate de componentele electronice
folosite în acest circuit, există un potențial pentru
inducerea curenților turbionari în obiectele străine de
metal care sunt în raza câmpului produs de bobina
transmițătorului . Aceşti curenți turbionari pot duce
la la încălzirea obiectelor sau tensiuni mici induse în
aceste obiecte. Pentru a asigura că utilizatorii şi
dispozitivele nu sunt expuse la astfel de pericole, se
recomandă:
• Un sistem de detecţie termică sa fie integrat în
transmiţător. Acest sistem ar trebui să oprească
câmpul magnetic dacă o temperatură ridicată este
detectată.
• Testarea îndelungată a dispozitivelor electrice cu
scopul de a fi folosite cu transmiţătorul pentru a
asigura că nu se produce distrugerea acestora sau nu
este periculos pentru operatorul uman.
• Toate măsurările practice (de exemplu etichetare,
construcţie) trebuie luate în considerare pentru a se
asigura că dispozitivele care nu sunt destinate pentru
transmiţător să nu fie asezate deasupra bobinei Lx.
Fig. 17 : Formele de undă din sistem (cu receptor şi
sarcină de 1.7W). Tensiunea de drenă a lui M1
(CH1), tensiunea de drenă a lui M2 (CH4) şi
tensiunea alternativă de ieşire la bornele bobinei Lx.
II.2. Realizarea transferului de
energie wireless
Convertorul rezonator de tip push-pull,
prezentat în figura 16, este un exemplu de
transmiţător de putere care poate fi folosit cu
LTC4120. În timpul operării, transmiţătorul
generează un câmp magnetic alternativ, iar receptorul
primeşte putere din acel câmp magnetic.
Transmiţătorul generează eficient un curent alternativ
în bobina de transmisie. Acest circuit operează tipic
la frecvenţa de 131 kHz, chiar daca frecvenţa de
operare este dependentă de sarcină şi de cuplajul
dintre bobine. Pentru LX = 5,0 μH, şi CX = 0.3μF,
frecvenţa pentru circuitul transmiţător, este:
Acest transmiţător generează un curent
alternativ tipic de 2.5A RMS(valoare efectivă).
Receptorpul este alcătuit dintr-o bobina într-un
circuit rezonator urmat de un redresor şi LTC4210.
Receptorul este văzut ca o sarcină de catre bobina
transmiţătorului prin inductivitatea mutuală LR şi LX.
Impedanţa reflectată de receptor poate influenţa
frecvenţa de operare a transmiţătorului. În plus,
puterea emisă de transmiţător depinde de sarcina
receptorului. Acest circuit rezonator cuplat, alcătuit
din transmiţător şi încărcatorul cu LTC4120, oferă o
metodă eficientă de încărcare fără fir a unei baterii
pentru că puterea receptorului variază automat cu
puterea folosită la încărcarea bateriei.
LTC4120 include un sistem de control
dinamic al armonizarii (DHC), o tehnologie care
ofera optimizarea transferului wireless de putere într-
o varietate de condiţii în timp ce oferă protecţie la
supratemperatură şi supratensiune. Tehnologia DHC
este o metodă eficientă pentru reglarea tensiunii de
intrare a unui circuit rezonant cuplat magnetic pentru
transferul de putere fără fir. DHC-ul operează prin modularea
frecvenţei de rezonanţă a receptorului pentru reglarea
tensiunii de la intrarea LTC4120. Când tensiunea de
intrare a integratului este sub Vin, IC-ul permite
primirea unei puteri mai mari prin modificarea
frecvenţei de rezonanţă mai aproape de frecvenţa
transmiţătorului. Dacă tensiunea de intrare creşte
peste tensiunea Vin, IC-ul modifică frecvenţa de
rezonanţă departe de frecvenţa transmiţătorului, ceea
ce reduce puterea transmisă receptorului. Valoarea cu
care creşte sau scade puterea este o funcţie de cuplaj
magnetic, condensatorul de reglare, C2P, bobina
receptor, LR şi frecvenţa de operare.
Fig. 18. Componentele dinamice de control a
tensiunii de intrare într-o aplicaţie de transfer de
putere într-un circuit cuplat magnetic rezonant.
Figura 18 ilustrează componentele care
implementează funcţia DHC. Condensatorul C2S şi
bobina LR au rol de rezonator serie. Condensatorul
C2P şi pinul DHC al LTC4120 formează o rezonanţă
paralelă atunci când pinul DHC are impedanţă redusă
şi deconectează circuitul paralel când pinul DHC are
o impedanţă mare. C2P reglează rezonanţa
receptorului pentru a controla cantitatea de energie
disponibilă la intrarea LTC4120. C2P influenţează şi
puterea disipată în LTC4120 din cauza curentului
alternativ ce circulă prin pinul DHC.
DHC duce la economii semnificative de
energie pentru că puterea necesară emiţătorului este
ajustată în mod automat pentru cerinţele receptorului.
În plus, DHC reduce tensiunea redresată aplicată la
intrarea LTC4120 în condiţii de sarcină scazută
atunci când bateria este complet încărcată.
II.3. Încărcarea bateriei.
Caracteristici
În timpul ciclului de încărcare, un termistor
cu coeficient negativ de temperatură (NTC) permite
integratului să monitorizeze temperatura bateriei.
Dacă temperatura bateriei depăseşte o limită de
siguranţă, IC-ul opreşte încărcarea şi semnalizează o
eroare care spune că bateria este defectă până când
temperatura scade din nou sub limita admisă. Două
comparatoare monitorizează tensiunea la pinul NTC
pentru a determina limitele de temperatură. NTC-ul
este oprit dacă tensiunea pinului NTC al IC-ului este
sub 100 mV(VDIS).
Când tensiunea bateriei ajunge la o anumită
tensiune, un timer de siguranţă de 3 ore porneşte.
Dacă curentul de încărcare scade sub 10% din
curentul maxim programat, flag-ul de terminare
încărcare se declanşează, dar încărcarea continuă
până când timer-ul se termină. O dată ce flag-ul de
terminare încărcare se declanşează, LTC4120 opreşte
monitorizarea temperaturii bateriei. După terminarea
timer-ului, IC-ul intră într-un mod de sleep.
În modul sleep, IC-ul continuă să
monitorizeze tensiunea bateriei. Dacă această
tensiune scade sub 2.5% sub tensiunea maximă,
LTC4120 reîncepe încărcarea. Reîncărcarea automată
are un filtru intern de 0.5 ms pentru a preveni
pornirea unui nou ciclu de încărcare dacă tensiunea
bateriei scade datorită unei sarcini mărite.
LTC4120 recondiţionează prealabil bateriile
descărcate complet cu un curent de 10% din curentul
de încărcare maxim. Când tensiunea bateriei creşte
peste un anumit nivel, IC-ul porneşte încărcarea la
curent maxim de încărcare. Dacă tensiunea bateriei
rămâne sub un anumit nivel după 30 min, un flag de
baterie defectă se declansează şi încărcarea se
opreşte.
II. Etapele de proiectare a sistemului
de transmisie wireless
Ca în orice circuit electronic, se va începe cu
construcţia si proiectarea schemelor electronice,
pentru realizarea alimentarii wireless cu energie
electrică a unui telefon mobil. După proiectarea
schemelor electrice se va trece la procurarea
componentelor electronice. Principala componentă
reprezintă LTC4120, fiind şi cel mai greu circuit
integrat de cumpărat, acesta fiind comandat din
China. Această componentă este prezentată în
urmatoarea figură.
Fig.19. LTC4120
În continuare se vor procura toate
componentele electronice şi se va trece la realizarea
circuitelor electronice.
III. Realizarea practică a
circuitelor şi obţinerea rezultatelor
experimentale
Primul pas pe care l-am efectuat înainte de a
începe realizarea celor două circuite (circuitul
transmiţător şi circuitul receptor) a fost acela de a
asigura o sursă de alimentare, care să poată realiza
alimentarea circuitului transmiţător cu o tensiune de
5V, curent continuu şi un curent de 2A.
Pentru alimentarea circuitului am ales o
sursă de tensiune de la un computer, întrucât aceasta
furnizează, la ieşire, 3 tensiuni printre care şi una de
5V.
Dupa cum bine ştim, orice sursă de la orice
calculator chiar daca este alimentată, la ieşire nu va
furniza nicio tensiune atât timp cât aceasta nu este
pornită. O astfel de sursă este pornită atunci când se
realizează un scurt între pinul verde (power on) şi un
pin negru care este masa. Configuraţia pinilor se
poate observa în figura de mai jos.
Fig. 21. Configuraţia pinilor unei surse de
alimentare a unui computer.
Pentru a realiza această pornire a sursei şi
totodata pentru a o putea controla am conectat un
întreruptor pe sursa de tensiune care să realizeze acest
contact între pinul verde şi pinul negru ori de câte ori
dorim sa obţinem o tensiune la ieşire. Totodata am
conectat şi un led care să indice prezenţa tensiunii la
ieşire şi că circuitul este în prezenţa tensiunii.
Fig. 22. Sursa de tensiune utilizată împreună cu
modificările menţionate mai sus.
Fig. 23. Sursa de tensiune utilizată.
Următorul pas dupa asigurarea unei surse de
alimentare şi modificarea acesteia pentru circuitul de
transmisie a urmat proiectarea şi construirea acestui
circuit.
Schema electronică a circuitului a fost
realizată într-un program profesional numit Isis
Professional.
În figura de mai jos este prezenta schema
acestui circuit împreună cu piesele şi valorile
acestora.
Fig. 24. Schema electrică a circuitului transmiţător.
Pe bază acestei scheme s-a putut obţine o
vizualizare 3D a viitorului nostru circuit.
Fig. 25. Imaginea 3D a schemei realizate.
Realizarea schemei de mai sus a reprezentat
primul pas în proiectarea acestui circuit, deoarece
schema de mai sus trebuie introdusă in programul
Proteus pentru a se realiza circuitul care va fi
imprimat pe un cablaj cu un singur strat.
Schema circuitului care va fi imprimat pe un
cablaj este cea de jos, în care se vor elimina
componentele si vom ramâne doar cu traseul marcat
cu culoarea albastră.
Fig. 26. Schema finală a circuitului.
Circuitul de mai sus a fost imprimat pe o
hârtie fotografică şi după s-a trecut la imprimarea
acestuia pe cablajul de mai jos.
Fig. 27. Cablajul circuitului împreună cu piesele
acestuia .
Imprimarea circuitului pe un cablaj
constă în imprimarea acestuia pe o suprafaţă lucioasă,
de preferabil o hârtie fotografică, întrucât cerneală
după această hârtie se poate îndepărta mai uşor şi
astfel se imprimă mai bine pe cablaj (excluzând
întreruperile traseelor). Pentru imprimarea cernelii pe
cablaj se poate utiliza un fier de călcat, astfel încât
temperatura mare furnizată de acesta să treacă prin
hârtia fotografică, iar în urma schimbului de căldura
hărtia se va lipi foarte bine de cablaj. După ce s-a
ţinut fierul de călcat aproximativ 5 minute pe această
suprafaţă, aceasta se introduce într-un recipient cu
apă rece pentru a se răci şi a se îndepărta hârtia
rămânând doar cerneala pe cablaj.
Fig. 28. Circuitul imprimat .
După curăţarea hârtiei foarte bine de pe
cablajul imprimat, acesta se va introduce într-o
soluţie numită clorură ferică pentru corodarea
acestuia astfel încât circuitul din cerneala se va
transforma într-un circuit conductor din cupru.
Fig. 29. Clorură ferică.
După scoaterea cablajului din acea soluţie s-
a trecut la curaţarea acestuia, la realizarea unor găuri
cu un burghiu de un 1mm pentru putea introduce
componentele electrice.
Ultimul pas a fost alcătuit din lipirea
pieselor pe acest cablaj şi construirea bobinei
transmiţătoare. Acestă bobină are valoarea de 5uH,
iar pentru a calcula numărul de spire am apelat la un
site, în urma căruia am introdus valoarea bobinei pe
care doream sa o obţinem, diametrul bobinei şi sârma
folosită, iar în urma acestora am obţinut un anumit
număr de spire.
Fig. 30. Calculul bobinei transmiţătoare.
Diametrul bobinei a fost ales întâmplător
precum şi grosimea sârmei. Aşadar pentru a o valoare
a bobinei de 5uH, am construit 9 spire pentru un
diametru de 3.5 cm.
În final s-a trecut la lipirea componentelor şi
a bobinei, rezultând circuitul de mai jos.
Fig. 31. Circuitul transmiţător.
După realizarea acestui circuit a urmat
partea de teste. Primul test realizat înainte de a
alimenta circuitul cu tensiune a fost de a verifica dacă
traseele sau legăturile au fost realizate corect pentru a
nu provoca un scurt care să ducă la stricarea acestuia.
Verificând acest lucru, am trecut la alimentarea lui şi
totodata am realizat un mic cablaj alcătuit dintr-un
led, o rezistenţă, un condensator şi binenţeles o
bobină pentru a observa dacă bistabilul nostru poate
transmite energie către un astfel de circuit.
Fig. 32. Circuitul de probă.
Având ambele circuite realizate le-am putut
apropia pentru a se realiza acest cuplaj magnetic în
urma căruia se realizează un mic transfer de energie.
Primul test a fost realizat la o distanţă de 10
cm. La această distanţănu se realizează un transfer
suficient de energie astfel încât ledul nostru să fie
aprins.
Fig. 33. Primul test realizat.
Următorul test a fost acela de a micşora
distanţa dintre cele două bobine, în urma cărora am
observat un transfer wireless de energie, aprinzându-
se asftfel ledul.
Fig. 34. Al doilea test realizat
Primele teste realizate a reprezentat o reuşită
al acestui bistabil şi pentru a trece la verificarea
acestuia din alte puncte de vedere tehnice, precum
frecvenţă şi tensiune am apelat la ajutorul unui
osciloscop.
Pentru măsurarea frecvenţei am construit o
bobina suplimentară având o valoare de 47uH
(conform circuitului nostru final), cu un diametru de
6.5cm , o sârmă de 0.5mm si un număr de spire de
23. Am alimentat circuitul de transmisie al energie,
am legat borna osciloscopului la această bobină si ne-
am apropiat cu aceasta la o distanţă de aproximtiv 5-6
cm faţă de circuitul transmiţător. În urma acestora am
obţinut o frecvenţă de 128 kHz (figura 31).
Se poate observa în partea introductivă că
frecvenţa obţinută de producătorul acestui circuit este
de 130 kHz. Pot spune ca m-am apropiat foarte mult
de valoarea acestora, iar acei 2 kHz se pot datora
componentelor diferite alese, întrucât eu am ales să
lucrez cu componente „through hole”, pe când dânşii
au lucrat cu componente SMD. O altă cauză poate fi
datorată toleranţelor ridicate unor piese alese de
mine, deoarece la astfel de piese electronice
tolerantele pot fi mai ridicate decât la componentele
SMD. În final o altă cauză poate fi datorată
proiectării cablajului, pentru că s-a ales o distanţă
puţin mai mare între piese.
Fig. 35. Frecvenţa obţinută de cuplajul magnetic.
Un ultim test care s-a realizat la acest circuit
a fost acela de a măsura căderea de tensiune pe
bobina circuitului transmiţător. Din imaginea de mai
jos se poate observa că s-a înregistrat de o valoare de
1V.
Fig. 36. Tensiunea vârf – vârf a bobinei
transmiţătoare.
După ce s-au realizat toate verificările
asupra sursei de tensiune şi a circuitului transmiţător,
că acestea funcţionează perfect, s-a trecut la
realizarea ultimului circuit, circuitul receptor, care va
fi amplasat pe capacul telefonului mobil.
S-a început mai întâi cu proiectarea schemei.
Fig. 37. Schema electrică a circuitului receptor.
Importând această schemă în programul
Proteus, am putut realiza traseele electrice care vor fi
imprimate în final pe cablaj.
Fig. 38. Traseele electrice ale circuitului.
Acest program electronic oferă posibilitatea
de a vizualiza şi 3D circuitul realizat.
Fig. 39. Imaginea 3D a schemei realizate.
În imaginea de mai sus, se pot observa în
centrul circuitului nişte pini care au rolul de a conecta
un circuit suplimentar care reprezintă, aşa zisul
nucleu al circuitului, deoarece reprezintă principala
componentă al acestui transfer de energie către un
dispozitiv mobil, întrucât controlează părţile tehnice
ale transferului de energie, precum tensiunea şi
temperatura acumulatorului.
În figura de mai jos este prezentat circuitul
integrat LTC4120 lipit pe un circuit adaptor.
Fig. 40. Circuitul integrat LTC4120 lipit pe un
circuit adaptor.
După realizarea schemei circuitului
electronic am trecut la imprimarea acestuia pe un
cablaj din sticlotextolit, cu un singur strat. Acesta,
înainte de a se imprima respectiva schema a fost
curăţat cu un pic de alcool izopropilic si cu smilgher
fin.
Fig. 41. Cablajul din sticlotextolit .
Prin intermediul unei hârtiei fotografice s-a
putut printa schema electrică, urmând sa fie
imprimată cu ajutorul fierului de călcat pe cablaj.
După imprimarea cernelei pe cablaj s-a
introdus circuitul în clorura ferică pentru un timp de
aproximativ 3 ore.
Fig. 42. Cablajul rezultat în urma introducerii în
clorura ferică .
Finalul acestei proceduri de imprimare a
schemei electrice a fost acela când cablajul a fost
scos din clorura ferică, curăţat din nou cu un smilgher
fin şi un pic de alcool izopropilic.
Următorul pas a fost alcătuit din realizarea
traseelor electrice cu ajutorul staţiei de lipit şi cu
ajutorul fludorului.
Fig. 43. Trasarea circuitelor electrice cu fludor peste
suprafaţa din cupru .
În final am realizat circuitul complet, lipind
toate componentele electronice şi inclusiv bobina de
47 uH , cu un diametru de 3mm, grosimea sărmei de
0.5mm şi numărul spirelor de 23, a căror valori le-am
obţinut cu ajutorul aceluiaşi site ca în cazul
circuitului transmiţător.
Fig. 44. Circuitul receptor .
În figura de mai sus putem observa circuitul
receptor împreună cu componenta principală,
circuitul integrat LTC4120.
Fig. 45. Circuitul receptor .
Circuitul receptor a fost realizat în totalitate
din componente SMD, reuşind astfel să proiectăm un
circuit de dimensiuni mai mici .
Fig. 46. Schema proiectului final.
În poza de mai sus, putem observa circuitul
final alcătuit din cele două părţi, transmiţătoare şi cea
receptoare.
IV. Concluzii
Transferul wireless de energie reprezintă o
tehnologie experimentală folosită pentru a transmite
electricitate între surse electrice şi receptori fără a
folosi fire. Această modatalitate de transmisie, pot
spune că este foate utilă pentru unele dispozitive
întrucât pentru alimentarea acestora trebuie străbătute
diverse medii greu accesibile.
În această lucrare, s-a pus accentul pe
încărcarea unui telefon mobil folosind tehnologia
wireless. Pentru realizarea acestor circuite s-au
realizat diverse scheme prenzentate pe parcursul
lucrării.
Prima etapă din realizarea acestui proiect a
reprezentat cumpărarea componentelor necesare
realizării acestui circuit. O mică problemă a
constituit-o circuitul integrat întrucât acesta în
Europa este disponibil doar în cantităţi mai mari,
astfel fiind nevoit să comand integratul din China şi
asteptând o perioada mai mare de timp pentru
livrarea acestuia.
Din păcate aceasta soluţie de transmisie a
energiei către telefoanele mobile nu e implementată
la un nivel foarte ridicat deoarece un încărcător
wireless este mult mai scump decât unul normal, iar
în al doilea rând un astfel de încărcător wireless se
transportă la fel cum se transportă şi încărcătorul
tradiţional.
A doua etapă a avut la bază realizarea
cablajelor şi lipirea componentelor pe acestea, iar în
final ultima etapa fiind alcatuită din realizarea
testelor de funcţionalitate.
Astfel, acasă sau la locul de muncă
încărcarea wireless este practic inutilă, întrucât într-o
astfel de situaţie este foarte probabil ca încărcătorul
tradiţional să fie la îndemână, iar atunci când sunteţi
pe drum oricum aveţi nevoie de o priză.
Singurul potenţial pe care îl pot accentua
este montarea unor încărcătoare wireless în locuri
precum scoli, magazine, restaurante sau cluburi, unde
de regulă nu ai încărcătorul tradiţional cu tine, însă
este prea puţin pentru ca această tehnologie să se
dezvolte cu adevărat.
În concluzie, până la apariţia unei soluţii de
încărcare wireless cu adevărat fără cabluri, va trebui
sa astemptam, pana cand tehnologia ne va putea oferi
aceasta solutie.
V. Bibliografie
[1] Lucia Dumitriu, Mihai Iordache,Lucian
Petrescu, Transferul de putere prin tehnologia
wireless , Laborator, Facultatea de Energetica, UPB.
Link:
http://scss.elth.pub.ro/scss%202011/L5.pdf
[2] Johnson I. Agbinya, Wireless Power Transfer,
River Publishers 2012
[3] Catalog LTC4120. Link:
http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/4120
fa.pdf
[4] Transferul wireless de energie folosind
LTC4120. Link:
http://cds.linear.com/docs/en/application-
note/AN138f.pdf
[5] Încărcarea wireless a unei baterii. Link:
http://powerelectronics.com/pmics/wireless-
power-receiver-supports-contactless-battery-
charging?page=1