Jak działa bezprzewodowe ładowanie smartfona? 21 sierpnia 2016 r
Obecnie coraz częściej słyszę o ładowaniu bezprzewodowym. Cztery miesiące temu, kiedy szukałem siebie nowe auto, widziałem Kia Sportage z taką wbudowaną ładowarką. Pomyślałem też, dla kogo to jest przeznaczone, tylko dla kilku? Wydawało się, że do tego trzeba mieć jakiś fajny model telefonu albo jakiś drogi sprzęt. Okazuje się jednak, że mój telefon też średni koszt obsługuje tę technologię. Myślałem o tym, w ogóle nie wiem, jak to działa. Wydawało mi się, że ta technologia jest jeszcze dość „daleka” od przeciętnego człowieka, ale jest już blisko i całkowicie dostępna.
Przyjrzyjmy się bliżej...
Okazuje się, że zasada działania ładowarki bezprzewodowej jest bardzo prosta – wystarczy położyć gadżet na specjalnym panelu, aby się naładował. Akcesorium opiera się na zasadzie działania cewki indukcyjnej.
Bezprzewodowe szczoteczki do zębów od dawna korzystają z ładowania bezprzewodowego. Technologia ta tradycyjnie borykała się z problemami związanymi z niską wydajnością i powolnym ładowaniem, ale nie były to krytyczne wady w przypadku szczoteczki do zębów lub elektrycznej maszynki do golenia, których używasz tylko przez kilka minut dziennie. Korzystanie z ładowania indukcyjnego jest bezpieczniejsze z tego punktu widzenia, że nie ma miejsca na zwarcie przewodu i nie dotkniesz przypadkowo mokrymi rękami obszarów o słabej izolacji.
Ta metoda przekazywania energii stała się ostatnio bardzo popularna. W 2015 roku popularna na całym świecie marka rozpoczęła sprzedaż mebli, które miałyby wbudowany moduł ładowania bezprzewodowego. Dziś wszystkie flagowe modele smartfonów obsługują Qi.
Oczekuje się, że nadajniki, czyli moduły, wkrótce znajdą się na lotniskach, w restauracjach, kinach, fastfoodach, centra handlowe, które pozwolą Ci naładować telefony i tablety w dowolnym momencie. Tak naprawdę ułatwi to życie użytkownikom gadżetów mobilnych. Wkraczamy w nową erę, w której nie ma konieczności noszenia wszędzie ze sobą przewodowych ładowarek do wszystkich urządzeń, z których korzystamy.
Standard zasilania bezprzewodowego nazywa się Qi. W rosyjskiej transkrypcji słowo to wymawia się jako „Qi”. Standard nosi tę nazwę na cześć terminu filozofii Wschodu i oznacza przepływ energii. Został opracowany przez konsorcjum Wireless Electromagnetic Power Consortium WPC. Organizacja ta zrzesza światowych producentów elektroniki i stawia sobie ważne zadanie – ujednolicenie procesu ładowania gadżetów metodą indukcyjną. W najbliższej przyszłości wszystkie urządzenia będzie można ładować bez konieczności podłączania do sieci. To niezwykle wygodne. Każdy z nas przynajmniej raz spotkał się z sytuacją, w której smartfon się rozładował. Musimy pilnie znaleźć wyjście. Już niedługo moduły ładowania bezprzewodowego pojawią się we wszystkich miejscach publicznych, a także w domu każdego użytkownika.
W domu możesz po prostu umieścić moduł w dogodnym miejscu, a on nigdy się nie zgubi, w przeciwieństwie do przewodowego „ładowania”. Wystarczy położyć na nim gadżet i chwilę poczekać, aż pojemność baterii się uzupełni. Zasada działania bezprzewodowego „ładowania” opiera się na właściwościach cewki indukcyjnej służącej do przesyłania prądu elektrycznego. Na szkolnym kursie fizyki uczono nas, że gdy cewka indukcyjna jest podłączona do źródła zasilania, pojawia się w niej pole magnetyczne prostopadłe do zwojów cewki. Jeśli więc umieścimy dwie cewki w zasięgu pola magnetycznego i jednocześnie jedną z nich podłączymy do źródła zasilania, to w drugiej cewce pojawi się napięcie. Ważne jest, aby wziąć pod uwagę fakt, że dwie cewki indukcyjne nie powinny nigdy się stykać. Tę prostą zasadę stosuje się w działaniu ładowarek bezprzewodowych obsługujących technologię Qi.
Istnieją dwie odmiany standardu Qi. Pierwszy polega na ładowaniu przy małej mocy - 5 watów, a drugi - przy dużej mocy - 120 watów. Qi o dużej mocy nie jest obecnie produkowane przez producentów ze względu na czynniki obiektywne. Używając Qi o mocy 120 W, możesz ładować swój laptop. Qi o mocy 5 watów służy do uzupełniania pojemności baterii tabletów i telefonów. Należy zauważyć, że tablety i smartfony wymagają różnych amperaży. Bezprzewodowy Ładowarka dla telefonu wytwarza prąd o natężeniu 1 ampera, a dla tabletu - 2 ampery. Wybierając akcesorium, należy zwrócić uwagę na te cechy.
Nowoczesna ładowarka bezprzewodowa składa się z dwóch elementów. Jeden z nich jest wbudowany bezpośrednio w gadżet, obsługujący Qi i nazywany jest odbiornikiem ładowania bezprzewodowego. Zasadniczo jest to odbiornik, który przewodzi prąd elektryczny do akumulatora. Drugi element nazywany jest nadajnikiem. Jeśli masz na myśli zakup bezprzewodowego „ładowacza”, mówimy o nadajniku. Występują w różnych kształtach i rozmiarach. Najpopularniejszymi typami są przetworniki okrągłe i prostokątne.
Aby lepiej zrozumieć, jak działa ładowanie bezprzewodowe, należy wziąć pod uwagę, że pole magnetyczne może przesyłać nie tylko prąd elektryczny, ale także dane o bajtach i bitach, co wzięli pod uwagę twórcy standardu Qi. Interakcja pomiędzy cewkami nastąpi dopiero w momencie, gdy gadżet z wbudowanym nadajnikiem znajdzie się blisko nadajnika. Jeśli akcesorium do ładowania gadżetu działa w tle, to impuls wysyłany co 0,4 sekundy przez nadajnik nie spowoduje zmiany napięcia w cewce wbudowanej w nadajnik. Możemy stwierdzić, że nowoczesne akcesorium potrafi rozpoznać, w jakim trybie ma działać. Gdy tylko smartfon znajdzie się w pobliżu w odległości kilku centymetrów, napięcie w cewce indukcyjnej gwałtownie spadnie, a urządzenie przejdzie w tryb aktywnej pracy. Gdy tylko bateria smartfona zostanie naładowana, odpowiedni sygnał przełączy ładowarkę w tło. Możemy stwierdzić, że nowoczesne akcesoria bezprzewodowe służące do uzupełniania pojemności baterii są energooszczędne.
Jeszcze więcej wykresów i formuł
Niektórzy użytkownicy błędnie uważają, że bezprzewodowe ładowanie Qi może być szkodliwe dla zdrowia. Faktem jest, że promieniowanie magnetyczne nie jest jonizujące. Pod względem działania na organizm przypomina sygnał telefonu komórkowego, sygnał Wi-Fi lub sygnał radiowy. Jednocześnie sygnał sieci komórkowej pochodzący z wieży jest silniejszy i ciągły, a promieniowanie elektromagnetyczne zanika natychmiast po naładowaniu baterii smartfona. Moc ładowarek bezprzewodowych wynosi 5 watów. Nie wystarczy mieć wpływ na organizm ludzki. O negatywnym wpływie możemy mówić tylko wtedy, gdy moc takich urządzeń wynosi 120 watów. Ale takie modele nie są produkowane na skalę przemysłową. To wyjaśnia brak bezprzewodowych ładowarek do laptopów. Warto wiedzieć, że technologia bezprzewodowego ładowania akumulatorów jest od dawna stosowana w wielu modelach golarek elektrycznych i elektrycznych szczoteczek do zębów, co po raz kolejny potwierdza jej bezpieczeństwo.
Horyzont
Ładowanie indukcyjne może być wygodne, ale problemem jest krótki zasięg. To drastycznie zmniejsza użyteczność tej technologii. Czy to się zmieni? Może. Przeprowadzono wiele badań nad potencjałem ładowania bezprzewodowego i poczyniono postępy w zakresie zasięgu w różnych technologiach. Lasery, kuchenki mikrofalowe i mocniejsze opcje ładowania indukcyjnego umożliwiły osiągnięcie większych odległości transmisji. Wady uniemożliwiają rozprzestrzenianie się tego zbyt silnego promieniowania powyższych technologii. Możesz się poparzyć lub coś gorszego. Trudno powiedzieć, kto przejmie palmę na tym rynku. Pierwszym kandydatem jest Apple, bo firma opatentowała urządzenie, które podobno może ładować z odległości nawet jednego metra. Bez przerwy poszukuje się także Wireless Power Consortium najlepsze opcje. Jest też firma Intel, która niedawno ogłosiła, że pracuje nad technologią zintegrowanych urządzeń magnetycznych, które zmieszczą się we wnętrzu laptopa i będą rozprowadzać energię do pobliskich smartfonów i urządzeń peryferyjnych.
źródła
Jak ładuje się akumulator? Czy obwód tego urządzenia jest skomplikowany, czy nie, aby wykonać urządzenie własnymi rękami? Czy różni się zasadniczo od tego, co jest stosowane w telefonach komórkowych? Na wszystkie pytania postawione w dalszej części artykułu postaramy się odpowiedzieć.
Informacje ogólne
Bateria odgrywa bardzo ważną rolę w funkcjonowaniu urządzeń, zespołów i mechanizmów, które do działania wymagają prądu. Więc w pojazdy pomaga uruchomić silnik samochodu. A w telefonach komórkowych baterie umożliwiają nam wykonywanie połączeń.
Ładowanie akumulatora, obwód i zasada działania tego urządzenia omawiane są nawet na szkolnych zajęciach z fizyki. Niestety, zanim ukończą szkołę, znaczna część tej wiedzy zostaje zapomniana. Dlatego śpieszymy z przypomnieniem, że działanie akumulatora opiera się na zasadzie różnicy napięcia (potencjału) pomiędzy dwiema płytkami, które są specjalnie zanurzone w roztworze elektrolitu.
Pierwsze baterie były miedziano-cynkowe. Ale od tego czasu znacznie się poprawiły i zmodernizowały.
Jak działa bateria?
Jedynym widocznym elementem każdego urządzenia jest obudowa. Zapewnia jednolitość i integralność projektu. Należy zauważyć, że nazwę „akumulator” można w pełni zastosować tylko do jednego ogniwa akumulatora (nazywa się je również bankami), a dla tego samego standardowego akumulatora samochodowego 12 V jest ich tylko sześć.
Wróćmy do ciała. Stawiane są mu surowe wymagania. Zatem powinno być:
- odporny na agresywne chemikalia;
- w stanie wytrzymać znaczne wahania temperatury;
- z dobrą odpornością na wibracje.
Wszystkie te wymagania spełnia nowoczesny materiał syntetyczny - polipropylen. Bardziej szczegółowe różnice należy podkreślać jedynie podczas pracy z konkretnymi próbkami.
Zasada działania
Jako przykład przyjrzymy się akumulatorom kwasowo-ołowiowym.
Kiedy na terminalu znajduje się obciążenie, zaczyna zachodzić reakcja chemiczna, której towarzyszy wyzwolenie prądu. Z czasem bateria się rozładuje. Jak jest przywrócony? Czy jest prosty obwód?
Ładowanie akumulatora nie jest trudne. Należy przeprowadzić proces odwrotny - na zaciski doprowadzany jest prąd, ponownie zachodzą reakcje chemiczne (przywracany jest czysty ołów), co w przyszłości umożliwi użytkowanie akumulatora.
Ponadto podczas ładowania wzrasta gęstość elektrolitu. W ten sposób akumulator odzyskuje swoje pierwotne właściwości. Im lepsza technologia i materiały użyte do produkcji, tym więcej cykli ładowania/rozładowania może wytrzymać akumulator.
Jakie istnieją obwody elektryczne do ładowania akumulatorów?
Klasyczne urządzenie składa się z prostownika i transformatora. Jeśli weźmiemy pod uwagę to samo akumulatory samochodowe przy napięciu 12 V, wówczas ładowarki do nich mają stały prąd około 14 V.
Dlaczego tak jest? Napięcie to jest niezbędne, aby prąd mógł przepływać przez rozładowany akumulator samochodowy. Jeśli on sam ma 12 V, to urządzenie o tej samej mocy nie będzie w stanie mu pomóc, dlatego przyjmują wyższe wartości. Ale we wszystkim, co musisz wiedzieć, kiedy się zatrzymać: jeśli zbytnio zwiększysz napięcie, będzie to miało szkodliwy wpływ na żywotność urządzenia.
Dlatego jeśli chcesz zrobić urządzenie własnymi rękami, musisz poszukać odpowiednich schematów ładowania akumulatorów samochodowych do samochodów. To samo tyczy się innych technologii. Jeśli potrzebny jest obwód ładowania, potrzebne jest urządzenie 4 V i nic więcej.
Proces odzyskiwania
Załóżmy, że masz obwód do ładowania akumulatora z generatora, zgodnie z którym urządzenie zostało zmontowane. Akumulator jest podłączony i proces odzyskiwania rozpoczyna się natychmiast. W miarę postępu urządzenia będą rosły. Wraz z nim spadnie prąd ładowania.
Kiedy napięcie zbliża się do maksymalnej możliwej wartości, proces ten praktycznie w ogóle nie zachodzi. Oznacza to, że urządzenie zostało pomyślnie naładowane i można je wyłączyć.
Należy upewnić się, że prąd akumulatora wynosi tylko 10% jego pojemności. Ponadto nie zaleca się przekraczania tej liczby ani jej zmniejszania. Jeśli więc pójdziesz pierwszą ścieżką, elektrolit zacznie parować, co znacząco wpłynie maksymalna pojemność i żywotność baterii. Na drugiej ścieżce niezbędne procesy nie będą zachodzić z wymaganą intensywnością, dlatego też procesy negatywne będą kontynuowane, choć w nieco mniejszym stopniu.
Ładowarka
Opisane urządzenie można kupić lub zmontować własnymi rękami. W przypadku drugiej opcji będziemy potrzebować obwodów elektrycznych do ładowania akumulatorów. Wybór technologii, w jakiej zostanie wykonany, powinien być uzależniony od tego, jakie akumulatory są celem. Będziesz potrzebować następujących komponentów:
- (zaprojektowany na kondensatorach balastowych i transformatorze). Im wyższy wskaźnik można osiągnąć, tym większy będzie prąd. Generalnie powinno to wystarczyć, aby ładowanie zadziałało. Ale niezawodność tego urządzenia jest bardzo niska. Jeśli więc styki zostaną zerwane lub coś zostanie pomieszane, zarówno transformator, jak i kondensatory ulegną awarii.
- Zabezpieczenie w przypadku podłączenia „złych” biegunów. Aby to zrobić, możesz zbudować przekaźnik. Zatem połączenie warunkowe opiera się na diodzie. Jeśli pomylisz plus i minus, prąd nie przejdzie. A ponieważ jest do niego podłączony przekaźnik, zostanie pozbawiony zasilania. Ponadto obwód ten można stosować z urządzeniem opartym zarówno na tyrystorach, jak i tranzystorach. Należy go podłączyć do przerwy w przewodach, którymi samo ładowanie jest połączone z akumulatorem.
- Automatyka, jaką powinno posiadać ładowanie akumulatora. Obwód w tym przypadku musi zapewniać, że urządzenie będzie działać tylko wtedy, gdy będzie naprawdę potrzebne. W tym celu rezystory zmieniają próg odpowiedzi diody sterującej. Akumulatory 12 V uważa się za w pełni znamionowe, gdy ich napięcie mieści się w granicach 12,8 V. Dlatego ten wskaźnik jest pożądany dla tego obwodu.
Wniosek
Przyjrzeliśmy się więc, czym jest ładowanie akumulatora. Obwód tego urządzenia można wykonać na jednej płytce, ale należy zauważyć, że jest to dość skomplikowane. Dlatego są wykonane wielowarstwowo.
W ramach artykułu zwrócono uwagę na różne schematy obwodów, które wyjaśniają, jak w rzeczywistości ładowane są akumulatory. Ale musisz zrozumieć, że są to tylko ogólne obrazy, a bardziej szczegółowe, ze wskazaniami zachodzących reakcji chemicznych, są specyficzne dla każdego rodzaju baterii.
Zdjęcie przedstawia domowej roboty automatyczną ładowarkę do ładowania akumulatorów samochodowych 12 V prądem do 8 A, zamontowaną w obudowie z miliwoltomierza B3-38.
Dlaczego musisz ładować akumulator w samochodzie?
ładowarka
Akumulator w samochodzie ładowany jest za pomocą generatora elektrycznego. Do ochrony sprzętu i urządzeń elektrycznych przed wysokim napięciem generowanym przez generator samochodowy, po nim instalowany jest regulator przekaźnikowy, który ogranicza napięcie do sieć pokładowa samochód do 14,1±0,2 V. Do pełnego naładowania akumulatora wymagane jest napięcie co najmniej 14,5 V.
Tym samym niemożliwe jest pełne naładowanie akumulatora z agregatu prądotwórczego i przed nadejściem mrozów konieczne jest doładowanie akumulatora z ładowarki.
Analiza obwodów ładowarki
Schemat wykonania ładowarki z zasilacza komputerowego wygląda atrakcyjnie. Schematy strukturalne zasilaczy komputerowych są takie same, ale elektryczne są inne, a modyfikacja wymaga wysokich kwalifikacji radiotechnika.
Zainteresował mnie obwód kondensatora ładowarki, wydajność jest wysoka, nie generuje ciepła, zapewnia stabilny prąd ładowania niezależnie od stanu naładowania akumulatora i wahań w sieci zasilającej, a także nie boi się mocy wyjściowej zwarcia. Ale ma to również wadę. Jeśli podczas ładowania zerwie się kontakt z akumulatorem, napięcie na kondensatorach wzrośnie kilkukrotnie (kondensatory i transformator tworzą rezonansowy obwód oscylacyjny z częstotliwością sieci) i przebiją się. Należało wyeliminować tylko tę jedną wadę, co udało mi się zrobić.
W rezultacie powstał obwód ładowarki pozbawiony wyżej wymienionych wad. Od ponad 16 lat ładuję dowolne akumulatory kwasowe przy napięciu 12 V. Urządzenie działa bez zarzutu.
Schemat ideowy ładowarki samochodowej
Pomimo pozornej złożoności obwód domowej ładowarki jest prosty i składa się tylko z kilku kompletnych jednostek funkcjonalnych.
Jeśli obwód do powtórzenia wydaje Ci się skomplikowany, możesz złożyć kolejny, który działa na tej samej zasadzie, ale bez funkcji automatycznego wyłączania, gdy akumulator jest w pełni naładowany.
Obwód ogranicznika prądu na kondensatorach balastowych
W samochodowej ładowarce kondensatorowej regulację wielkości i stabilizację prądu ładowania akumulatora zapewnia się poprzez połączenie kondensatorów balastowych C4-C9 szeregowo z uzwojeniem pierwotnym transformatora mocy T1. Im większa pojemność kondensatora, tym większy prąd ładowania akumulatora.
W praktyce jest to pełna wersja ładowarki, za mostkiem diodowym można podłączyć akumulator i ładować go, ale niezawodność takiego układu jest niska. Jeśli kontakt z zaciskami akumulatora zostanie zerwany, kondensatory mogą ulec uszkodzeniu.
Pojemność kondensatorów, która zależy od wielkości prądu i napięcia na uzwojeniu wtórnym transformatora, można w przybliżeniu określić za pomocą wzoru, ale łatwiej jest nawigować, korzystając z danych w tabeli.
Aby regulować prąd i zmniejszać liczbę kondensatorów, można je łączyć równolegle w grupach. Moje przełączanie odbywa się za pomocą przełącznika dwubelkowego, ale można zainstalować kilka przełączników dźwigniowych.
Obwód ochronny
z nieprawidłowego podłączenia biegunów akumulatora
Obwód zabezpieczający przed odwróceniem polaryzacji ładowarki, gdy nie jest prawidłowe połączenie podłączenie akumulatora do zacisków odbywa się za pomocą przekaźnika P3. W przypadku nieprawidłowego podłączenia akumulatora dioda VD13 nie przepływa prądu, przekaźnik jest odłączony od zasilania, styki przekaźnika K3.1 są rozwarte i do zacisków akumulatora nie płynie prąd. Po prawidłowym podłączeniu przekaźnik zostaje załączony, styki K3.1 są zwarte, a akumulator zostaje podłączony do obwodu ładowania. Ten obwód zabezpieczający przed odwrotną polaryzacją może być używany z dowolną ładowarką, zarówno tranzystorową, jak i tyrystorową. Wystarczy podłączyć go do przerwy w przewodach którymi akumulator jest połączony z ładowarką.
Układ do pomiaru prądu i napięcia ładowania akumulatora
Dzięki obecności przełącznika S3 na powyższym schemacie, podczas ładowania akumulatora można kontrolować nie tylko wielkość prądu ładowania, ale także napięcie. Na najwyższa pozycja S3, mierzony jest prąd, na dole - napięcie. Jeśli ładowarka nie jest podłączona do sieci, woltomierz pokaże napięcie akumulatora, a podczas ładowania akumulatora napięcie ładowania. Mikroamperomierz M24 z układ elektromagnetyczny. R17 omija głowicę w trybie pomiaru prądu, a R18 służy jako dzielnik przy pomiarze napięcia.
Obwód automatycznego wyłączania ładowarki
gdy akumulator jest w pełni naładowany
Do zasilania wzmacniacza operacyjnego i wytworzenia napięcia odniesienia stosuje się układ stabilizujący DA1 typu 142EN8G 9V. Ten mikroukład nie został wybrany przypadkowo. Gdy temperatura korpusu mikroukładu zmienia się o 10 °, napięcie wyjściowe zmienia się nie więcej niż o setne części wolta.
Układ automatycznego wyłączania ładowania, gdy napięcie osiągnie 15,6 V, wykonany jest na połowie chipa A1.1. Pin 4 mikroukładu jest podłączony do dzielnika napięcia R7, R8, z którego dostarczane jest do niego napięcie odniesienia 4,5 V. Pin 4 mikroukładu jest podłączony do innego dzielnika za pomocą rezystorów R4-R6, rezystor R5 jest rezystorem dostrajającym. ustawić próg operacyjny maszyny. Wartość rezystora R9 ustala próg załączenia ładowarki na 12,54 V. Dzięki zastosowaniu diody VD7 i rezystora R9 zapewniona jest niezbędna histereza pomiędzy napięciem załączenia i wyłączenia ładowania akumulatora.
Schemat działa w następujący sposób. Po podłączeniu do ładowarki akumulator, napięcie na zaciskach mniejsze niż 16,5 V, na pinie 2 mikroukładu A1.1 ustawione jest napięcie wystarczające do otwarcia tranzystora VT1, tranzystor otwiera się i włącza się przekaźnik P1, łącząc uzwojenie pierwotne transformatora ze stykami K1.1 do sieci poprzez blok kondensatorów i rozpoczyna się ładowanie akumulatora.
Gdy tylko napięcie ładowania osiągnie 16,5 V, napięcie na wyjściu A1.1 spadnie do wartości niewystarczającej do utrzymania tranzystora VT1 w stanie otwartym. Przekaźnik wyłączy się, a styki K1.1 połączą transformator przez kondensator rezerwowy C4, przy którym prąd ładowania będzie równy 0,5 A. Obwód ładowarki będzie w tym stanie, dopóki napięcie na akumulatorze nie spadnie do 12,54 V Gdy tylko napięcie zostanie ustawione na wartość 12,54 V, przekaźnik włączy się ponownie i ładowanie będzie kontynuowane określonym prądem. W razie potrzeby możliwe jest wyłączenie automatycznego układu sterowania za pomocą przełącznika S2.
Tym samym system automatycznego monitorowania ładowania akumulatora wyeliminuje możliwość jego przeładowania. Akumulator można pozostawić podłączony do dołączonej ładowarki przez co najmniej cały rok. Ten tryb jest odpowiedni dla kierowców, którzy wjeżdżają tylko do miasta czas letni. Po zakończeniu sezonu wyścigowego akumulator można podłączyć do ładowarki i wyłączyć dopiero wiosną. Nawet jeśli nastąpi przerwa w dostawie prądu, po jego przywróceniu ładowarka będzie kontynuować ładowanie akumulatora w normalny sposób.
Zasada działania układu automatycznego wyłączania ładowarki w przypadku przekroczenia napięcia na skutek braku obciążenia zebranego na drugiej połowie wzmacniacza operacyjnego A1.2 jest taka sama. Tylko próg całkowitego odłączenia ładowarki od sieci zasilającej jest ustawiony na 19 V. Jeśli napięcie ładowania jest mniejsze niż 19 V, napięcie na wyjściu 8 układu A1.2 jest wystarczające, aby utrzymać tranzystor VT2 w stanie otwartym , w którym napięcie jest przykładane do przekaźnika P2. Gdy tylko napięcie ładowania przekroczy 19 V, tranzystor zamknie się, przekaźnik zwolni styki K2.1 i dopływ napięcia do ładowarki zostanie całkowicie zatrzymany. Po podłączeniu akumulatora zasili on obwód automatyki, a ładowarka natychmiast powróci do stanu roboczego.
Konstrukcja automatycznej ładowarki
Wszystkie części ładowarki umieszczone są w obudowie miliamperomierza V3-38, z której usunięto całą jej zawartość za wyjątkiem urządzenia wskazującego. Montaż elementów, z wyjątkiem obwodu automatyki, odbywa się metodą zawiasową.
Konstrukcja obudowy miliamperomierza składa się z dwóch prostokątnych ramek połączonych czterema narożnikami. W rogach wykonane są otwory w równych odstępach, do których wygodnie jest przymocować części.
Transformator sieciowy TN61-220 mocowany jest czterema śrubami M4 na aluminiowej płytce o grubości 2 mm, płytka z kolei przykręcana jest śrubami M3 do dolnych rogów obudowy. Transformator sieciowy TN61-220 mocowany jest czterema śrubami M4 na aluminiowej płytce o grubości 2 mm, płytka z kolei przykręcana jest śrubami M3 do dolnych rogów obudowy. C1 jest również zainstalowany na tej płycie. Na zdjęciu widok ładowarki od dołu.
W górnych rogach obudowy przymocowana jest również płytka z włókna szklanego o grubości 2 mm, do której przykręcono kondensatory C4-C9 oraz przekaźniki P1 i P2. Do tych rogów przykręcona jest również płytka drukowana, na której przylutowany jest obwód automatyczna kontrolaładowanie akumulatora. W rzeczywistości liczba kondensatorów nie wynosi sześciu, jak na schemacie, ale 14, ponieważ aby uzyskać kondensator o wymaganej wartości, konieczne było połączenie ich równolegle. Kondensatory i przekaźniki połączone są z resztą obwodu ładowarki poprzez złącze (niebieskie na zdjęciu powyżej), co ułatwiło dostęp do pozostałych elementów podczas montażu.
Po zewnętrznej stronie tylnej ściany zamontowany jest żebrowany radiator aluminiowy, który służy do chłodzenia diod mocy VD2-VD5. Jest też bezpiecznik 1 A Pr1 i wtyczka (wyjęta z zasilacza komputera) do zasilania.
Diody zasilania ładowarki mocowane są za pomocą dwóch listew zaciskowych do radiatora wewnątrz obudowy. W tym celu w tylnej ścianie obudowy wykonuje się prostokątny otwór. To rozwiązanie techniczne pozwoliło nam zminimalizować ilość ciepła wytwarzanego wewnątrz obudowy i zaoszczędzić miejsce. Przewody diodowe i przewody zasilające przylutowano do luźnej listwy wykonanej z folii z włókna szklanego.
Na zdjęciu widok domowej ładowarki po prawej stronie. Instalacja schemat elektryczny wykonane z kolorowych przewodów, przewody napięcia przemiennego - brązowe, dodatnie - czerwone, ujemne - niebieskie. Przekrój przewodów prowadzących od uzwojenia wtórnego transformatora do zacisków do podłączenia akumulatora musi wynosić co najmniej 1 mm2.
Bocznik amperomierza to kawałek drutu konstantanowego o wysokiej rezystancji o długości około centymetra, którego końce są uszczelnione miedzianymi paskami. Długość przewodu bocznikowego dobiera się podczas kalibracji amperomierza. Wziąłem przewód z bocznika spalonego testera wskaźnikowego. Jeden koniec pasków miedzianych jest przylutowany bezpośrednio do dodatniego zacisku wyjściowego, do drugiego paska przylutowany jest gruby przewód wychodzący ze styków przekaźnika P3. Żółty i czerwony przewód idą do urządzenia wskazującego z bocznika.
Płytka drukowana modułu automatyki ładowarki
Układ automatycznej regulacji i zabezpieczenia przed nieprawidłowym podłączeniem akumulatora do ładowarki jest wlutowany na płytce drukowanej wykonanej z folii z włókna szklanego.
Pokazane na zdjęciu wygląd zmontowany obwód. Konstrukcja płytki drukowanej obwodu automatycznego sterowania i zabezpieczenia jest prosta, otwory wykonano w odstępie 2,5 mm.
Zdjęcie powyżej to widok płytka drukowana po stronie montażowej części z czerwonymi oznaczeniami na częściach. Ten rysunek jest wygodny podczas montażu płytki drukowanej.
Powyższy rysunek płytki drukowanej będzie przydatny podczas jej produkcji przy użyciu technologii drukarki laserowej.
A ten rysunek płytki drukowanej będzie przydatny przy ręcznym nakładaniu ścieżek przewodzących prąd na płytce drukowanej.
Skala wskaźnika miliwoltomierza V3-38 nie mieściła się w wymaganych pomiarach, więc musiałem narysować własną wersję na komputerze, wydrukować ją na grubym białym papierze i przykleić moment na standardowej skali za pomocą kleju.
Dzięki większy rozmiar skali i kalibracji urządzenia w obszarze pomiarowym, dokładność odczytu napięcia wynosiła 0,2 V.
Przewody umożliwiające podłączenie ładowarki do akumulatora i zacisków sieciowych
Przewody służące do podłączenia akumulatora samochodowego do ładowarki wyposażone są z jednej strony w zaciski krokodylkowe, a z drugiej w rozdwojone końcówki. Czerwony przewód jest wybrany do podłączenia dodatniego zacisku akumulatora, a niebieski przewód jest wybrany do podłączenia ujemnego zacisku. Przekrój przewodów do podłączenia do urządzenia akumulatorowego musi wynosić co najmniej 1 mm2.
Ładowarka podłączana jest do sieci elektrycznej za pomocą uniwersalnego przewodu z wtyczką i gniazdkiem, jaki służy do podłączania komputerów, sprzętu biurowego i innych urządzeń elektrycznych.
Informacje o częściach ładowarki
Zastosowano transformator mocy T1 typu TN61-220, którego uzwojenia wtórne są połączone szeregowo, jak pokazano na schemacie. Ponieważ wydajność ładowarki wynosi co najmniej 0,8, a prąd ładowania zwykle nie przekracza 6 A, wystarczy dowolny transformator o mocy 150 watów. Uzwojenie wtórne transformatora powinno zapewniać napięcie 18-20 V przy prądzie obciążenia do 8 A. Jeśli nie ma gotowego transformatora, można pobrać dowolną odpowiednią moc i przewinąć uzwojenie wtórne. Liczbę zwojów uzwojenia wtórnego transformatora można obliczyć za pomocą specjalnego kalkulatora.
Kondensatory C4-C9 typu MBGCh na napięcie co najmniej 350 V. Można stosować kondensatory dowolnego typu przeznaczone do pracy w obwodach prądu przemiennego.
Diody VD2-VD5 są odpowiednie dla dowolnego typu, przystosowane do prądu 10 A. VD7, VD11 - dowolne pulsacyjne krzemowe. VD6, VD8, VD10, VD5, VD12 i VD13 to takie, które wytrzymują prąd o natężeniu 1 A. Dioda LED VD1 jest dowolna, VD9 Ja użyłem typu KIPD29. Charakterystyczną cechą tej diody LED jest to, że zmienia ona kolor w przypadku zmiany polaryzacji połączenia. Do jego przełączenia wykorzystywane są styki K1.2 przekaźnika P1. Podczas ładowania prądem głównym dioda LED świeci na żółto, a po przejściu do trybu ładowania akumulatora świeci na zielono. Zamiast diody binarnej można zamontować dwie dowolne diody jednokolorowe łącząc je według poniższego schematu.
Wybrany wzmacniacz operacyjny to KR1005UD1, analog zagranicznego AN6551. Takie wzmacniacze zastosowano w zespole dźwiękowo-wideo rejestratora VM-12. Zaletą wzmacniacza jest to, że nie wymaga dwubiegunowego zasilania ani obwodów korekcyjnych i działa przy napięciu zasilania od 5 do 12 V. Można go zastąpić niemal każdym podobnym. Na przykład LM358, LM258, LM158 nadają się do wymiany mikroukładów, ale ich numeracja pinów jest inna i konieczne będzie wprowadzenie zmian w projekcie płytki drukowanej.
Przekaźniki P1 i P2 są dowolne dla napięcia 9-12 V i styki przeznaczone na prąd przełączający 1 A. P3 dla napięcia 9-12 V i prądu przełączającego 10 A, np. RP-21-003. Jeżeli w przekaźniku znajduje się kilka grup styków, zaleca się lutowanie ich równolegle.
Przełącznik S1 dowolnego typu, przeznaczony do pracy przy napięciu 250 V i posiadający wystarczającą liczbę styków przełączających. Jeśli nie potrzebujesz stopnia regulacji prądu wynoszącego 1 A, możesz zainstalować kilka przełączników dźwigniowych i ustawić prąd ładowania, powiedzmy, 5 A i 8 A. Jeśli ładujesz tylko akumulatory samochodowe, to rozwiązanie to jest w pełni uzasadnione. Przełącznik S2 służy do wyłączenia układu kontroli poziomu naładowania. Jeśli akumulator jest ładowany dużym prądem, system może działać przed całkowitym naładowaniem akumulatora. W takim przypadku możesz wyłączyć system i kontynuować ładowanie ręcznie.
Odpowiednia jest dowolna głowica elektromagnetyczna do miernika prądu i napięcia o całkowitym prądzie odchylenia 100 μA, na przykład typ M24. Jeśli nie ma potrzeby pomiaru napięcia, a jedynie prądu, możesz zainstalować gotowy amperomierz zaprojektowany dla maksimum DC pomiary wynoszą 10 A, a napięcie kontroluj zewnętrznym miernikiem zegarowym lub multimetrem podłączając je do styków akumulatora.
Ustawianie automatycznej jednostki regulacyjnej i zabezpieczającej automatycznej jednostki sterującej
Jeśli płytka zostanie poprawnie zmontowana i wszystkie elementy radiowe będą sprawne, obwód zadziała natychmiast. Pozostaje jedynie ustawić za pomocą rezystora R5 próg napięcia, po osiągnięciu którego ładowanie akumulatora zostanie przełączone w tryb ładowania niskoprądowego.
Regulację można przeprowadzić bezpośrednio podczas ładowania akumulatora. Mimo to lepiej jest zachować ostrożność i sprawdzić i skonfigurować obwód automatycznego sterowania i ochrony automatu przed zainstalowaniem go w obudowie. Do tego potrzebny będzie zasilacz prądu stałego, który ma możliwość regulacji napięcia wyjściowego w zakresie od 10 do 20 V, przeznaczony dla prądu wyjściowego 0,5-1 A. Jeśli chodzi o przyrządy pomiarowe, będziesz potrzebować dowolnego woltomierz, tester wskaźnikowy lub multimetr przeznaczony do pomiaru napięcia stałego, z granicą pomiaru od 0 do 20 V.
Sprawdzanie stabilizatora napięcia
Po zainstalowaniu wszystkich części na płytce drukowanej należy przyłożyć napięcie zasilania 12-15 V z zasilacza do wspólnego przewodu (minus) i styku 17 układu DA1 (plus). Zmieniając napięcie na wyjściu zasilacza z 12 na 20 V, należy za pomocą woltomierza upewnić się, że napięcie na wyjściu 2 układu stabilizatora napięcia DA1 wynosi 9 V. Jeśli napięcie jest inne lub się zmienia, wówczas DA1 jest uszkodzony.
Mikroukłady serii K142EN i analogi mają zabezpieczenie przed zwarciami na wyjściu, a jeśli zwierasz jego wyjście do wspólnego przewodu, mikroukład przejdzie w tryb ochrony i nie ulegnie awarii. Jeśli test wykaże, że napięcie na wyjściu mikroukładu wynosi 0, nie zawsze oznacza to, że jest on uszkodzony. Jest całkiem możliwe, że między ścieżkami płytki drukowanej doszło do zwarcia lub jeden z elementów radiowych w pozostałej części obwodu jest uszkodzony. Aby sprawdzić mikroukład, wystarczy odłączyć jego pin 2 od płytki i jeśli pojawi się na nim 9 V, oznacza to, że mikroukład działa i należy znaleźć i wyeliminować zwarcie.
Sprawdzenie systemu ochrony przeciwprzepięciowej
Postanowiłem zacząć opisywać zasadę działania obwodu od prostszej części obwodu, która nie podlega rygorystycznym normom dotyczącym napięcia roboczego.
Funkcję odłączenia ładowarki od sieci w przypadku odłączenia akumulatora pełni część obwodu zmontowana na operacyjnym wzmacniaczu różnicowym A1.2 (zwanym dalej wzmacniaczem operacyjnym).
Zasada działania operacyjnego wzmacniacza różnicowego
Bez znajomości zasady działania wzmacniacza operacyjnego trudno jest zrozumieć działanie obwodu, więc podam krótki opis. Wzmacniacz operacyjny ma dwa wejścia i jedno wyjście. Jedno z wejść, oznaczone na schemacie znakiem „+”, nazywa się nieodwracającym, a drugie wejście, oznaczone znakiem „–” lub kółkiem, nazywa się odwracającym. Słowo różnicowy wzmacniacz operacyjny oznacza, że napięcie na wyjściu wzmacniacza zależy od różnicy napięć na jego wejściach. W tym obwodzie wzmacniacz operacyjny jest włączany bez informacja zwrotna, w trybie komparatora – porównanie napięć wejściowych.
Jeśli więc napięcie na jednym z wejść pozostanie niezmienione, a na drugim ulegnie zmianie, to w momencie przejścia przez punkt równości napięć na wejściach napięcie na wyjściu wzmacniacza zmieni się gwałtownie.
Testowanie obwodu ochrony przeciwprzepięciowej
Wróćmy do diagramu. Nieodwracające wejście wzmacniacza A1.2 (pin 6) jest podłączone do dzielnika napięcia zamontowanego na rezystorach R13 i R14. Dzielnik ten jest podłączony do stabilizowanego napięcia 9 V, dlatego napięcie w miejscu podłączenia rezystorów nigdy się nie zmienia i wynosi 6,75 V. Drugie wejście wzmacniacza operacyjnego (pin 7) jest podłączone do drugiego dzielnika napięcia, zamontowany na rezystorach R11 i R12. Dzielnik napięcia jest podłączony do szyny, przez którą przepływa prąd ładowania, a napięcie na nim zmienia się w zależności od wielkości prądu i stanu naładowania akumulatora. Dlatego wartość napięcia na pinie 7 również odpowiednio się zmieni. Rezystancje dzielnika są dobrane w taki sposób, że gdy napięcie ładowania akumulatora zmieni się z 9 na 19 V, napięcie na pinie 7 będzie mniejsze niż na pinie 6, a napięcie na wyjściu wzmacniacza operacyjnego (pin 8) będzie większe niż 0,8 V i blisko napięcia zasilania wzmacniacza operacyjnego. Tranzystor zostanie otwarty, na uzwojenie przekaźnika P2 zostanie podane napięcie i zwarte zostanie styki K2.1. Napięcie wyjściowe zamknie również diodę VD11, a rezystor R15 nie będzie brał udziału w działaniu obwodu.
Gdy tylko napięcie ładowania przekroczy 19 V (może się to zdarzyć tylko wtedy, gdy akumulator zostanie odłączony od wyjścia ładowarki), napięcie na pinie 7 stanie się większe niż na pinie 6. W tym przypadku napięcie na wyjściu ładowarki będzie większe niż na pinie 6. moc wzmacniacza gwałtownie spadnie do zera. Tranzystor zamknie się, przekaźnik zostanie pozbawiony zasilania, a styki K2.1 zostaną otwarte. Napięcie zasilania pamięci RAM zostanie przerwane. W momencie, gdy napięcie na wyjściu wzmacniacza operacyjnego osiągnie zero, dioda VD11 otwiera się i w ten sposób R15 jest podłączony równolegle do R14 dzielnika. Napięcie na pinie 6 natychmiast się zmniejszy, co wyeliminuje fałszywe alarmy, gdy napięcia na wejściach wzmacniacza operacyjnego będą równe z powodu tętnienia i zakłóceń. Zmieniając wartość R15, można zmienić histerezę komparatora, czyli napięcie, przy którym obwód powróci do stanu pierwotnego.
Po podłączeniu akumulatora do pamięci RAM napięcie na pinie 6 ponownie zostanie ustawione na 6,75 V, a na pinie 7 będzie niższe i obwód zacznie działać normalnie.
Aby sprawdzić działanie obwodu wystarczy zmienić napięcie na zasilaczu z 12 na 20 V i zamiast przekaźnika P2 podłączyć woltomierz i obserwować jego odczyty. Gdy napięcie jest mniejsze niż 19 V, woltomierz powinien wskazywać napięcie 17-18 V (część napięcia spadnie na tranzystorze), a jeśli będzie wyższe, zero. Nadal wskazane jest podłączenie uzwojenia przekaźnika do obwodu, wtedy sprawdzone zostanie nie tylko działanie obwodu, ale także jego funkcjonalność, a za pomocą kliknięć przekaźnika będzie można kontrolować działanie automatyki bez woltomierz.
Jeśli obwód nie działa, należy sprawdzić napięcia na wejściach 6 i 7, wyjście wzmacniacza operacyjnego. Jeżeli napięcia różnią się od wskazanych powyżej, należy sprawdzić wartości rezystorów odpowiednich dzielników. Jeśli rezystory dzielnika i dioda VD11 działają, oznacza to, że wzmacniacz operacyjny jest uszkodzony.
Aby sprawdzić obwód R15, D11, wystarczy odłączyć jeden z zacisków tych elementów, obwód będzie działał tylko bez histerezy, to znaczy będzie się włączał i wyłączał przy tym samym napięciu dostarczanym z zasilacza. Tranzystor VT12 można łatwo sprawdzić, odłączając jeden z pinów R16 i monitorując napięcie na wyjściu wzmacniacza operacyjnego. Jeśli napięcie na wyjściu wzmacniacza operacyjnego zmienia się prawidłowo, a przekaźnik jest zawsze włączony, oznacza to, że doszło do awarii między kolektorem a emiterem tranzystora.
Sprawdzanie obwodu wyłączania akumulatora, gdy jest w pełni naładowany
Zasada działania wzmacniacza operacyjnego A1.1 nie różni się od działania A1.2, z wyjątkiem możliwości zmiany progu odcięcia napięcia za pomocą rezystora przycinającego R5.
Aby sprawdzić działanie A1.1, napięcie zasilania podawane z zasilacza płynnie rośnie i maleje w granicach 12-18 V. Gdy napięcie osiągnie 15,6 V, przekaźnik P1 powinien się wyłączyć, a styki K1.1 przełączyć ładowarkę na niski prąd tryb ładowania przez kondensator C4. Gdy poziom napięcia spadnie poniżej 12,54 V, powinien załączyć się przekaźnik i przełączyć ładowarkę w tryb ładowania prądem o zadanej wartości.
Napięcie progowe przełączania wynoszące 12,54 V można regulować zmieniając wartość rezystora R9, ale nie jest to konieczne.
Za pomocą przełącznika S2 możliwe jest wyłączenie tryb automatyczny pracować poprzez bezpośrednie załączenie przekaźnika P1.
Obwód ładowarki kondensatora
bez automatycznego wyłączania
Dla tych, którzy nie mają wystarczającego doświadczenia w montażu elektroniczne obwody lub nie wymaga automatycznego wyłączania ładowarki po naładowaniu akumulatora, proponuję uproszczoną wersję układu urządzenia do ładowania kwasowych akumulatorów samochodowych. Cechą wyróżniającą obwód jest łatwość powtarzalności, niezawodność, wysoka wydajność i stabilny prąd ładowania, zabezpieczenie przed nieprawidłowym podłączeniem akumulatora oraz automatyczna kontynuacja ładowania w przypadku zaniku napięcia zasilania.
Zasada stabilizacji prądu ładowania pozostaje niezmieniona i jest zapewniona poprzez połączenie bloku kondensatorów C1-C6 szeregowo z transformatorem sieciowym. Do zabezpieczenia przed przepięciem na uzwojeniu wejściowym i kondensatorach wykorzystywana jest jedna z par styków normalnie rozwartych przekaźnika P1.
Gdy akumulator nie jest podłączony, styki przekaźników P1 K1.1 i K1.2 są rozwarte i nawet jeśli ładowarka jest podłączona do zasilacza, do obwodu nie płynie prąd. To samo dzieje się, jeśli podłączysz akumulator nieprawidłowo, zgodnie z polaryzacją. Po prawidłowym podłączeniu akumulatora prąd przepływa z niego przez diodę VD8 do uzwojenia przekaźnika P1, przekaźnik zostaje załączony, a jego styki K1.1 i K1.2 są zwarte. Przez zamknięte styki K1.1 napięcie sieciowe jest dostarczane do ładowarki, a przez K1.2 prąd ładowania jest dostarczany do akumulatora.
Na pierwszy rzut oka wydaje się, że styki przekaźnika K1.2 nie są potrzebne, ale jeśli ich nie ma, to w przypadku nieprawidłowego podłączenia akumulatora prąd popłynie z dodatniego zacisku akumulatora przez ujemny zacisk ładowarki, a następnie przez mostek diodowy i dalej bezpośrednio do ujemnego bieguna akumulatora i diod mostek ładowarki ulegnie awarii.
Proponowany prosty obwód ładowania akumulatorów można łatwo przystosować do ładowania akumulatorów napięciem 6 V lub 24 V. Wystarczy wymienić przekaźnik P1 na odpowiednie napięcie. Aby naładować akumulatory 24 V, konieczne jest zapewnienie napięcia wyjściowego z uzwojenia wtórnego transformatora T1 o wartości co najmniej 36 V.
W razie potrzeby obwód prostej ładowarki można uzupełnić o urządzenie wskazujące prąd i napięcie ładowania, włączając je jak w obwodzie automatycznej ładowarki.
Jak naładować akumulator samochodowy
automatyczna pamięć domowa
Przed ładowaniem akumulator wyjęty z samochodu należy oczyścić z brudu, a jego powierzchnie przetrzeć wodnym roztworem sody w celu usunięcia pozostałości kwasu. Jeśli na powierzchni znajduje się kwas, wówczas wodny roztwór sody pieni się.
Jeżeli akumulator posiada korki do napełniania kwasem, to wszystkie korki należy odkręcić, aby gazy powstające w akumulatorze podczas ładowania mogły swobodnie ulatniać się. Koniecznie sprawdź poziom elektrolitu, a jeśli jest niższy od wymaganego, uzupełnij wodę destylowaną.
Następnie należy ustawić prąd ładowania za pomocą przełącznika S1 na ładowarce i podłączyć akumulator, przestrzegając biegunowości (biegun dodatni akumulatora musi być podłączony do dodatniego bieguna ładowarki) do jego zacisków. Jeśli przełącznik S3 znajduje się w pozycji dolnej, strzałka na ładowarce natychmiast pokaże napięcie wytwarzane przez akumulator. Wystarczy, że włożysz przewód zasilający do gniazdka i rozpocznie się proces ładowania akumulatora. Woltomierz zacznie już pokazywać napięcie ładowania.
Trudno przewidzieć, czego wszyscy możemy się spodziewać za kilka lat, skoro postęp technologiczny rozwija się niesamowicie szybko, nie skokowo, ale pędzi z niewiarygodną szybkością. W głowach inżynierów rodzą się fantastyczne pomysły, które po krótkim czasie stają się rzeczywistością. Ładowanie telefonów bez użycia przewodów jest teraz całkiem możliwe. Jednak wielu użytkowników nadal nie może zrozumieć, jak działa bezprzewodowa ładowarka do telefonu, wierząc, że takie manipulacje są na równi z fantastycznymi czynami.
Możesz teraz ładować swój smartfon za pomocą urządzenia bezprzewodowego.
Jeśli masz dość rozplątywania przewodów za każdym razem, gdy musisz naładować swój smartfon, być może warto rozważyć alternatywną formę przenoszenia mocy. Aby świadomie podejść do takiego procesu i wyeliminować wszelkie wątpliwości, warto zrozumieć, na czym polega zasada praca bezpośredniaładowanie bezprzewodowe.
Usłyszawszy po raz pierwszy, że istnieje bezprzewodowa ładowarka do telefonu, wielu posiadaczy smartfonów zaczyna na własną rękę fantazjować, wmawiając sobie, że energia będzie dystrybuowana na dowolną odległość. Oczywiście jest to niesamowite nieporozumienie. Bezprzewodowej ładowarki do telefonu w żadnym wypadku nie należy porównywać z Wi-Fi.
Próbując zrozumieć, jak działa ładowanie bezprzewodowe, warto zapoznać się z dodatkowymi informacjami, z których stanie się jasne, że ładowanie, które wyklucza użycie przewodów, jest rodzajem ładowania indukcją magnetyczną.
Jeśli zdecydujesz się na ładowarkę bezprzewodową i zaczniesz z niej aktywnie korzystać, nie zaszkodzi zrozumieć zasadę działania bezprzewodowego ładowania telefonu.
Bezprzewodowa technologia transmisji mocy
Naukowcy aktywnie szukają innowacyjne technologie, poszerzając możliwości użytkowników skupionych na stałe użytkowanie nowoczesne gadżety. W szczególności współcześni badacze są gotowi stwierdzić, że energię elektryczną można z powodzeniem rozprowadzać za pomocą laserów, fal dźwiękowych i wielu innych zjawisk fizycznych. Jednak większość tych technologii jest nadal w fazie aktywnego rozwoju.
Wśród nich jest jedna technologia, która jest już aktywnie wykorzystywana i wykorzystywana do celów komercyjnych z dużym sukcesem. To właśnie przesyłanie energii elektrycznej za pomocą indukcji elektromagnetycznej stało się podstawą nowoczesnych innowacyjnych rozwiązań, które umożliwiły praktyczne wdrożenie zasady bezprzewodowego ładowania telefonu.
W każdym razie zakres techniczny Istnieją pewne standardy, które należy wziąć pod uwagę przy wymyślaniu lub ulepszaniu urządzeń mających na celu utrzymanie funkcjonalności nowoczesnych gadżetów.
Siedem lat temu konsorcjum Wireless Power Consortium opracowało standard skupiający się na bezprzewodowym przesyłaniu energii elektrycznej. Standard ten nazywany jest chińskim słowem Qi.
Większość producentów smartfonów nie tylko aktywnie wita tak wyjątkowy standard, nastawiony na ładowanie gadżetu bez użycia przewodów, ale także wykorzystuje standard Qi w produkcji swoich produktów.
Dzięki temu będąc na dworcach autobusowych, kolejowych czy lotniskach w rozwiniętych gospodarczo krajach świata, człowiek ma możliwość naładowania swojego smartfona bez zawracania sobie głowy szukaniem wolnych gniazdek. W tak zatłoczonych miejscach instalowane są specjalne stacje ładowania, dzięki którym każdy potrzebujący może skorzystać z ładowania bezprzewodowego.
Jak działa ładowanie bezprzewodowe
Jeśli zrozumiesz, jak działa bezprzewodowe ładowanie telefonu, stanie się jasne, że aby zapewnić kontakt między urządzeniami odbierającymi i emitującymi, są one wyposażone w specjalne cewki indukcyjne. Oczywiście, niezależnie od tego, jak spróbujesz naładować swój telefon telefon komórkowy stary model, będąc blisko takiej stacji wydawania, nie odniesiesz sukcesu, ponieważ gadżet nie był bezpośrednio wyposażony przez producenta w takie cewki.
Zasadą bezprzewodowego ładowania telefonu jest powstawanie pola magnetycznego. W szczególności po podłączeniu stacja ładowania do sieci elektrycznej, znajdujące się w niej cewki indukcyjne wytwarzają pole magnetyczne. Jeśli w to pole magnetyczne wejdzie urządzenie obsługujące standard Qi, zaczyna ono aktywnie absorbować fale elektromagnetyczne, a następnie wykorzystując wbudowaną cewkę indukcyjną zamienia je w energię, zapewniając niezawodny proces ładowania akumulatora.
Ważne jest, aby zrozumieć, jak korzystać z ładowania bezprzewodowego. Nie można zakładać, że uda się naładować smartfona będąc w przyzwoitej odległości od stacji ładującej. Zaleca się umieszczenie rozładowanego gadżetu w odległości nie większej niż pięć centymetrów.
Nawet jeśli umieścisz smartfon bezpośrednio na samej ładowarce bezprzewodowej, współczynnik przydatna akcja takie ładowanie wyniesie około 80%. Oczywiście ci, którzy są przyzwyczajeni do maksymalnego czerpania korzyści z przeprowadzanych manipulacji, z łatwością zauważą, że ładowanie telefonu za pomocą przewodu nadal ma wyższą wydajność.
Jeśli przeprowadzisz praktyczny eksperyment i obliczysz, jak różni się czas ładowania przy ładowaniu tradycyjnym i alternatywnym, stanie się jasne, że aby w pełni naładować akumulator przy użyciu technologii bezprzewodowych, będziesz musiał liczyć się z dodatkowym czasem około godziny.
Charakterystyka jakościowa urządzenia
Jeśli przestudiowałeś kwestię korzystania z bezprzewodowego ładowania telefonu, nie zaszkodzi zapoznać się z jego zaletami i wadami oraz jego wpływem na zdrowie człowieka. Uzbrojeni w tę wiedzę podjęcie ostatecznej decyzji będzie znacznie łatwiejsze.
Zalety i wady
Główną zaletą jest to, że nie trzeba już podłączać do samego smartfona przewodów, które często się gubią, skręcają, wpadają w łapy zwierzaków i przez to ulegają poważnemu uszkodzeniu.
Niestety, nadal nie można całkowicie zapomnieć o przewodach. Przewody są wyłączone tylko w odniesieniu do smartfona, ale sama ładowarka nadal jest podłączona do gniazdka za pomocą przewodów i wtyczki elektrycznej.
Kolejną wadą, która może wywołać rozczarowanie kupującego, jest wystarczający czas ładowania urządzenia mobilnego.
Decydując się na zakup tak innowacyjnego urządzenia, będziesz musiał także przygotować się na to, że koszt ładowania bezprzewodowego będzie kilkukrotnie wyższy niż w przypadku przewodowego odpowiednika.
Efekty zdrowotne
Każdy działający mechanizm emituje fale elektromagnetyczne. Współczesny człowiek dbający o swoje zdrowie zastanawia się, jak szkodliwe jest takie promieniowanie i czy w pobliżu działającej ładowarki bezprzewodowej eliminuje się ryzyko zmian patologicznych w organizmie.
Alarm jest w miarę zrozumiały, gdyż co jakiś czas w mediach pojawiają się artykuły skupiające uwagę czytelnika na zagrożeniach, jakie niesie ze sobą współczesna cywilizacja. środki techniczne. Jednak eksperci zapewniają, że są to tylko mity, ponieważ zagrożenie dla zdrowia ludzkiego jest całkowicie wykluczone.
WAŻNY. Falom elektromagnetycznym biorącym udział w procesie ładowania bezprzewodowego towarzyszy niska częstotliwość, więc wykluczony jest jakikolwiek negatywny wpływ na ludzi.
Te same fale przechodzą przez człowieka każdego dnia, ale postęp techniczny nie ma z tym nic wspólnego. Słońce emituje dokładnie te same fale pod względem siły i częstotliwości.
Ponadto ważne jest, aby zrozumieć, że jest mało prawdopodobne, aby ktoś stale stał w pobliżu ładowarki przez cały jej cykl pracy. Z tego powodu inżynierowie, lekarze i inni specjaliści śmiało obalają mit dotyczący szkodliwości ładowarek dla zdrowia ludzkiego.
Rodzaje ładowarek bezprzewodowych
Po zapoznaniu się z zaletami i wadami ładowarek, które wykluczają użycie przewodów, wielu użytkowników aktywnie pragnie, pomimo wysokich kosztów, nadal stać się ich właścicielem.
Obecnie producenci są gotowi zaoferować kilka opcji takich urządzeń, dlatego przed dokonaniem zakupu warto je zrozumieć cechy charakterystyczne aby zrozumieć, który model można słusznie uznać za najlepszy.
Popularne ładowarki
Przyzwyczajona do zaskakiwania konsumentów firma Samsung nie pominęła kwestii stworzenia ładowarki bezprzewodowej. Efektem prac firmy nad m.in problem techniczny to bezprzewodowa podkładka ładująca Samsung.
Wielu użytkowników jest zachwyconych rozwiązaniem, ponieważ umożliwia ładowanie smartfona, który może znajdować się w dowolnej pozycji względem górnej powierzchni samej ładowarki.
Bezprzewodowa podkładka ładująca Samsung umożliwia ładowanie smartfonów obsługujących nie tylko standard WPC, ale także AW4P i PMA.
Kolejnym urządzeniem, które cieszy się dużą popularnością, jest PowerBot. Jest to mile widziane przez konsumenta, ponieważ:
- sam można podłączyć nie tylko do sieci, ale także do laptopa;
- ma akceptowalny koszt;
- w towarzystwie wysoki poziom niezawodność;
- Producent gwarantuje długi okres użytkowania.
Kolejnym urządzeniem bezprzewodowym jest Nokia DT-910 szybkie ładowanie smartfony. Poza tym producent wyposażył go w wiele dodatkowych i bardzo przydatne funkcje poradzi sobie z nimi każda osoba, która stanie się posiadaczem takiego urządzenia.
Dzięki temu możesz łatwo znaleźć i w razie potrzeby kupić ładowarkę bezprzewodową określonego typu w sieci detalicznej. Ponieważ dalsze użytkowanie takiego produktu nie stwarza żadnego zagrożenia dla zdrowia, jeśli posiadasz odpowiednią ilość, możesz zakupić takie urządzenie, by później pozwolić sobie na poszerzenie możliwości ładowania swojego smartfona.
Problemy z baterią nie są rzadkością. Aby przywrócić funkcjonalność, konieczne jest dodatkowe ładowanie, ale normalne ładowanie kosztuje dużo pieniędzy i można to zrobić z dostępnych „śmieci”. Najważniejszą rzeczą jest znalezienie transformatora niezbędne cechy, a wykonanie ładowarki do akumulatora samochodowego własnymi rękami zajmuje zaledwie kilka godzin (jeśli masz wszystkie niezbędne części).
Proces ładowania akumulatora musi przebiegać według określonych zasad. Ponadto proces ładowania zależy od rodzaju akumulatora. Naruszenie tych zasad prowadzi do zmniejszenia wydajności i żywotności. Dlatego parametry ładowarki samochodowej dobierane są dla każdego konkretnego przypadku. Taką możliwość daje kompleksowa ładowarka o regulowanych parametrach lub zakupiona specjalnie dla tego akumulatora. Istnieje bardziej praktyczna opcja - wykonanie ładowarki do akumulatora samochodowego własnymi rękami. Aby dowiedzieć się jakie powinny być parametry, trochę teorii.
Rodzaje ładowarek do akumulatorów
Ładowanie akumulatora to proces przywracania wykorzystanej pojemności. W tym celu na zaciski akumulatora podawane jest napięcie nieco wyższe od parametrów pracy akumulatora. Można podawać:
- DC Czas ładowania wynosi co najmniej 10 godzin, przez cały ten czas dostarczany jest stały prąd, napięcie waha się od 13,8-14,4 V na początku procesu do 12,8 V na samym końcu. W przypadku tego typu ładunek gromadzi się stopniowo i trwa dłużej. Wadą tej metody jest to, że konieczne jest kontrolowanie procesu i wyłączenie ładowarki na czas, ponieważ przy przeładowaniu elektrolit może się zagotować, co znacznie skróci jego żywotność.
- Stałe ciśnienie. Podczas ładowania stałym napięciem ładowarka cały czas wytwarza napięcie 14,4 V, a prąd waha się od dużych wartości w pierwszych godzinach ładowania do bardzo małych wartości w ostatnich. W związku z tym akumulator nie zostanie naładowany (chyba, że zostawisz go na kilka dni). Pozytywną stroną tej metody jest to, że skraca się czas ładowania (90-95% można osiągnąć w ciągu 7-8 godzin), a ładowany akumulator można pozostawić bez nadzoru. Ale taki „awaryjny” tryb odzyskiwania ładunku ma zły wpływ na żywotność. Przy częstym stosowaniu stałego napięcia akumulator szybciej się rozładowuje.
Ogólnie rzecz biorąc, jeśli nie ma potrzeby się spieszyć, lepiej zastosować ładowanie prądem stałym. Jeśli chcesz w krótkim czasie przywrócić funkcjonalność akumulatora, zastosuj napięcie stałe. Jeśli mówimy o tym, jaka jest najlepsza ładowarka do akumulatora samochodowego własnymi rękami, odpowiedź jest jasna - taka, która dostarcza prąd stały. Schematy będą proste, składające się z dostępnych elementów.
Jak określić niezbędne parametry podczas ładowania prądem stałym
Zostało to eksperymentalnie ustalone ładować samochodowe akumulatory kwasowo-ołowiowe(większość z nich) wymagany prąd nie przekraczający 10% pojemności akumulatora. Jeżeli pojemność ładowanego akumulatora wynosi 55 A/h, maksymalny prąd ładowania wyniesie 5,5 A; o wydajności 70 A/h - 7 A itp. W takim przypadku możesz ustawić nieco niższy prąd. Ładowanie będzie kontynuowane, ale wolniej. Będzie się kumulował, nawet jeśli prąd ładowania będzie wynosił 0,1 A. Przywrócenie pojemności zajmie bardzo dużo czasu.
Ponieważ w obliczeniach przyjęto, że prąd ładowania wynosi 10%, uzyskujemy minimalny czas ładowania wynoszący 10 godzin. Ale dzieje się tak, gdy akumulator jest całkowicie rozładowany i nie powinno to być dozwolone. Dlatego rzeczywisty czas ładowania zależy od „głębokości” rozładowania. Głębokość rozładowania możesz określić mierząc napięcie na akumulatorze przed ładowaniem:
Liczyć przybliżony czas ładowania akumulatora, musisz znaleźć różnicę między maksymalnym poziomem naładowania akumulatora (12,8 V) a jego aktualnym napięciem. Mnożąc liczbę przez 10, otrzymujemy czas w godzinach. Na przykład napięcie na akumulatorze przed ładowaniem wynosi 11,9 V. Znajdujemy różnicę: 12,8 V - 11,9 V = 0,8 V. Mnożąc tę liczbę przez 10, okazuje się, że czas ładowania wyniesie około 8 godzin. Pod warunkiem, że dostarczymy prąd o wartości 10% pojemności akumulatora.
Obwody ładowarki do akumulatorów samochodowych
Do ładowania akumulatorów wykorzystuje się zwykle domową sieć 220 V, która za pomocą konwertera przekształcana jest na obniżone napięcie.
Proste obwody
Najprostszy i skuteczna metoda- zastosowanie transformatora obniżającego napięcie. To on obniża 220 V do wymaganego 13-15 V. Takie transformatory można znaleźć w starych telewizorach lampowych (TS-180-2), zasilaczach komputerowych, można je znaleźć w „ruinach” pchlich targów.
Ale na wyjściu transformatora wytwarza się napięcie przemienne, które należy wyprostować. Robią to za pomocą:
Powyższe schematy zawierają także bezpieczniki (1 A) i przyrządy pomiarowe. Dają możliwość kontrolowania procesu ładowania. Można je wyłączyć z obwodu, ale do ich monitorowania będziesz musiał okresowo używać multimetru. Przy kontroli napięcia jest to jeszcze znośne (wystarczy podłączyć sondy do zacisków), ale sterowanie prądem jest trudne - w tym trybie urządzenie pomiarowe zawarte w obwodzie otwartym. Oznacza to, że za każdym razem będziesz musiał wyłączyć zasilanie, ustawić multimetr w trybie pomiaru prądu i włączyć zasilanie. zdemontować obwód pomiarowy w odwrotnej kolejności. Dlatego bardzo pożądane jest użycie amperomierza o natężeniu co najmniej 10 A.
Wady tych schematów są oczywiste - nie ma możliwości dostosowania parametrów ładowania. Oznacza to, że wybierając podstawę elementu, wybierz parametry tak, aby prąd wyjściowy wynosił tyle samo, co 10% pojemności akumulatora (lub trochę mniej). Znasz napięcie - najlepiej w granicach 13,2-14,4 V. Co zrobić, jeśli prąd okaże się większy niż pożądany? Dodaj rezystor do obwodu. Umieszcza się go na dodatnim wyjściu mostka diodowego przed amperomierzem. Wybierasz rezystancję „lokalnie”, koncentrując się na prądzie; moc rezystora jest większa, ponieważ nadmiar ładunku zostanie na nich rozproszony (około 10-20 W).
I jeszcze jedno: samodzielnie wykonana ładowarka samochodowa wykonana według tych schematów najprawdopodobniej będzie bardzo gorąca. Dlatego wskazane jest dodanie chłodnicy. Można go wstawić do obwodu za mostkiem diodowym.
Regulowane obwody
Jak już wspomniano, wadą wszystkich tych obwodów jest brak możliwości regulacji prądu. Jedyną opcją jest zmiana oporu. Nawiasem mówiąc, możesz tutaj umieścić zmienny rezystor dostrajający. To będzie najłatwiejsze wyjście. Jednak ręczna regulacja prądu jest bardziej niezawodna w obwodzie z dwoma tranzystorami i rezystorem przycinającym.
Prąd ładowania zmienia się za pomocą rezystora zmiennego. Znajduje się za tranzystorem kompozytowym VT1-VT2, więc przepływa przez niego niewielki prąd. Dlatego moc może wynosić około 0,5-1 W. Jego moc zależy od wybranych tranzystorów i jest dobierana eksperymentalnie (1-4,7 kOhm).
Transformator o mocy 250-500 W, uzwojenie wtórne 15-17 V. Mostek diodowy montowany jest na diodach o prądzie pracy 5A i wyższym.
Tranzystor VT1 - P210, VT2 jest wybierany spośród kilku opcji: german P13 - P17; krzem KT814, KT 816. Aby odprowadzić ciepło, zainstaluj na metalowej płycie lub grzejniku (co najmniej 300 cm2).
Bezpieczniki: na wejściu PR1 - 1 A, na wyjściu PR2 - 5 A. Również w obwodzie znajdują się lampki sygnalizacyjne - obecność napięcia 220 V (HI1) i prądu ładowania (HI2). Tutaj możesz zainstalować dowolne lampy 24 V (w tym diody LED).
Wideo na ten temat
Ładowarka samochodowa typu „zrób to sam” to popularny temat wśród entuzjastów samochodów. Transformatory są pobierane zewsząd - od zasilaczy, kuchenek mikrofalowych... nawet same je nawijają. Wdrażane schematy nie są najbardziej skomplikowane. Więc nawet bez umiejętności elektrotechniki możesz to zrobić samodzielnie.
