|
|
|
Liebe Bastelfreunde,
"Wireless Power" - also die drahtlose Versorgung von Geräten mit Energie ist schon ein recht "alter Hut", jedenfalls wird meine elektrische Zahnbürste schon seit (gefühlt) ewigen Zeiten draht- und kontaktlos geladen. Genau genommen ist das Thema uralt - war wohl Nikola Tesla's Idee 
Aktuell ist das Thema bei neueren Smartphones: man legt sie einfach auf eine Ladestation und fertig ...
Im Datenblatt des LT4120 (Laderegler für Wireless Power) und einer dazu gehörigen "Application Note" (AN138)von Linear findet man die Schaltung eines einfachen Senders für solche Systeme und reichlich Hintergrund-Infos.
Einfach ausgedrückt handelt es sich um eine "resonante" Übertragung:
in einer in Resonanz angeregten Schwingkreisspule fließen sehr hohe Ströme, die in einer ebenfalls resonanten Empfängerspule ensprechend hohe Induktionsströme induzieren. Diese kann man gleichrichten und ggf. sieben (einfach bei 105 bzw. 210KHz bei Graetzschaltung) und weiter verwenden ...
Das Praktische dabei ist, dass man diese Ströme nicht "bearbeiten" muss, die FET's haben es nur mit relativ kleinen Strömen zu tun - die hohen Ströme fließen ausschließlich in den Schwingkreisen. natürlich ist dieser Strom 90° phasenverschoben zur Spannung, damit es keine "freie Energie" wird - Physik lässt sich kaum überlisten
Hellhöhrig wurde ich bei dem Hinweis, dass in Metallteilen damit Wärme produziert wird (Wirbelströme) und das EmpfangsGerät entsprechend zu konstruieren ist.
Daraus entstand die Idee,einen etwas stärkeren Sender zu bauen und damit etwas zu experimentieren. Bei entsprechender Leistung könnte man damit z.B. alte Röhren "nachgettern" - so weit habe ich es aber nicht getrieben . Immerhin wird der Glaskolben einer Röhre recht warm, wenn man sie in meine Sendespule legt, d.h. das System wird heiss - aber das reicht natürlich bei Weitem nicht zum echten Gettern...
Meine Schaltung weicht prinzipiell kaum vom "Basic-Transmitter" in der AN138 ab - sie ist nur deutlich "großzügiger" ausgelegt. Ein kleiner Serienwiderstand zur Stromversorgung wurde als Lebensretter für die FET's eingefügt, falls beim Experimentieren mal die Schwingung abreisst - der Rest ist nur den hier vorhandenen Bauteilen und meinem Wunsch nach höherer Leistung angepasst. Daher kann ich meine Schaltung mit 6...24V versorgen, ohne das etwas "abraucht"
Hier die Schaltung meines Senders:
Die Schaltung schwingt mit den angegebenen Werten bei etwa 105KHz - diese Frequenz ist aber nicht fest, ändert sich also in Grenzen bei verschiedenen Belastungen und Umgebungen. Die Empfänger sind aber relativ tolerant gegenüber dieser Frequenzdrift - meine oben erwähnte Zahnbürste lädt jedenfalls problemlos in meiner Sendespule, obwohl das mit Sicherheit eine ganz andere Frequenz ist
Empfänger für Versuchszwecke könnten z.B. so aussehen:
Zu den Spulen muss man nach meiner gewonnenen Erfahrung sagen: Alles funktioniert, was man in Resonanz bekommt - das gilt sowol für Sender als auch Empfänger. Selbst eine einzelne Schleife funktioniert, wenn sie die richtige Induktivität hat ...
Der Sender eignet sich auch hervorragend, um die Wirkung von Wirbelströmen in verschiedenen, leitfähigen Materialien zu testen - Alufolie wird sehr heiss!
Und so sieht das Ganze aus, Zunächst die Gesamtansicht ohne Empfänger:
Die Platine ist in bewährter "Teppichmesser-Schnitztechnik" hergestellt, nicht schön aber umweltfreundlich:
Hier der Sende-Kopf mit Resonanzkondensator(en) und Schraubklemmen für verschiedene Sendespulen:
Hier ein Empfänger mit 2 ultrahellen, weissen LED's und einer Sekundärspule eines Netztrafos (345mH):
Noch ein Empfänger, jetzt mit ultrahell blauen LED's und einer Flachspule aus HF-Litze:
Und noch einer, dieser liefert genug Strom, um damit einen Elektromotor bei 19V/200mA laufen zu lassen. Die Spule hat 33µH und ist noch nicht einmal optimiert - lag hier so 'rum von einem anderen Projekt :
Hier sieht man das Ganze im Betrieb (nur LED-Empfänger) - man beachte Abstand und Lage der Empfänger in Bezug auf die Sendespule, der RX mit der Trafowicklung reicht deutlich weiter :
Da man den Lauf eines Elektromotors schlecht fotografieren kann und zur besseren Beurteilung der Reichweite hier noch ein Video mit allen getesteten Empfängern:
VIDEO1 - Achtung, 12,6MB...
Beim nächsten Video habe ich mal eine Lötzinnschleife in die Mitte der Sendespule gehängt - schaut selbst, was passiert :
VIDEO2
Beim letzten Video betrug die UB 15V, beim Ersten 12V ...
Das ist also gar nicht mal so schwach - aber wie schon gesagt: zum Gettern von Röhren reicht es kaum
Das war's
P.S.: die Kühlkörper für die FET's hätte ich mir wohl schenken können - selbst bei 24V werden die nicht mal lauwarm, dagegen musste ich den Vorwiderstand zur Schaltung auf 3 Widerstände aufteilen... |
|
