Wireless power

Hallo,

Met dit topic wil ik wireless power informatie delen en regelmatig vragen stellen naargelang dit project vordert.

De setup:

2 luchtspoelen die ik wikkelde op PVC buizen:

http://www.uploadarchief.net/files/download/coilset.jpg

-Diameter: 20cm
-Wikkel Lengte: 20cm
-Draaddiameter: 1mm
-Aantal windingen: 160

De zelfresonantie van een spoel is ongeveer 1MHz en de inductantie is 3.7mH

De spoelen wil ik laten resoneren ver onder de zelfresonantie maar toch nog hoog genoeg in frequentie voor een degelijke Q factor te halen. Dus dan heb ik voor 80kHz gekozen. De Q bij deze frequentie is 140. Dan wat theorie bestuderen uit het gratis wiress power boek:

http://www.intechopen.com/books/wireless-power-transfer-principles-and…

Vervolgens wou ik 50% rendement halen. Uit de theorie van H2 volgde dan dat men koppelfactor minimum k=0.02 moet zijn.

Praktisch komt de koppelfactor van 0.02 overeen met een tussenruimte van 24cm.

Uit het boek (H2) volgde ook dat onder deze condities de secundaire resonantie best belast werd met 41 ohm.

http://www.uploadarchief.net/files/download/spice_pre.jpg

Daarna het tune en match circuit ontworpen en vervolgens getest in spice:
http://www.uploadarchief.net/files/download/spice.jpg

Dan praktisch opgebouwd met HV WIMA FKP caps en trimmers en eens een VNA meting gedaan:

http://www.uploadarchief.net/files/download/vna_measurement.jpg

De S21 is inderdaad -3dB (50% rendement) en de return loss is 20dB (matched)

Vervolgens heb ik de primaire kant aangesloten op een functiegenerator en de secundaire beslast met een klein resitief gloeilampje van 0.3W en dat gaf mooi licht :)

De maximale openklemspanning van men generator is 10 volt piek en de generator ziet een weerstand van 50 Ohm. Het afgeleverde vermogen aan de primaire kring is dus 0.25W. En het afgeleverde vermogen aan het lampje is dus kleiner dan 0.125W

Meer info:
Resistief lampje: http://www.circuitsonline.net/forum/view/105736
Koppelfactor meten: http://www.circuitsonline.net/forum/view/105745
Alternatieve AC bron: http://www.circuitsonline.net/forum/view/105689
Spoel wikkelen: http://www.circuitsonline.net/forum/view/105203

Interessante LINKS:
Qi standaard
http://www.wirelesspowerconsortium.com/

Boeken:

http://www.intechopen.com/books/wireless-power-transfer-principles-and…
http://www.amazon.com/Inductive-Powering-Application-Biomedical-Proces…
http://www.amazon.com/Wireless-Contactless-Power-Supply-Inductively/dp…

Nu is de volgende stap wat meer power overdracht... Als er vragen zijn stel ze gerust!

Wow ! Gaaf dat je deze info wil delen !
Mij staat bij dat er ook van die electrische tandenborstels zijn, die met hetzelfde principe een accu opladen. Spoeltjes zijn dan alleen een stukje kleiner.

Ik hoop eigenlijk dat er meerdere hobbyisten zijn -die dit vrij onbekende pad al hebben afgelopen- bereid zijn om hun ervaringen hier te delen/posten op CO.

Ikzelf heb ooit een dergelijk systeem ook overwogen te bouwen, maar het ontbreken van de vereiste kennis weerhield me ervan.

Kortom, ik hoop dat dit net zo'n topic wordt als "Show Your Projects".

Van elk bezoek aan CO leer ik weer meer...

Bij 50% rendement zou ik een uitgangsvermogen van 0.125W verwachten. Waarom is het "minder dan 0.125W" ? Heeft dat met de praktische afwijking van de condensatoren te maken?
Zijn de zend-en ontvangstspoel verschillend?
Wat voor draad heb je gebruikt, 13 a 14 Ohm is behoorlijk hoog voor een stuk koperdraad.

Het wordt redelijk wat toegepast; maar hoop je nu op een gegeven moment iets nieuws te ontdekken of is er een specifieke toepassing die je wilt optimaliseren ?

Op 1 juli 2012 04:58:38 schreef oxurane:
Mij staat bij dat er ook van die electrische tandenborstels zijn, die met hetzelfde principe een accu opladen.

Mij staat bij dat die dan een paaltje op de lader hebben wat onderin de
tandenborstel steekt. Daar zal dan toch wel kern-materiaal voor het oplaad-gebeuren in zitten?

@darkcrusher Intuitief zou ik zeggen dat het rendement omhoog gaat als je de uiteinden van de spoelen dichter bij mekaar brengt. Dus als je 2cm breed, 8 spoel-lagen gaat maken, wordt het efficienter.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Op 1 juli 2012 06:20:43 schreef Zonnepaneeltje:
Bij 50% rendement zou ik een uitgangsvermogen van 0.125W verwachten. Waarom is het "minder dan 0.125W" ? Heeft dat met de praktische afwijking van de condensatoren te maken?
Zijn de zend-en ontvangstspoel verschillend?
Wat voor draad heb je gebruikt, 13 a 14 Ohm is behoorlijk hoog voor een stuk koperdraad.

In principe kan ik 50% halen met het lampje, maar dan moet ik een nieuw tune/match circuit maken voor 70 Ohm load. Dat is de weerstand van het lampje bij het gloeien. De zend en ontvangst spoel zijn identiek opgebouwd maar in de praktijk zijn ze uiteraard nooit perfect identiek in eigenschappen. De DC weerstand va de spoel is maar 2 Ohm. Maar bij 80kHz zit je met het skin en proximiteits effect en is de weeerstand dus een stuk hoger.

Op 1 juli 2012 06:21:11 schreef Aart:
Het wordt redelijk wat toegepast; maar hoop je nu op een gegeven moment iets nieuws te ontdekken of is er een specifieke toepassing die je wilt optimaliseren ?

Ja de bedoeling is om de theorie steeds beter te begrijpen en steeds verbeteringen aan te brengen:
-Meer rendement
-Meer range
-Kleinere spoelen
-Meer power overdracht

Na een jaartje zit ik misschien veel verder en is het de bedoeling om een demonstrator kitje samen te stellen.

[Bericht gewijzigd door Darkcrusher op 1 juli 2012 13:40:36 (24%)

maartenbakker

Special Member

Het lijkt mij ook best de moeite waard om meer over te weten te komen. Bij de meeste toepassingen (tandenborstels) is de "luchtspleet" een stuk kleiner. Ik zal het topic dus met interesse volgen.

www.elba-elektro.nl | "The mind is a funny thing. Sometimes it needs a good whack on the side of the head to jar things loose."

Ik vroeg me af of er veel interesse is in R&D van een wireless power kitje ? Voor welke prijs zouden jullie zo een kitje aankopen en wat moet het kunnen ?

Tidak Ada

Golden Member

Bij Aldi en de Lidl koop je zo'n tandenborstel voor € 15,- Daar zit zo'n wireles ladertje bij inbegrepen. Trek de prijs van de tandenborstel (motortje, accu, laadschakeling en verdere elektronica, behuizing en borstels) er af en dan heb je een idee ;)

Rommelige werkplek? In de natuur is wanorde de meest stabiele toestand; de entropie is dan maximaal. Het handhaven van "orde" kost daarom altijd energie. ----> TUBE COLLECTORS ASSOCIATION - http://www.tubecollectors.org/

TI heeft zo een kit, je kan daar eens kijken.

'Ours is the age which is proud of machines that think, and suspicious of men who try to' (H. Mumford Jones)
pa3gws

Golden Member

Volgens mij is de tandenborstel gewoon een transformator.
Om het busje in de tandenborstel zit een spoeltje.
En het paaltje waar hij wordt opgezet is een kerntje met ook daaromheen weer een spoeltje.

Ik ben gestopt met roken nu mijn schakelingen nog.
Tidak Ada

Golden Member

Die twee spelen van TS zijn ook gewoon een trafo, maar dan voor hf. Zonder kern geen wevelstroom verliezen....

Je kunt ook naar een WACOM tablet kijken. Daar wordt de pen uit het r.f.-veld van het tavblet gevoed, Dat veld wordt opgewekt on de locatie van de pen te bepalen.

[Bericht gewijzigd door Tidak Ada op 2 juli 2012 21:03:56 (43%)

Rommelige werkplek? In de natuur is wanorde de meest stabiele toestand; de entropie is dan maximaal. Het handhaven van "orde" kost daarom altijd energie. ----> TUBE COLLECTORS ASSOCIATION - http://www.tubecollectors.org/
joopv

Special Member

Leuk experiment.

Die afstand van 24 cm bij je test, was dat tussen de voorkanten van de spoelen of het midden? Want ik zie dat de spoelen zelf 20cm lang zijn, en er dus 4 cm ruimte overblijft tussen de spoelen. Is deze interpretatie correct?

Op de site van het Qi wireless power consortium staan een heleboel documenten die je vast wel interessant zult vinden. Je moet je even (gratis) registreren om ze te kunnen downloaden.
http://www.wirelesspowerconsortium.com/

Op 2 juli 2012 21:26:34 schreef joopv:
Leuk experiment.

Die afstand van 24 cm bij je test, was dat tussen de voorkanten van de spoelen of het midden? Want ik zie dat de spoelen zelf 20cm lang zijn, en er dus 4 cm ruimte overblijft tussen de spoelen. Is deze interpretatie correct?

Neen hoor de end to end tussenafstand is echt wel 24cm ;)
zal eens rondneuzen op het wireless consortium

Henry S.

Moderator

Op 1 juli 2012 13:37:12 schreef Darkcrusher:
De DC weerstand va de spoel is maar 2 Ohm. Maar bij 80kHz zit je met het skin en proximiteits effect en is de weeerstand dus een stuk hoger.

Tijd voor HF litze.

73's de PA2HS - ik ben een radiohead, De 2019 CO labvoeding.

Heb je trouwens rekening gehouden met de effecten van je experimenten op DCF77 gestuurde klokken? Op 77,5khz zit een tijdseinzender.

Een verstorinkje kan geen kwaad, want dan pikt de klok het signaal later wel op, maar als je iets dergelijks langdurig (bijvoorbeeld voor persoonlijk gebruik) gaat toepassen kan je mogelijk overlast veroorzaken.

Dat was inderdaad een erg leuk topic. Maar zo te zien heeft TS in dit topic iets meer huiswerk gedaan, ik ben erg benieuwd naar de resultaten.

Circa 50% rendement op 24cm afstand klinkt niet onaardig.

Hi,

Zomaar een vraagje van een leek bij zo'n intrigerend onderwerp, waarom noemen jullie zo'n spoel niet gewoon een "inductie spoel"?

Ik vind wireless een zeer verwarrende benaming, zeker gezien de vele meters draad die je nodig hebt om dergelijke spoelen te maken.

Buiten dat de meest gebruikte toepassing in het begin het opladen van je mobieltje (wireless) zal zijn.

Wireless wired charged wireless mobile...

(ok, sorry, ik weet het, mieren..eh..ja..) ;)

NokDoc

DEADBEEF

Doel je nu op de spoelen op zich? Die heten luchtspoelen omdat ze niet om een kernmateriaal gewikkeld zijn (stiekem wel om een stukje PVC-buis, maar dat maakt niet echt uit).

Een inductiespoel is overigens een tautologie, vol van redundante redundantie. Voorts noemen we het wireless power, omdat er geen fysieke (draad)koppeling bij de energieoverdracht betrokken is.

Als je een USB-module voor draadloos internet hebt met een USB-verlengkabeltje, dan maakt dat de internetverbinding toch niet minder draadloos?

Op 3 juli 2012 13:36:34 schreef Henry S.:
[...]
Tijd voor HF litze.

Inderdaad!

Op 3 juli 2012 14:10:01 schreef Ledlover:
Heb je trouwens rekening gehouden met de effecten van je experimenten op DCF77 gestuurde klokken? Op 77,5khz zit een tijdseinzender.

Geen rekening met gehouden. Denk niet dat het kwaad kan. Zit op 80kHz ipv 77kHz bezig..

[Bericht gewijzigd door Darkcrusher op 3 juli 2012 15:26:39 (54%)

Hi,

In mijn beleving zijn inductievelden de velden die om een spoel heen bewegen als je spanning op de draad zet.

En als je dit principe omkeert en je een spoel in zo'n inductieveld houdt zal er een spanning in de draad gaan ontstaan.

De lucht waar deze velden heersen is dan het medium wat de spanning gaat overbrengen.

>> Die twee spelen van TS zijn ook gewoon een trafo

Zoals eerder gezegd, precies een trafo, maar dan zonder de kern.

Misschien is core-less (zonder kern) dan een betere vertaling als wireless.

NokDoc

DEADBEEF

5W classe D driver in Spice:

http://www.uploadarchief.net/files/download/wpdriver.jpg

Mosfets worden complementair aan en afgeschakeld

Bedoeling is 2.5W output te halen
Voedingspanning moet blijkbaar 34V zijn.

Op naar het schema :)

"We cannot solve our problems with the same thinking we used when we created them" - Albert Einstein