Многие пользователи электронных портативных устройств, снабженных аккумуляторами энергии и зарядными устройствами к ним, в том числе мобильных телефонов и фонариков, неоднократно задавали себе вопрос: когда же, наконец, производители откажутся от неудобной системы разъемных соединений, при подключении зарядных устройств, заменив их на нечто более инновационное?
Передатчик, подключенный к источнику постоянного тока, каким является сетевой адаптер, создает переменное поле в катушке индуктивности, которая установлена в зарядный бокс. Когда приемная катушка фонаря попадает в поле зарядной станции, в ней создается переменное напряжение, которое выпрямляется и стабилизируется электронной схемой приемника-фонаря.
При входном переменном напряжении 220 В ±15% выходное постоянное напряжение в фонаре 3,3 В при максимальном выходном токе 500 мА. При этих технических параметрах дистанционная передача энергии обеспечивается на расстоянии до 20 мм между катушками, причем корпус фонаря и адаптера не является помехой для магнитной индукции. Индуктивность передающей катушки: 30 мГн.
Тем не менее, оптимальное расстояние между катушками приемника и передатчика, при котором передача энергии (в соответствии с параметрами катушек) максимальна, должно быть в пределах 2 мм, тогда заряд аккумулятора фонаря происходит быстрее.
При атом диаметр катушки для передачи энергии 38 мм, а ее высота – всего 2 mm.
Внешний вид сетевого адаптера со снятой крышкой корпуса показан на рис.1.
Рис. 1
На рис.2 показан вид, со снятой крышкой корпуса фонаря, в котором установлена вторая часть устройства: приемник, выпрямителя напряжения и тонкая АКБ, о которой речь пойдет далее.
Fig. 2
На рис.3 показаны обе части (устройства приемник и передатчик), реализованные на SMD-элементах, смонтированных на печатных платах, вместе с катушками. Такой узел используется в качестве зарядного устройства для других цепей — он питается от постоянного напряжения 12 В.
Fig. 3,ru
Gerätemerkmale
Стабильный источник питания, качественная изоляция катушек приемника и передатчика, компактный дизайн.
На рис.4 показана электрическая схема устройства.
Fig. 4,ru
Слева на рис.4 показан передатчик, реализованный по однотактной схеме генератора, транзисторе VT1. Внешний вид этого электронного узла показан на рис.1.
Справа на рис.4 показан приемный узел с выпрямителем, светодиодом и АКБ. Он не нуждается в описании своей работы по причине простаты схемы.
Приемная катушка – бескаркасная, она содержит 90 витков провода типа ПЭЛ диаметром 0,6 мм. Диаметр обмотки (внешний диаметр бескаркасной катушки) 30 мм. Катушка «передатчика» (рис.4) содержит 110 витков того же провода, с внешним диаметром катушки 50 мм, а внутренним диаметром 35 мм. Провод применяется тог же. Таким образом, во время подключения адаптера к сети и помещения корпуса фонаря со светодиодом и аккумулятором на «штатное» место в адаптере, приемная катушка оказывается внутри передающей катушки.
Светедиод HL1 типа WTC040A с мощностью 1 Вт теплоотводом не снабжен.
Варианты доработки и применения
Вариант для доработки устройства таков. Стабилизированное напряжение (примерно 3,3 В) с током до 500 мА можно снять с выводов приемника и подать на электронное устройство или аккумулятор для зарядки. Такое доработанное устройство может быть полезным в качестве зарядного устройства для сотовых телефонов, планшетов, обеспечения беспроводного электропитания в промышленных маломощных или самодельных изделиях робототехники и моделировании, в качестве источника беспроводного питания, реализованного для электронных устройств домашней автоматики.
Немного о АКБ, примененной в данном фонарике.
Сегодня довольно популярны ультратонкие литий-ионные батареи относительно нового типа, предназначенные для портативных устройств различного назначения. Речь идет об аккумуляторах, способных при аналогичных габаритных размерах и прочих равных условиях хранить в 2-3 раза больше электрической энергии в сравнении с существующими сегодня аналогами. Добиться почти двукратного прироста позволила технология производства, при которой в аккумуляторе одновременно используется как твердый, так и жидкий электролит. Причем жидкий электролит не является горючим благодаря специальным компонентам-добавкам, что повышает безопасность эксплуатации ультратонкой АКБ. «Твердый» электролит представляет собой полимерный слой-мембрану, покрывающий электрод из литиевой фольги, взаимодействующий с жидким ионным электролитом.
Такая АКБ после 300 полных зарядок теряет примерно 20% своей первоначальной энергоемкости. С использованием такой «ультратонкой» технологии в АКБ стали возможными и безразъемные соединения при зарядке аккумуляторов переносных (в том числе мобильных устройств). Такой технический подход способствует тому, что портативные устройства становятся более удобными и безопасными, а также долговечными, водь разъемные соединения традиционно являются слабым местом устройств бытовой электроники, Тем не менее, важно отметить и то, что главным недостатком источников энергии с жидкими ионными электролитами (плоскими АКБ) является их относительно высокая себестоимость и невысокие показатели долговечности.
Autor: Андрей Кашкаров, г. Санкт-Петербург