Cara Kerja Transfer Daya Nirkabel

Transfer daya nirkabel adalah proses di mana energi listrik ditransfer dari satu sistem ke sistem lain melalui gelombang elektromagnetik tanpa menggunakan kabel atau kontak fisik.

Pada postingan kali ini kami membahas mengenai cara kerja wireless power transfer atau transfer listrik melalui udara tanpa menggunakan kabel.

Anda mungkin telah menemukan teknologi ini dan mungkin telah melalui banyak hal teori terkait di internet.

Meskipun Internet mungkin penuh dengan artikel semacam itu yang menjelaskan konsep dengan contoh dan video, sebagian besar pembaca tidak dapat memahami prinsip inti yang mengatur teknologi, dan prospek masa depannya.

Cara Kerja Transfer Listrik Nirkabel

Dalam artikel ini, kami secara kasar akan mencoba mendapatkan gambaran tentang bagaimana transfer listrik nirkabel terjadi atau bekerja atau konduksi terjadi dan mengapa gagasan tersebut sangat sulit untuk diterapkan dalam jarak yang jauh.

Contoh paling umum dan klasik dari transfer daya nirkabel adalah teknologi radio dan TV lama kami yang bekerja dengan mengirimkan gelombang listrik (RF) dari satu titik ke titik lain tanpa kabel, untuk transfer data yang dimaksud.

Kesulitan

Namun kelemahan di balik teknologi ini adalah tidak dapat mentransfer gelombang dengan arus tinggi sehingga daya yang ditransmisikan menjadi bermakna dan dapat digunakan di sisi penerima untuk menggerakkan potensi beban listrik.

Masalah ini menjadi sulit karena hambatan udara dapat berada dalam kisaran jutaan mega Ohm dan karenanya sangat sulit untuk dilewati.

Kerumitan lain yang membuat transfer jarak jauh semakin sulit adalah kelayakan pemfokusan daya ke tujuan.

Jika arus yang ditransmisikan dibiarkan menyebar melalui sudut yang lebar, penerima tujuan mungkin tidak dapat menerima daya yang dikirim, dan mungkin hanya memperoleh sebagian kecil saja, sehingga pengoperasiannya sangat tidak efisien.

Namun, mentransfer listrik melalui jarak pendek tanpa kabel terlihat jauh lebih mudah dan telah berhasil diterapkan oleh banyak orang, hanya karena untuk jarak pendek kendala yang dibahas di atas tidak pernah menjadi masalah.

Untuk transfer daya nirkabel jarak pendek, hambatan udara yang dihadapi jauh lebih kecil, dalam kisaran beberapa 1000 meg ohm (atau bahkan lebih rendah tergantung pada tingkat kedekatan), dan transfer menjadi layak dilakukan dengan cukup efisien dengan penggabungan arus tinggi dan frekuensi tinggi.

Memperoleh Rentang Optimal

Untuk mendapatkan efisiensi jarak-ke-arus yang optimal, frekuensi transmisi menjadi parameter terpenting dalam pengoperasian.

Frekuensi yang lebih tinggi memungkinkan jarak yang lebih jauh untuk dijangkau dengan lebih efektif, dan oleh karena itu ini adalah salah satu elemen yang perlu diikuti saat merancang peralatan transfer daya nirkabel.

Parameter lain yang membantu transfer lebih mudah adalah level voltase, voltase yang lebih tinggi memungkinkan melibatkan arus yang lebih rendah, dan menjaga perangkat tetap kompak.

Sekarang mari kita coba memahami konsep melalui pengaturan rangkaian sederhana:

Pengaturan Sirkuit

Daftar Bagian

R1 = 10 ohm
L1 = 9-0-9 putaran yaitu 18 putaran dengan center tap menggunakan kawat tembaga super enamel 30 SWG.
L2 = 18 putaran menggunakan 30 kabel tembaga berenamel super SWG.
T1 = 2N2222
D1 ---- D4 = 1N4007
C1 = 100uF / 25V
3V = 2 sel AAA 1.5V secara seri

Gambar di atas menunjukkan rangkaian transfer daya nirkabel langsung yang terdiri dari tahap pemancar di sebelah kiri dan tahap penerima di sebelah kanan desain.

Kedua tahap tersebut dapat dilihat dipisahkan dengan celah udara yang signifikan untuk perpindahan listrik yang diinginkan.

Bagaimana itu bekerja

Tahap pemancar daya terlihat seperti rangkaian osilator yang dibuat melalui rangkaian jaringan umpan balik melintasi transistor NPN dan induktor.

Ya itu benar, pemancar memang merupakan tahap osilator yang bekerja dengan cara dorong-tarik untuk menginduksi arus frekuensi tinggi yang berdenyut di koil terkait (L1).

Arus frekuensi tinggi yang diinduksi mengembangkan jumlah gelombang elektromagnetik yang sesuai di sekitar koil.

Berada pada frekuensi tinggi, medan elektromagnetik ini mampu merobek celah udara di sekitarnya dan menjangkau jarak yang diizinkan tergantung pada peringkatnya saat ini.

Tahap penerima dapat dilihat hanya terdiri dari induktor pelengkap L2 yang sangat mirip dengan L1, yang memiliki peran tunggal menerima gelombang elektromagnetik yang ditransmisikan dan mengubahnya kembali menjadi beda potensial atau listrik meskipun pada tingkat daya yang lebih rendah karena transmisi yang terlibat kerugian melalui udara.

Gelombang elektromagnetik yang dihasilkan dari L1 dipancarkan ke sekelilingnya, dan L2 yang berada di suatu tempat di garis tersebut terkena gelombang EM ini. Ketika ini terjadi, elektron di dalam kabel L2 dipaksa untuk berosilasi pada kecepatan yang sama dengan gelombang EM, yang akhirnya menghasilkan listrik yang diinduksi melintasi L2 juga.

Listrik diperbaiki dan disaring dengan tepat oleh penyearah jembatan yang terhubung dan C1 merupakan output DC yang setara di terminal output yang ditunjukkan.

Sebenarnya, jika kita melihat dengan cermat prinsip kerja transfer daya nirkabel, kita tidak menemukan hal baru selain teknologi trafo lama kita yang biasa kita gunakan di catu daya, unit SMP, dll.

Satu-satunya perbedaan adalah tidak adanya inti yang biasanya kami temukan di transformator catu daya reguler kami. Inti membantu memaksimalkan (memusatkan) proses transfer daya, dan memperkenalkan kerugian minimum yang pada gilirannya meningkatkan efisiensi sebagian besar

Pemilihan Inti Induktor

Inti juga memungkinkan penggunaan frekuensi yang relatif lebih rendah untuk proses tersebut, tepatnya sekitar 50 hingga 100 Hz untuk transformator inti besi sementara dalam 100kHz untuk transformator inti ferit.

Namun dalam artikel yang kami usulkan tentang bagaimana fungsi transfer daya nirkabel, karena kedua bagian harus sepenuhnya terpisah satu sama lain, penggunaan inti menjadi tidak perlu, dan sistem dipaksa untuk bekerja tanpa kenyamanan inti pendukung.

Tanpa inti menjadi penting bahwa frekuensi yang relatif lebih tinggi dan juga arus yang lebih tinggi digunakan sehingga transfer dapat dimulai, yang mungkin secara langsung bergantung pada jarak antara tahap pemancaran dan penerimaan.

Meringkas Konsep

Untuk meringkas, dari pembahasan di atas kita dapat mengasumsikan bahwa untuk mengimplementasikan transfer daya yang optimal melalui udara, kita perlu memasukkan parameter berikut dalam desain:

Rasio kumparan yang cocok dengan benar sehubungan dengan induksi tegangan yang dimaksudkan.

Frekuensi tinggi di urutan 200kHz hingga 500kHz atau lebih tinggi untuk koil pemancar.

Dan arus tinggi untuk koil pemancar, tergantung pada seberapa jauh jarak gelombang elektromagnetik yang diradiasikan perlu ditransfer.

Untuk info lebih lanjut tentang cara kerja transfer nirkabel, silakan berkomentar.