MOSFET के साथ वायरलेस पावर ट्रांसफर

धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर अक्सर सिलिकॉन-नियंत्रित ऑक्सीकरण के साथ निर्मित होता है। वर्तमान में, यह सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला ट्रांजिस्टर प्रकार है क्योंकि इस ट्रांजिस्टर का मुख्य कार्य चालकता को नियंत्रित करना है, अन्यथा MOSFETs स्रोत और ड्रेन टर्मिनलों के बीच कितना करंट आपूर्ति कर सकता है यह इसके गेट टर्मिनल पर लागू वोल्टेज के योग पर निर्भर करता है। गेट टर्मिनल पर लगाया गया वोल्टेज डिवाइस के संचालन को नियंत्रित करने के लिए एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है। MOSFETs का उपयोग DC-DC कन्वर्टर्स, मोटर नियंत्रण जैसे विभिन्न एप्लिकेशन सर्किट बनाने के लिए किया जाता है। इन्वर्टर , वायरलेस पावर ट्रांसफर , आदि। यह आलेख चर्चा करता है कि अत्यधिक कुशल उपयोग करके वायरलेस पावर ट्रांसफर सर्किट को कैसे डिज़ाइन किया जाए MOSFET .

MOSFET के साथ वायरलेस पावर ट्रांसफर

इसकी मुख्य अवधारणा टीएक्स और आरएक्स कॉइल के बीच पावर ट्रांसमिशन को नियंत्रित करने के लिए एमओएसएफईटी और रेज़ोनेंट इंडक्टिव कपलिंग के साथ एक डब्ल्यूपीटी (वायरलेस पावर ट्रांसफर) सिस्टम डिजाइन करना है। यह एसी से गुंजयमान कुंडल चार्जिंग के साथ किया जा सकता है, उसके बाद बाद की आपूर्ति को प्रतिरोधक भार में संचारित किया जा सकता है। यह सर्किट वायरलेस तरीके से इंडक्टिव कपलिंग के माध्यम से कम-शक्ति वाले डिवाइस को बहुत तेजी से और शक्तिशाली रूप से चार्ज करने में सहायक है।

वायरलेस पावर ट्रांसमिशन को इस प्रकार परिभाषित किया जा सकता है; किसी भी केबल या कंडक्टर तार के बिना बिजली स्रोत से विद्युत भार तक विद्युत ऊर्जा संचरण को डब्लूपीटी (वायरलेस पावर ट्रांसमिशन) के रूप में जाना जाता है। वायरलेस पावर ट्रांसफर इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग क्षेत्र में एक असाधारण बदलाव लाता है जो पारंपरिक तांबे के केबल और करंट ले जाने वाले तारों के उपयोग को हटा देता है। वायरलेस पॉवर ट्रांसमिशन कुशल, विश्वसनीय, कम रखरखाव लागत वाला और लंबी दूरी या छोटी दूरी के लिए तेज़ है। इसका उपयोग सेल फोन या रिचार्जेबल बैटरी को वायरलेस तरीके से चार्ज करने के लिए किया जाता है।

आवश्यक घटक

MOSFET सर्किट के साथ वायरलेस पावर ट्रांसफर में मुख्य रूप से ट्रांसमीटर अनुभाग और रिसीवर अनुभाग शामिल है। वायरलेस पावर ट्रांसफर के लिए ट्रांसमीटर अनुभाग बनाने के लिए आवश्यक घटकों में मुख्य रूप से शामिल हैं; वोल्टेज स्रोत (Vdc) - 30V, कैपेसिटर-6.8 nF, RF चोक (L1 और L2) 8.6 μH और 8.6 μH, ट्रांसमीटर कॉइल (L) - 0.674 μH, प्रतिरोधों R1-1K, R2-10 K, R3-94 ohm, R4-94 ohm, R5-10 K, कैपेसिटर C एक अनुनादी कैपेसिटर की तरह काम करता है, डायोड D1-D4148, D2-D4148, MOSFET Q1-IRF540 और MOSFET Q2-IRF540

वायरलेस पावर ट्रांसफर के लिए रिसीवर अनुभाग बनाने के लिए आवश्यक घटकों में मुख्य रूप से शामिल हैं; डायोड D1 से D4 - D4007, रेसिस्टर (R) - 1k ओम, विद्युत् दाब नियामक IC - LM7805 IC, रिसीवर कॉइल (L) - 1.235μH, कैपेसिटर जैसे C1 - 6.8nF और C2 220μF है।

MOSFET कनेक्शन के साथ वायरलेस पावर ट्रांसफर

वायरलेस पावर ट्रांसफर ट्रांसमीटर अनुभाग के कनेक्शन इस प्रकार हैं;

• R1 रेसिस्टर पॉजिटिव टर्मिनल 30V वोल्टेज स्रोत से जुड़ा है और दूसरा टर्मिनल LED से जुड़ा है। LED का कैथोड टर्मिनल एक R2 अवरोधक के माध्यम से GND से जुड़ा है।
• R3 रेसिस्टर पॉजिटिव टर्मिनल 30V वोल्टेज स्रोत से जुड़ा है और दूसरा टर्मिनल MOSFET के गेट टर्मिनल से जुड़ा है। यहां, LED का कैथोड टर्मिनल MOSFET के गेट टर्मिनल से जुड़ा है।
• MOSFET का ड्रेन टर्मिनल डायोड के सकारात्मक टर्मिनल के माध्यम से वोल्टेज आपूर्ति से जुड़ा हुआ है प्रारंभ करनेवाला 'एल1'.
• MOSFET का स्रोत टर्मिनल GND से जुड़ा है।
• प्रारंभ करनेवाला 'L1' में एक अन्य टर्मिनल D2 डायोड के एनोड टर्मिनल से जुड़ा होता है और इसका कैथोड टर्मिनल कैपेसिटर 'C' और प्रारंभ करनेवाला 'L' के माध्यम से R3 रोकनेवाला से जुड़ा होता है।
• R4 रेसिस्टर पॉजिटिव टर्मिनल वोल्टेज सप्लाई से जुड़ा है और रेसिस्टर का दूसरा टर्मिनल डायोड D1 और D2 के एनोड और कैथोड टर्मिनलों के माध्यम से MOSFET के गेट टर्मिनल से जुड़ा है।
• प्रारंभ करनेवाला 'L2' सकारात्मक टर्मिनल वोल्टेज आपूर्ति से जुड़ा है और दूसरा टर्मिनल डायोड 'D2' के एनोड टर्मिनल के माध्यम से MOSFET के ड्रेन टर्मिनल से जुड़ा है।
• MOSFET का स्रोत टर्मिनल GND से जुड़ा है।

वायरलेस पावर ट्रांसफर रिसीवर सेक्शन के कनेक्शन इस प्रकार हैं;

• प्रारंभ करनेवाला 'L', कैपेसिटर 'C1' पॉजिटिव टर्मिनल D1 के एनोड टर्मिनल से जुड़े होते हैं, और प्रारंभ करनेवाला 'L', कैपेसिटर 'C1' के अन्य टर्मिनल D4 के कैथोड टर्मिनल से जुड़े होते हैं।
• D2 डायोड एनोड टर्मिनल D3 डायोड कैथोड टर्मिनल से जुड़ा है और D3 डायोड एनोड टर्मिनल D4 डायोड एनोड टर्मिनल से जुड़ा है।
• D2 डायोड कैथोड टर्मिनल D1 डायोड कैथोड टर्मिनल से जुड़ा है और D1 डायोड एनोड टर्मिनल प्रारंभ करनेवाला 'L' और कैपेसिटर 'C1' के अन्य टर्मिनलों से जुड़ा है।
• रेसिस्टर 'आर' पॉजिटिव टर्मिनल डी1 और डी2 के कैथोड टर्मिनल से जुड़ा है और रेसिस्टर के अन्य टर्मिनल एलईडी के एनोड टर्मिनल से जुड़े हैं और एलईडी का कैथोड टर्मिनल जीएनडी से जुड़ा है।
• कैपेसिटर C2 पॉजिटिव टर्मिनल LM7805 IC के इनपुट टर्मिनल से जुड़ा है, इसका दूसरा टर्मिनल GND से जुड़ा है और LM7805 IC GND पिन GND से जुड़ा है।

कार्यरत

इस वायरलेस पावर ट्रांसफर सर्किट में मुख्य रूप से दो खंड ट्रांसमीटर और रिसीवर शामिल हैं। इस खंड में, ट्रांसमीटर कॉइल 6 मिमी एनामेल्ड तार या चुंबक तार से बना है। दरअसल, यह तार तांबे का तार होता है जिसके ऊपर इन्सुलेशन कोटिंग की पतली परत होती है। ट्रांसमीटर कॉइल का व्यास 6.5 इंच या 16.5 सेमी और लंबाई 8.5 सेमी है।

ट्रांसमीटर अनुभाग सर्किट में एक डीसी पावर स्रोत, एक ट्रांसमीटर कॉइल और ऑसिलेटर शामिल है। एक डीसी पावर स्रोत एक स्थिर डीसी वोल्टेज प्रदान करता है जिसे ऑसिलेटर सर्किट में इनपुट के रूप में दिया जाता है। उसके बाद, यह डीसी वोल्टेज को उच्च आवृत्ति के साथ एसी पावर में बदलता है और ट्रांसमिटिंग कॉइल को दिया जाता है। उच्च आवृत्ति वाले एसी करंट के कारण, ट्रांसमीटर कॉइल कॉइल के भीतर एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए सक्रिय हो जाएगी।

रिसीवर सेक्शन के भीतर रिसीवर कॉइल 18 AWG तांबे के तार से बना है जिसका व्यास 8 सेमी है। रिसीवर अनुभाग सर्किट में, रिसीवर कॉइल को उस ऊर्जा को उसके कॉइल में एक प्रेरित वैकल्पिक वोल्टेज के रूप में प्राप्त होता है। इस रिसीवर सेक्शन में एक रेक्टिफायर वोल्टेज को AC से DC में बदलता है। अंत में, यह परिवर्तित डीसी वोल्टेज पूरे वोल्टेज नियंत्रक खंड में लोड को प्रदान किया जाता है। वायरलेस पावर रिसीवर का मुख्य कार्य इंडक्टिव कपलिंग के माध्यम से कम पावर वाली बैटरी को चार्ज करना है।

जब भी ट्रांसमीटर सर्किट को बिजली की आपूर्ति प्रदान की जाती है, तो डीसी करंट L1 और L2 कॉइल के दोनों किनारों और MOSFETs ड्रेन टर्मिनलों के माध्यम से आपूर्ति करता है, फिर वोल्टेज MOSFETs के गेट टर्मिनलों पर दिखाई देगा और ट्रांजिस्टर पर स्विच करने का प्रयास करेगा। .

यदि हम मानते हैं कि पहला MOSFET Q1 चालू है, तो दूसरे MOSFET का ड्रेन वोल्टेज GND के करीब क्लैंप किया जाएगा। इसके साथ ही, दूसरा MOSFET बंद स्थिति में होगा, और दूसरे MOSFET का ड्रेन वोल्टेज चरम तक बढ़ जाएगा और एक आधे चक्र के दौरान 'C' कैपेसिटर और ऑसिलेटर के प्राथमिक कॉइल द्वारा बनाए गए टैंक सर्किट के कारण गिरना शुरू हो जाएगा।

वायरलेस पावर ट्रांसफर के फायदे हैं; यह कम महंगा है, अधिक विश्वसनीय है, वायरलेस ज़ोन के भीतर बैटरी की शक्ति कभी ख़त्म नहीं होती है, यह तारों की तुलना में कुशलता से अधिक शक्ति प्रसारित करता है, बहुत सुविधाजनक है, पर्यावरण के अनुकूल है, आदि। वायरलेस पावर ट्रांसफर के नुकसान हैं; बिजली की हानि अधिक है, दिशाहीन है, और लंबी दूरी के लिए कुशल नहीं है।

वायरलेस पावर ट्रांसफर के अनुप्रयोग इसमें औद्योगिक अनुप्रयोग शामिल हैं जिनमें रोटरी शाफ्ट के ऊपर वायरलेस सेंसर, वायरलेस उपकरणों की चार्जिंग और पावरिंग, और चार्जिंग कॉर्ड को हटाकर वॉटरटाइट उपकरण को सुरक्षित करना शामिल है। इनका उपयोग मोबाइल उपकरणों की चार्जिंग, घरेलू उपकरणों, मानव रहित विमान और इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए किया जाता है। इनका उपयोग चिकित्सा प्रत्यारोपण के संचालन और चार्जिंग के लिए किया जाता है जिसमें शामिल हैं; पेसमेकर, चमड़े के नीचे की दवा की आपूर्ति और अन्य प्रत्यारोपण। इसके संचालन को समझने के लिए इन वायरलेस पावर ट्रांसफर सिस्टम को घर/ब्रेडबॉर्ड में बनाया जा सकता है। देखते हैं

घर पर वायरलेसपावरट्रांसफर डिवाइस कैसे बनाएं?

घर पर एक साधारण वायरलेस पावर ट्रांसफर (डब्ल्यूपीटी) डिवाइस बनाना एक मजेदार और शैक्षणिक प्रोजेक्ट हो सकता है, लेकिन यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि महत्वपूर्ण पावर आउटपुट के साथ एक कुशल डब्लूपीटी सिस्टम बनाने में आम तौर पर अधिक उन्नत घटक और विचार शामिल होते हैं। यह मार्गदर्शिका आगमनात्मक युग्मन का उपयोग करके शैक्षिक उद्देश्यों के लिए एक बुनियादी DIY परियोजना की रूपरेखा तैयार करती है। कृपया ध्यान रखें कि निम्नलिखित कम-शक्ति वाला है और चार्जिंग उपकरणों के लिए उपयुक्त नहीं है।

सामग्री की जरूरत:

• ट्रांसमीटर कॉइल (टीएक्स कॉइल): तार का एक कॉइल (लगभग 10-20 मोड़) एक बेलनाकार रूप में लपेटा जाता है, जैसे कि पीवीसी पाइप।

  “डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स में एन्कोडर और डिकोडर ”

• रिसीवर कॉइल (आरएक्स कॉइल): टीएक्स कॉइल के समान, लेकिन अधिमानतः बढ़े हुए वोल्टेज आउटपुट के लिए अधिक घुमावों के साथ।

• एलईडी (लाइट एमिटिंग डायोड): पावर ट्रांसफर को प्रदर्शित करने के लिए एक साधारण लोड के रूप में।

• एन-चैनल MOSFET (उदाहरण के लिए, IRF540): एक ऑसिलेटर बनाने और TX कॉइल को स्विच करने के लिए।

• डायोड (जैसे, 1N4001): आरएक्स कॉइल से एसी आउटपुट को ठीक करने के लिए।

• संधारित्र (जैसे, 100μF): सुधारित वोल्टेज को सुचारू करने के लिए।

• अवरोधक (उदाहरण के लिए, 220Ω): एलईडी करंट को सीमित करने के लिए।

• बैटरी या डीसी बिजली की आपूर्ति: ट्रांसमीटर (TX) को बिजली देने के लिए।

• ब्रेडबोर्ड और जम्पर तार: सर्किट के निर्माण के लिए।

• हॉट ग्लू गन: कॉइल्स को सही स्थिति में सुरक्षित करने के लिए।

सर्किट स्पष्टीकरण:

आइए देखें कि ट्रांसमीटर और रिसीवर सर्किट को कैसे कनेक्ट करना है।

ट्रांसमीटर साइड (TX):

• बैटरी या डीसी आपूर्ति: यह ट्रांसमीटर के लिए आपका शक्ति स्रोत है। बैटरी या डीसी बिजली आपूर्ति के सकारात्मक टर्मिनल को अपने ब्रेडबोर्ड की सकारात्मक रेल से कनेक्ट करें। नेगेटिव टर्मिनल को नेगेटिव रेल (जीएनडी) से कनेक्ट करें।

• TX कॉइल (ट्रांसमीटर कॉइल): TX कॉइल के एक सिरे को MOSFET के ड्रेन (D) टर्मिनल से कनेक्ट करें। TX कॉइल का दूसरा सिरा ब्रेडबोर्ड के पॉजिटिव रेल से जुड़ता है, जहां आपके पावर स्रोत का पॉजिटिव टर्मिनल जुड़ा होता है।

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• MOSFET (IRF540): MOSFET का स्रोत (S) टर्मिनल ब्रेडबोर्ड के नकारात्मक रेल (GND) से जुड़ा है। यह MOSFET के स्रोत टर्मिनल को आपके पावर स्रोत के नकारात्मक टर्मिनल से जोड़ता है।

• MOSFET का गेट (G) टर्मिनल: सरलीकृत सर्किट में, इस टर्मिनल को असंबद्ध छोड़ दिया जाता है, जो प्रभावी रूप से MOSFET को लगातार चालू करता है।

रिसीवर साइड (आरएक्स):

• एलईडी (लोड): एलईडी के एनोड (लंबे लीड) को ब्रेडबोर्ड की पॉजिटिव रेल से कनेक्ट करें। एलईडी के कैथोड (छोटा लीड) को आरएक्स कॉइल के एक छोर से कनेक्ट करें।

• आरएक्स कॉइल (रिसीवर कॉइल): आरएक्स कॉइल का दूसरा सिरा ब्रेडबोर्ड के नेगेटिव रेल (जीएनडी) से जुड़ा होना चाहिए। यह एलईडी के लिए एक बंद सर्किट बनाता है।

• डायोड (1एन4001): डायोड को एलईडी के कैथोड और ब्रेडबोर्ड के नकारात्मक रेल (जीएनडी) के बीच रखें। डायोड का कैथोड एलईडी के कैथोड से जुड़ा होना चाहिए, और इसका एनोड नकारात्मक रेल से जुड़ा होना चाहिए।

• कैपेसिटर (100μF): कैपेसिटर के एक लीड को डायोड के कैथोड (एलईडी का एनोड साइड) से कनेक्ट करें। कैपेसिटर के दूसरे लीड को ब्रेडबोर्ड की पॉजिटिव रेल से कनेक्ट करें। यह संधारित्र एलईडी को अधिक स्थिर वोल्टेज प्रदान करते हुए, सुधारित वोल्टेज को सुचारू करने में मदद करता है।

इस प्रकार घटक सर्किट में जुड़े हुए हैं। जब आप ट्रांसमीटर साइड (TX) को पावर देते हैं, तो TX कॉइल एक बदलते चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, जो रिसीवर साइड (RX) पर RX कॉइल में वोल्टेज प्रेरित करता है। इस प्रेरित वोल्टेज को ठीक किया जाता है, सुचारू किया जाता है और एलईडी को पावर देने के लिए उपयोग किया जाता है, जो वायरलेस पावर ट्रांसफर को बहुत ही मूल रूप में प्रदर्शित करता है। याद रखें कि यह एक कम-शक्ति और शैक्षिक प्रदर्शन है, जो व्यावहारिक वायरलेस चार्जिंग अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त नहीं है।