¿Existe una manera eficiente de transmitir energía de CC (12V, 1A) a corta distancia (<1 ') de forma inalámbrica?

Answer 1

Definir de manera eficiente.

Por el comentario que hizo a continuación, creo que puedo asumir la transparencia óptica entre la fuente y el receptor, por lo que tal vez una lámpara brillante y un pequeño panel solar funcionarían para usted. Quizás no sea barato, pero ciertamente simple.

Por otro lado, el problema que parece plantear es si es posible o no hacer un transformador de núcleo de aire que sea altamente eficiente en ese tipo de brecha. La respuesta es sí, pero habrá intercambios entre su tamaño y su eficiencia. Y sería un diseño altamente personalizado en ambos extremos.

Creo que sería mucho más costoso que una lámpara muy brillante (necesita iluminar las células solares de manera uniforme con 12 W / eficiencia, por lo que suponiendo que obtenga un ~ 10% de eficiencia neta de las células (NO es lo mismo que la placa de identificación en el células. Asumo células de alta eficiencia, pero no necesariamente aeroespaciales. Digamos, placa de identificación ~ 18%)

Por último, ofreceré lo que haría en la mayoría de los casos. Usa una batería. Demonios, si su sorteo no es 24/7, use una lámpara más pequeña y una batería que pueda recargarse en momentos en que no esté consumiendo energía. Probablemente, 12 V esté lo suficientemente cerca como para que pueda usar una batería de computadora portátil y cargar la electrónica de control y luego simplemente conectar el pequeño panel de células solares. También querrá incluir un diodo en serie y un FET paralelo (o en serie) en el lado del panel solar del diodo para extraerlo de la batería en una condición de falla.

Bien, por último, ¿estás seguro de que no puedes usar un puerto de vacío aquí? Cuando el equipo electrónico se prueba en una cámara de vacío, hay cientos de conexiones eléctricas que pasan a través de la pared de la cámara. Los canales de alimentación se montan en placas que se instalan en la cámara y los cables se enganchan a ambos lados. Esto es muy común, por lo que es posible que desee volver a examinar su requisito de que nada pase a través de la barrera. Todavía puede estar aislado del transformador, esto también es común, pero no necesitaría tener un núcleo de aire.

——Respuesta editada después de los detalles proporcionados en la respuesta——

Primero, permítanme decir que en la idea de las células solares estaba asumiendo que el nivel de iluminación era muy alto, de modo que el panel no sería grande. Este enfoque se usa a menudo en aplicaciones terrestres cuando se combina con óptica de enfoque para crear una concentración del Sol de más de 100x. Sin embargo, hay un problema obvio con el calor con el que tendrías que lidiar. Sin embargo, supongo que esta es una idea rechazada.

Resulta que hay un estándar de rápido desarrollo llamado Qi (“chee”) que lo tiene cubierto. Esto se debe a la necesidad de estandarizar los diversos dispositivos que llevamos. Lo que no sabía hasta que leí la especificación de carga inalámbrica Qi obtiene más flexibilidad con la extensión de distancia en Computer World es que tanto el nivel de potencia (que pronto será de 2kW) como la distancia (hasta 1.75 “) se están actualizando. Lea el artículo y vea si eso lo lleva a una solución específica a su problema. Buena suerte.

Answer 2

Como ingeniero electrónico, abordaría este problema primero comprobando el uso de un par de grandes núcleos de transformador en forma de C para implementar un tipo de transformador que funciona con una corriente de la casa de 60 Hz, pero que requiere una separación de media a una pulgada. Los dos núcleos. Por grande, me refiero a una forma de C, cada una de cuyas patas es de aproximadamente 1 “cuadrado, con la separación entre las patas es tal vez de 3 pulgadas. Primero vería qué tan bien se puede hacer que funcione con el devanado primario accionado en el 60 habitual Hz y el devanado secundario, en el segundo núcleo C, conectado a una combinación de rectificador / condensador para producir el CC deseado. Quizás resulte útil “sintonizar” el secundario a 60 Hz al derivarlo con el tipo de Condensador grande utilizado con algunos motores eléctricos (quizás afinar el primario de manera similar también mejoraría la eficiencia).

Si la operación a 60 Hz no produce los resultados requeridos, podría considerar la operación a frecuencias algo más altas, como 40 kHz, pero esto podría convertirse rápidamente en un esfuerzo de ingeniería bastante complicado.

Answer 3

Es posible que pueda acoplarse magnéticamente a través de media pulgada de vidrio con CA, pero vaya, sería una pérdida, y también tendría dificultades para no inducir corrientes en todo lo demás dentro del dispositivo (tendría que protegerlo bastante agresivo) Y tendrá que rectificarlo una vez que lo atraviese, ya que no puede acoplar una corriente CC a través de un aislante; No hay campo magnético alterno.

Tanto Quora User como Steven J Greenfield hacen buenos puntos en sus respuestas. Esto es posible, pero no trivial.

La idea de Joel Jermakian de la transferencia de potencia óptica es intrigante, pero observo que un panel solar de 150 W tiene aproximadamente un metro cuadrado. Eso significa que para obtener 12 vatios, necesitará un panel de aproximadamente una décima parte de ese tamaño, que equivale a unos 28 centímetros cuadrados. Para usar algo más pequeño que eso requeriría que use una fuente de luz significativamente más brillante que los 10,000 lux en los que normalmente se clasifican tales paneles solares. Es posible que pueda hacer esto seleccionando cuidadosamente su fuente de luz y su aceptador de luz para obtener la máxima eficiencia de transferencia de energía.

Answer 4

Nota: editado desde que se agregaron los detalles de la pregunta.

La respuesta es que actualmente no hay forma de hacerlo de manera eficiente. Los cargadores Qi obtienen aproximadamente un 25% de eficiencia desde la entrada de energía hasta la salida de energía y eso es considerablemente menos de 1 pulgada.

Tengo un cargador Qi de alta corriente que requiere 5V a 2A para obtener corriente de carga de 5V a 0.5A en mi teléfono, pero el uso de un estuche Otter es la distancia suficiente para tener que ser muy preciso al colocar mi teléfono en el cargador.

Si las partes de esto se pueden sujetar a la caja, creo que comenzaría con una taza de núcleo de ferrita. Uno grande, con la mitad dentro y la mitad fuera del vidrio, alineado con cuidado y con seguridad. Un lado debe resonar a la frecuencia del variador. El tamaño deberá ser bastante grande para un espacio de 1 pulgada.

Entonces son solo detalles. Retroalimentación, y un regulador de modo de interruptor en el lado de salida. 12W no es tanta potencia. La distancia es el problema.

En el lado positivo, la mayoría de las ineficiencias ocurren fuera de la caja. Sin embargo, los circuitos sensibles deben mantenerse alejados del dispositivo de transferencia de energía.

Answer 5

Suponiendo que haya una forma de transferir esa conexión inalámbrica actual, ¿realmente querría hacerlo? No suena seguro.

Fuente: Mitos sobre la electricidad que puede matarlo | Resumen del lector

Mito: La línea es segura porque no es de alto voltaje.

En realidad, el voltaje no es lo que te matará, sino el amperaje. Se necesitan 1 amperio para causar irregularidades cardíacas fatales. La casa promedio tiene entre 100 y 200 amperios que la atraviesan.

Answer 6

Depende de lo que quiera decir con “eficientemente” y cuánta interferencia magnética pueda tolerar su carga.

Los campos magnéticos caen como el CUBO de la distancia, a una distancia lejana, es decir, más allá de la longitud del imán, por lo que para viajar una pulgada necesita un electroimán BONITO ENORME en ambos extremos, digamos con bobinas de muchas pulgadas de ancho e incluso Tendremos suerte de obtener un 20% de eficiencia. Y sus otros componentes electrónicos recogerán un buen porcentaje de esa energía, por lo que si coloca 5 vatios en la bobina externa, tendrá la suerte de obtener 1 vatio en la bobina interna, y sus otros componentes electrónicos también recogerán muchos milivatios , que generalmente no es algo bueno.

Answer 7

Lea aquí: Energía inalámbrica

Answer 8

Para 12V a 1A, la forma más eficiente no es inalámbrica, sino pasar cables a través del vidrio, como se hace con los tubos de vacío. El cable que en realidad está sellado en el vidrio debe tener el coeficiente de expansión correcto; aquí hay alguna información: sello de vidrio a metal. Probablemente necesite sellar los cables primero en un tapón de vidrio, y luego cortar un orificio y derretir el tapón en el vidrio del gabinete.