Đang tải... (xem toàn văn)
Ngày nay, nghiên cứu về công nghệ truyền tải điện không dây là vấn đề quan trọng để phát triển hệ thống điện trong tương lai. Việc này sẽ giảm thiểu được chi phí trong thiết kế, thi công các công trình về điện dân dụng và công nghiệp. Từ đó, quá trình sử dụng điện sẽ tiện lợi hơn, hệ thống điện không phải đấu nối dây dẫn phức tạp khi số lượng thiết bị điện tăng lên. Đối với các ứng dụng tầm ngắn hiện đại, truyền tải điện cảm ứng (IPT) hệ thống và hệ thống sạc không dây cho thiết bị cầm tay các thiết bị như điện thoại di động đã thu hút nhiều sự chú ý từ những năm 1990 cho đến nay. Đó cũng là lý do cho em tập trung nghiên cứu với đề tài “Nghiên cứu công nghệ truyền năng lượng không dây ứng dụng cho bộ sạc pin Lithium – Pin (Ắc quy) “. 2. Mục đích và phạm vi nghiên cứu Với mục đích thiết kế ra một hệ thống sạc thiết bị không dây đơn giản và hiệu quả, giảm thiểu việc thao tác đầu nối đối với người sử dụng, và tăng tính hiện đại theo xu hướng của thị trường. Trong thời gian (238 đến 11122021) thực hiện đồ án tốt nghiệp đại học. Em tập trung nghiên cứu hệ thống truyền năng lượng không dây ở khoảng cách gần, nguyên lý của hệ thống dựa trên hiệu ứng cộng hưởng từ. Hệ thống này có thể được ứng dụng trong lĩnh vực robotic và thiết bị điện tử phục vụ nhu cầu hằng ngày của con người … Với những mục tiêu được đặt ra như sau: 3. Phương pháp nghiên cứu Ngày nay, nghiên cứu về công nghệ truyền tải điện không dây là vấn đề quan trọng để phát triển hệ thống điện trong tương lai. Việc này sẽ giảm thiểu được chi phí trong thiết kế, thi công các công trình về điện dân dụng và công nghiệp. Từ đó, quá trình sử dụng điện sẽ tiện lợi hơn, hệ thống điện không phải đấu nối dây dẫn phức tạp khi số lượng thiết bị điện tăng lên. Đối với các ứng dụng tầm ngắn hiện đại, truyền tải điện cảm ứng (IPT) hệ thống và hệ thống sạc không dây cho thiết bị cầm tay các thiết bị như điện thoại di động đã thu hút nhiều sự chú ý từ những năm 1990 cho đến nay. Đó cũng là lý do cho em tập trung nghiên cứu với đề tài “Nghiên cứu công nghệ truyền năng lượng không dây ứng dụng cho bộ sạc pin Lithium – Pin (Ắc quy) “. 2. Mục đích và phạm vi nghiên cứu Với mục đích thiết kế ra một hệ thống sạc thiết bị không dây đơn giản và hiệu quả, giảm thiểu việc thao tác đầu nối đối với người sử dụng, và tăng tính hiện đại theo xu hướng của thị trường. Trong thời gian (238 đến 11122021) thực hiện đồ án tốt nghiệp đại học. Em tập trung nghiên cứu hệ thống truyền năng lượng không dây ở khoảng cách gần, nguyên lý của hệ thống dựa trên hiệu ứng cộng hưởng từ. Hệ thống này có thể được ứng dụng trong lĩnh vực robotic và thiết bị điện tử phục vụ nhu cầu hằng ngày của con người … Với những mục tiêu được đặt ra như sau: 3. Phương pháp nghiên cứu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NGUYỄN VĂN ĐƯỢC NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG KHÔNG DÂY ỨNG DỤNG CHO BỘ SẠC PIN LITHIUM – PIN ẮC QUY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đà Nẵng, 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG KHÔNG DÂY ỨNG DỤNG CHO BỘ SẠC PIN LITHIUM – PIN ẮC QUY CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG GVHD : TS TRẦN THUẬN HOÀNG SVTH : NGUYỄN VĂN ĐƯỢC LỚP : K23EDT2 MSSV : 2321172991 Niên khóa 2017 – 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Bản đồ án này em hoàn thiện ở mức độ thực nghiệm dưới sự hướng dẫn của TS Trần Thuận Hoàng Và đã đạt được một số kết quả theo yêu cầu ban đầu đặt ra Em xin cam đoan kết quả này là em cùng nghiên cứu thực nghiệm với anh chị hướng dẫn tại Trung Tâm Điện Điện tử (CEE), chưa được công bố trên một tài liệu nào Đà Nẵng, Ngày tháng 12 năm 2022 Người cam đoan Nguyễn Văn Được LỜI CẢM ƠN Qua năm năm phấn đấu và học hỏi không ngừng, cuối cùng em cũng đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp Để đạt được thành quả này, phải kể đến công lao to lớn của toàn thể thầy cô, bạn bè đã tận tình dạy dỗ và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập từ khi em mới bước vào trường còn nhiều bỡ ngỡ Qua đây em xin gửi lờ i cảm ơn chân thành đến toàn thể các thầy giáo, cô giáo trường Đại học Duy Tân, đặc biệt là thầy TS Trần Thuận Hoàng – Người đã luôn luôn giúp đỡ, hướng dẫn tận tình em trong suốt quá trình làm đồ án Em đã học hỏi được ở thầy phương pháp làm việc khoa học, tính kiên trì, sáng tạo trong nghiên cứu và nhiều kiến thức bổ ích Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo trong trường đại học Duy Tân nói chung, các thầy cô trong khoa Điện – Điện tử nói riêng Các thầy cô đã truyền đạt và hướng dẫn chúng em những kiến thức nền tảng quan trọng của ngành học giúp chúng em vận dụng phát huy vào thực tế đồ án Em xin cảm ơn các anh, chị công tác tại CEE đã tạo điều kiện, giúp đỡ và truyền đạt nhiều kinh nghiệm quý giúp em hoàn thành tốt đồ án này Em xin kính chúc các thầy giáo, cô giáo, các anh chị và các bạn luôn mạnh khỏe, hạnh phúc và thành công trong cuộc sống! MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG KHÔNG DÂY 2 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG KHÔNG DÂY VÀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN 3 1.2 TỔNG QUÁT VỀ TỪ TRƯỜNG VÀ CÁC HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG 4 1.2.1 Từ trường 4 1.2.2 Từ thông 5 1.2.3 Truyền sóng 6 1.2.4 Cảm ứng từ .7 1.2.5 Cộng hưởng từ 8 1.2.6 Nguyên lý truyền điện không dây bằng cảm ứng từ 10 1.3 GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ VÀ LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN NÀY 12 1.3.1 Function Generator HM8030 – 6 (máy tạo sóng) 12 1.3.2 LCR – Meter HM8018 (máy đo linh kiện) 12 1.3.3 Máy đo sóng Tektronix TBS1102B-EDU .13 1.3.4 Mosfet 14 1.3.5 Cuộn cảm 16 1.3.6 Điện trở .17 1.3.7 Diode 19 1.3.8 Tụ điện 26 1.3.9 IC dao động 555 31 1.3.10 IC dao động TL494 .32 1.3.11 IC dao động LM 317 32 1.3.12 Pin (Ắc Quy) khô 12V 33 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 36 2.1 TÌM HIỂU TIÊU CHUẨN PHỔ BIẾN CỦA HỆ THỐNG SẠC ĐIỆN THOẠI KHÔNG DÂY CÓ TRÊN THỊ TRƯỜNG 36 2.2 TÌM HIỂU SẢN PHẨM SẠC KHÔNG DÂY VÀ THIẾT BỊ HỔ TRỢ SẠC KHÔNG DÂY CÓ TRÊN THỊ TRƯỜNG: .38 2.3 GIỚI THIỆU VỀ ANTEN (CUỘN DÂY THỨ CẤP) 40 2.4 THIẾT KẾ THỬ NGHIỆM MẠCH TẠO TỪ TRƯỜNG CHO CUỘN DÂY 41 2.4.1 Sử dụng IC 555 .41 2.4.3 Nguyên lý mạch LC 43 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM VÀ BÁO CÁO KẾT QUẢ .44 3.1 THỰC NGHIỆM 44 3.1.1 Thiết kế Anten 44 3.1.2 Thiết kế mạch phát 46 3.1.3 Thiết kế mạch thu 47 3.2 BÁO CÁO KẾT QUẢ 48 3.2.1 Thông số của hệ thống với điện áp đầu vào thay đổi 48 3.2.2 Khó khăn, trong quá trình thiết kế và xây dựng hệ thống .50 3.2.3 Kết quả đạt được khi hoàn thành đồ án 50 3.2.4 Hướng phát triển 50 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Thông số của hệ thống với điện áp đầu vào 12V 51 Bảng 3.2: Thông số của hệ thống với điện áp đầu vào 20V 52 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Từ trường 4 Hình 1.2: Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn 5 Hình 1.3: Từ thông sinh ra trong một vòng dây 6 Hình 1.4: Quá trình chuyển tiếp trường của anten .7 Hình 1.5: Hệ số tự cảm K 8 Hình 1.6: Cộng hưởng từ 8 Hình 1.7: Nguyên lý làm việc máy biến áp 10 Hình 1.8: Nguyên lý làm việc của các thiết bị gia nhiệt cảm ứng, năng lượng được truyền không tiếp xúc từ cuộn dây sang vật cần gia nhiệt 10 Hình 1.9: Nguyên lý làm việc của công nghệ truyền không dây ở trường gần 11 Hình 1.10: Máy tạo sóng Function Generator HM8030 – 6 .12 Hình 1.11: Máy đo linh kiện LCR – Meter HM8018 .12 Hình 1.12: Máy đo sóng .13 Hình 1.13: Cấu tạo Mosfet 14 Hình 1.14 : Mosfet kênh N – P 15 Hình 1.15: Cuộn cảm 16 Hình 1.16: Điện trở 17 Hình 1.17: Ký hiệu và hình dạng Diode 19 Hình 1.18: Cấu tạo diode .20 Hình 1.19: Đường đặc tuyến của điện áp thuận qua Diode 22 Hình 1.20: Phân cực ngược cho Diode .22 Hình 1.21: Diode Zener 22 Hình 1.22: Vùng phân cực ngược của Diode .23 Hình 1.23: Vùng rò rỉ của Diode 23 Hình 1.24: Vùng đánh thủng của Diode .24 Hình 1.25: Mạch tiền ổn áp dùng diode zener 24 Hình 1.26: Mạch tạo dạng sóng dùng diode zener 25 Hình 1.27: Mạch kết hợp các diode zener với diode thông thường để tạo ra điện áp DC có giá trị khác nhau 25 Hình 1.28: Mạch diode zener mắc nối tiếp với relay 5,6V 26 Hình 1.29: Tụ điện .26 Hình 1.30: Sự phóng nạp của tụ điện 27 Hình 1.31: Tụ Phân Cực 28 Hình 1.32: Tụ Không Phân Cực 28 Hình 1.33: Tụ cao áp 104 - 275V 28 Hình 1.34: Tụ hạ áp .29 Hình 1.35: Tụ nguồn 470 uF - 400V 29 Hình 1.36: Tụ liên lạc 29 Hình 1.37: IC NE 555 31 Hình 1.38: Sơ đồ khối IC 555 31 Hình 1.39: IC TL 494 32 Hình 1.40: IC LM317 32 Hình 1.41: Pin (Ắc quy) .33 Hình 2.1: Hệ thống sạc không dây có trên thị trường .38 Hình 2.2: Cuộn phát 39 Hình 2.3: Sóng của cuộn phát đo được 40 Hình 2.4: Một số hình dạng phổ biến của Anten .41 Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lí mạch 41 Hình 2.6: Hình ảnh cắm board test 41 Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý mạch TL 494 42 Hình 2.8: Nguyên lý mạch LC 43 Hình 3.1: Anten với chất liệu dây đồng một lõi uốn thành mặt phẳng hình xoắn ốc 44 Hình 3.2: Anten với chất liệu đồng nhiều lõi mõng có lớp cách điện uốn thành mặt phẳng xoắn ốc .44 Hình 3.3: Anten với chất liệu nhiều dây đồng một lõi có tráng men đan lại và uốn thành một măt phẳng hình xoắn ốc .45 Hình 3.4: Anten với chất liệu nhiều dây đồng một lõi có tráng men đan lại và uốn thành hai mặt phẳng hình xoắn ốc chồng nhau 45 Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý mạch phát trong đồ án 46 Hình 3.6 :Hình ảnh thực tế của mạch phát 46 Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn trong đồ án 47 Hình 3.8: Hình ảnh thực tế của mạch nguồn .47 Hình 3.9: Sơ đồ nguyên lý mạch ổn định điện áp trong đồ án 48 Hình 3.10: Hình ảnh thực tế mạch ổn định điện áp trong đồ án 48 Hình 3.11: Hình ảnh dạng sóng hiển thị trên máy với điện áp đầu vào 12V 49 Hình 3.12: Hình ảnh dạng sóng hiển thị trên máy với điện áp đầu vào 20V 50