Étape 9: Simulation, optimisation et Discussion
Comment nous avons simulé la conception
Nous avons simulé et optimisé la conception dans un simulateur de mangetostatic 2D et avec des épices.
Nous avons utilisé le simulateur gratuit 2D mangetostatic appelé Infolytica. Vous pouvez télécharger gratuitement ici :
http://www.Infolytica.com/en/Products/Trial/Magnet...
Nous avons utilisé le simulateur SPICE gratuit appelé LTSPICE. Vous pouvez le télécharger ici :
http://www.Linear.com/Designtools/Software/
Les fichiers de conception pour les deux simulateurs sont attachés.
Discussion
Cette conception utilise magnetostatique résonnant transmission de puissance. L’amplificateur de puissance audio produit un courant électrique qui circule dans la bobine émettrice génère un champ magnétique oscillant. Ce champ magnétique est reçu par la bobine réceptrice et transformé en un champ électrique. En théorie, nous pourrions le faire sans aucun composant (c'est-à-dire sans condensateurs). Toutefois, l’efficacité est extrêmement faible. Nous voulions au départ faire une conception plus simple qui utilise uniquement les bobines et pas d’autres composants, cependant, l’efficacité de puissance était si pauvre, qu'il ne pouvait pas allumer la LED. Alors nous avons déménagé dans un système résonant. Le condensateur que nous avons ajouté résonne à une fréquence en particulier (dans ce cas environ 8kHz). Dans tous les autres fréquences, le circuit est extrêmement inefficace, mais à la fréquence de résonance exacte, il devient très efficace. L’inductance et condensateur agissent comme un transformateur de toutes sortes. Sur la bobine émettrice, nous avons mis dans une petite tension et un courant élevé (10Vrms et 15Arms). Qui finit par produire > 400Vrms bornes du condensateur, mais à un courant beaucoup plus faible. C’est la magie des circuits résonnants ! Circuits résonnants sont quantifiés par le « Facteur Q ». Dans la bobine émettrice de 40cm de diamètre, le facteur de surtension mesuré est d’environ 40, ce qui signifie que c’est assez efficace.
Nous avons simulé & optimisé la bobine avec simulateur de statique 2D magnéto d’Infolytica. Ce simulateur nous a donné une inductance simulé pour chaque bobine et l’inductance mutuelle entre les deux bobines.
Valeurs simulées magnétiques :
- Transmettant la bobine = 4.35mH
- Recevant la bobine = 0.105mH
- Inductance mutuelle = 9.87uH. K = 6.87e-3 (avec les bobines séparées par 0,2 m)
Ensuite, nous avons pris ces chiffres et nourris en épices pour simuler les caractéristiques électriques.
Vous pouvez télécharger les fichiers de simulation attachés et essayez de faire vos optimisations et mesures !
Jointe aussi sont des parcelles de terrain, qui montrent le champ magnétique produit par les bobines. Il est intéressant de noter que même si nous mettons beaucoup d’énergie, les champs absolues sont assez minimes (de l’ordre de milliTesla). C’est parce que les champs sont étalent sur une large surface. Donc, si l'on additionne (intégrer) le champ magnétique au cours de la grande surface, il serait important. Mais à un moment donné dans le volume, il est minuscule. Comme note latérale, c’est pourquoi les transformateurs utilisent des noyaux de fer, afin que le champ magnétique est concentré dans un domaine.
