Cargador Inalambrico | Teoría y Circuito CASERO

¿Cómo funciona la carga inalámbrica?

Introducción al cargador inalámbrico

• Se presenta un cargador inalámbrico adquirido en eBay, que incluye un transmisor y un receptor para cargar dispositivos móviles de forma inalámbrica.

• Se plantean preguntas sobre el funcionamiento del circuito, incluyendo resonancia de bobinas, inductancia y pérdidas de potencia.

Fundamentos de la inducción magnética

• Se realizarán pruebas para entender los fundamentos básicos de la carga inalámbrica y se intentará construir un cargador casero.

• Se explica que al aplicar voltaje a un cable de cobre, se genera un campo magnético alrededor del mismo.

Creación del campo magnético

• Al enrollar el cable en bucles, los campos magnéticos se suman, creando un campo máximo en el centro.

• La inducción magnética ocurre cuando hay cambios en el flujo magnético; esto es diferente a simplemente tener corriente en una bobina.

Ley de inducción de Faraday

• La ley establece que solo los cambios en el flujo magnético inducen corriente. Un campo estático no induce corriente.

• Se demuestra que al conectar y desconectar una fuente se puede inducir corriente en una bobina secundaria.

Generación de energía inalámbrica

• Para transferir energía entre bobinas, se necesita voltaje alterno aplicado al primario.

• Con pulsos rápidos aplicados a la bobina primaria, se logra encender un LED conectado a la salida secundaria sin conexión directa.

Desafíos técnicos en la carga inalámbrica

Consideraciones sobre voltaje y frecuencia

• Los smartphones requieren 5V DC para cargar, mientras que la salida del secundario oscila. Esto requiere regulación del voltaje.

• La eficiencia también depende de la frecuencia; es necesario oscilar a la frecuencia resonante para mejorar la transferencia energética.

Frecuencia resonante y su cálculo

• La frecuencia resonante se determina por las características del tanque LC formado por una bobina y un condensador.

• Se explica cómo calcular inductancia usando osciloscopios midiendo frecuencias con diferentes capacidades conectadas.

Construyendo el transmisor

Diseño del circuito transmisor

• El circuito propuesto utiliza una bobina y condensador como tanque LC junto con un MOSFET para generar automáticamente la frecuencia resonante.

• El circuito ajusta automáticamente su frecuencia según las condiciones cambiantes cuando conecta cargas adicionales.

Relación entre transmisor y receptor

• Si ambos tienen igual número de vueltas (bules), el voltaje será igual; si se desea mayor voltaje, es necesario aumentar los bucles.

¿Cómo funciona la carga inalámbrica?

Eficiencia y materiales en el sistema de carga

• Para mejorar la eficiencia en la carga inalámbrica, se puede incorporar un material ferromagnético dentro del bucle, como se observa en una bobina transmisora comercial que utiliza un disco de metal para canalizar mejor el campo magnético.

• La bobina receptora está hecha de una capa delgada de material ferromagnético. Al acercar un imán, se demuestra que no es plástico. La salida del receptor es AC, pero se necesita DC para cargar dispositivos, por lo que se requiere un rectificador.

Proceso de conversión y regulación

• El rectificador convierte la señal AC en pulsos positivos. Sin embargo, para obtener un voltaje DC constante, se añaden condensadores como filtro después del rectificador.

• Aunque los condensadores proporcionan un voltaje DC más estable, este puede variar según la posición y distancia entre el receptor y el transmisor. Se necesita un regulador de voltaje para mantener una salida constante de 5V.

Componentes del circuito receptor

• Se menciona el uso de reguladores como AMS1117 o 7805 para estabilizar la salida a 5V. El circuito receptor soldado en una PCB permite cargar dispositivos móviles sin problemas.

• Algunos smartphones tienen circuitos receptores integrados; otros requieren adaptadores externos conectados al USB para funcionar correctamente.

Funcionamiento del transmisor

• El transmisor recibe 5V desde un conector USB y utiliza microcontroladores o drivers para aumentar su eficiencia operativa. Sin carga compatible, emite pulsos cada segundo para evitar desperdicio energético.

• Cuando detecta el receptor, la señal oscila continuamente y los LEDs indican actividad. Esto ocurre porque hay cambios en la frecuencia resonante cuando el receptor está presente.

Eficiencia energética y limitaciones

• La PCB del transmisor incluye MSFETS como interruptores y condensadores que forman un tanque LC; su diseño simple contrasta con versiones caseras más complejas.

• En el receptor compacto se observan componentes pequeños: diodos rectificadores y condensadores filtrantes que generan 5V a partir de señales entrantes.

• A pesar de las ventajas estéticas de la carga inalámbrica, existe una notable pérdida energética (hasta 60%-80%) durante el proceso debido a ineficiencias inherentes al método.

Consideraciones finales sobre carga inalámbrica

• Utilizar cargadores inalámbricos implica sacrificar parte de la capacidad energética disponible en bancos de baterías limitados; aunque resulta atractivo visualmente, no siempre es práctico ni eficiente para cargar teléfonos móviles.