Paso 9: Simulación, optimización y discusión
Cómo simula el diseño
Había simulado y había optimizado el diseño de un simulador de mangetostatic de 2-D y con especias.
Se utilizó el simulador gratis 2-D mangetostatic llamado Infolytica. Usted puede descargar gratis aquí:
http://www.infolytica.com/en/Products/Trial/Magnet...
Se utilizó el simulador SPICE gratis llamado LTSPICE. Puede descargar aquí:
http://www.linear.com/designtools/software/
Se adjuntan archivos de diseño para ambos simuladores.
Discusión
Este diseño utiliza transmisión de energía magnetostática resonante. El amplificador de energía audio produce una corriente eléctrica que fluye por la bobina que transmite y genera un campo magnético oscilante. Ese campo magnético es recibido por la bobina receptora y se convirtió en un campo eléctrico. En teoría, podríamos hacer eso sin ninguno de los componentes (es decir, no hay condensadores). Sin embargo, la eficiencia es muy baja. Inicialmente quisimos hacer un diseño más simple que utilizar solamente las bobinas y no otros componentes, sin embargo, la eficiencia de energía era tan pobre que no podía encender el LED. Así que nos trasladamos a un sistema resonante. El condensador que añadimos resuena en una frecuencia particular (en este caso unos 8kHz). Todas las demás frecuencias el circuito es extremadamente ineficiente, pero en la frecuencia resonante exacta llega a ser muy eficiente. El inductor y el condensador actúan como un transformador de tipo. En la bobina que transmite, ponemos en un pequeño voltaje y una corriente alta (10Vrms y 15Arms). Que acaba produciendo > 400Vrms en el condensador, pero en una corriente mucho más baja. Es la magia de circuitos resonantes. Circuitos resonantes se cuantifican por el "factor Q". En la bobina del transmisor 40cm de diámetro, el factor de Q medido es cerca de 40, lo que significa que es bastante eficiente.
Simulado y había optimizado la bobina con simulador estático de 2-D magneto de Infolytica. Este simulador nos dio una inductancia simulada para cada bobina y la inductancia mutua entre dos bobinas.
Valores simulados magnéticos:
- Transmisión de bobina = 4.35mH
- Recepción de la bobina = 0.105mH
- Inductancia mutua = 9.87uH. K = 6.87e-3 (con las bobinas separadas por 0.2 m)
Luego tuvo esos números y alimentados en SPICE para simular las características eléctricas.
Puede descargar los archivos de simulación adjuntos y tratar de hacer tus mediciones y optimizaciones!
También se atan las parcelas de campo, que muestran el campo magnético producido por las bobinas. Es interesante que a pesar de que estamos poniendo en un montón de energía, los campos absolutos son bastante pequeños (en el rango de militeslas). Eso es porque los campos se extienden sobre una gran superficie. Así que si usted agrega (integrar) el campo magnético sobre la gran superficie, sería sustancial. Pero en un momento dado en el volumen es pequeño. Como nota al margen, por esta razón transformadores utilizan núcleos de hierro, por lo que el campo magnético es concentrado en un área.
