Stap 9: Simulatie, optimalisatie & discussie
Hoe we het ontwerp gesimuleerd
We gesimuleerd en het ontwerp in een 2D-mangetostatic-simulator, en met SPICE geoptimaliseerd.
We gebruikten de simulator van de vrije 2D-mangetostatic genaamd Infolytica. U kunt hier gratis downloaden:
http://www.infolytica.com/en/Products/trial/Magnet...
We gebruikten de gratis SPICE simulator LTSPICE genoemd. U kunt het hier downloaden:
http://www.linear.com/designtools/software/
Ontwerp-bestanden voor beide simulatoren zijn gekoppeld.
Discussie
Dit ontwerp maakt gebruik van overdracht van de kracht van de resonerende magnetostatic. De audio-eindversterker produceert een elektrische stroom die stroomt door de verzendende spoel en genereert een oscillerende magnetisch veld. Dat magnetisch veld is ontvangen door de ontvangst spoel, en omgezet in een elektrisch veld. In theorie, kunnen we die zonder eventuele componenten (d.w.z. geen condensatoren). Echter is de efficiëntie extreem laag. We wilden in eerste instantie een eenvoudiger ontwerp waarmee alleen de spoelen en geen andere onderdelen, echter, de energie-efficiëntie werd er zo slecht dat het kon niet weer op de LED. Dus we verhuisd naar een resonant systeem. De condensator die we toegevoegd resoneert op één bijzonder frequentie (in dit geval ongeveer 8kHz). Op alle andere frequenties het circuit is zeer inefficiënt, maar de exacte resonant frequentie wordt het zeer efficiënt. De spoel en een condensator gedragen als een transformator van soorten. Op de verzendende spoel wij een kleine spanning en een hoge stroom (10Vrms en 15Arms). Dat eindigt produceren > 400Vrms over de condensator, maar op een veel lagere stroom. Dat is de magie van resonant circuits! Resonant circuits zijn gekwantificeerd door de "Q factor". De gemeten Q-factor is in de 40cm diameter zender spoel, ongeveer 40, wat betekent dat is behoorlijk efficiënt.
We gesimuleerd & de spoel met Infolytica van 2-D magneto statische simulator geoptimaliseerd. Deze simulator gaf ons een gesimuleerde zelfinductie voor elke spoel, en de wederzijdse inductantie tussen de twee windingen.
Magnetische gesimuleerde waarden:
- Toezending van Coil = 4.35mH
- Ontvangst spoel = 0.105mH
- Wederzijdse inductantie = 9.87uH. K = 6.87e-3 (met de rollen gescheiden door 0,2 m)
Vervolgens nam die nummers en ze ingevoerd met SPICE te simuleren de elektrische kenmerken.
U kunt downloaden van de simulatie bestandsbijlagen, en proberen om uw optimalisaties en metingen te maken!
Ook bijgevoegd zijn veld percelen, die aantonen dat het magnetisch veld geproduceerd door de spoelen. Het is interessant dat, hoewel wij in veel van de macht zetten, de absolute velden vrij klein (in het bereik van de milliTesla zijn). Dat komt omdat de velden zijn verspreid over een groot oppervlak. Dus als je optelt (integreren) het magnetisch veld over de grote oppervlakte, het zou aanzienlijke. Maar op een bepaald punt in het volume het is klein. Als een terzijde is dit waarom transformatoren ijzer kernen gebruiken, zodat het magnetisch veld wordt geconcentreerd in één gebied.