Transfer de bază wireless al energiei: 6 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

În urmă cu aproximativ o sută de ani, un om de știință nebun cu mult înaintea timpului său a înființat un laborator în Colorado Springs. Acesta a fost umplut cu cea mai excentrică tehnologie, variind de la transformatoare masive la turnuri radio până la bobine scânteietoare care au generat șuruburi de electricitate de zeci de metri lungime. Laboratorul a durat luni până la înființare, a reprezentat o investiție semnificativă și a fost finanțat de un bărbat care nu era exact cunoscut pentru că era deosebit de bogat. Dar care a fost scopul lucrului? Pur și simplu, omul de știință nebun își propunea să dezvolte o metodă de transmitere a energiei electrice direct prin aer. Omul pionier prevedea o lume în care nu aveam nevoie de zeci de mii de mile de linii electrice, nu aveam nevoie de milioane de tone de sârmă de cupru și nu aveam nevoie de transformatoare și contoare de putere scumpe.

Renumitul inventator Nikola Tesla a fost un om a cărui strălucire a împins știința electricității și magnetismului cu mulți ani. Invenții precum motorul de curent alternativ, mașinile controlate radio și infrastructura modernă de alimentare pot fi urmărite până la el. Cu toate acestea, în ciuda influenței sale profunde, Tesla nu a reușit niciodată să dezvolte un mijloc de transmitere a energiei fără fire la laboratorul său din Colorado. Sau dacă a făcut-o, a fost fie impracticabil, fie pur și simplu îi lipseau mijloacele pentru ao dezvolta în maturitate. Cu toate acestea, moștenirea sa inventivă trăiește și, deși s-ar putea să nu fim scutiți de povara rețelelor electrice masive astăzi, avem tehnologia de a trimite energie pe distanțe scurte fără fire. De fapt, o astfel de tehnologie este ușor disponibilă la un magazin de electronice din apropierea dvs.

În acest Instructable, vom proiecta și construi propriile noastre dispozitive miniaturale de transfer wireless de energie.

Pasul 1: Materiale

Pentru a construi acest dispozitiv simplu sunt necesare relativ puține materiale. Acestea sunt enumerate mai jos.

1. O lumină fluorescentă alimentată de baterie. Acestea pot fi cumpărate de la Wal-Mart local, Dollar General sau magazinul de hardware cu doar câțiva dolari. Oricare dintre ele o va face, dar încercați din răsputeri să alegeți unul în care să ajungeți cu ușurință și să desprindeți tubul fluorescent de la priză.

2. Sârmă magnetică acoperită cu email. Veți avea nevoie de câteva zeci de metri de sârmă pentru acest proiect. Cu cât ai mai mult, cu atât mai bine. În plus, este mai bine să folosiți sârmă mai subțire, deoarece mai multe sârme împachetate într-un spațiu mai mic vor echivala cu o autonomie și o eficiență mai mari. Alegerea mea de sârmă aici nu este ideală - aș prefera să fie mai subțire - dar era tot ce aveam la îndemână când am proiectat acest proiect.

3. Sârmă de cupru de rezervă. Acest lucru nu este necesar, dar ajută foarte mult. Dacă se întâmplă să aveți cleme de aligator (de preferință patru dintre ele), vă aflați într-o formă și mai bună.

4. Un LED. Orice LED va face truc, dar pentru această aplicație, mai luminos este în general mai bun. Culoarea nu contează, deoarece tensiunea furnizată de dispozitiv va fi mai mult decât suficientă pentru a aprinde orice culoare a LED-ului. Rezistoarele nu sunt necesare.

5. (Fără imagine) - Hârtie abrazivă, o baterie cu celule C sau D și o brichetă. Aceste lucruri nu sunt necesare pentru succesul proiectului, dar vă vor fi de folos pe măsură ce construiți diferitele piese ale dispozitivului de alimentare wireless.

Pasul 2: bobina primară

Pentru început, începeți luând o secțiune de sârmă magnetică (de la douăzeci la cincizeci de picioare, în funcție de grosimea sârmei) și înfășurând-o într-o bobină. Aici este utilă o baterie C sau D, deoarece puteți înfășura pur și simplu firul în jurul acesteia în mod repetat. Încercați să vă faceți bobina cât mai îngrijită posibil. În plus, asigurați-vă că îndepărtați complet și temeinic izolația smalțului de la fiecare capăt al bobinei. Acest lucru ar putea necesita o brichetă pentru a arde izolația (așa cum se arată în imagine), precum și șmirghel pentru ao îndepărta complet.

Când ați terminat bobina, glisați-o de pe baterie (sau lăsați-o pe orice ați înfășurat-o; în cazul meu am folosit o bobină rămasă dintr-un proiect anterior) și legați-o folosind bandă sau fermoare. Ultimul lucru pe care îl doriți în acest caz este o bobină de sârmă care se desface rapid. Dacă se dezlănțuie, se va încurca, înnodat și poate deveni chiar inutilizabil. Pentru a preveni acest lucru, țineți ambele capete proeminente ale firului de bobină în timp ce îl fixați.

Pasul 3: bobina secundară

Bobina secundară, ca și cea primară, poate avea orice lungime de sârmă (de preferință mai lungă de 20 de picioare, încă o dată) și nu trebuie să fie de același tip sau grosime. Cu toate acestea, la fel ca bobina primară, trebuie să fie realizată din sârmă magnetică acoperită cu smalț, trebuie să aibă izolația îndepărtată de la fiecare capăt și trebuie să aibă aproximativ aceeași dimensiune și formă ca prima bobină.

Când ați terminat bobina secundară, legați-o și apoi atașați LED-ul la ea. Aici începe să fie la îndemână cleme de sârmă de rezervă și / sau aligator. Am avut norocul să am o bobină suficient de subțire încât să pot înfășura firul în jurul cablurilor LED-urilor, dar dacă bobina mea ar fi fost făcută din sârmă mai groasă (așa cum a fost cea primară), ar fi fost cel mai bine să atașez LED-ul acestuia utilizând sârmă de cupru mai subțire sau cleme.

La sfârșitul zilei, nu contează ce parte a LED-ului se atașează la care cablu al bobinei, atâta timp cât cele două capete ale bobinei sunt conectate ferm și sigur la bornele becului.

Pasul 4: Cablarea totul

Dacă nu ați făcut-o deja, scoateți becul fluorescent din becul alimentat de la baterie și localizați bornele care au fost conectate anterior la bec. Asigurați-vă că în acest moment opriți dispozitivul. Curentul nu este suficient de puternic pentru a fi mortal, dar vă poate oferi șoc dureros dacă se întâmplă să atingeți firele goale de ambele terminale în același timp.

După ce ați localizat terminalele, conectați bobina principală la ele, conectând un cablu la un terminal și celălalt la celălalt terminal. Asigurați-vă că aveți o conexiune sigură. Clemele de aligator pot face minuni aici, dar dacă nu aveți (ca mine) puteți pune șuruburi mari în terminale sau puteți atașa chiar folie de aluminiu cu bile la capetele bobinei și apoi le lipiți în conexiuni. Cu toate acestea, faceți acest lucru, asigurați-vă că conexiunea dvs. este stabilă și stabilă.

Trecând la bobina secundară, nu trebuie să faceți mult decât pentru a vă asigura că este conectat în siguranță la LED.

Pasul 5: Circuitul în acțiune

Tot ce ne mai rămâne de făcut este să-l tragem! Asigurându-vă încă o dată că toate conexiunile dvs. sunt bune, așezați bobina secundară deasupra bobinei primare și rotiți comutatorul pentru a porni „lumina”. Ar trebui să vă vedeți LED-ul prind viață. Dacă nu se aprinde, verificați din nou conexiunile. Acesta este un proiect destul de iertător și, prin urmare, probabil că nu va dura mult până când veți depana sursa problemei dvs.

Pe măsură ce experimentați circuitul, ar trebui să observați că puteți ridica bobina secundară de pe bobina primară și LED-ul va rămâne aprins. Acest lucru demonstrează că transferați „fără fir” energie. Încercați să alunecați câteva hârtii, o carte sau orice alt obiect neconductiv între cele două bobine. În majoritatea cazurilor (cu excepția cazului în care aveți o carte groasă) LED-ul ar trebui să rămână aprins. În propria mea experiență personală cu alte versiuni ale acestui proiect, am reușit să plasez bobina secundară până la șase până la opt inci de la primar și încă văd o strălucire slabă venind de la LED.

Pasul 6: Cum funcționează

În esență, acest dispozitiv este ceea ce am numi un transformator de miez de aer. Transformatoarele normale (cum ar fi cele de pe stâlpii de alimentare, cele găsite în încărcătoarele de telefon etc.) constau din două sau mai multe bobine de sârmă înfășurate în jurul unei bucăți de fier. Atunci când curentul alternativ (AC) este trecut printr-o bobină, creează un câmp magnetic cu comutare rapidă în fier, care apoi induce un curent în a doua bobină de sârmă. Acesta este același principiu de la care funcționează generatoarele electrice - că un câmp magnetic în mișcare va determina electronii să se deplaseze într-un fir.

Dispozitivul nostru funcționează într-un mod foarte similar (deși ușor diferit). După cum se dovedește, fiecare lumină fluorescentă alimentată cu baterie are un circuit mic care ia curentul continuu de joasă tensiune (curent continuu) din baterii și o ridică la o tensiune mult mai mare, undeva la ordinea a câteva sute volți. Fără această înaltă tensiune, tuburile fluorescente nu ar putea funcționa. Cu toate acestea, pentru a genera această tensiune mai mare, circuitul nostru fluorescent de acționare a luminii trebuie să convertească puterea continuă DC de la o baterie într-o altă formă de electricitate cunoscută sub numele de DC pulsat. DC pulsat acționează la fel ca electricitatea AC într-un transformator - natura „pulsată” a curentului creează în esență un câmp magnetic în fir care se prăbușește și se reformează de mii de ori pe secundă. Acest DC pulsatoriu permite unui mic transformator încorporat în circuit să mărească puterea de la șase sau doisprezece volți la câteva sute. Dar, din cauza modului în care funcționează sursa de alimentare, electricitatea de la terminale „pulsează” cu o rată de câteva mii de ori pe secundă. Putem spune în esență că energia electrică de înaltă tensiune care iese din dispozitiv este „bâzâitoare”.

Când această energie pulsatorie DC este alimentată în bobina noastră primară, transformă bobina într-un electromagnet care proiectează un câmp magnetic care se schimbă rapid. Pe măsură ce ne apropiem bobina secundară de cea primară, în ea se generează un curent din cauza câmpului magnetic pulsatoriu. Acest curent trece apoi prin LED, provocându-l să se aprindă. Cu cât este mai departe de bobina primară, secundarul devine, cu atât câmpul magnetic are un efect mai redus, iar cu atât mai puțin curent este generat. La fel, acest efect poate fi „contracarat” prin adăugarea mai multor fire. Mai mult fir înseamnă mai mult magnetism în bobina primară și mai mult fir în bobina secundară înseamnă că mai mult din acel câmp magnetic poate fi captat.

Din această cauză, putem numi proiectul nostru „transformator de miez de aer”, deoarece construim un dispozitiv care are două bobine - una primară și una secundară - și funcționează în afara câmpurilor magnetice pulsatorii. Cu toate acestea, spre deosebire de transformatoarele tradiționale care utilizează fierul pentru a „transmite” câmpul magnetic de la o bobină la alta, ale noastre nu au nimic care să transporte câmpul magnetic. Astfel, spunem că are un „miez de aer”. Pentru a pune lucrurile pe scurt, acest dispozitiv mic și simplu este doar o abordare diferită a unei tehnologii la fel de obișnuite ca norii de pe cer.

Bucurați-vă de dispozitivul dvs. wireless de transfer de energie și vă mulțumesc că ați citit!