Основен безжичен трансфер на енергия: 6 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:54

Преди около сто години един луд учен, който изпревари времето си, създаде лаборатория в Колорадо Спрингс. Той беше изпълнен с най -ексцентричната технология, варираща от масивни трансформатори до радио кули до искрящи бобини, които генерираха електрически болтове с дължина десетки фута. Създаването на лабораторията отне месеци, представляваше значителна инвестиция и беше финансирана от човек, който не беше точно известен като особено богат. Но каква беше целта на това нещо? Много просто, лудият учен имаше за цел да разработи метод за предаване на електричество директно по въздуха. Пионерът си представяше свят, в който няма да имаме нужда от десетки хиляди мили електропроводи, няма нужда от милиони тонове медна жица и няма нужда от скъпи трансформатори и електромери.

Известният изобретател Никола Тесла беше човек, чийто блясък тласна науката за електричеството и магнетизма напред с много години напред. Изобретения като променливотоковия двигател, радиоуправляемите машини и съвременната енергийна инфраструктура могат да бъдат проследени до него. И все пак въпреки дълбокото си влияние, Тесла така и не успя да разработи средство за предаване на енергия без проводници в лабораторията си в Колорадо. Или ако го направи, това беше или непрактично, или просто нямаше средства да го развие до зрялост. Все пак неговото изобретателно наследство живее и въпреки че днес може да не сме свободни от тежестта на огромните електрически мрежи, ние имаме технологията за изпращане на енергия на къси разстояния без кабели. Всъщност такава технология е лесно достъпна в магазин за електроника близо до вас.

В тази инструкция ще проектираме и изграждаме наши собствени миниатюрни безжични устройства за пренос на енергия.

Стъпка 1: Материали

За изграждането на това просто устройство са необходими относително малко материали. Те са изброени по -долу.

1. Флуоресцентна лампа, захранвана от батерии. Те могат да бъдат закупени в местния Wal-Mart, Dollar General или магазин за хардуер само за няколко долара. Всеки от тях ще се справи, но опитайте всичко възможно да изберете такъв, в който лесно можете да посегнете и да отделите флуоресцентната тръба от гнездото.

2. Магнитна жица, покрита с емайл. За този проект ще ви трябват няколко десетки фута тел. Колкото повече имате, толкова по -добре. Освен това, най -добре е да използвате по -тънък проводник, тъй като повече тел, опаковани в по -малко пространство, ще се равняват на по -голям обхват и ефективност. Моят избор на проводник тук не е идеален - бих предпочел да е по -тънък - но това беше всичко, което имах под ръка, когато проектирах този проект.

3. Резервна медна жица. Това не е необходимо, но помага много. Ако случайно имате алигаторни клипове (за предпочитане четири от тях), вие сте в още по -добра форма.

4. Светодиод. Всеки светодиод ще свърши работа, но за това приложение по -яркото обикновено е по -добро. Цветът няма значение, тъй като напрежението, подадено от устройството, ще бъде повече от достатъчно, за да запали всеки цвят на LED. Резистори не са необходими.

5. (Не е на снимката) - Шкурка, батерия C или D клетка и запалка. Тези неща не са необходими за успеха на проекта, но ще ви бъдат полезни, докато изграждате различните части от безжичното захранващо устройство.

Стъпка 2: Първичната бобина

За да започнете, като вземете част от магнитната жица (от двадесет до петдесет фута, в зависимост от дебелината на жицата) и я навийте в бобина. Тук е полезна батерия C или D, тъй като можете просто да увиете жицата около нея многократно. Опитайте се да направите вашата бобина възможно най -спретната. Освен това се уверете, че премахвате напълно и старателно изолацията на емайла от всеки край на бобината. Това може да изисква запалка, за да изгори изолацията (както е показано на снимката), както и шкурка, за да я премахнете напълно.

Когато приключите с бобината, я издърпайте от батерията (или я оставете върху каквото сте я увили; в моя случай използвах остатъчна шпула от предишен проект) и я завържете с помощта на лента или цип. Последното нещо, което искате в този случай, е бързо разплитаща се намотка от тел. Ако се разплете, ще се заплете, възел и дори може да стане неизползваем. За да предотвратите това, дръжте двата изпъкнали края на проводника към бобината, докато я фиксирате.

Стъпка 3: Вторичната намотка

Вторичната намотка, подобно на първичната, може да бъде с всякаква дължина на тел (за предпочитане повече от 20 фута, за пореден път) и не е необходимо да бъде от същия тип или дебелина. Въпреки това, почти същата като основната намотка, тя трябва да бъде направена от покрита с емайл магнитна жица, трябва да има отстранена изолация от всеки край и тя трябва да бъде приблизително със същия размер и форма като първата ви бобина.

Когато завършите вторичната намотка, завържете я и след това прикрепете LED към нея. Това е мястото, където резервните жични и/или алигаторни скоби започват да ви бъдат полезни. Имах късмета да имам бобина, която е достатъчно тънка, за да мога просто да обвия проводника около проводниците на светодиода, но ако моята бобина беше направена от по -дебел проводник (както беше основният), най -добре би било да прикрепя LED към него с помощта на по -тънка медна жица или скоби.

В края на деня няма значение коя страна на светодиода се прикрепя към кой проводник на бобината, стига двата края на бобината да са здраво и сигурно свързани към клемите на крушката.

Стъпка 4: Окабеляване на всичко

Ако все още не сте го направили, извадете луминесцентната крушка от лампата, работеща от батерии, и намерете клемите, които преди това бяха свързани към крушката. В този момент не забравяйте да изключите устройството. Токът не е достатъчно силен, за да бъде смъртоносен, но може да ви причини доста болезнен шок, ако случайно докоснете голи проводници към двата терминала едновременно.

След като намерите терминалите, свържете основната си бобина към тях, като свържете единия проводник към един терминал, а другия проводник към другия терминал. Уверете се, че имате защитена връзка. Алигаторните скоби могат да направят чудеса тук, но ако случайно нямате такива (като мен), можете да забиете големи болтове в клемите или дори да прикрепите намотано алуминиево фолио към краищата на бобината си и след това да ги залепите в връзките. Както и да правите това, просто се уверете, че връзката ви е стабилна и стабилна.

Обръщайки се към вторичната намотка, не е нужно да правите много, освен да се уверите, че тя е здраво свързана към светодиода.

Стъпка 5: Веригата в действие

Остава ни само да го запалим! Уверете се още веднъж, че всичките ви връзки са добри, поставете вторичната намотка върху първичната намотка и завъртете превключвателя, за да включите „светлината“. Трябва да видите как вашият светодиод оживява. Ако не светне, проверете връзките си отново. Това е доста прощаващ проект и затова вероятно няма да ви отнеме много време, за да отстраните източника на проблема си.

Докато експериментирате с веригата, трябва да забележите, че можете да вдигнете вторичната си бобина от първичната намотка и светодиодът ще продължи да свети. Това доказва, че „безжично“прехвърляте мощност. Опитайте да плъзнете няколко хартии, книга или друг непроводим обект между двете си бобини. В повечето случаи (освен ако нямате наистина дебела книга) LED трябва да свети. В моя личен опит с други версии на този проект, успях да поставя вторичната намотка до шест до осем инча от първичната и все още виждам слаба светлина, идваща от светодиода.

Стъпка 6: Как работи

По същество това устройство е това, което бихме нарекли трансформатор с въздушна сърцевина. Нормалните трансформатори (като тези на захранващите стълбове, тези, които се намират в зарядните за телефони и т.н.) се състоят от две или повече намотки от тел, увити около парче желязо. Когато мощността на променлив ток (AC) преминава през една намотка, тя създава бързо превключващо се магнитно поле в желязото, което след това индуцира ток във втората намотка от проводник. Това е същият принцип, от който работят електрическите генератори - че движещото се магнитно поле ще накара електроните да се движат по проводник.

Нашето устройство работи по много подобен (макар и малко по -различен) начин. Както се оказва, всяка флуоресцентна лампа, работеща с батерии, има малка верига, която взема нисковолтовия постоянен ток (постоянен ток) от батериите и го повишава до много по-високо напрежение, някъде от порядъка на няколкостотин волта. Без това високо напрежение флуоресцентните лампи не биха могли да работят. За да генерира това по-високо напрежение, обаче, нашата флуоресцентна верига за управление на светлина трябва да преобразува постоянната постоянна мощност от батерия в друга форма на електричество, известна като импулсен DC. Импулсният постоянен ток действа същото като променливотоковото електричество в трансформатор - „импулсният“характер на тока по същество създава магнитно поле в проводника, което се срутва и се реформира хиляди пъти всяка секунда. Този пулсиращ DC позволява на малък трансформатор, вграден във веригата, да увеличи захранването от шест или дванадесет волта до няколкостотин. Но поради начина, по който работи захранването, електричеството в терминалите „пулсира“със скорост няколко хиляди пъти в секунда. По същество можем да кажем, че високоволтовото електричество, излизащо от устройството, „бръмчи“.

Когато тази пулсираща постоянна енергия се подава в нашата първична бобина, тя превръща бобината в електромагнит, който излъчва бързо променящо се магнитно поле. Докато приближаваме нашата вторична намотка близо до първичната, в нея се генерира ток поради пулсиращото магнитно поле. След това този ток преминава през светодиода, което го кара да светне. Колкото по -далеч е от първичната намотка, вторичната става, толкова по -малък е ефектът на магнитното поле върху нея и се генерира по -малко ток. По същия начин този ефект може да бъде „противодействан“чрез добавяне на още тел. Повече проводник означава по -голям магнетизъм в първичната намотка, а повече проводник във вторичната намотка означава, че повече от това магнитно поле може да бъде уловено.

Поради това можем да наречем нашия проект „въздушно -ядрен трансформатор“, защото конструираме устройство, което има две намотки - първична и вторична - и работи от пулсиращи магнитни полета. Въпреки това, за разлика от традиционните трансформатори, които използват желязо за „предаване“на магнитното поле от една бобина до друга, нашият няма какво да носи магнитното поле. По този начин казваме, че той има „въздушно ядро“. Накратко, това малко, просто устройство е просто различно възприемане на технология, толкова обичайна като облаците в небето.

Насладете се на вашето безжично устройство за трансфер на енергия и ви благодаря за четенето!