Osnovni bežični prijenos energije: 6 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:09

Prije otprilike stotinu godina, ludi naučnik mnogo prije svog vremena osnovao je laboratoriju u Colorado Springsu. Bio je ispunjen najekscentričnijom tehnologijom, u rasponu od masivnih transformatora do radio tornjeva do iskričavih zavojnica koje su stvarale vijke električne energije duge desetine stopa. Laboratorija je za postavljanje trajala mjesecima, predstavljala je značajnu investiciju, a finansirao ju je čovjek za kojeg se nije znalo da je posebno bogat. Ali koja je bila svrha stvari? Jednostavno, ludi naučnik imao je za cilj razviti metodu prijenosa električne energije direktno kroz zrak. Čovjek pionir zamišljao je svijet u kojem nećemo imati potrebu za desetinama hiljada kilometara dalekovoda, nemamo potrebu za milijunima tona bakrene žice i nemamo potrebu za skupim transformatorima i mjeračima energije.

Poznati pronalazač Nikola Tesla bio je čovjek čija je sjajnost gurnula nauku o električnoj energiji i magnetizmu za mnogo godina unaprijed. Izumi poput motora naizmjenične struje, radio-upravljanih strojeva i moderne energetske infrastrukture mogu se pratiti do njega. Ipak, uprkos svom dubokom uticaju, Tesla nikada nije uspio razviti način prenošenja snage bez žica u svojoj laboratoriji u Koloradu. Ili je to učinio, bilo je nepraktično ili mu je jednostavno nedostajalo sredstava da to razvije do zrelosti. Svejedno, njegovo inventivno naslijeđe živi i dalje, iako se možda nismo oslobodili tereta masivnih električnih mreža danas, imamo tehnologiju za slanje napajanja na kratke udaljenosti bez žica. Zapravo, takva tehnologija je lako dostupna u trgovini elektronike u vašoj blizini.

U ovom Instructable -u ćemo dizajnirati i graditi vlastite minijaturne bežične uređaje za prijenos energije.

Korak 1: Materijali

Za izradu ovog jednostavnog uređaja potrebno je relativno malo materijala. Oni su navedeni ispod.

1. Fluorescentno svetlo na baterije. Oni se mogu kupiti u lokalnom Wal-Mart-u, Dollar General-u ili prodavnici hardvera za samo nekoliko dolara. Bilo koji od njih će to učiniti, ali potrudite se da odaberete onu u koju lako možete ući i odvojiti fluorescentnu cijev iz njenog grla.

2. Magnetna žica presvučena emajlom. Za ovaj projekt trebat će vam nekoliko desetina stopa žice. Što više imate, to bolje. Osim toga, najbolje je koristiti tanju žicu, jer će više žice pakirane u manji prostor izjednačiti veći domet i učinkovitost. Moj izbor žice ovdje nije idealan - radije bih da je tanja - ali to je bilo sve što sam imao pri ruci kada sam dizajnirao ovaj projekt.

3. Rezervna bakrena žica. To nije potrebno, ali puno pomaže. Ako slučajno imate klipove od aligatora (po mogućnosti četiri), u još ste boljem stanju.

4. LED dioda. Svaka LED dioda će uspjeti, ali za ovu aplikaciju svjetlija je općenito bolja. Boja nije bitna, jer će napon koji uređaj isporučuje biti više nego dovoljan za osvjetljavanje bilo koje boje LED diode. Otpornici nisu potrebni.

5. (Nije na slici) - Brusni papir, baterija C ili D ćelije i upaljač. Ove stvari nisu neophodne za uspjeh projekta, ali će vam dobro doći dok sastavljate različite dijelove bežičnog uređaja za napajanje.

Korak 2: Primarna zavojnica

Za početak, počnite tako što ćete uzeti dio magnetske žice (bilo gdje od dvadeset do pedeset stopa, ovisno o debljini žice) i namotati je u zavojnicu. Ovdje vam dobro dođe C ili D baterija jer jednostavno možete više puta omotati žicu oko nje. Pokušajte svoju zavojnicu učiniti što urednijom. Osim toga, pobrinite se da potpuno i temeljito uklonite izolaciju emajla na svakom kraju zavojnice. To može zahtijevati upaljač za spaljivanje izolacije (kao što je prikazano na slici), kao i brusni papir za potpuno uklanjanje.

Kada završite sa zavojnicom, skinite je sa baterije (ili ostavite na onome oko čega ste je omotali; u mom slučaju koristio sam preostali kalem iz prethodnog projekta) i zavežite je pomoću trake ili patentnih zatvarača. Posljednja stvar koju želite u ovom slučaju je brzo odmotavanje svitka žice. Ako se otkrije, zapetljat će se, vezati i čak može postati neupotrebljiv. Kako se to ne bi dogodilo, držite oba ispupčena kraja žice uz zavojnicu dok je učvršćujete.

Korak 3: Sekundarna zavojnica

Sekundarna zavojnica, poput primarne, može biti bilo koje duljine žice (po mogućnosti duže od 20 stopa, još jednom) i ne mora biti iste vrste ili debljine. Međutim, približno isto kao i primarna zavojnica, mora biti izrađena od magnetski obložene emajlom žice, mora imati uklonjenu izolaciju sa svakog kraja i trebala bi biti otprilike iste veličine i oblika kao i vaša prva zavojnica.

Kada završite sa sekundarnom zavojnicom, povežite je, a zatim na nju priključite LED diodu. Tu nam počinju koristiti rezervne žice i/ili štipaljke od aligatora. Imao sam sreću da sam imao zavojnicu koja je bila dovoljno tanka da sam mogla samo omotati žicu oko LED žica, ali da je moja zavojnica napravljena od deblje žice (kao što je bila primarna), bilo bi najbolje da pričvrstim LED na njega pomoću tanje bakrene žice ili kopči.

Na kraju dana, nije važno koja se strana LED diode pričvršćuje na koji provodnik zavojnice, sve dok su dva kraja zavojnice čvrsto i sigurno spojena na stezaljke žarulje.

Korak 4: Ožičite sve

Ako to već niste učinili, uklonite fluorescentnu žarulju sa svjetla na baterije i pronađite priključke koji su prethodno bili spojeni na žarulju. U ovom trenutku isključite uređaj. Struja nije dovoljno jaka da bi bila smrtonosna, ali može vam zadati prilično bolan šok ako slučajno dodirnete gole žice na oba terminala u isto vrijeme.

Nakon što ste pronašli stezaljke, povežite primarnu zavojnicu s njima, povezujući jedan odvod na jedan, a drugi na drugi priključak. Uvjerite se da imate sigurnu vezu. Štipaljke od aligatora ovdje mogu učiniti čuda, ali ako slučajno nemate (poput mene), možete zaglaviti velike vijke u stezaljke, ili čak možete pričvrstiti zamotanu aluminijsku foliju na krajeve zavojnice, a zatim ih zalijepiti u veze. Kako god to radili, samo provjerite je li vaša veza stabilna i stabilna.

Okrećući se sekundarnoj zavojnici, ne morate učiniti mnogo osim da provjerite je li sigurno spojena na LED.

Korak 5: Krug na djelu

Ostaje nam samo da ga zapalimo! Uvjerite se još jednom da su sve veze dobre, postavite sekundarnu zavojnicu na primarnu zavojnicu i okrenite prekidač da biste uključili 'svjetlo'. Trebali biste vidjeti kako vaša LED oživljava. Ako ne svijetli, ponovo provjerite veze. Ovo je prilično opraštajući projekt, pa vam vjerojatno neće trebati dugo da otklonite izvor problema.

Dok eksperimentirate sa krugom, trebali biste primijetiti da možete podići sekundarnu zavojnicu s primarne zavojnice, a LED će i dalje svijetliti. Ovo dokazuje da "bežično" prenosite snagu. Pokušajte umetnuti neke papire, knjigu ili bilo koji drugi neprovodni predmet između svoje dvije zavojnice. U većini slučajeva (osim ako nemate zaista debelu knjigu) LED bi trebao ostati uključen. Iz mog ličnog iskustva s drugim verzijama ovog projekta, uspio sam postaviti sekundarnu zavojnicu čak šest do osam inča od primarne i dalje vidjeti slab sjaj koji dolazi od LED -a.

Korak 6: Kako to funkcionira

U suštini, ovaj uređaj je ono što bismo nazvali transformatorom sa zračnim jezgrom. Uobičajeni transformatori (poput onih na stupovima za napajanje, oni koji se nalaze u punjačima za telefone itd.) Sastoje se od dvije ili više zavojnica žice omotane oko komada željeza. Kada se snaga izmjenične struje (AC) propušta kroz jednu zavojnicu, ona stvara brzo promjenjivo magnetsko polje u željezu, koje zatim inducira struju u drugom zavojnici žice. To je isti princip na kojem rade električni generatori - da će pokretno magnetsko polje uzrokovati pomicanje elektrona u žici.

Naš uređaj radi na vrlo sličan (iako malo drugačiji) način. Kako se pokazalo, svako fluorescentno svjetlo na baterije ima u sebi mali krug koji uzima niskonaponski istosmjerni (istosmjerni tok) iz baterija i povećava ga na mnogo veći napon, negdje oko nekoliko stotina volti. Bez ovog visokog napona fluorescentne cijevi ne bi mogle raditi. Kako bi generirao ovaj veći napon, međutim, naš krug za pogon fluorescentnim svjetlom mora pretvoriti stalnu istosmjernu snagu iz baterije u drugi oblik električne energije poznat kao impulsni istosmjerni. Impulsni istosmjerni napon djeluje isto kao i izmjenična struja u transformatoru - 'pulsirajuća' priroda struje u osnovi stvara magnetsko polje u žici koje se urušava i mijenja hiljade puta svake sekunde. Ovaj pulsirajući DC omogućuje sićušnom transformatoru ugrađenom u krug da poveća napajanje sa šest ili dvanaest volti na nekoliko stotina. No, zbog načina na koji napajanje radi, električna energija na terminalima 'pulsira' brzinom od nekoliko tisuća puta u sekundi. U osnovi možemo reći da visokonaponska struja koja izlazi iz uređaja 'zuji'.

Kada se ova pulsirajuća istosmjerna snaga napaja u našu primarnu zavojnicu, pretvara zavojnicu u elektromagnet koji projektuje magnetsko polje koje se brzo mijenja. Kako svoju sekundarnu zavojnicu približavamo primarnoj, u njoj se stvara struja zbog pulsirajućeg magnetskog polja. Ova struja zatim prolazi kroz LED, izazivajući njeno paljenje. Što je sekundarna udaljena od primarne zavojnice, manji je utjecaj magnetskog polja na nju i stvara se manja struja. Slično, ovaj se efekt može 'suprotstaviti' dodavanjem još žice. Više žice znači veći magnetizam u primarnoj zavojnici, a više žice u sekundarnoj zavojnici znači da se više tog magnetskog polja može uhvatiti.

Zbog toga naš projekt možemo nazvati 'transformatorom s jezgrom jezgre' jer konstruiramo uređaj koji ima dvije zavojnice - primarnu i sekundarnu - i radi od pulsirajućih magnetskih polja. Međutim, za razliku od tradicionalnih transformatora koji koriste željezo za 'prijenos' magnetskog polja s jedne zavojnice na drugu, naši nemaju ništa za nositi magnetsko polje. Dakle, kažemo da ima 'zračno jezgro'. Ukratko, ovaj mali, jednostavan uređaj samo je drugačiji pogled na tehnologiju uobičajenu poput oblaka na nebu.

Uživajte u svom bežičnom uređaju za prijenos energije i hvala vam na čitanju!