Osnovni brezžični prenos energije: 6 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:08

Pred približno sto leti je nori znanstvenik precej pred časom ustanovil laboratorij v Colorado Springsu. Napolnjena je bila z najbolj ekscentrično tehnologijo, od masivnih transformatorjev do radijskih stolpov do iskrivih tuljav, ki so proizvajale vijake električne energije dolge več deset metrov. Ustanovitev laboratorija je trajala mesece, predstavljala je veliko naložbo in ga je financiral človek, ki ni bil ravno znan po tem, da je posebno bogat. Toda kaj je bil namen stvari? Preprosto, nori znanstvenik je želel razviti metodo prenosa električne energije neposredno po zraku. Pionir si je zamislil svet, v katerem ne bi potrebovali več deset tisoč kilometrov daljnovodov, ne bi potrebovali milijonov ton bakrene žice in ne bi potrebovali dragih transformatorjev in merilnikov moči.

Znani izumitelj Nikola Tesla je bil človek, katerega sijaj je za več let potisnil znanost o elektriki in magnetizmu. Vse izume, kot so motor na izmenični tok, radijsko vodeni stroji in sodobna energetska infrastruktura, je mogoče zaslediti do njega. Kljub velikemu vplivu Tesla v svojem laboratoriju v Koloradu ni uspel razviti načina prenosa moči brez žic. Ali pa če je, je bilo to nepraktično ali pa mu je preprosto primanjkovalo sredstev, da bi to razvilo v zrelost. Kljub temu njegova iznajdljiva zapuščina živi in čeprav danes morda nismo osvobojeni bremena velikih električnih omrežij, imamo tehnologijo za pošiljanje električne energije na kratke razdalje brez žic. Pravzaprav je takšna tehnologija na voljo v trgovini z elektroniko v vaši bližini.

V tem navodilu bomo oblikovali in izdelali lastne miniaturne brezžične naprave za prenos energije.

1. korak: Materiali

Za izdelavo te preproste naprave je potrebno relativno malo materialov. Spodaj so navedeni.

1. Fluorescenčna sijalka na baterijski pogon. Te je mogoče kupiti v lokalni trgovini Wal-Mart, Dollar General ali v trgovini s strojno opremo za le nekaj dolarjev. Vsak od njih bo ustrezal, vendar se potrudite, da izberete takšnega, v katerega boste zlahka segli in odstranili fluorescenčno cev iz vtičnice.

2. Magnetna žica, prevlečena z emajlom. Za ta projekt boste potrebovali nekaj deset metrov žice. Več ko jih imaš, bolje je. Poleg tega je najbolje uporabiti tanjšo žico, saj bo več žice, zapakirane v manjši prostor, enako večjemu dosegu in učinkovitosti. Moja izbira žice tukaj ni idealna - raje bi bila tanjša - ampak to je bilo vse, kar sem imel pri roki, ko sem zasnoval ta projekt.

3. Rezervna bakrena žica. To ni nujno, vendar veliko pomaga. Če imate slučajno aligatorske posnetke (po možnosti štiri), ste v še boljši formi.

4. LED. Vsaka LED bo pomagala, toda za to aplikacijo je svetlejša na splošno boljša. Barva ni pomembna, saj bo napetost, ki jo daje naprava, več kot zadostna za osvetlitev katere koli barve LED. Upori niso potrebni.

5. (Ni na sliki) - brusni papir, baterija C ali D celice in vžigalnik. Te stvari niso nujne za uspeh projekta, vendar vam bodo prišle prav, ko boste sestavljali različne dele brezžične napajalne naprave.

2. korak: Primarna tuljava

Za začetek vzemite odsek magnetne žice (kjer koli od dvajset do petdeset čevljev, odvisno od debeline žice) in jo navijte v tuljavo. Tu pride prav C ali D baterija, saj lahko žico preprosto večkrat ovijete okoli nje. Poskusite narediti svojo tuljavo čim bolj urejeno. Poleg tega poskrbite, da boste popolnoma in temeljito odstranili emajlirano izolacijo na vsakem koncu tuljave. To lahko zahteva vžigalnik, da izolira izolacijo (kot je prikazano na sliki), in brusni papir, da jo popolnoma odstranite.

Ko končate s tuljavo, jo potisnite iz baterije (ali pa jo pustite na tistem, kar ste zavili; v mojem primeru sem uporabil ostanke tuljave iz prejšnjega projekta) in jo privežite s trakom ali zadrgo. Zadnja stvar, ki jo želite v tem primeru, je hitro razpletena tuljava žice. Če se odkrije, se bo zapletel, zavozlal in morda celo postal neuporaben. Da se to ne bi zgodilo, držite oba štrleča konca žice ob tuljavi, ko jo pritrdite.

3. korak: Sekundarna tuljava

Sekundarna tuljava, tako kot primarna, je lahko poljubne dolžine žice (po možnosti daljša od 20 čevljev, še enkrat) in ne sme biti iste vrste ali debeline. Vendar pa mora biti skoraj enako kot primarna tuljava izdelana iz magnetne žice, prevlečene z emajlom, odstraniti mora izolacijo z vsakega konca in biti približno enake velikosti in oblike kot vaša prva tuljava.

Ko dokončate sekundarno tuljavo, jo privežite in nanjo pritrdite LED. Tu začnejo prihajati rezervne žice in/ali aligatorske sponke. Imel sem srečo, da sem imel tuljavo, ki je bila dovolj tanka, da sem lahko samo ovila žico okoli LED -vodnikov, toda če bi bila moja tuljava narejena iz debelejše žice (kot je bila primarna), bi bilo najbolje pritrditi LED nanjo uporabite tanjšo bakreno žico ali sponke.

Konec dneva ni pomembno, na katero stran LED se pritrdi katera žica tuljave, če sta oba konca tuljave trdno in varno povezana s sponkami žarnice.

4. korak: Ožičite vse

Če tega še niste storili, odstranite fluorescenčno žarnico iz žarnice na baterije in poiščite priključke, ki so bili prej priključeni na žarnico. Na tej točki obvezno izklopite napravo. Tok ni dovolj močan, da bi bil smrtonosen, vendar vas lahko povzroči zelo boleč šok, če se slučajno dotaknete golih žic na obeh sponkah hkrati.

Ko najdete sponke, priključite primarno tuljavo nanje, tako da en kabel povežete z enim, drugi pa z drugim. Prepričajte se, da imate varno povezavo. Posnetki iz aligatorja lahko tukaj delajo čudeže, če pa slučajno nimate (kot jaz), lahko v sponke zataknete velike vijake ali pa celo pritrdite zloženo aluminijasto folijo na konce tuljave in jih nato prilepite v povezave. Ne glede na to, pazite, da je vaša povezava stabilna in stabilna.

Če se obrnemo na sekundarno tuljavo, vam ni treba storiti veliko, razen če se prepričate, da je varno priključena na LED.

5. korak: Vezje v akciji

Vse, kar nam preostane, je, da ga zažgemo! Še enkrat se prepričajte, da so vse vaše povezave dobre, položite sekundarno tuljavo na primarno tuljavo in obrnite stikalo, da vklopite 'luč'. Videti bi morali, da vaša LED oživi. Če ne zasveti, ponovno preverite povezave. To je precej odpuščajoč projekt, zato verjetno ne bo trajalo dolgo, da odpravite izvor težave.

Ko eksperimentirate s tokokrogom, morate opaziti, da lahko sekundarno tuljavo dvignete s primarne tuljave in LED bo še vedno svetila. To dokazuje, da "brezžično" prenašate moč. Poskusite med dve tuljavi vstaviti nekaj papirja, knjige ali katerega drugega neprevodnega predmeta. V večini primerov (razen če imate res debelo knjigo) LED mora ostati prižgana. Po mojih osebnih izkušnjah z drugimi gradnjami tega projekta sem lahko sekundarno tuljavo postavil kar šest do osem centimetrov od primarne in še vedno videl šibek sijaj, ki prihaja iz LED.

6. korak: Kako deluje

V bistvu je ta naprava tisto, kar bi imenovali transformator z zračnim jedrom. Običajni transformatorji (na primer tisti na napajalnih stebrih, tisti, ki jih najdemo v polnilnikih za telefone itd.) So sestavljeni iz dveh ali več tuljav žice, ovitih okoli kosa železa. Ko moč izmeničnega toka (AC) prehaja skozi eno tuljavo, ustvari hitro preklapljajoče se magnetno polje v železu, ki nato inducira tok v drugi tuljavi žice. To je isto načelo, pri katerem delujejo električni generatorji - da bo gibljivo magnetno polje povzročilo premikanje elektronov v žici.

Naša naprava deluje na zelo podoben (čeprav nekoliko drugačen) način. Izkazalo se je, da ima vsaka fluorescenčna sijalka na baterije majhno vezje, ki odvaja nizkonapetostni enosmerni tok (enosmerni tok) iz baterij in ga povečuje na veliko višjo napetost, nekje približno nekaj sto voltov. Brez te visoke napetosti fluorescenčne cevi ne bi mogle delovati. Za ustvarjanje te višje napetosti pa mora naše vezje za fluorescenčno svetlobo pretvoriti enakomerno enosmerno moč iz baterije v drugo obliko električne energije, znano kot impulzni enosmerni tok. Impulzni enosmerni tok deluje enako kot električna energija v transformatorju - "impulzna" narava toka v bistvu ustvari magnetno polje v žici, ki se zruši in preoblikuje tisočkrat na sekundo. Ta utripajoči enosmerni tok omogoča drobnemu transformatorju, vgrajenem v vezje, da poveča moč s šest ali dvanajst voltov na več sto. Toda zaradi načina delovanja napajalnika električna energija na sponkah 'utripa' s hitrostjo nekaj tisoč krat na sekundo. V bistvu lahko rečemo, da visokonapetostna elektrika, ki prihaja iz naprave, "brenči".

Ko se ta pulzirajoča enosmerna moč napaja v našo primarno tuljavo, tuljavo spremeni v elektromagnet, ki projicira hitro spreminjajoče se magnetno polje. Ko se sekundarna tuljava približamo primarni, se v njej zaradi pulzirajočega magnetnega polja ustvari tok. Ta tok nato preide skozi LED, zaradi česar zasveti. Bolj ko je sekundarna tuljava oddaljena, manjši je vpliv magnetnega polja nanjo in manjši tok nastaja. Podobno se lahko temu učinku "uprete", če dodate več žice. Več žice pomeni več magnetizma v primarni tuljavi in več žice v sekundarni tuljavi pomeni, da je mogoče ujeti več tega magnetnega polja.

Zaradi tega lahko naš projekt imenujemo "zračno -jedrni transformator", ker gradimo napravo, ki ima dve tuljavi - primarno in sekundarno - in deluje od pulzirajočih magnetnih polj. Vendar pa za razliko od tradicionalnih transformatorjev, ki uporabljajo železo za "prenos" magnetnega polja iz ene tuljave v drugo, naš nima ničesar za prenos magnetnega polja. Tako pravimo, da ima "zračno jedro". Če na kratko opišem stvari, je ta majhna preprosta naprava le drugačen pogled na tako običajno tehnologijo, kot so oblaki na nebu.

Uživajte v brezžični napravi za prenos energije in hvala za branje!