Osnovni bežični prijenos energije: 6 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Prije otprilike stotinu godina, ludi znanstvenik znatno prije svog vremena osnovao je laboratorij 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. Laboratorij je za postavljanje trajao mjesecima, predstavljao je značajno ulaganje, a financirao ga je čovjek za kojeg se nije znalo da je osobito bogat. Ali koja je bila svrha stvari? Jednostavno, ludi je znanstvenik imao za cilj razviti metodu prijenosa električne energije izravno kroz zrak. Čovjek pionir zamišljao je svijet u kojem nećemo imati potrebu za desetcima tisuća kilometara dalekovoda, nemamo potrebu za milijunima tona bakrene žice i nemamo potrebu za skupim transformatorima i mjeračima snage.

Poznati izumitelj Nikola Tesla bio je čovjek čiji je sjaj gurnuo znanost o elektricitetu i magnetizmu za mnogo godina naprijed. Izumi poput izmjeničnog motora, radio-upravljanih strojeva i suvremene energetske infrastrukture mogu se pratiti do njega. Ipak, unatoč svom dubokom utjecaju, Tesla nikada nije uspio razviti način prijenosa snage bez žica u svom laboratoriju u Koloradu. Ili je to učinio, bilo je nepraktično ili su mu jednostavno nedostajala sredstva da to razvije do zrelosti. Svejedno, njegovo inventivno naslijeđe živi i dalje, iako se možda danas nismo oslobodili tereta masivnih električnih mreža, imamo tehnologiju za slanje napajanja na kratke udaljenosti bez žica. Zapravo, takva je tehnologija lako dostupna u trgovini elektronike u vašoj blizini.

U ovom Instructableu projektirat ćemo i graditi vlastite minijaturne bežične uređaje za prijenos energije.

Korak 1: Materijali

Za izradu ovog jednostavnog uređaja potrebno je relativno malo materijala. Dolje su navedene.

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

2. Magnetna žica presvučena emajlom. Za ovaj projekt trebat će vam nekoliko desetaka 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 odabir žice ovdje nije idealan - radije bih da je tanji - ali to je bilo sve što sam imao pri ruci kada sam osmišljavao ovaj projekt.

3. Rezervna bakrena žica. To nije potrebno, ali puno pomaže. Ako slučajno imate isječke 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 nužne za uspjeh projekta, ali dobro će vam doći pri izgradnji različitih dijelova bežičnog uređaja za napajanje.

Korak 2: Primarna zavojnica

Za početak, uzmite dio magnetske žice (bilo gdje od dvadeset do pedeset stopa, ovisno o debljini žice) i namotajte 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 cakline na svakom kraju zavojnice. To može zahtijevati upaljač za spaljivanje izolacije (kao što je prikazano na slici), kao i brusni papir za potpuno uklanjanje.

Kad završite s zavojnicom, skinite je s baterije (ili ostavite na onome oko čega ste je omotali; u mom slučaju koristio sam zaostalu špulu iz prethodnog projekta) i zavežite je pomoću vrpce ili patentnog zatvarača. Posljednje što u ovom slučaju želite je svitak žice koji se brzo raspetljava. Ako se otkrije, zapetljat će se, vezati i čak može postati neupotrebljiv. Kako se to ne bi dogodilo, držite oba izbočena kraja žice uz zavojnicu dok je učvršćujete.

Korak 3: Sekundarna zavojnica

Sekundarni svitak, poput primarnog, može biti bilo koje duljine žice (po mogućnosti dulje od 20 stopa, još jednom) i ne mora biti iste vrste ili debljine. Međutim, gotovo 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.

Kad dovršite sekundarnu zavojnicu, povežite je, a zatim na nju pričvrstite LED diodu. Tu vam počinju dobro doći rezervne žice i/ili štipaljke od aligatora. Imao sam sreću imati zavojnicu koja je bila dovoljno tanka da sam mogla samo omotati žicu oko LED žica, no da je moja zavojnica bila izrađena 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 vod 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 iz 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. Provjerite imate li 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.

Kad se okrenete prema sekundarnoj zavojnici, ne morate učiniti mnogo osim da provjerite je li čvrsto spojena na LED.

Korak 5: Krug na djelu

Ostaje nam samo da ga zapalimo! Još jednom provjerite jesu li 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, ponovno 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. To dokazuje da "bežično" prenosite snagu. Pokušajte umetnuti neke papire, knjigu ili bilo koji drugi neprovodljivi predmet između svoje dvije zavojnice. U većini slučajeva (osim ako nemate stvarno debelu knjigu) LED bi trebao ostati uključen. U mom osobnom iskustvu s drugim konstrukcijama ovog projekta, uspio sam postaviti sekundarnu zavojnicu čak šest do osam inča od primarne i još uvijek vidjeti slab sjaj koji dolazi od LED -a.

Korak 6: Kako to radi

U biti, ovaj uređaj je ono što bismo nazvali transformatorom sa zračnom jezgrom. Normalni 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. Kad se snaga izmjenične struje (AC) propušta kroz jednu zavojnicu, ona stvara brzo promjenjivo magnetsko polje u željezu, koje zatim inducira struju u drugom svitku 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 struja djeluje isto kao i izmjenična struja u transformatoru - "pulsirajuća" priroda struje u biti stvara magnetsko polje u žici koje se sruši i reformira tisuće puta svake sekunde. Ovaj pulsirajući DC omogućuje sićušnom transformatoru ugrađenom u krug pojačavanje napajanja 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'.

Kad se ta pulsirajuća istosmjerna snaga napaja u našu primarnu zavojnicu, pretvara zavojnicu u elektromagnet koji projicira 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, uzrokujući njezino paljenje. Što je sekundarna udaljena od primarne zavojnice, manji je utjecaj magnetskog polja na nju i stvara se manja struja. Slično, ovaj se učinak 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 sa zračnom jezgrom' 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 prijenos magnetskog polja. Dakle, kažemo da ima 'zračnu jezgru'. Ukratko, ovaj mali, jednostavan uređaj samo je drukčiji pogled na tehnologiju uobičajenu poput oblaka na nebu.

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