Pamata bezvadu enerģijas pārsūtīšana: 6 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:58

Apmēram pirms simts gadiem traks zinātnieks krietni pirms sava laika Kolorādospringsā izveidoja laboratoriju. Tas bija piepildīts ar ekscentriskāko tehnoloģiju, sākot no masīviem transformatoriem līdz radio torņiem līdz dzirksteļojošām spolēm, kas radīja desmitiem pēdu garas elektrības skrūves. Laboratorijas izveide prasīja mēnešus, tā bija ievērojams ieguldījums, un to finansēja cilvēks, kurš nebija īpaši pazīstams kā īpaši turīgs. Bet kāds bija lietas mērķis? Vienkārši, trakais zinātnieks centās izstrādāt metodi elektrības pārraidei tieši pa gaisu. Pionieris bija iedomājies pasauli, kurā mums nebūtu vajadzīgas desmitiem tūkstošu jūdžu elektrolīnijas, miljoniem tonnu vara stieples un dārgi transformatori un jaudas skaitītāji.

Slavenais izgudrotājs Nikola Tesla bija cilvēks, kura spožums daudzus gadus virzīja uz priekšu elektrības un magnētisma zinātni. Tādi izgudrojumi kā maiņstrāvas motors, radiovadāmas mašīnas un mūsdienīga elektroenerģijas infrastruktūra var tikt izsekoti līdz viņam. Tomēr, neraugoties uz viņa dziļo ietekmi, Teslai savā laboratorijā Kolorādo nekad neizdevās izstrādāt līdzekļus enerģijas pārraidei bez vadiem. Vai arī, ja viņš to darīja, tas bija vai nu nepraktiski, vai arī viņam vienkārši trūka līdzekļu, lai to attīstītu briedumā. Tomēr viņa izgudrojuma mantojums dzīvo, un, lai gan mūsdienās varētu nebūt brīva no milzīgo elektrotīklu sloga, mums ir tehnoloģija, lai bez vadiem nosūtītu elektroenerģiju nelielos attālumos. Patiesībā šāda tehnoloģija ir viegli pieejama tuvumā esošā elektronikas veikalā.

Šajā instrukcijā mēs izstrādāsim un veidosim savas miniatūras bezvadu jaudas pārneses ierīces.

1. solis: materiāli

Lai izveidotu šo vienkāršo ierīci, ir nepieciešams salīdzinoši maz materiālu. Tie ir uzskaitīti zemāk.

1. Ar baterijām darbināma dienasgaismas spuldze. Tos var iegādāties vietējā Wal-Mart, Dollar General vai datortehnikas veikalā tikai par dažiem dolāriem. Jebkurš no viņiem to darīs, taču mēģiniet pēc iespējas labāk izvēlēties tādu, kurā varat viegli piekļūt un atvienot dienasgaismas lampu no kontaktligzdas.

2. Magnēta stieple ar emaljas pārklājumu. Šim projektam jums vajadzēs vairākus desmitus pēdu stieples. Jo vairāk jums ir, jo labāk. Turklāt vislabāk ir izmantot plānāku stiepli, jo vairāk stieples, kas iesaiņota mazākā vietā, būs vienāds ar lielāku diapazonu un efektivitāti. Mana stieples izvēle šeit nav ideāla - es labprātāk gribētu, lai tā būtu plānāka -, bet tas bija viss, kas man bija pa rokai, izstrādājot šo projektu.

3. Rezerves vara stieple. Tas nav nepieciešams, bet ļoti palīdz. Ja jums gadās būt aligatora skavas (vēlams četras no tām), jūs esat vēl labākā formā.

4. LED. Jebkurš gaismas diode to darīs, bet šai lietojumprogrammai spilgtāks parasti ir labāks. Krāsai nav nozīmes, jo ierīces piegādātais spriegums būs vairāk nekā pietiekams, lai iedegtu jebkuras krāsas LED. Rezistori nav nepieciešami.

5. (nav attēlā) - smilšpapīrs, C vai D šūnu akumulators un šķiltavas. Šīs lietas nav nepieciešamas projekta panākumiem, taču tās noderēs, veidojot dažādus bezvadu barošanas ierīces gabalus.

2. darbība: primārā spole

Lai sāktu, vispirms paņemiet magnēta stieples daļu (no divdesmit līdz piecdesmit pēdām, atkarībā no stieples biezuma) un satiniet to spolē. Šeit noder C vai D akumulators, jo varat vienkārši atkārtoti aptīt vadu. Mēģiniet padarīt savu spoli pēc iespējas glītāku. Turklāt pārliecinieties, ka pilnībā un rūpīgi noņemat emaljas izolāciju katrā spoles galā. Izolācijas sadedzināšanai var būt nepieciešams šķiltavas (kā parādīts attēlā), kā arī smilšpapīrs, lai to pilnībā noņemtu.

Kad esat pabeidzis spoli, nobīdiet to no akumulatora (vai atstājiet to uz tā, ko esat apvijis; manā gadījumā es izmantoju atlikušo spoli no iepriekšējā projekta) un sasieniet to, izmantojot lenti vai rāvējslēdzējus. Pēdējā lieta, ko vēlaties šajā gadījumā, ir ātri atdalāma stieples spole. Ja tas tiks izjaukts, tas sapīsies, sasaistīsies un var kļūt pat nelietojams. Lai tas nenotiktu, nostiprinot vadu, turiet abus izvirzītos stieples galus pret spoli.

3. darbība: sekundārā spole

Sekundārā spole, tāpat kā primārā, var būt jebkura stieples garuma (vēlams vēlreiz garāka par 20 pēdām), un tai nav jābūt tāda paša veida vai biezuma. Tomēr, tāpat kā primārajai spolei, tai jābūt izgatavotai no magnēta stieples, kas pārklāta ar emalju, tai jābūt noņemtai no katra gala izolācijas, un tai jābūt aptuveni tāda paša izmēra un formas kā jūsu pirmajai spolei.

Kad esat pabeidzis sekundāro spoli, sasieniet to un pēc tam pievienojiet tam LED. Šeit sāk noderēt rezerves stieples un/vai aligatora skavas. Man bija paveicies, ka man bija spole, kas bija pietiekami plāna, lai es varētu vienkārši aptīt vadu ap gaismas diodes vadiem, bet, ja mana spole būtu izgatavota no biezākas stieples (kā bija primārais), vislabāk būtu piestiprināt LED, izmantojot plānāku vara stiepli vai skavas.

Dienas beigās nav nozīmes tam, kura gaismas diodes puse tiek piestiprināta pie kura spoles vada, ja vien spoles abi gali ir cieši un droši savienoti ar spuldzes spailēm.

4. solis: visu pieslēdziet vadiem

Ja vēl neesat to izdarījis, noņemiet dienasgaismas spuldzi no akumulatora darbināmās gaismas un atrodiet spailes, kas iepriekš bija pievienotas spuldzei. Pārliecinieties, ka šajā brīdī ierīce ir izslēgta. Strāva nav pietiekami spēcīga, lai būtu nāvējoša, taču tā var radīt diezgan sāpīgu šoku, ja gadās pieskarties tukšiem vadiem pie abiem spailēm vienlaikus.

Kad esat atradis spailes, pievienojiet tiem savu primāro spoli, savienojot vienu vadu ar vienu spaili un otru vadu ar otru spaili. Pārliecinieties, vai jums ir drošs savienojums. Aligatora skavas šeit var radīt brīnumus, bet, ja jums tādas nav (piemēram, man), varat iespraust spailes ar lielām skrūvēm vai pat piestiprināt alumīnija foliju spoles galos un pēc tam pielīmēt savienojumos. Lai arī kā jūs to darītu, pārliecinieties, ka savienojums ir stabils un stabils.

Pievēršoties sekundārajai spolei, jums nav jādara daudz, izņemot, lai pārliecinātos, ka tā ir droši savienota ar LED.

5. darbība: ķēde darbībā

Mums atliek tikai to aizdedzināt! Vēlreiz pārliecinoties, ka visi savienojumi ir labi, novietojiet sekundāro spoli virs primārās spoles un pagrieziet slēdzi, lai ieslēgtu “gaismu”. Jums vajadzētu redzēt, kā jūsu gaismas diode atdzīvojas. Ja tas nedeg, vēlreiz pārbaudiet savienojumus. Šis ir diezgan piedodošs projekts, un tāpēc, iespējams, nepaies ilgs laiks, līdz jūs novērsīsiet problēmas avotu.

Eksperimentējot ar ķēdi, ievērojiet, ka varat atcelt sekundāro spoli no primārās spoles, un gaismas diode joprojām būs iedegta. Tas pierāda, ka jūs “bezvadu režīmā” nododat jaudu. Mēģiniet iebīdīt papīru, grāmatu vai jebkuru citu nevadošu priekšmetu starp abām spolēm. Vairumā gadījumu (ja vien jums nav patiešām biezas grāmatas) gaismas diodei vajadzētu palikt ieslēgtai. Manā personīgajā pieredzē ar citām šī projekta konstrukcijām man ir izdevies novietot sekundāro spoli sešas līdz astoņas collas no primārā un joprojām redzēt vāju spīdumu, kas nāk no gaismas diodes.

6. darbība. Kā tas darbojas

Būtībā šo ierīci mēs saucam par gaisa kodola transformatoru. Parastie transformatori (piemēram, tie, kas atrodas uz strāvas stabiem, tie, kas atrodami tālruņu lādētājos utt.) Sastāv no divām vai vairākām stieples spolēm, kas ietītas ap dzelzs gabalu. Kad maiņstrāvas (maiņstrāvas) jauda tiek izvadīta caur vienu spoli, tā gludeklī rada ātri pārslēdzamu magnētisko lauku, kas pēc tam otrajā strāvas spolē inducē strāvu. Tas ir tas pats princips, no kura darbojas elektriskie ģeneratori - ka kustīgs magnētiskais lauks izraisīs elektronu pārvietošanos vadā.

Mūsu ierīce darbojas ļoti līdzīgi (kaut arī nedaudz atšķirīgi). Kā izrādās, katrai ar baterijām darbināmai dienasgaismas gaismai ir neliela ķēde, kas no baterijām noņem zemsprieguma līdzstrāvu (līdzstrāvu) un paaugstina to līdz daudz augstākam spriegumam, kaut kur dažu simtu līmenī volti. Bez šī augstsprieguma dienasgaismas lampas nevarētu darboties. Tomēr, lai radītu šo augstāko spriegumu, mūsu dienasgaismas gaismas piedziņas ķēdei ir jāpārveido vienmērīga līdzstrāvas jauda no akumulatora citā elektroenerģijas veidā, kas pazīstams kā impulsa līdzstrāva. Impulsa līdzstrāva darbojas tāpat kā maiņstrāvas elektrība transformatorā - strāvas impulsa raksturs būtībā rada vadā magnētisko lauku, kas sabrūk un tiek pārveidots tūkstošiem reižu sekundē. Šī pulsējošā līdzstrāva ļauj nelielam transformatoram, kas iebūvēts ķēdē, palielināt jaudu no sešiem vai divpadsmit voltiem līdz vairākiem simtiem. Bet, ņemot vērā strāvas padeves darbības veidu, elektrība termināļos ir “pulsējoša” ar ātrumu vairāki tūkstoši reižu sekundē. Mēs būtībā varam teikt, ka augstsprieguma elektrība, kas izplūst no ierīces, “buzz”.

Kad šī pulsējošā līdzstrāvas enerģija tiek ievadīta mūsu primārajā spolē, tā pārvērš spoli par elektromagnētu, kas projicē strauji mainīgu magnētisko lauku. Tuvinot savu sekundāro spoli primārajai, pulsējošā magnētiskā lauka dēļ tajā tiek ģenerēta strāva. Pēc tam šī strāva iet cauri gaismas diodei, izraisot tā iedegšanos. Jo tālāk no primārās spoles atrodas sekundārais, jo mazāk magnētiskais lauks to ietekmē un mazāk ģenerē strāvu. Tāpat šo efektu var “novērst”, pievienojot vairāk stieples. Vairāk stieples nozīmē lielāku magnētismu primārajā spolē, un vairāk stieples sekundārajā spolē nozīmē, ka var iegūt vairāk šī magnētiskā lauka.

Šī iemesla dēļ mēs varam savu projektu saukt par “gaisa kodola transformatoru”, jo mēs būvējam ierīci, kurai ir divas spoles - primārā un sekundārā - un kas darbojas ar pulsējošiem magnētiskajiem laukiem. Tomēr atšķirībā no tradicionālajiem transformatoriem, kas izmanto dzelzi, lai “pārraidītu” magnētisko lauku no vienas spoles uz otru, mums nav nekā, kas pārnēsātu magnētisko lauku. Tādējādi mēs sakām, ka tam ir “gaisa kodols”. Īsumā sakot, šī mazā, vienkāršā ierīce ir atšķirīga tehnoloģija, kas ir tik ikdienišķa kā mākoņi debesīs.

Izbaudiet bezvadu jaudas pārneses ierīci un paldies, ka lasījāt!