Základný bezdrôtový prenos energie: 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

Asi pred sto rokmi založil bláznivý vedec, ktorý predbehol svoju dobu, laboratórium v Colorado Springs. Bol naplnený tou najexcentrickejšou technológiou, od masívnych transformátorov cez rádiové veže až po iskrivé cievky, ktoré generovali svorky elektriny dlhé desiatky stôp. Zriadenie laboratória trvalo mesiace, predstavovalo značnú investíciu a financoval ho muž, o ktorom sa nevedelo, že by bol obzvlášť bohatý. Aký bol však účel tejto veci? Jednoducho, šialený vedec mal za cieľ vyvinúť metódu prenosu elektriny priamo vzduchom. Priekopník si predstavoval svet, v ktorom by sme nepotrebovali desaťtisíce kilometrov elektrických vedení, nepotrebovali by sme milióny ton medeného drôtu ani drahé transformátory a merače výkonu.

Známy vynálezca Nikola Tesla bol muž, ktorého brilantnosť posunula vedu o elektrine a magnetizme o mnoho rokov dopredu. Možno k nemu vysledovať vynálezy ako striedavý motor, rádiom riadené stroje a modernú energetickú infraštruktúru. Napriek svojmu hlbokému vplyvu sa Teslovi vo svojom laboratóriu v Colorade nikdy nepodarilo vyvinúť spôsob prenosu energie bez káblov. Alebo ak áno, bolo to buď nepraktické, alebo jednoducho nemal prostriedky na to, aby to vyvinul do dospelosti. Jeho invenčné dedičstvo však žije ďalej, a aj keď dnes nemusíme byť bez bremena masívnych elektrických sietí, máme technológiu na odosielanie energie na krátke vzdialenosti bez káblov. V skutočnosti je taká technológia ľahko dostupná v obchode s elektronikou vo vašom okolí.

V tomto návode budeme navrhovať a vyrábať vlastné miniatúrne zariadenia na bezdrôtový prenos energie.

Krok 1: Materiály

Na stavbu tohto jednoduchého zariadenia je potrebných relatívne málo materiálov. Sú uvedené nižšie.

1. Žiarivkové svetlo napájané batériami. Dajú sa kúpiť v miestnom obchode Wal-Mart, Dollar General alebo železiarstve len za pár dolárov. Každý z nich to urobí, ale snažte sa vybrať ten, v ktorom ľahko siahnete a vyberiete žiarivku z jej objímky.

2. Magnetický drôt potiahnutý smaltom. Na tento projekt budete potrebovať niekoľko desiatok stôp drôtu. Čím viac ich máte, tým lepšie. Navyše je najlepšie použiť tenší drôt, pretože viac drôtov zabalených do menšieho priestoru bude znamenať väčší dosah a účinnosť. Môj výber drôtu tu nie je ideálny - oveľa radšej by som bol tenší - ale bolo to všetko, čo som mal pri navrhovaní tohto projektu po ruke.

3. Náhradný medený drôt. Nie je to potrebné, ale veľmi to pomáha. Ak náhodou máte aligátorové spony (najlepšie štyri), ste v ešte lepšej kondícii.

4. LED dióda. Na to poslúži každá LED dióda, ale pre túto aplikáciu je jasnejší spravidla lepší. Na farbe nezáleží, pretože napätie dodávané zariadením bude viac ako dostatočné na rozsvietenie akejkoľvek farby diódy LED. Rezistory nie sú potrebné.

5. (Bez obrázku) - Brúsny papier, batéria C alebo D a zapaľovač. Tieto veci nie sú nevyhnutné pre úspech projektu, ale budú sa hodiť pri stavbe rôznych kúskov zariadenia na bezdrôtové napájanie.

Krok 2: Primárna cievka

Začnite tým, že vezmete časť magnetického drôtu (kdekoľvek od dvadsať do päťdesiat stôp, v závislosti od hrúbky drôtu) a naviniete ho do cievky. Práve tu príde na rad batéria C alebo D, pretože drôt ním môžete jednoducho opakovane omotať. Snažte sa, aby bola vaša cievka čo najčistejšia. Okrem toho sa uistite, že ste úplne a dôkladne odstránili emailovú izoláciu na každom konci cievky. Na spálenie izolácie môže byť potrebný zapaľovač (ako je znázornené na obrázku), ako aj brúsny papier na úplné odstránenie.

Keď ste s cievkou hotoví, vysuňte ju z batérie (alebo ju nechajte na čomkoľvek, okolo čoho ste ju omotali; v mojom prípade som použil zvyšnú cievku z predchádzajúceho projektu) a uviažte ju páskou alebo zipsami. Posledná vec, ktorú v tomto prípade chcete, je rýchlo sa odvíjajúca cievka z drôtu. Ak sa rozmotá, zamotá sa, zauzlí a dokonca sa môže stať nepoužiteľným. Aby ste tomu zabránili, pri zaisťovaní držte oba vyčnievajúce konce drôtu proti cievke.

Krok 3: Sekundárna cievka

Sekundárna cievka, rovnako ako primárna, môže mať ľubovoľnú dĺžku drôtu (výhodne opäť dlhšiu ako 20 stôp) a nemusí byť rovnakého typu alebo hrúbky. Rovnako ako primárna cievka však musí byť vyrobená z magnetického drôtu potiahnutého smaltom, na každom konci musí byť odstránená izolácia a mala by mať zhruba rovnakú veľkosť a tvar ako vaša prvá cievka.

Keď dokončíte sekundárnu cievku, zviažte ju a potom k nej pripevnite svoju LED diódu. Tu začínajú prichádzať na rad náhradné drôty a/alebo aligátorové spony. Mal som to šťastie, že som mal cievku, ktorá bola dostatočne tenká, aby som mohol drôt jednoducho omotať okolo LED diód, ale keby bola moja cievka vyrobená z hrubšieho drôtu (ako bol hlavný), bolo by najlepšie pripojiť LED na to pomocou tenšieho medeného drôtu alebo sponiek.

Na konci dňa nezáleží na tom, ktorá strana LED diódy je pripevnená ku ktorému vedeniu cievky, pokiaľ sú dva konce cievky pevne a bezpečne spojené so svorkami žiarovky.

Krok 4: Všetko zapojte

Ak ste to ešte neurobili, vyberte žiarivku z batérie napájaného svetla a vyhľadajte svorky, ktoré boli predtým k žiarovke pripojené. V tomto mieste určite vypnite zariadenie. Prúd nie je taký silný, aby bol smrteľný, ale môže vám spôsobiť celkom bolestivý šok, ak sa náhodou dotknete holých vodičov oboch svoriek súčasne.

Akonáhle nájdete terminály, zapojte do nich svoju primárnu cievku a zapojte jeden vodič do jedného terminálu a druhý do druhého terminálu. Uistite sa, že máte zabezpečené pripojenie. Klipy aligátora tu môžu robiť zázraky, ale ak náhodou nemáte žiadne (ako ja), môžete do svoriek zaseknúť veľké skrutky alebo dokonca môžete na konce cievky pripevniť zabalenú hliníkovú fóliu a potom ich prilepiť. do spojov. Bez ohľadu na to, ako to robíte, uistite sa, že je vaše pripojenie stabilné a stabilné.

Pokiaľ ide o sekundárnu cievku, nemusíte robiť veľa, okrem toho, aby ste sa presvedčili, že je bezpečne pripojený k dióde LED.

Krok 5: Okruh v prevádzke

Všetko, čo musíme urobiť, je zapáliť to! Ešte raz sa uistite, že všetky vaše pripojenia sú dobré, položte sekundárnu cievku na primárnu cievku a otočením prepínača zapnite „svetlo“. Mali by ste vidieť, ako vaše LED diódy ožijú. Ak sa nerozsvieti, znova skontrolujte svoje pripojenia. Jedná sa o pomerne zhovievavý projekt, a preto pravdepodobne nebude dlho trvať, kým vyriešite zdroj svojho problému.

Pri experimentovaní s obvodom by ste si mali všimnúť, že môžete sekundárnu cievku zdvihnúť z primárnej cievky a dióda LED zostane stále rozsvietená. To dokazuje, že energiu prenášate „bezdrôtovo“. Skúste medzi dve cievky zasunúť papier, knihu alebo iný nevodivý predmet. Vo väčšine prípadov (pokiaľ nemáte skutočne hrubú knihu) by mala dióda LED svietiť. Podľa mojej vlastnej osobnej skúsenosti s inými zostavami tohto projektu sa mi podarilo umiestniť sekundárnu cievku až šesť až osem palcov od primárnej a stále vidím slabú žiaru vychádzajúcu z LED diódy.

Krok 6: Ako to funguje

Toto zariadenie je v podstate to, čo by sme nazvali vzduchový jadrový transformátor. Normálne transformátory (ako tie na napájacích stĺpoch, transformátory nachádzajúce sa v nabíjačkách telefónov atď.) Pozostávajú z dvoch alebo viacerých cievok drôtu obalených kusom železa. Keď prúd striedavého prúdu (AC) prechádza jednou cievkou, vytvára v žehličke rýchlo sa meniace magnetické pole, ktoré potom indukuje prúd v druhej cievke drôtu. Je to ten istý princíp, z ktorého fungujú elektrické generátory - že pohybujúce sa magnetické pole spôsobí pohyb elektrónov v drôte.

Naše zariadenie funguje veľmi podobným (aj keď trochu odlišným) spôsobom. Ako sa ukazuje, každé žiarivkové svetlo napájané batériami má v sebe malý obvod, ktorý odoberá nízkonapäťové jednosmerné napätie (DC) z batérií a zvyšuje ho na oveľa vyššie napätie, niekde rádovo niekoľko stoviek. voltov. Bez tohto vysokého napätia by žiarivky nemohli fungovať. Aby však bolo možné generovať toto vyššie napätie, musí náš obvod poháňajúci žiarivkové svetlo prevádzať stabilný jednosmerný prúd z batérie na inú formu elektriny známu ako impulzný DC. Pulzný jednosmerný prúd funguje rovnako ako striedavá elektrina v transformátore - „pulzná“povaha prúdu v podstate vytvára magnetické pole v drôte, ktoré sa každú sekundu zrúti a reformuje tisíckrát. Tento pulzujúci DC umožňuje malému transformátoru zabudovanému v obvode zvýšiť výkon zo šiestich alebo dvanástich voltov na niekoľko stoviek. Ale vzhľadom na spôsob, akým funguje napájanie, elektrina na svorkách „pulzuje“niekoľko tisíckrát za sekundu. V zásade môžeme povedať, že vysokonapäťová elektrina vychádzajúca zo zariadenia „bzučí“.

Keď je tento pulzujúci jednosmerný prúd napájaný do našej primárnej cievky, premení cievku na elektromagnet, ktorý vyžaruje rýchlo sa meniace magnetické pole. Keď priblížime našu sekundárnu cievku k primárnej, generuje sa v nej prúd v dôsledku pulzujúceho magnetického poľa. Tento prúd potom prechádza LED diódou, čím sa rozsvieti. Čím ďalej od primárnej cievky sa dostane sekundárna, tým menší vplyv na ňu magnetické pole má a čím menej prúdu sa generuje. Rovnako je možné tomuto účinku „zabrániť“pridaním väčšieho množstva drôtu. Viac drôtu znamená viac magnetizmu v primárnej cievke a viac drôtu v sekundárnej cievke znamená, že je možné zachytiť viac tohto magnetického poľa.

Z tohto dôvodu môžeme náš projekt nazvať „vzduchový jadrový transformátor“, pretože konštruujeme zariadenie, ktoré má dve cievky - primárnu a sekundárnu - a pracuje z pulzujúcich magnetických polí. Na rozdiel od tradičných transformátorov, ktoré využívajú železo na „prenos“magnetického poľa z jednej cievky do druhej, však naša magnetické pole nič nesie. Preto hovoríme, že má „vzduchové jadro“. Stručne povedané, toto malé, jednoduché zariadenie je len iný pohľad na technológiu tak bežnú, ako sú mraky na oblohe.

Užite si svoje zariadenie na bezdrôtový prenos energie a ďakujeme, že ste si to prečítali!