Grundlæggende trådløs strømoverførsel: 6 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:30

For omkring hundrede år siden etablerede en skør videnskabsmand i god tid før sin tid et laboratorium i Colorado Springs. Det var fyldt med den mest excentriske teknologi, lige fra massive transformere til radiotårne til gnistspoler, der genererede bolte af elektricitet, snesevis af fod lang. Laboratoriet tog måneder at oprette, repræsenterede en betydelig investering og blev finansieret af en mand, der ikke ligefrem var kendt for at være særlig velhavende. Men hvad var formålet med tingen? Ganske enkelt havde den skøre videnskabsmand til formål at udvikle en metode til at overføre elektricitet direkte gennem luften. Den banebrydende mand forestillede sig en verden, hvor vi ikke ville have brug for titusinder af miles med strømledninger, ikke brug for millioner af tons kobbertråd og ikke brug for dyre transformere og effektmålere.

Den berømte opfinder Nikola Tesla var en mand, hvis glans skubbede videnskaben om elektricitet og magnetisme fremad i mange år. Opfindelser som vekselstrømsmotoren, radiostyrede maskiner og den moderne strøminfrastruktur kan alle spores tilbage til ham. På trods af hans dybe indflydelse lykkedes det aldrig Tesla at udvikle et middel til at overføre strøm uden ledninger på sit laboratorium i Colorado. Eller hvis han gjorde det, var det enten upraktisk, eller han manglede simpelthen midlerne til at udvikle det til modenhed. Ikke desto mindre lever hans opfindsomme arv videre, og selvom vi måske ikke er fri for byrden af massive elektriske net i dag, har vi teknologien til at sende strøm korte afstande uden ledninger. Faktisk er sådan teknologi let tilgængelig i en elektronikbutik i nærheden af dig.

I denne instruks vil vi designe og bygge vores egne miniature trådløse strømoverførselsenheder.

Trin 1: Materialer

Der kræves relativt få materialer for at bygge denne enkle enhed. De er angivet nedenfor.

1. Et batteridrevet lysstofrør. Disse kan købes i den lokale Wal-Mart, Dollar General eller isenkræmmer for kun et par dollars. Enhver af dem vil gøre det, men prøv dit bedste for at vælge en, hvor du let kan nå ind og fjerne lysstofrøret fra dets fatning.

2. Emaljeret belagt magnettråd. Du skal bruge flere dusin fod ledning til dette projekt. Jo mere du har, jo bedre. Derudover er det bedst at bruge tyndere ledning, da mere tråd pakket ind i et mindre rum svarer til større rækkevidde og effektivitet. Mit valg af tråd her er ikke ideelt - jeg vil meget hellere have, at det er tyndere - men det var alt, hvad jeg havde ved hånden, da jeg designede dette projekt.

3. Reserve kobbertråd. Dette er ikke nødvendigt, men det hjælper meget. Hvis du tilfældigvis har krokodilleklip (helst fire af dem), er du i endnu bedre form.

4. En LED. Enhver LED vil gøre tricket, men for denne applikation er lysere generelt bedre. Farven er ligegyldig, for spændingen fra enheden vil være mere end tilstrækkelig til at tænde enhver farve på LED. Modstande er ikke påkrævet.

5. (Ikke afbildet) - Sandpapir, et C- eller D -batteri og en lighter. Disse ting er ikke nødvendige for projektets succes, men de vil komme godt med, når du bygger de forskellige stykker af den trådløse kraftenhed.

Trin 2: Primærspolen

Start med at tage en sektion af magnettråd (alt fra tyve til halvtreds fod, afhængigt af trådens tykkelse) og vikle den ind i en spole. Det er her et C eller D batteri er praktisk, da du simpelthen kan vikle ledningen rundt om det gentagne gange. Prøv at gøre din spole så pæn som muligt. Desuden skal du sikre, at du fuldstændigt og grundigt fjerner emaljeisoleringen i hver ende af din spole. Dette kan kræve en lighter for at brænde isoleringen af (som vist på billedet) samt sandpapir for at fjerne den helt.

Når du er færdig med spolen, skal du skubbe den af batteriet (eller lade den ligge på hvad du end viklede den rundt om; i mit tilfælde brugte jeg en restrulle fra et tidligere projekt) og binde den med tape eller lynlåse. Det sidste, du vil have i dette tilfælde, er en trådspole, der hurtigt opløses. Hvis det løser sig ud, bliver det sammenfiltret, knyttet og kan endda blive ubrugeligt. For at forhindre, at dette sker, skal du holde begge udragende ender af ledningen mod spolen, mens du fastgør den.

Trin 3: Den sekundære spole

Den sekundære spole kan, ligesom den primære, have en hvilken som helst trådlængde (fortrinsvis længere end 20 fod, igen), og behøver ikke at være af samme type eller tykkelse. Men stort set det samme som den primære spole, den skal være lavet af emaljeret magnettråd, den skal have isoleringen fjernet fra hver ende, og den skal have nogenlunde samme størrelse og form som din første spole.

Når du har afsluttet den sekundære spole, skal du binde den og derefter fastgøre din LED til den. Det er her, reserve ledning og/eller krokodilleklip begynder at komme til nytte. Jeg var så heldig at have en spole, der var tynd nok til, at jeg bare kunne vikle ledningen rundt om LED'ernes ledninger, men hvis min spole var lavet af tykkere ledning (som den primære var), ville det have været bedst at vedhæfte LED til den ved hjælp af tyndere kobbertråd eller clips.

I slutningen af dagen er det ligegyldigt, hvilken side af LED'en der er fastgjort til hvilken ledning af spolen, så længe spolens to ender er fast og sikkert forbundet til pærens terminaler.

Trin 4: Tilslut det hele

Hvis du ikke allerede har gjort det, skal du fjerne lysstofrøret fra dit batteridrevne lys og finde de terminaler, der tidligere var forbundet til pæren. Sørg på dette tidspunkt for at slukke for enheden. Strømmen er ikke stærk nok til at være dødelig, men det kan give dig et ganske smertefuldt chok, hvis du tilfældigt rører bare ledninger til begge terminaler på samme tid.

Når du har fundet terminalerne, skal du tilslutte din primære spole til dem og forbinde den ene ledning til den ene terminal og den anden til den anden terminal. Sørg for, at du har en sikker forbindelse. Alligatorclips kan gøre underværker her, men hvis du ikke tilfældigvis har nogen (som mig), kan du stikke store bolte ind i terminalerne, eller du kan endda fastgøre balled-up aluminiumsfolie til enderne af din spole og derefter stikke dem ind i forbindelserne. Uanset hvordan du gør dette, skal du bare sikre dig, at din forbindelse er stabil og stabil.

Når det drejer sig om den sekundære spole, behøver du ikke gøre meget, bortset fra at sikre, at den er sikkert forbundet til LED'en.

Trin 5: Kredsløbet i aktion

Alt, vi har tilbage at gøre, er at fyre den op! Sørg endnu engang for, at alle dine forbindelser er gode, læg den sekundære spole oven på den primære spole og vend kontakten for at tænde 'lyset'. Du skal se din LED komme til live. Hvis det ikke lyser, skal du kontrollere dine forbindelser igen. Dette er et temmelig tilgivende projekt, og det vil derfor sandsynligvis ikke tage lang tid, før du fejlfinder kilden til dit problem.

Når du eksperimenterer med kredsløbet, skal du bemærke, at du kan løfte din sekundære spole ud af primærspolen, og LED'en vil stadig forblive tændt. Dette beviser, at du 'trådløst' overfører strøm. Prøv at skubbe nogle papirer, en bog eller et andet ikke-ledende objekt ind mellem dine to spoler. I de fleste tilfælde (medmindre du har en rigtig tyk bog), skal LED'en forblive tændt. I min egen personlige erfaring med andre bygninger af dette projekt har jeg været i stand til at placere den sekundære spole så langt som seks til otte tommer fra primæren og stadig se et svagt skær fra LED'en.

Trin 6: Sådan fungerer det

I det væsentlige er denne enhed, hvad vi vil kalde en luftkerntransformator. Normale transformere (som dem på strømstænger, dem der findes i telefonopladere osv.) Består af to eller flere trådspoler viklet rundt om et stykke jern. Når vekselstrøm (AC) strøm ledes gennem en spole, skaber det et hurtigt skiftende magnetfelt i jernet, som derefter inducerer en strøm i den anden trådspole. Dette er det samme princip, som elektriske generatorer arbejder ud fra - at et magnetisk felt i bevægelse får elektroner til at bevæge sig i en ledning.

Vores enhed fungerer på en meget lignende (omend lidt anderledes) måde. Som det viser sig, har hvert batteridrevet fluorescerende lys et lille kredsløb i det, der tager lavspændings DC (jævnstrøm) fra batterierne og trin det op til en meget højere spænding, et sted i størrelsesordenen et par hundrede volt. Uden denne højspænding ville lysstofrørene ikke kunne fungere. For at generere denne højere spænding er vores fluorescerende lysdrevne kredsløb imidlertid nødt til at konvertere den jævne jævnstrøm fra et batteri til en anden form for elektricitet kendt som pulseret jævnstrøm. Pulseret DC fungerer på samme måde som vekselstrøm i en transformer - strømmen 'pulserede' karakter skaber i det væsentlige et magnetfelt i tråden, der falder sammen og reformerer tusinder af gange hvert sekund. Denne pulserende DC gør det muligt for en lille transformer indlejret i kredsløbet at øge strømmen fra seks eller tolv volt til flere hundrede. Men på grund af den måde, strømforsyningen fungerer på, pulserer elektriciteten ved terminalerne med flere tusinde gange i sekundet. Vi kan i det væsentlige sige, at den højspændings-elektricitet, der kommer ud af enheden, 'summer'.

Når denne pulserende jævnstrøm tilføres vores primære spole, forvandler den spolen til en elektromagnet, der udsender et hurtigt skiftende magnetfelt. Når vi bringer vores sekundære spole tæt på den primære, genereres en strøm i den på grund af det pulserende magnetfelt. Denne strøm passerer derefter gennem LED'en og får den til at lyse. Jo længere væk fra den primære spole den sekundære kommer, jo mindre effekt har magnetfeltet på den, og jo mindre strøm bliver genereret. På samme måde kan denne effekt 'modvirkes' ved at tilføje mere ledning. Mere ledning betyder mere magnetisme i den primære spole, og mere ledning i den sekundære spole betyder, at mere af det magnetiske felt kan fanges.

På grund af dette kan vi kalde vores projekt en 'luftkerntransformator', fordi vi konstruerer en enhed, der har to spoler - en primær og en sekundær - og fungerer ud af pulserende magnetfelter. I modsætning til traditionelle transformere, der bruger jern til at 'transmittere' magnetfeltet fra en spole til en anden, har vores ikke noget at bære magnetfeltet. Således siger vi, at den har en 'luftkerne'. For at sætte tingene i en nøddeskal, er denne lille, enkle enhed bare et andet bud på en teknologi, der er så almindelig som skyerne på himlen.

Nyd din trådløse strømoverførselsenhed, og tak fordi du læste!