انتقال قدرت بی سیم پایه: 6 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

حدود صد سال پیش ، یک دانشمند دیوانه خیلی زودتر از زمان خود آزمایشگاهی در کلرادو اسپرینگز تأسیس کرد. این دستگاه با عجیب ترین فناوری پر شده بود ، از ترانسفورماتورهای عظیم گرفته تا برج های رادیویی گرفته تا سیم پیچ های جرقه ای که پیچ های برق ده ها فوت را تولید می کردند. راه اندازی آزمایشگاه ماه ها به طول انجامید ، سرمایه گذاری قابل توجهی بود و توسط شخصی تأمین مالی شد که دقیقاً ثروتمند نبود. اما هدف از این کار چه بود؟ به سادگی ، دانشمند دیوانه قصد داشت روشی را برای انتقال مستقیم برق در هوا ایجاد کند. مرد پیشگام دنیایی را تصور می کرد که در آن ما نیازی به ده ها هزار مایل خطوط برق نداریم ، نیازی به میلیون ها تن سیم مسی و نیازی به ترانسفورماتورهای گران قیمت و کنتورهای قدرت نداریم.

مخترع مشهور نیکولا تسلا مردی بود که درخشش او علم الکتریسیته و مغناطیس را سالها به جلو کشاند. اختراعاتی مانند موتور AC ، ماشین های کنترل رادیو و زیرساخت های برق مدرن را می توان در او جستجو کرد. با وجود تأثیر عمیق او ، تسلا هرگز موفق به توسعه وسیله ای برای انتقال قدرت بدون سیم در آزمایشگاه خود در کلرادو نشد. یا اگر چنین می کرد ، یا غیرعملی بود یا او به سادگی فاقد ابزار لازم برای رشد آن بود. با این وجود ، میراث مبتکرانه او همچنان پابرجاست و اگرچه امروزه ممکن است از بار شبکه های عظیم الکتریکی عاری نباشیم ، اما این فناوری را داریم که برق را در مسافت های کوتاه بدون سیم ارسال می کند. در حقیقت ، چنین فناوری به راحتی در یک فروشگاه لوازم الکترونیکی در نزدیکی شما موجود است.

در این دستورالعمل ، ما در حال طراحی و ساخت دستگاه های انتقال قدرت مینیاتوری خود هستیم.

مرحله 1: مواد

برای ساخت این دستگاه ساده به مواد نسبتاً کمی نیاز است. آنها در زیر فهرست شده اند.

1. یک چراغ فلورسنت مجهز به باتری. اینها را می توانید فقط در چند دلار در فروشگاه محلی وال مارت ، دلار جنرال یا سخت افزار خریداری کنید. هر کدام از آنها این کار را انجام می دهند ، اما تمام تلاش خود را بکنید تا یکی را انتخاب کنید که بتوانید به راحتی وارد آن شوید و لوله فلورسنت را از سوکت آن جدا کنید.

2. سیم مگنت با روکش مینا. برای این پروژه به چند ده فوت سیم نیاز دارید. هرچه بیشتر داشته باشید ، بهتر است. علاوه بر این ، بهتر است از سیم نازک تر استفاده کنید ، زیرا سیم های بیشتری که در یک فضای کوچکتر بسته بندی می شوند برابر با برد و کارایی بیشتر است. انتخاب سیم من در اینجا ایده آل نیست - ترجیح می دهم نازک تر باشد - اما این تنها چیزی بود که هنگام طراحی این پروژه در دست داشتم.

3. سیم مسی یدکی. این ضروری نیست ، اما کمک زیادی می کند. اگر به طور تصادفی گیره های تمساح (ترجیحاً چهار عدد از آنها) دارید ، حتی از وضعیت بهتری برخوردار هستید.

4. یک LED. هر LED این کار را انجام می دهد ، اما برای این برنامه ، روشن تر به طور کلی بهتر است. رنگ مهم نیست ، زیرا ولتاژ ارائه شده توسط دستگاه برای روشن شدن هر رنگ LED بیش از حد کافی خواهد بود. مقاومت لازم نیست.

5. (در تصویر دیده نمی شود) - کاغذ سنباده ، باتری سلول C یا D و فندک. این موارد برای موفقیت پروژه ضروری نیستند ، اما هنگام ساختن قطعات مختلف دستگاه قدرت بی سیم به کار شما می آیند.

مرحله 2: سیم پیچ اولیه

برای شروع ، با برداشتن قسمتی از سیم مگنت (بسته به ضخامت سیم از 20 تا 50 فوت) و سیم پیچ آن به سیم پیچ شروع کنید. این جایی است که یک باتری C یا D مفید است ، زیرا می توانید سیم را به طور مکرر دور آن بپیچید. سعی کنید سیم پیچ خود را تا آنجا که ممکن است مرتب کنید. علاوه بر این ، اطمینان حاصل کنید که عایق مینای دندان را در هر انتهای سیم پیچ خود به طور کامل و کاملاً برداشته اید. این ممکن است به یک فندک برای سوزاندن عایق نیاز داشته باشد (همانطور که در تصویر نشان داده شده است) و همچنین کاغذ سنباده برای حذف کامل آن.

پس از اتمام کار با سیم پیچ ، آن را از روی باتری جدا کنید (یا آن را روی هر چیزی که دور آن پیچیده اید بگذارید ؛ در مورد من از یک قرقره باقی مانده از پروژه قبلی استفاده کردم) و آن را با استفاده از نوار یا زیپ ببندید. آخرین چیزی که در این مورد می خواهید یک سیم پیچ سریع باز شدن است. اگر باز شود ، گره می خورد ، گره می خورد و حتی ممکن است غیرقابل استفاده شود. برای جلوگیری از این اتفاق ، هر دو انتهای بیرون زده سیم را روی سیم پیچ نگه دارید و آن را محکم کنید.

مرحله 3: سیم پیچ ثانویه

سیم پیچ ثانویه ، مانند سیم اصلی ، می تواند به هر طول سیم (ترجیحاً بیش از 20 فوت ، بار دیگر) باشد ، و نیازی به یک نوع یا ضخامت ندارد. با این حال ، تقریباً همان سیم پیچ اولیه ، باید از سیم آهنربایی با روکش مینای دندان ساخته شود ، باید عایق از هر سر آن برداشته شود و تقریباً اندازه و شکل همان سیم پیچ اول شما باشد.

هنگامی که سیم پیچ ثانویه را تکمیل کردید ، آن را ببندید و سپس LED خود را به آن وصل کنید. اینجاست که سیم یدکی و یا گیره تمساح به کار می آید. من به اندازه کافی خوش شانس بودم که یک سیم پیچ به اندازه کافی نازک داشتم و می توانستم سیم را به دور سیم های LED بپیچانم ، اما اگر سیم پیچ من از سیم ضخیم تر ساخته شده بود (همانطور که سیم اصلی آن بود) ، بهتر بود سیم را وصل کنم با استفاده از سیم یا گیره های مسی نازک به آن LED می دهید.

در پایان روز ، مهم نیست که کدام طرف LED به کدام سیم سیم پیچ متصل می شود ، مادامی که دو سر سیم پیچ محکم و ایمن به پایانه های لامپ وصل شده باشد.

مرحله 4: سیم کشی همه چیز

اگر تا به حال این کار را نکرده اید ، لامپ فلورسنت را از چراغ باتری خود بردارید و پایانه هایی را که قبلاً به لامپ وصل شده بود ، پیدا کنید. مطمئن شوید که در این مرحله دستگاه را خاموش کنید. جریان آنقدر قوی نیست که کشنده باشد ، اما اگر به طور همزمان سیم های برهنه را به هر دو پایانه لمس کنید ، می تواند شوک دردناکی به شما وارد کند.

هنگامی که پایانه ها را پیدا کردید ، سیم پیچ اصلی خود را به آنها وصل کنید و یک سر را به یک ترمینال و سر دیگر را به پایانه دیگر وصل کنید. اطمینان حاصل کنید که یک اتصال امن دارید. گیره تمساح می تواند در اینجا معجزه کند ، اما اگر تصادفی نداشتید (مانند من) می توانید پیچ های بزرگی را به پایانه ها ببندید ، یا حتی می توانید فویل آلومینیومی برجسته را به انتهای سیم پیچ خود وصل کرده و سپس آنها را بچسبانید. به اتصالات با این حال ، این کار را انجام دهید ، فقط مطمئن شوید که ارتباط شما پایدار و پایدار است.

برای بازگشت به سیم پیچ ثانویه ، نیازی به انجام کارهای زیادی ندارید مگر اینکه مطمئن شوید که به طور ایمن به LED متصل شده است.

مرحله 5: مدار در عمل

تنها کاری که باید انجام دهیم این است که آن را آتش بزنیم! یکبار دیگر مطمئن شوید که همه اتصالات شما خوب است ، سیم پیچ ثانویه را در بالای سیم پیچ اصلی قرار دهید و کلید را بچرخانید تا "چراغ" روشن شود. باید ببینید چراغ LED شما زنده می شود. اگر روشن نشد ، اتصالات خود را دوباره بررسی کنید. این یک پروژه نسبتاً بخشنده است ، بنابراین احتمالاً طولی نمی کشد که منبع مشکل خود را عیب یابی کنید.

هنگام آزمایش با مدار ، باید توجه داشته باشید که می توانید سیم پیچ ثانویه خود را از سیم پیچ اصلی بردارید و LED همچنان روشن باقی می ماند. این ثابت می کند که شما "به صورت بی سیم" قدرت را منتقل می کنید. سعی کنید برخی از کاغذها ، کتاب یا هر شیء غیر رسانایی دیگر را بین دو سیم پیچ خود بکشید. در بیشتر موارد (مگر اینکه کتاب واقعا ضخیمی داشته باشید) LED باید روشن بماند. در تجربه شخصی خود در مورد سایر سازه های این پروژه ، من توانستم سیم پیچ ثانویه را در فاصله شش تا هشت اینچی اولیه قرار دهم و هنوز هم درخشش ضعیفی از LED مشاهده می کنم.

مرحله 6: چگونه کار می کند

در اصل ، این دستگاه چیزی است که ما آن را ترانسفورماتور هسته هوا می نامیم. ترانسفورماتورهای معمولی (مانند قطب های برق ، آنهایی که در شارژرهای تلفن و غیره یافت می شوند) شامل دو یا چند سیم سیم است که دور یک قطعه آهن پیچیده شده اند. هنگامی که جریان متناوب (AC) از طریق یک سیم پیچ عبور می کند ، یک میدان مغناطیسی با تغییر سریع در آهن ایجاد می کند ، که سپس جریان را در سیم پیچ دوم سیم ایجاد می کند. این همان اصلی است که ژنراتورهای الکتریکی از آن کار می کنند - که یک میدان مغناطیسی متحرک باعث حرکت الکترون ها در یک سیم می شود.

دستگاه ما به شیوه ای بسیار مشابه (البته کمی متفاوت) کار می کند. همانطور که به نظر می رسد ، هر چراغ فلورسنت با باتری دارای یک مدار کوچک است که DC ولتاژ پایین (جریان مستقیم) را از باتری ها گرفته و آن را تا ولتاژ بسیار بالاتر افزایش می دهد ، جایی در حدود چند صد ولتاژ بدون این ولتاژ بالا ، لوله های فلورسنت نمی توانند کار کنند. اما برای ایجاد این ولتاژ بالاتر ، مدار هدایت نور فلورسنت ما باید قدرت DC ثابت از باتری را به شکل دیگری از الکتریسیته معروف به DC پالس تبدیل کند. DC پالسی همان الکتریسیته AC در یک ترانسفورماتور عمل می کند - طبیعت "پالسی" جریان اساساً یک میدان مغناطیسی در سیم ایجاد می کند که هزاران بار در ثانیه فرو می ریزد و اصلاح می شود. این DC تپنده باعث می شود یک ترانسفورماتور کوچک تعبیه شده در مدار بتواند قدرت را از شش یا دوازده ولت به چند صد افزایش دهد. اما به دلیل نحوه عملکرد منبع تغذیه ، برق پایانه ها با سرعت چند هزار بار در ثانیه "تپنده" می شود. اساساً می توانیم بگوییم که برق ولتاژ بالا که از دستگاه خارج می شود "وزوز" است.

هنگامی که این نیروی DC تکان دهنده وارد سیم پیچ اصلی ما می شود ، سیم پیچ را به یک آهنربای الکتریکی تبدیل می کند که در حال تغییر میدان مغناطیسی سریع است. همانطور که سیم پیچ ثانویه خود را به اولیه نزدیک می کنیم ، به دلیل میدان مغناطیسی تپنده ، جریانی در آن ایجاد می شود. این جریان سپس از طریق LED عبور می کند و باعث روشن شدن آن می شود. هرچه سیم پیچ ثانویه از سیم پیچ اولیه دورتر شود ، تأثیر میدان مغناطیسی بر آن کمتر است و جریان کمتری تولید می شود. به همین ترتیب ، با افزودن سیم بیشتر می توان با این اثر "مقابله" کرد. سیم بیشتر به معنای مغناطیس بیشتر در سیم پیچ اولیه است و سیم بیشتر در سیم پیچ ثانویه به این معنی است که می توان مقدار بیشتری از میدان مغناطیسی را ضبط کرد.

به همین دلیل ، ما می توانیم پروژه خود را "ترانسفورماتور هسته هوا" بنامیم زیرا در حال ساخت دستگاهی هستیم که دارای دو سیم پیچ است - اولیه و ثانویه - و از میدان های مغناطیسی تپنده کار می کند. با این حال ، بر خلاف ترانسفورماتورهای سنتی که از آهن برای "انتقال" میدان مغناطیسی از سیم پیچ به سیم پیچ دیگر استفاده می کنند ، دستگاه ما چیزی برای حمل میدان مغناطیسی ندارد. بنابراین ، ما می گوییم که "هسته هوا" دارد. به طور خلاصه ، این دستگاه کوچک و ساده فقط تصویری متفاوت از فناوری رایج مانند ابرهای آسمان است.

از دستگاه انتقال قدرت بی سیم خود لذت ببرید و از شما برای خواندن متشکرم!