Basic Wireless Power Transfer - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:19

Ongeveer honderd jaar geleden richtte een gekke wetenschapper zijn tijd ver vooruit een laboratorium op in Colorado Springs. Het was gevuld met de meest excentrieke technologie, variërend van massieve transformatoren tot radiotorens tot vonkspoelen die tientallen meters lange elektrische bouten opwekten. Het kostte maanden om het laboratorium op te zetten, het vertegenwoordigde een aanzienlijke investering en werd gefinancierd door een man die niet bepaald bekend stond als bijzonder rijk. Maar wat was het doel van het ding? Heel eenvoudig, de gekke wetenschapper wilde een methode ontwikkelen om elektriciteit rechtstreeks door de lucht te transporteren. De baanbrekende man stelde zich een wereld voor waarin we geen tienduizenden kilometers elektriciteitskabels nodig zouden hebben, geen miljoenen tonnen koperdraad en geen dure transformatoren en vermogensmeters.

De beroemde uitvinder Nikola Tesla was een man wiens genialiteit de wetenschap van elektriciteit en magnetisme vele jaren vooruit duwde. Uitvindingen zoals de AC-motor, radiografisch bestuurbare machines en de moderne stroominfrastructuur zijn allemaal op hem terug te voeren. Maar ondanks zijn grote invloed is Tesla er nooit in geslaagd om in zijn laboratorium in Colorado een manier te ontwikkelen om stroom zonder kabels te verzenden. Of als hij dat wel deed, was het of onpraktisch of hij miste gewoon de middelen om het tot volwassenheid te ontwikkelen. Desalniettemin leeft zijn inventieve nalatenschap voort, en hoewel we tegenwoordig misschien niet vrij zijn van de last van enorme elektriciteitsnetten, hebben we wel de technologie om stroom over korte afstanden te sturen zonder kabels. In feite is dergelijke technologie gemakkelijk verkrijgbaar bij een elektronicawinkel bij u in de buurt.

In deze Instructable zullen we onze eigen miniatuur draadloze apparaten voor krachtoverdracht ontwerpen en bouwen.

Stap 1: Materialen

Er zijn relatief weinig materialen nodig om dit eenvoudige apparaat te bouwen. Ze staan hieronder vermeld.

1. Een fluorescerend licht op batterijen. Deze kunnen voor slechts een paar dollar worden gekocht bij de plaatselijke Wal-Mart, Dollar General of ijzerhandel. Elk van hen is voldoende, maar probeer er een te kiezen waarin u gemakkelijk naar binnen kunt reiken en de tl-buis uit de fitting kunt halen.

2. Geëmailleerde magneetdraad. Je hebt voor dit project enkele tientallen meters draad nodig. Hoe meer je hebt, hoe beter. Bovendien is het het beste om dunnere draad te gebruiken, omdat meer draad in een kleinere ruimte gelijk staat aan een groter bereik en efficiëntie. Mijn draadkeuze is hier niet ideaal - ik heb liever dat het dunner is - maar het was alles wat ik bij de hand had toen ik dit project ontwierp.

3. Reserve koperdraad. Dit is niet nodig, maar het helpt wel enorm. Als je krokodillenklemmen hebt (bij voorkeur vier), ben je nog beter in vorm.

4. Een LED. Elke LED zal het lukken, maar voor deze toepassing is helderder over het algemeen beter. De kleur maakt niet uit, want de spanning die door het apparaat wordt geleverd, zal meer dan voldoende zijn om elke kleur LED te verlichten. Weerstanden zijn niet nodig.

5. (Niet afgebeeld) - Schuurpapier, een C- of D-celbatterij en een aansteker. Deze dingen zijn niet nodig voor het succes van het project, maar ze zullen van pas komen bij het bouwen van de verschillende onderdelen van het draadloze stroomapparaat.

Stap 2: De primaire spoel

Om te beginnen, neem je een stuk magneetdraad (van twintig tot vijftig voet, afhankelijk van de dikte van de draad) en wikkel je dit op een spoel. Dit is waar een C- of D-batterij van pas komt, omdat je de draad er eenvoudig herhaaldelijk omheen kunt wikkelen. Probeer je spoel zo netjes mogelijk te maken. Zorg er bovendien voor dat u de glazuurisolatie aan elk uiteinde van uw spoel volledig en grondig verwijdert. Hiervoor is mogelijk een aansteker nodig om de isolatie af te branden (zoals op de afbeelding te zien is), evenals schuurpapier om deze volledig te verwijderen.

Als je klaar bent met de spoel, schuif je hem van de batterij (of laat je hem zitten waar je hem omheen hebt gewikkeld, in mijn geval gebruikte ik een overgebleven spoel van een vorig project) en knoop je hem vast met tape of ritssluitingen. Het laatste dat u in dit geval wilt, is een snel ontrafelende draadspoel. Als het ontrafelt, raakt het verstrikt, geknoopt en kan het zelfs onbruikbaar worden. Om dit te voorkomen, houdt u beide uitstekende uiteinden van de draad tegen de spoel terwijl u deze vastzet.

Stap 3: De secundaire spoel

De secundaire spoel kan, net als de primaire, draad van elke lengte zijn (bij voorkeur langer dan 20 voet, nogmaals) en hoeft niet van hetzelfde type of dezelfde dikte te zijn. Echter, vrijwel hetzelfde als de primaire spoel, moet deze zijn gemaakt van geëmailleerde magneetdraad, moet de isolatie aan elk uiteinde zijn verwijderd en moet deze ongeveer dezelfde grootte en vorm hebben als uw eerste spoel.

Wanneer u de secundaire spoel hebt voltooid, bindt u deze vast en bevestigt u uw LED eraan. Dit is waar reservedraad en/of krokodillenklemmen van pas komen. Ik had het geluk een spoel te hebben die zo dun was dat ik de draad gewoon om de led-draden kon wikkelen, maar als mijn spoel van dikkere draad was gemaakt (zoals de primaire was), zou het het beste zijn geweest om de LED ernaartoe met dunnere koperdraad of clips.

Aan het eind van de dag maakt het niet uit welke kant van de LED aan welke draad van de spoel wordt bevestigd, zolang de twee uiteinden van de spoel maar stevig en stevig zijn verbonden met de klemmen van de lamp.

Stap 4: Alles aansluiten

Als u dit nog niet hebt gedaan, verwijdert u de fluorescerende lamp uit uw op batterijen werkende lamp en zoekt u de aansluitingen die eerder op de lamp waren aangesloten. Zorg ervoor dat u op dit punt het apparaat uitschakelt. De stroom is niet sterk genoeg om dodelijk te zijn, maar het kan je een behoorlijk pijnlijke schok geven als je toevallig blootliggende draden op beide terminals tegelijk aanraakt.

Zodra u de terminals hebt gevonden, sluit u uw primaire spoel erop aan, waarbij u de ene kabel op de ene terminal aansluit en de andere kabel op de andere terminal. Zorg voor een beveiligde verbinding. Alligatorclips kunnen hier wonderen verrichten, maar als je er geen hebt (zoals ik), kun je grote bouten in de terminals vastzetten, of je kunt zelfs opgerolde aluminiumfolie aan de uiteinden van je spoel bevestigen en ze vervolgens plakken in de verbindingen. Hoe u dit ook doet, zorg er gewoon voor dat uw verbinding stabiel en stabiel is.

Wat betreft de secundaire spoel hoeft u niet veel te doen, behalve om ervoor te zorgen dat deze goed is aangesloten op de LED.

Stap 5: Het circuit in actie

Het enige wat we nog hoeven te doen is het op te blazen! Zorg er nogmaals voor dat al je verbindingen goed zijn, leg de secundaire spoel op de primaire spoel en draai de schakelaar om om het 'licht' aan te zetten. Je zou je LED tot leven moeten zien komen. Als het niet oplicht, controleer dan opnieuw uw verbindingen. Dit is een redelijk vergevingsgezind project, en dus zal het waarschijnlijk niet lang duren voordat je de oorzaak van je probleem hebt opgelost.

Terwijl u met het circuit experimenteert, zou u moeten opmerken dat u uw secundaire spoel van de primaire spoel kunt tillen en dat de LED nog steeds blijft branden. Dit bewijst dat je 'draadloos' stroom overdraagt. Probeer wat papier, een boek of een ander niet-geleidend voorwerp tussen uw twee spoelen te schuiven. In de meeste gevallen (tenzij je een heel dik boek hebt) zou de LED moeten blijven branden. In mijn eigen persoonlijke ervaring met andere builds van dit project, heb ik de secundaire spoel tot 15 tot 20 centimeter van de primaire kunnen plaatsen en nog steeds een vage gloed uit de LED zien komen.

Stap 6: Hoe het werkt

In wezen is dit apparaat wat we een luchtkerntransformator zouden noemen. Normale transformatoren (zoals die op elektriciteitspalen, die in telefoonopladers, enz.) bestaan uit twee of meer draadspoelen die om een stuk ijzer zijn gewikkeld. Wanneer wisselstroom (AC) door één spoel wordt geleid, creëert het een snel schakelend magnetisch veld in het ijzer, dat vervolgens een stroom induceert in de tweede draadspoel. Dit is hetzelfde principe waarop elektrische generatoren werken - dat een bewegend magnetisch veld ervoor zorgt dat elektronen in een draad bewegen.

Ons apparaat werkt op een zeer vergelijkbare (zij het iets andere) manier. Het blijkt dat elke op batterijen werkende fluorescentielamp een klein circuit heeft dat de laagspanningsgelijkstroom (gelijkstroom) van de batterijen opneemt en deze op een veel hogere spanning brengt, ergens in de orde van een paar honderd volt. Zonder deze hoge spanning zouden de tl-buizen niet kunnen werken. Om deze hogere spanning te genereren, moet ons circuit voor het aansturen van fluorescerend licht de constante gelijkstroom van een batterij echter omzetten in een andere vorm van elektriciteit die bekend staat als gepulseerde gelijkstroom. Gepulseerde gelijkstroom werkt hetzelfde als wisselstroom in een transformator - de 'gepulseerde' aard van de stroom creëert in wezen een magnetisch veld in de draad dat instort en duizenden keren per seconde hervormt. Deze pulserende gelijkstroom maakt het mogelijk dat een kleine transformator die in het circuit is ingebouwd, het vermogen opvoert van zes of twaalf volt naar enkele honderden. Maar door de manier waarop de stroomvoorziening werkt, 'pulseert' de elektriciteit op de klemmen met een snelheid van enkele duizenden keren per seconde. We kunnen in wezen zeggen dat de hoogspanningsstroom die uit het apparaat komt 'zoemt'.

Wanneer deze pulserende gelijkstroom naar onze primaire spoel wordt gevoerd, verandert de spoel in een elektromagneet die een snel veranderend magnetisch veld projecteert. Als we onze secundaire spoel in de buurt van de primaire brengen, wordt er een stroom in gegenereerd vanwege het pulserende magnetische veld. Deze stroom gaat vervolgens door de LED, waardoor deze gaat branden. Hoe verder weg van de primaire spoel de secundaire wordt, hoe minder effect het magnetische veld erop heeft en hoe minder stroom er wordt gegenereerd. Evenzo kan dit effect worden 'tegengegaan' door meer draad toe te voegen. Meer draad betekent meer magnetisme in de primaire spoel, en meer draad in de secundaire spoel betekent dat meer van dat magnetische veld kan worden opgevangen.

Daarom kunnen we ons project een 'luchtkerntransformator' noemen omdat we een apparaat aan het bouwen zijn dat twee spoelen heeft - een primaire en een secundaire - en werkt op pulserende magnetische velden. In tegenstelling tot traditionele transformatoren die ijzer gebruiken om het magnetische veld van de ene spoel naar de andere te 'zenden', heeft de onze echter niets om het magnetische veld te dragen. We zeggen dus dat het een 'luchtkern' heeft. Kortom, dit kleine, eenvoudige apparaat is gewoon een andere kijk op een technologie die zo alledaags is als de wolken in de lucht.

Veel plezier met uw apparaat voor draadloze energieoverdracht en bedankt voor het lezen!