Transferència bàsica d'alimentació sense fils: 6 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

Fa uns cent anys, un científic boig amb molta antelació al seu temps va establir un laboratori a Colorado Springs. Es va omplir amb la tecnologia més excèntrica, que va des de transformadors massius fins a torres de ràdio fins a bobines d’espurnes que van generar parabolts d’electricitat de dotzenes de peus de llarg. El laboratori va trigar mesos a instal·lar-se, va representar una inversió important i va ser finançat per un home que no era conegut precisament per ser particularment ric. Però, quin era el propòsit de la cosa? Simplement, el boig científic pretenia desenvolupar un mètode de transmissió d’electricitat directament a través de l’aire. L’home pioner s’imaginava un món en el qual no necessitaríem desenes de milers de quilòmetres de línies elèctriques, ni milions de tones de fil de coure, ni transformadors i comptadors de potència.

El reconegut inventor Nikola Tesla va ser un home la brillantor de la qual va impulsar la ciència de l’electricitat i el magnetisme durant molts anys. Es poden remuntar a invents com el motor de corrent altern, les màquines radiocontrolades i la moderna infraestructura d’energia. Malgrat la seva profunda influència, Tesla mai no va aconseguir desenvolupar un mitjà per transmetre energia sense cables al seu laboratori de Colorado. O si ho feia, no era pràctic o simplement no tenia els mitjans per desenvolupar-lo fins a la maduresa. Tot i així, el seu llegat inventiu continua vigent i, tot i que potser avui no estem lliures de la càrrega de xarxes elèctriques massives, tenim la tecnologia per enviar energia a distàncies curtes sense cables. De fet, aquesta tecnologia està fàcilment disponible a una botiga d’electrònica propera.

En aquest instructiu, dissenyarem i construirem els nostres propis dispositius de transferència d’energia sense fils en miniatura.

Pas 1: materials

Es requereixen relativament pocs materials per construir aquest senzill dispositiu. Es detallen a continuació.

1. Una llum fluorescent alimentada per bateria. Es poden comprar al Wal-Mart local, a Dollar General o a la ferreteria per només uns quants dòlars. Qualsevol d’ells ho farà, però feu tot el possible per triar un en què pugueu accedir fàcilment i separar el tub fluorescent de la presa.

2. Filferro imant recobert d’esmalt. Necessiteu diverses dotzenes de metres de filferro per a aquest projecte. Com més en tingueu, millor. A més, és millor utilitzar filferro més prim, ja que més filferro empaquetat en un espai més reduït equival a una major autonomia i eficiència. La meva elecció de filferro aquí no és ideal (prefereixo ser més prima), però era tot el que tenia a mà quan vaig dissenyar aquest projecte.

3. Filferro de coure de recanvi. Això no és necessari, però ajuda molt. Si teniu clips de cocodril (preferiblement quatre), estareu encara en millor forma.

4. Un LED. Qualsevol LED farà el truc, però per a aquesta aplicació, en general és millor que sigui més brillant. El color no importa, ja que la tensió subministrada pel dispositiu serà més que suficient per il·luminar qualsevol color de LED. No calen resistències.

5. (No apareix a la imatge): paper de vidre, una bateria de cèl·lules C o D i un encenedor. Aquestes coses no són necessàries per a l'èxit del projecte, però us seran útils a mesura que aneu construint les diverses peces del dispositiu d'alimentació sense fils.

Pas 2: la bobina primària

Per començar, comenceu per agafar una secció de filferro d’imant (de vint a cinquanta peus, segons el gruix del fil) i enrotllar-lo en una bobina. Aquí és on és útil una bateria C o D, ja que només podeu enrotllar-lo repetidament. Intenta que la bobina sigui el més ordenada possible. A més, assegureu-vos d’eliminar completament i a fons l’aïllament de l’esmalt a cada extrem de la bobina. Això pot requerir un encenedor per cremar l'aïllament (com es mostra a la imatge), així com paper de vidre per eliminar-lo completament.

Quan hàgiu acabat amb la bobina, llisqueu-la de la bateria (o deixeu-la sobre el que la heu envoltat; en el meu cas he utilitzat un carret sobrant d’un projecte anterior) i lligueu-lo amb cintes o cremalleres. L'últim que voleu en aquest cas és una bobina de filferro que es desfà ràpidament. Si es desfà, s’enredarà, anudarà i fins i tot pot arribar a ser inutilitzable. Per evitar que això passi, mantingueu els dos extrems que sobresurten del cable contra la bobina mentre la fixeu.

Pas 3: la bobina secundària

La bobina secundària, com la primària, pot tenir una longitud de filferro qualsevol (preferiblement més de 20 peus, una vegada més) i no ha de ser del mateix tipus ni gruix. Tanmateix, de la mateixa manera que la bobina primària, s’ha de fer amb fil d’imant recobert d’esmalt, ha de treure l’aïllament de cada extrem i ha de tenir aproximadament la mateixa mida i forma que la seva primera bobina.

Quan hàgiu completat la bobina secundària, lligueu-la i, a continuació, fixeu-hi el LED. Aquí és on els clips de recanvi i / o de cocodril comencen a ser útils. Vaig tenir la sort de tenir una bobina prou fina com per poder enrotllar el cable al voltant dels cables del LED, però si la meva bobina hagués estat de filferro més gruixut (tal com era el principal), hauria estat millor fixar el S'hi fan servir mitjançant filferro de coure o clips més prims.

Al final del dia, no importa quin costat del LED s’uneixi a quin cable de la bobina, sempre que els dos extrems de la bobina estiguin connectats de manera ferma i segura als terminals de la bombeta.

Pas 4: cablejar-ho tot

Si encara no ho heu fet, traieu la bombeta fluorescent de la llum que funciona amb bateria i localitzeu els terminals que abans estaven connectats a la bombeta. Assegureu-vos que en aquest moment apagueu el dispositiu. El corrent no és prou fort per ser mortal, però us pot provocar un xoc dolorós si toqueu cables nus als dos terminals alhora.

Un cop localitzats els terminals, connecteu-hi la bobina principal, connectant un cable a un terminal i l’altre a l’altre. Assegureu-vos que teniu una connexió segura. Els clips de cocodril poden fer meravelles aquí, però si no en teniu cap (com jo), podeu encallar cargols grans als terminals o fins i tot podeu fixar paper d'alumini amb boles als extrems de la bobina i després enganxar-los a les connexions. Tot i que ho feu, assegureu-vos que la vostra connexió sigui estable i estable.

Pel que fa a la bobina secundària, no haureu de fer molt, excepte per assegurar-vos que estigui ben connectada al LED.

Pas 5: el circuit en acció

Tot el que ens queda per fer és disparar-lo! Assegureu-vos una vegada més que totes les vostres connexions siguin bones, col·loqueu la bobina secundària a la part superior de la bobina principal i gireu l'interruptor per encendre el "llum". Hauríeu de veure com el vostre LED cobra vida. Si no s’encén, torneu a comprovar les connexions. Es tracta d’un projecte força perdonador i, per tant, probablement no trigareu a resoldre l’origen del vostre problema.

Mentre experimenteu amb el circuit, heu de notar que podeu aixecar la bobina secundària de la bobina principal i el LED continuarà encès. Això demostra que esteu transferint energia sense fils. Proveu de lliscar alguns papers, un llibre o qualsevol altre objecte no conductor entre les dues bobines. En la majoria dels casos (tret que tingueu un llibre molt gruixut), el LED hauria de romandre encès. En la meva pròpia experiència personal amb altres versions d’aquest projecte, he estat capaç de col·locar la bobina secundària fins a sis a vuit polzades de la primària i encara veig un dèbil resplendor provinent del LED.

Pas 6: Com funciona

En essència, aquest dispositiu és el que anomenaríem transformador de nucli d’aire. Els transformadors normals (com els dels pals d’alimentació, els que es troben als carregadors de telèfons, etc.) consisteixen en dues o més bobines de filferro embolicades al voltant d’un tros de ferro. Quan la potència de corrent altern (CA) es fa passar per una bobina, crea un camp magnètic de commutació ràpida al ferro, que indueix un corrent a la segona bobina de filferro. Aquest és el mateix principi del qual funcionen els generadors elèctrics: un camp magnètic en moviment farà que els electrons es moguin en un cable.

El nostre dispositiu funciona d’una manera molt similar (encara que lleugerament diferent). Com és així, cada llum fluorescent que funciona amb bateria té un petit circuit que agafa el corrent continu de baixa tensió (corrent continu) de les bateries i l’incrementa fins a una tensió molt superior, en algun lloc de l’ordre d’uns centenars volts. Sense aquest alt voltatge, els tubs fluorescents no podrien funcionar. Per generar aquest voltatge més alt, però, el nostre circuit de conducció de llum fluorescent ha de convertir la potència continu CC d’una bateria en una altra forma d’electricitat coneguda com a DC pulsat. La corrent continu impulsada actua igual que l’electricitat de corrent altern en un transformador: la naturalesa “impulsada” del corrent crea essencialment un camp magnètic al fil que s’ensorra i es reforma milers de vegades cada segon. Aquest corrent continu permet a un petit transformador integrat al circuit augmentar la potència de sis o dotze volts a diversos centenars. Però a causa de la forma en què funciona la font d'alimentació, l'electricitat als terminals està "polsant" a un ritme de diversos milers de vegades per segon. Bàsicament podem dir que l’electricitat d’alta tensió que surt del dispositiu està "brunzint".

Quan aquesta energia pulsant de CC s’alimenta a la nostra bobina primària, la converteix en un electroimant que projecta un camp magnètic que canvia ràpidament. A mesura que apropem la nostra bobina secundària a la primària, es genera un corrent a causa del camp magnètic pulsador. Aleshores, aquest corrent passa pel LED i fa que s’encengui. Com més lluny de la bobina primària s’obté la secundària, menys efecte té el camp magnètic sobre ella i es genera menys corrent. De la mateixa manera, aquest efecte es pot "contrarestar" afegint més filferro. Més filferro significa més magnetisme a la bobina primària i més filferro a la bobina secundària significa que es pot capturar més d’aquest camp magnètic.

Per això, podem anomenar el nostre projecte "transformador de nucli d'aire" perquè estem construint un dispositiu que té dues bobines (una primària i una secundària) i que funciona amb camps magnètics polsants. Tanmateix, a diferència dels transformadors tradicionals que utilitzen ferro per "transmetre" el camp magnètic d'una bobina a una altra, el nostre no té res per transportar el camp magnètic. Per tant, diem que té un "nucli d'aire". Per dir les coses en poques paraules, aquest dispositiu petit i senzill és una versió diferent d’una tecnologia tan habitual com els núvols del cel.

Gaudeix del dispositiu de transferència d’energia sense fils i gràcies per llegir.