Truyền nguồn không dây cơ bản: 6 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:36

Khoảng một trăm năm trước, một nhà khoa học điên rồ đi trước thời đại đã thành lập một phòng thí nghiệm ở Colorado Springs. Nó chứa đầy công nghệ lập dị nhất, từ máy biến áp khổng lồ đến tháp vô tuyến cho đến cuộn dây phát tia lửa điện tạo ra các tia điện dài hàng chục feet. Phòng thí nghiệm đã mất nhiều tháng để thành lập, đại diện cho một khoản đầu tư đáng kể, và được tài trợ bởi một người đàn ông không được biết đến là đặc biệt giàu có. Nhưng mục đích của việc này là gì? Rất đơn giản, nhà khoa học điên rồ nhắm đến việc phát triển một phương pháp truyền điện trực tiếp qua không khí. Người đàn ông tiên phong đã hình dung ra một thế giới mà chúng ta sẽ không cần đường dây điện dài hàng vạn dặm, không cần hàng triệu tấn dây đồng, và không cần máy biến áp và đồng hồ đo điện đắt tiền.

Nhà phát minh nổi tiếng Nikola Tesla là người có tài năng xuất chúng đã thúc đẩy khoa học về điện và từ trường tiến bộ trong nhiều năm. Những phát minh như động cơ xoay chiều, máy điều khiển bằng sóng vô tuyến và cơ sở hạ tầng điện hiện đại đều có thể bắt nguồn từ ông. Tuy nhiên, bất chấp ảnh hưởng sâu rộng của mình, Tesla chưa bao giờ thành công trong việc phát triển một phương tiện truyền tải điện mà không cần dây dẫn tại phòng thí nghiệm của mình ở Colorado. Hoặc nếu anh ta làm vậy, điều đó là không thực tế hoặc anh ta chỉ đơn giản là thiếu phương tiện để phát triển nó thành sự trưởng thành. Không bao giờ ít hơn, di sản phát minh của ông vẫn còn sống mãi, và mặc dù chúng ta có thể không thoát khỏi gánh nặng của các lưới điện khổng lồ ngày nay, nhưng chúng ta có công nghệ truyền tải điện trong khoảng cách ngắn mà không cần dây dẫn. Trên thực tế, công nghệ như vậy có sẵn tại một cửa hàng điện tử gần bạn.

Trong Có thể hướng dẫn này, chúng tôi sẽ thiết kế và xây dựng các thiết bị truyền điện không dây thu nhỏ của riêng mình.

Bước 1: Vật liệu

Cần tương đối ít vật liệu để chế tạo thiết bị đơn giản này. Chúng được liệt kê dưới đây.

1. Một bóng đèn huỳnh quang chạy bằng pin. Bạn có thể mua những thứ này tại Wal-Mart, Dollar General hoặc cửa hàng phần cứng tại địa phương với giá chỉ vài đô la. Bất kỳ cái nào trong số họ đều sẽ làm được, nhưng hãy cố gắng hết sức để chọn một cái mà bạn có thể dễ dàng với vào và tháo ống huỳnh quang khỏi ổ cắm của nó.

2. Dây điện từ tráng men. Bạn sẽ cần vài chục feet dây cho dự án này. Bạn càng có nhiều, càng tốt. Ngoài ra, tốt nhất bạn nên sử dụng dây mỏng hơn, vì càng nhiều dây được dồn vào một không gian nhỏ hơn sẽ tương đương với phạm vi và hiệu quả cao hơn. Lựa chọn dây của tôi ở đây không phải là lý tưởng - tôi muốn nó mỏng hơn - nhưng đó là tất cả những gì tôi có trong tay khi thiết kế dự án này.

3. Dây đồng dự phòng. Điều này là không cần thiết, nhưng nó sẽ giúp ích rất nhiều. Nếu bạn tình cờ có kẹp cá sấu (tốt nhất là bốn chiếc trong số chúng), bạn thậm chí còn có vóc dáng đẹp hơn.

4. Một đèn LED. Bất kỳ đèn LED nào cũng sẽ thực hiện thủ thuật này, nhưng đối với ứng dụng này, sáng hơn thường tốt hơn. Màu sắc không quan trọng, vì điện áp được cung cấp bởi thiết bị sẽ quá đủ để chiếu sáng bất kỳ màu nào của đèn LED. Điện trở không bắt buộc.

5. (Không có trong hình) - Giấy nhám, pin C hoặc D và bật lửa. Những thứ này không cần thiết cho sự thành công của dự án, nhưng chúng sẽ có ích khi bạn chế tạo các phần khác nhau của thiết bị điện không dây.

Bước 2: Cuộn dây chính

Để bắt đầu, hãy bắt đầu bằng cách lấy một đoạn dây điện từ (bất kỳ từ 20 đến 50 feet, tùy thuộc vào độ dày của dây) và cuộn nó thành một cuộn dây. Đây là lúc pin C hoặc D có ích, vì bạn có thể chỉ cần quấn dây xung quanh nó nhiều lần. Cố gắng làm cho cuộn dây của bạn gọn gàng nhất có thể. Ngoài ra, hãy đảm bảo rằng bạn loại bỏ hoàn toàn và triệt để lớp cách điện tráng men ở mỗi đầu cuộn dây của bạn. Điều này có thể yêu cầu bật lửa để đốt cháy lớp cách nhiệt (như trong hình), cũng như giấy nhám để loại bỏ nó hoàn toàn.

Khi bạn hoàn thành cuộn dây, hãy trượt nó ra khỏi pin (hoặc để nó trên bất cứ thứ gì bạn quấn nó xung quanh; trong trường hợp của tôi, tôi đã sử dụng một ống cuộn còn sót lại từ một dự án trước đó) và buộc nó lại bằng cách sử dụng dây buộc hoặc dây zip. Điều cuối cùng bạn muốn trong trường hợp này là một cuộn dây xoắn nhanh chóng. Nếu nó bị bung ra, nó sẽ bị rối, thắt nút và thậm chí có thể không sử dụng được. Để ngăn điều này xảy ra, hãy giữ cả hai đầu nhô ra của dây áp vào cuộn dây khi bạn cố định nó.

Bước 3: Cuộn dây thứ cấp

Cuộn thứ cấp, giống như cuộn sơ cấp, có thể là bất kỳ chiều dài nào của dây (tốt nhất là dài hơn 20 feet, một lần nữa) và không cần phải cùng loại hoặc cùng độ dày. Tuy nhiên, cũng giống như cuộn dây sơ cấp, nó phải được làm bằng dây điện từ tráng men, nó phải có lớp cách điện ở mỗi đầu và nó phải có kích thước và hình dạng gần giống với cuộn dây đầu tiên của bạn.

Khi bạn đã hoàn thành cuộn thứ cấp, hãy buộc nó lại và sau đó gắn đèn LED của bạn vào nó. Đây là lúc dây dự phòng và / hoặc kẹp cá sấu bắt đầu có ích. Tôi đã may mắn có một cuộn dây đủ mỏng để tôi có thể quấn dây xung quanh dây dẫn của đèn LED, nhưng nếu cuộn dây của tôi được làm bằng dây dày hơn (như dây chính), tốt nhất là nên gắn LED đến nó bằng cách sử dụng dây hoặc clip đồng mỏng hơn.

Vào cuối ngày, không quan trọng mặt nào của đèn LED được gắn vào dây dẫn của cuộn dây nào, miễn là hai đầu của cuộn dây được kết nối chắc chắn và chắc chắn với các cực của bóng đèn.

Bước 4: Kết nối tất cả

Nếu bạn chưa làm như vậy, hãy tháo bóng đèn huỳnh quang khỏi bóng đèn hoạt động bằng pin và xác định vị trí các cực đã được kết nối trước đó với bóng đèn. Đảm bảo tại thời điểm này để tắt thiết bị. Dòng điện không đủ mạnh để gây chết người, nhưng nó có thể gây cho bạn một cú sốc khá đau đớn nếu bạn tình cờ chạm vào dây trần vào cả hai thiết bị đầu cuối cùng một lúc.

Khi bạn đã xác định được vị trí của các thiết bị đầu cuối, hãy đấu dây cuộn dây chính của bạn vào chúng, kết nối một dây dẫn với một đầu cuối và dây dẫn kia với đầu cuối kia. Đảm bảo rằng bạn có kết nối an toàn. Kẹp cá sấu có thể làm việc kỳ diệu ở đây, nhưng nếu bạn không có bất kỳ (như tôi), bạn có thể kẹt các bu lông lớn vào các thiết bị đầu cuối hoặc thậm chí bạn có thể gắn lá nhôm bóng vào các đầu của cuộn dây và sau đó dán chúng vào các kết nối. Tuy nhiên, bạn vẫn tiếp tục làm điều này, chỉ cần đảm bảo rằng kết nối của bạn ổn định và ổn định.

Chuyển sang cuộn dây thứ cấp, bạn không cần phải làm gì nhiều ngoài việc đảm bảo rằng nó được kết nối an toàn với đèn LED.

Bước 5: Mạch hoạt động

Tất cả những gì chúng ta còn lại để làm là đốt cháy nó! Đảm bảo một lần nữa rằng tất cả các kết nối của bạn đều tốt, đặt cuộn thứ cấp lên trên cuộn sơ cấp và lật công tắc để bật 'đèn'. Bạn sẽ thấy đèn LED của bạn trở nên sống động. Nếu nó không sáng, hãy kiểm tra lại các kết nối của bạn. Đây là một dự án khá dễ tha thứ và vì vậy có thể sẽ không mất nhiều thời gian để bạn khắc phục nguồn gốc của vấn đề.

Khi bạn thử nghiệm với mạch, bạn sẽ nhận thấy rằng bạn có thể nhấc cuộn thứ cấp ra khỏi cuộn sơ cấp và đèn LED sẽ vẫn sáng. Điều này chứng tỏ rằng bạn đang truyền điện 'không dây'. Thử trượt một số giấy tờ, một cuốn sách hoặc bất kỳ vật thể không dẫn điện nào khác vào giữa hai cuộn dây của bạn. Trong hầu hết các trường hợp (trừ khi bạn có một cuốn sách thực sự dày), đèn LED sẽ vẫn sáng. Theo kinh nghiệm cá nhân của riêng tôi với các bản dựng khác của dự án này, tôi đã có thể đặt cuộn dây thứ cấp cách cuộn dây chính từ sáu đến tám inch và vẫn thấy ánh sáng mờ phát ra từ đèn LED.

Bước 6: Cách thức hoạt động

Về bản chất, thiết bị này là cái mà chúng ta gọi là máy biến áp lõi không khí. Máy biến áp bình thường (như máy biến áp trên cột điện, máy biến áp có trong bộ sạc điện thoại, v.v.) bao gồm hai hoặc nhiều cuộn dây quấn quanh một miếng sắt. Khi cho dòng điện xoay chiều (AC) chạy qua một cuộn dây, nó tạo ra từ trường biến thiên nhanh trong bàn là, từ trường này tạo ra dòng điện trong cuộn dây thứ hai. Đây là nguyên tắc tương tự mà máy phát điện hoạt động - rằng một từ trường chuyển động sẽ làm cho các electron chuyển động trong một dây dẫn.

Thiết bị của chúng tôi hoạt động theo cách rất giống nhau (mặc dù hơi khác một chút). Hóa ra, mọi bóng đèn huỳnh quang hoạt động bằng pin đều có một mạch nhỏ trong đó lấy điện áp thấp DC (dòng điện một chiều) từ pin và nâng nó lên điện áp cao hơn nhiều, ở đâu đó theo thứ tự vài trăm. vôn. Nếu không có điện áp cao này, các ống huỳnh quang sẽ không thể hoạt động. Tuy nhiên, để tạo ra điện áp cao hơn này, mạch điều khiển ánh sáng huỳnh quang của chúng ta cần chuyển đổi nguồn DC ổn định từ pin thành một dạng điện khác được gọi là DC xung. Dòng điện một chiều xung hoạt động giống như điện xoay chiều trong máy biến áp - bản chất 'xung' của dòng điện về cơ bản tạo ra một từ trường trong dây dẫn, từ trường này sụp đổ và biến đổi hàng nghìn lần mỗi giây. DC xung này cho phép một máy biến áp nhỏ được nhúng trong mạch để nâng công suất từ sáu hoặc mười hai vôn lên vài trăm. Nhưng do cách thức hoạt động của nguồn điện, điện ở các thiết bị đầu cuối đang 'phát xung' với tốc độ vài nghìn lần mỗi giây. Về cơ bản, chúng ta có thể nói rằng dòng điện cao áp phát ra từ thiết bị là 'vo vo'.

Khi nguồn DC xung này được đưa vào cuộn dây sơ cấp của chúng ta, nó sẽ biến cuộn dây thành một nam châm điện tạo ra một từ trường thay đổi nhanh chóng. Khi chúng ta đưa cuộn dây thứ cấp đến gần cuộn dây chính, một dòng điện được tạo ra trong nó do từ trường xung động. Dòng điện này sau đó đi qua đèn LED, làm cho nó sáng lên. Càng ra xa cuộn dây sơ cấp, cuộn thứ cấp càng ít ảnh hưởng từ trường lên nó và dòng điện được tạo ra càng ít. Tương tự như vậy, hiệu ứng này có thể được 'chống lại' bằng cách thêm nhiều dây. Nhiều dây hơn có nghĩa là nhiều từ tính hơn trong cuộn sơ cấp và nhiều dây hơn trong cuộn thứ cấp có nghĩa là có thể thu được nhiều từ trường đó hơn.

Do đó, chúng tôi có thể gọi dự án của mình là 'máy biến áp lõi không khí' vì chúng tôi đang chế tạo một thiết bị có hai cuộn dây - cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp - và hoạt động nhờ từ trường xung động. Tuy nhiên, không giống như các máy biến áp truyền thống sử dụng sắt để 'truyền' từ trường từ cuộn dây này sang cuộn dây khác, máy biến áp của chúng ta không có gì để mang từ trường. Do đó, chúng tôi nói rằng nó có một 'lõi không khí.' Tóm lại, thiết bị nhỏ, đơn giản này chỉ là một công nghệ khác phổ biến như những đám mây trên bầu trời.

Hãy tận hưởng thiết bị truyền điện không dây của bạn và cảm ơn bạn đã đọc!