نقل الطاقة اللاسلكي الأساسي: 6 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

منذ حوالي مائة عام ، أنشأ عالم مجنون قبل وقته بوقت طويل مختبرًا في كولورادو سبرينغز. كانت مليئة بأكثر التقنيات غرابة ، بدءًا من المحولات الضخمة إلى أبراج الراديو إلى ملفات الإشعال التي تولد براغي كهربائية بطول عشرات الأقدام. استغرق إنشاء المختبر شهورًا ، وكان يمثل استثمارًا كبيرًا ، وتم تمويله من قبل رجل لم يكن معروفًا بكونه ثريًا بشكل خاص. ولكن ما هو الغرض من هذا الشيء؟ بكل بساطة ، يهدف العالم المجنون إلى تطوير طريقة لنقل الكهرباء مباشرة عبر الهواء. كان الرجل الرائد يتخيل عالماً لا نحتاج فيه إلى عشرات الآلاف من الأميال من خطوط الكهرباء ، ولا حاجة لملايين الأطنان من الأسلاك النحاسية ، ولا حاجة إلى محولات وعدادات طاقة باهظة الثمن.

كان المخترع الشهير نيكولا تيسلا رجلاً دفع تألقه بعلم الكهرباء والمغناطيسية إلى الأمام لسنوات عديدة. يمكن إرجاع اختراعات مثل محرك التيار المتردد ، والآلات التي يتم التحكم فيها عن طريق الراديو ، والبنية التحتية الحديثة للطاقة. ومع ذلك ، على الرغم من تأثيره العميق ، لم ينجح تسلا أبدًا في تطوير وسيلة لنقل الطاقة بدون أسلاك في مختبره في كولورادو. أو إذا فعل ذلك ، فهو إما غير عملي أو أنه ببساطة يفتقر إلى الوسائل لتطويرها إلى مرحلة النضج. ومع ذلك ، يستمر إرثه الإبداعي ، وعلى الرغم من أننا قد لا نتحرر من عبء الشبكات الكهربائية الضخمة اليوم ، إلا أننا نمتلك التكنولوجيا لإرسال الطاقة لمسافات قصيرة بدون أسلاك. في الواقع ، هذه التكنولوجيا متاحة بسهولة في متجر للإلكترونيات بالقرب منك.

في Instructable ، سنقوم بتصميم وبناء أجهزة نقل الطاقة اللاسلكية المصغرة الخاصة بنا.

الخطوة 1: المواد

مطلوب مواد قليلة نسبيًا لبناء هذا الجهاز البسيط. تم سردها أدناه.

1. مصباح فلورسنت يعمل بالبطارية. يمكن شراؤها من متجر Wal-Mart أو Dollar General أو الأجهزة المحلية مقابل بضعة دولارات فقط. سيفعل أي واحد منهم ذلك ، ولكن ابذل قصارى جهدك لاختيار واحد يمكنك من خلاله الوصول بسهولة وفصل أنبوب الفلورسنت من المقبس الخاص به.

2. سلك مغناطيسي مطلي بالمينا. ستحتاج إلى عشرات الأقدام من الأسلاك لهذا المشروع. وكلما كان لديك أفضل. بالإضافة إلى ذلك ، من الأفضل استخدام سلك أرق ، حيث أن المزيد من الأسلاك المعبأة في مساحة أصغر ستعادل نطاقًا وكفاءة أكبر. إن اختياري للأسلاك هنا ليس مثاليًا - أفضل أن يكون أرق - ولكنه كان كل ما أملكه عندما صممت هذا المشروع.

3. قطع الأسلاك النحاسية. هذا ليس ضروريًا ، لكنه يساعد كثيرًا. إذا كان لديك مقاطع تمساح (يفضل أربعة منها) ، فأنت في حالة أفضل.

4. الصمام. أي LED سيفي بالغرض ، ولكن بالنسبة لهذا التطبيق ، يكون السطوع أفضل بشكل عام. لا يهم اللون ، لأن الجهد الذي يوفره الجهاز سيكون أكثر من كافٍ لإضاءة أي لون من LED. المقاومات غير مطلوبة.

5. (غير مصور) - ورق صنفرة وبطارية خلية C أو D وأخف وزنا. هذه الأشياء ليست ضرورية لنجاح المشروع ، لكنها ستكون مفيدة أثناء قيامك ببناء الأجزاء المختلفة لجهاز الطاقة اللاسلكي.

الخطوة 2: الملف الأساسي

للبدء ، ابدأ بأخذ مقطع من الأسلاك المغناطيسية (في أي مكان من عشرين إلى خمسين قدمًا ، اعتمادًا على سمك السلك) ولفه في ملف. هذا هو المكان الذي تكون فيه بطارية C أو D مفيدة ، حيث يمكنك ببساطة لف السلك حولها بشكل متكرر. حاول أن تجعل الملف الخاص بك أنيقًا قدر الإمكان. بالإضافة إلى ذلك ، تأكد من إزالة عازل المينا بشكل كامل وشامل من كل طرف من أطراف الملف. قد يتطلب ذلك ولاعة لحرق العازل (كما هو موضح في الصورة) ، وكذلك ورق صنفرة لإزالته تمامًا.

عندما تنتهي من الملف ، قم بإزالته من البطارية (أو اتركه على كل ما قمت بلفه حوله ؛ في حالتي ، استخدمت بكرة متبقية من مشروع سابق) وربطها باستخدام شريط أو أربطة مضغوطة. آخر شيء تريده في هذه الحالة هو لفائف من الأسلاك تتفكك بسرعة. إذا انفتحت ، فسوف تتشابك ، وتعقد ، وقد تصبح غير صالحة للاستعمال. لمنع حدوث ذلك ، أمسك طرفي السلك البارزين مقابل الملف أثناء تثبيته.

الخطوة 3: الملف الثانوي

يمكن أن يكون الملف الثانوي ، مثل الملف الأساسي ، أي طول من السلك (يفضل أن يكون أطول من 20 قدمًا مرة أخرى) ، ولا يلزم أن يكون من نفس النوع أو السماكة. ومع ذلك ، تمامًا مثل الملف الأساسي ، يجب أن يكون مصنوعًا من سلك مغناطيسي مطلي بالمينا ، ويجب إزالة العزل من كل طرف ، ويجب أن يكون بنفس حجم وشكل الملف الأول تقريبًا.

عند الانتهاء من الملف الثانوي ، اربطه ثم اربط مؤشر LED به. هذا هو المكان الذي تبدأ فيه الأسلاك الاحتياطية و / أو مقاطع التمساح في الاستفادة. كنت محظوظًا بما يكفي لامتلاك ملف رقيق بدرجة كافية بحيث يمكنني فقط لف السلك حول خيوط LED ، ولكن إذا كان الملف الخاص بي مصنوعًا من سلك أكثر سمكًا (كما كان السلك الأساسي) ، فمن الأفضل إرفاق الصمام إليها باستخدام سلك أو مقاطع نحاسية أرق.

في نهاية اليوم ، لا يهم أي جانب من LED يتم توصيله برصاص الملف ، طالما أن طرفي الملف متصلان بشكل ثابت وآمن بأطراف المصباح.

الخطوة 4: توصيل الأسلاك بالكامل

إذا لم تكن قد قمت بذلك بالفعل ، فقم بإزالة المصباح الفلوري من المصباح الذي يعمل بالبطارية وحدد موقع الأطراف التي كانت متصلة مسبقًا بالمصباح. تأكد في هذه المرحلة من إيقاف تشغيل الجهاز. التيار ليس قوياً بما يكفي ليكون قاتلاً ، لكنه يمكن أن يمنحك صدمة مؤلمة إذا حدث لك لمس الأسلاك العارية لكلا المطرافين في نفس الوقت.

بمجرد تحديد موقع المحطات ، قم بتوصيل ملفك الأساسي بها ، وربط أحد الأسلاك بأحد المحطات والآخر بالطرف الآخر. تأكد من أن لديك اتصال آمن. يمكن لمقاطع التمساح أن تعمل العجائب هنا ، ولكن إذا لم يكن لديك أي منها (مثلي) ، فيمكنك حشر مسامير كبيرة في المحطات ، أو يمكنك حتى إرفاق رقائق ألمنيوم مكورة في نهايات الملف ثم لصقها في الاتصالات. مهما فعلت ، تأكد فقط من أن اتصالك مستقر وثابت.

بالانتقال إلى الملف الثانوي ، لا تحتاج إلى فعل الكثير باستثناء التأكد من توصيله بشكل آمن بمصباح LED.

الخطوة 5: الدائرة في العمل

كل ما تبقى لنا فعله هو إطلاق النار! تأكد مرة أخرى من أن جميع اتصالاتك جيدة ، ضع الملف الثانوي أعلى الملف الأساسي واقلب المفتاح لتشغيل "الضوء". يجب أن ترى LED الخاص بك ينبض بالحياة. إذا لم يضيء ، فتحقق من اتصالاتك مرة أخرى. هذا مشروع متسامح إلى حد ما ، وبالتالي لن يستغرق الأمر وقتًا طويلاً حتى تتمكن من استكشاف مصدر مشكلتك.

أثناء تجربة الدائرة ، يجب أن تلاحظ أنه يمكنك رفع الملف الثانوي من الملف الأساسي وسيظل مؤشر LED مضاءً. هذا يثبت أنك تقوم بنقل الطاقة "لاسلكيًا". جرب تحريك بعض الأوراق أو الكتاب أو أي شيء آخر غير موصل بين الملفين. في معظم الحالات (ما لم يكن لديك كتاب سميك حقًا) ، يجب أن يظل مؤشر LED قيد التشغيل. في تجربتي الشخصية مع البنى الأخرى لهذا المشروع ، تمكنت من وضع الملف الثانوي على بعد ست إلى ثماني بوصات من الأساسي وما زلت أرى توهجًا خافتًا قادمًا من LED.

الخطوة 6: كيف يعمل

في جوهره ، هذا الجهاز هو ما نسميه المحولات الهوائية. تتكون المحولات العادية (مثل تلك الموجودة على أعمدة الطاقة ، والمحولات الموجودة في شواحن الهاتف ، وما إلى ذلك) من ملفين أو أكثر من الأسلاك ملفوفة حول قطعة من الحديد. عندما يتم تمرير طاقة التيار المتردد عبر ملف واحد ، فإنها تخلق مجالًا مغناطيسيًا سريع التبديل في الحديد ، والذي يؤدي بعد ذلك إلى إحداث تيار في الملف الثاني من السلك. هذا هو نفس المبدأ الذي تعمل به المولدات الكهربائية - أن المجال المغناطيسي المتحرك سوف يتسبب في تحرك الإلكترونات في سلك.

يعمل أجهزتنا بطريقة مشابهة جدًا (وإن كانت مختلفة قليلاً). كما اتضح ، يحتوي كل مصباح فلوريسنت يعمل بالبطارية على دائرة صغيرة فيه تأخذ التيار المستمر منخفض الجهد (تيار مباشر) من البطاريات وترفعه إلى جهد أعلى بكثير ، في مكان ما بترتيب بضع مئات. فولت. بدون هذا الجهد العالي ، لن تتمكن أنابيب الفلورسنت من العمل. من أجل توليد هذا الجهد العالي ، تحتاج دائرة القيادة بالضوء الفلوريسنت لدينا إلى تحويل طاقة التيار المستمر الثابتة من بطارية إلى شكل آخر من الكهرباء يُعرف باسم التيار المستمر النبضي. يعمل التيار المستمر النبضي بنفس طريقة عمل التيار المتردد في المحولات - فالطبيعة "النبضية" للتيار تخلق بشكل أساسي مجالًا مغناطيسيًا في السلك ينهار ويصلح آلاف المرات كل ثانية. يمكّن هذا التيار المستمر النابض محولًا صغيرًا مضمنًا في الدائرة من زيادة الطاقة من ستة أو اثني عشر فولتًا إلى عدة مئات. ولكن نظرًا للطريقة التي يعمل بها مصدر الطاقة ، فإن الكهرباء في المحطات "تنبض" بمعدل عدة آلاف من المرات في الثانية. يمكننا أن نقول بشكل أساسي أن الكهرباء ذات الجهد العالي الخارجة من الجهاز "تصدر صوتًا".

عندما يتم تغذية هذه الطاقة النابضة بالتيار المستمر في ملفنا الأساسي ، فإنها تحول الملف إلى مغناطيس كهربائي يقوم بإسقاط مجال مغناطيسي سريع التغير. عندما نجلب الملف الثانوي الخاص بنا بالقرب من الملف الأساسي ، يتم إنشاء تيار فيه بسبب المجال المغناطيسي النابض. ثم يمر هذا التيار عبر الصمام ، مما يؤدي إلى إضاءته. كلما ابتعدنا عن الملف الأساسي الذي يحصل عليه الثانوي ، كلما قل تأثير المجال المغناطيسي عليه ، وكلما تم توليد تيار أقل. وبالمثل ، يمكن "مواجهة" هذا التأثير عن طريق إضافة المزيد من الأسلاك. يعني المزيد من الأسلاك المزيد من المغناطيسية في الملف الأساسي ، والمزيد من الأسلاك في الملف الثانوي يعني أنه يمكن التقاط المزيد من هذا المجال المغناطيسي.

لهذا السبب ، يمكننا تسمية مشروعنا "محول الهواء الأساسي" لأننا نبني جهازًا يحتوي على ملفين - أساسي وثانوي - ويعمل من المجالات المغناطيسية النابضة. ومع ذلك ، على عكس المحولات التقليدية التي تستخدم الحديد "لنقل" المجال المغناطيسي من ملف إلى ملف آخر ، فليس لدينا ما يحمل المجال المغناطيسي. وبالتالي ، نقول أنه يحتوي على "نواة هوائية". لوضع الأشياء باختصار ، هذا الجهاز الصغير والبسيط هو مجرد تجربة مختلفة لتكنولوجيا شائعة مثل السحب في السماء.

استمتع بجهاز نقل الطاقة اللاسلكي الخاص بك ، وشكرًا على القراءة!