Nguvu isiyo na waya isiyo na waya: Hatua 9 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:54

Jenga mfumo wa Usambazaji wa Nguvu isiyo na waya ambao unaweza kuwasha balbu ya taa au kuchaji simu kutoka hadi futi 2 mbali! Hii hutumia mfumo wa coil resonant kupeleka uwanja wa sumaku kutoka kwa coil inayopitisha hadi kwenye coil inayopokea.

Tulitumia hii kama onyesho wakati wa mahubiri juu ya Nambari Nne Kuu za Maxwell kanisani kwetu! Iangalie kwa:

www.youtube.com/embed/-rgUhBGO_pY

Hatua ya 1: Vitu utakavyohitaji

• 18 kupima waya wa sumaku. Kumbuka kuwa huwezi kutumia waya wa kawaida, lazima utumie waya wa sumaku (ambayo ina insulation nyembamba sana ya enamel juu yake). Mfano mmoja unapatikana kwenye Amazon hapa:

  www.amazon.com/gp/product/B00BJMVK02

• A 6W (au chini) AC / DC 12V Dimmable taa ya taa ya LED. Mfano mmoja uko hapa:

  www.amazon.com/Original-Warranty-Dimmable-R…

• 1uF capacitors (sio elektroniki, lazima iwe isiyosambazwa). Una chaguo hapa. Ikiwa utaunda toleo la chini la nguvu, unaweza kupata capacitors 250V 1uF kutoka kwa Redio Shack au Frys. Ikiwa unataka kujenga toleo la nguvu kubwa, utahitaji kupata vitendaji maalum vya 560V kutoka Digikey.
• 0.47uF Capacitor (sio elektroni, lazima isiwe polarized)
• Aina fulani ya amplifier ya nguvu. Tulitumia nguvu ya nguvu ya 450W HI-FI. Unaweza kutumia chochote kutoka kwa hiyo hadi kwa spika ya PC. Nguvu unayotumia zaidi, ndivyo utakavyopata anuwai zaidi.
• Solder & Solder chuma. Wakata waya
• Kipande cha plywood na kucha zingine ndogo (zinazotumiwa kwa vilima vya vilima)
• Mkanda mweusi wa Umeme
• Kupima mkanda na mtawala
• Waya iliyokatizwa
• Nyundo

• Chanzo cha sauti na masafa na amplitude ambayo hutoa sauti ya 8khz sine. Ni rahisi kutumia PC, Laptop au simu na programu ya kizazi cha sauti inayopatikana kwa uhuru na unganisha kwenye kichwa cha kichwa. Nilitumia Mac na programu hii:

  code.google.com/p/audiotools/downloads/det… Au unaweza kutumia programu hii kwa PC: Unaweza pia kutumia jenereta ya kazi ikiwa unayo (vifaa vya gharama kubwa vya majaribio)

Orodha ya Sehemu ya Capacitor ya NTE (kwa toleo la nguvu ya chini). Unaweza kupata sehemu hizi kwa Frys

3 x 1uF 50V capacitor, NTE CML105M50 (kushikamana na balbu ya taa na coil ndogo)

1 x 0.47uF 50V capacitor, NTE CML474M50 (kushikamana na balbu ya taa na coil ndogo sambamba na kofia 1uF)

1 x 1uF 250V capacitor, NTE MLR105K250 (kushikamana na coil kubwa)

Agizo la Digikey (kwa toleo la nguvu kubwa)

Imeambatanishwa na Orodha ya Sehemu ya Digikey ambayo unaweza kutumia kwa toleo lenye nguvu zaidi. Hizi capacitors huenda hadi 560V, ambayo hukuruhusu kutumia kipaza sauti cha ~ 500W, na kuinuka karibu futi mbili za masafa. Toleo lililoambatanishwa linajumuisha tu sehemu za chini zilizo wazi. Mradi unafanya agizo la Digikey, agiza nyongeza ikiwa utafanya makosa au kulipua moja (hiyo ni kweli kwa diode za ulinzi za TVS, ambazo nilivuta sigara mara kadhaa).

Hatua ya 2: Tengeneza Coil Winder

Ili upepo coils, unahitaji sura ili kuizungusha.

Kwenye kipande cha plywood, unahitaji kutumia dira kuteka mduara sahihi wa cm 20 na mduara sahihi wa cm 40.

Misumari ya nyundo iligawanywa sawasawa kuzunguka duara. Kwa mduara wa cm 20, nilitumia karibu misumari 12 na kwa mduara wa cm 40, nilitumia karibu 16. Katika sehemu moja kwenye mduara, utataka kuweka kituo cha kuingilia ambacho kitashikilia waya wakati mwanzo wako upepo wa kwanza. Katika eneo hilo, nyundo msumari mwingine karibu na msumari mmoja, kisha mwingine inchi kadhaa mbali.

Hatua ya 3: Punga Coil ya 40cm na zamu 20 na Coil ya 20cm na zamu 15

Kwanza utaunda vitanzi vichache na waya kwenye msumari wa nje ili kutia waya, halafu anza kitanzi karibu na coil. Hakikisha unaacha waya nyingi za ziada mwanzoni na mwisho wa coil. Acha miguu 3 kuwa salama (utahitaji hii kuunganishwa na vifaa vya elektroniki).

Inashangaza kuwa ngumu kufuatilia idadi ya vilima. Tumia rafiki kukusaidia.

Kufanya vilima kweli tight. Ikiwa unamaliza na vilima visivyo huru, coil itakuwa fujo.

Ni ngumu sana kuweka vilima vizuri (haswa ikiwa unatumia waya ya uwongo 18, upimaji wa waya 24 ni rahisi kushughulikia lakini ina hasara zaidi). Kwa hivyo utahitaji watu wachache kukusaidia kushikilia chini wakati unavuma.

Baada ya kumaliza zamu, utataka kupotosha waya wa kuingiza na waya ya duka ili kushikilia coil kwa utulivu. Kisha mkanda coil na mkanda wa umeme katika matangazo kadhaa.

Ukimaliza na hatua hii unapaswa kuwa na coil mbili, coil moja yenye kipenyo cha 20cm na zamu 15 na coil moja yenye kipenyo cha 40cm na zamu 20. Vipu vinapaswa kujeruhiwa vizuri, na kuulinda na mkanda. Unapaswa kuwa na uwezo wa kuzichukua na kuzishughulikia kwa urahisi bila wao kutengana au kupumzika.

Hatua ya 4: Ongeza Lightbulb & Electronics kwenye Coil ya 20cm

Ifuatayo, utaunganisha balbu ya taa kwenye coil ndogo. Unahitaji kuuza tatu 1uf (1 microfarad, au kusema njia tofauti 1, 000nF) na moja 0.47uF (ilisema njia tofauti, 470nF) capacitors kwa machapisho ya balbu ya taa. Hiyo ni jumla ya 3.47uF (capacitors huongeza sambamba). Ikiwa unafanya toleo la nguvu kubwa, unapaswa pia kutengenezea diode ya TVV ya bidirectional 20V kati ya machapisho ya balbu ya taa kama kinga dhidi ya ushujaa.

Baada ya kuuza capacitors, unahitaji kupotosha ncha za waya wa coil hadi katikati ya coil. Waya ni ngumu ya kutosha kusaidia balbu ya taa. Baada ya kupotosha waya kupita kwa kipenyo, utakata tu ncha za waya na kuziacha wazi.

Kisha utaweka balbu ya taa katikati ya waya iliyopotoka. Utavunja twists, ili kila waya iguse terminal moja ya taa. Kisha unafuta enamel ya waya kwa kisu na kisha kuuzia waya iliyosafishwa kwenye machapisho ya balbu ya taa. Hakikisha unatumia solder ya msingi ya rosin. Unaweza kutaka kuongeza rosini ya ziada, ambayo itasaidia kusafisha bits za enamel.

Hatua ya 5: Ambatisha Coil 40cm kwenye Elektroniki

Ifuatayo utahitaji kuunganisha coil 40cm na 1uF capacitor. Imeonyeshwa hapa ni toleo la nguvu kubwa, ambapo nimeunganisha 10x 0.1uF capacitors sambamba na kufanya 1uF capacitor moja (capacitors katika sambamba kuongeza up). Capacitor huenda kati ya coil na nguvu amplifier pato chanya. Upande wa pili wa coil huenda moja kwa moja kwa g amplifier ya nguvu.

Hatua ya 6: Unganisha Chanzo cha Mganda wa Sine kwa Nguvu ya Nguvu na Uijaribu

Hatua ya mwisho ni kuunda wimbi la sine. Unaweza kupakua programu ya jenereta ya kazi kwenye simu yako au kompyuta ndogo au desktop. Utahitaji kujaribu kupata masafa bora ya operesheni.

Unaunganisha chanzo chako cha sine na amp amp power audio, na kisha unganisha poweramp ya sauti kwa coil 40cm na 1uF capacitor, halafu kila kitu kifanye kazi!

Ikiwa unatumia amp kubwa ya sauti ya nguvu (100W au zaidi), KUWA TAHADHARI! Inaweza kutoa voltages kubwa sana zaidi ya +/- 500V. Nilijaribu na upeo wa kiwango cha juu cha voltage kuhakikisha kuwa sitapiga capacitors. Pia ni rahisi kushtuka ikiwa unagusa risasi iliyo wazi.

Pia, ikiwa unatumia sauti kubwa ya sauti, huwezi kupata coil ya 20cm karibu sana na coil 40cm. Ikiwa wako karibu sana, diode ya TVS au balbu ya taa ya LED itawaka kwa sababu ya nguvu nyingi.

Hatua ya 7: Unda Chaja ya Simu isiyo na waya

Unaweza kurekebisha mzunguko kwa malipo ya simu. Niliunda coil ya pili ya 20cm kisha nikaongeza mizunguko yote. Capacitor sawa ya 3.47uF na diode ya TVS hutumiwa. Hiyo inafuatiwa na urekebishaji wa daraja (Comchip P / N: CDBHM240L-HF), ikifuatiwa na mdhibiti wa 5V (Fairchild LM7805CT), ikifuatiwa na 47uF tantalum capacitor. Ukiwa na kipaza sauti cha nguvu nyingi, mzunguko unaweza kuchaji simu yako kwa urahisi kutoka umbali wa mguu na nusu!

Hatua ya 8: Matokeo

Voltage zilizopimwa dhidi ya curves za umbali zimeunganishwa.

Vipimo vya Kubuni, na kulinganisha na masimulizi na nadharia

Coil 40cm

• Coil kuu = 0.2m radius, 0.4m kipenyo. 18 kupima waya 20 vilima
• Upinzani wa nadharia = 20.95e-3 * (2 * pi * 0.2 * 20 + 0.29 * 2) = 0.5387 ohms
• Upinzani halisi = 0.609 ohms. Tofauti na nadharia: + 13%
• Inductance ya Uigaji = 0.435mH Inductance halisi: 0.49mH. Tofauti kutoka kwa masimulizi: + 12%

Coil ya 20cm

• Pokea coil = 0.1m radius 0.2m kipenyo 18 guage waya 15 vilima
• Upinzani wa nadharia = (2 * pi * 0.1 * 15 + 0.29 * 2) * 0.0209 = 0.2091
• Upinzani halisi = 0.2490. Tofauti kutoka kwa masimulizi: + 19%
• Inductance ya Uigaji = 0.105mH. Inductance halisi = 0.1186mH. Tofauti kutoka kwa masimulizi: + 12%

Hatua ya 9: Uigaji, Uboreshaji na Majadiliano

Jinsi tulivyoiga muundo

Tulifananisha na kuboresha muundo katika simulator ya 2-D ya mangetostatic, na na SPICE.

Tulitumia simulator ya bure ya 2-D ya mangetostatic inayoitwa Infolytica. Unaweza kupakua bure hapa:

www.infolytica.com/en/products/trial/magnet…

Tulitumia simulator ya bure ya SPICE inayoitwa LTSPICE. Unaweza kuipakua hapa:

www.linear.com/designtools/software/

Faili za muundo wa simulators zote zimeambatanishwa.

Majadiliano

Ubunifu huu hutumia usafirishaji wa nguvu ya magnetostatic. Nguvu ya sauti inazalisha umeme wa sasa ambao hutiririka kupitia coil inayopitisha na hutengeneza uwanja wa sumaku. Uga huo wa sumaku unapokelewa na coil inayopokea, na kugeuzwa uwanja wa umeme. Kwa nadharia, tunaweza kufanya hivyo bila vifaa vyovyote (i.e. hakuna capacitors). Walakini, ufanisi ni mdogo sana. Awali tulitaka kutengeneza muundo rahisi ambao ulitumia koili tu na hakuna vifaa vingine, hata hivyo, ufanisi wa nguvu ulikuwa duni sana hata haungeweza kuwasha LED. Kwa hivyo tulihamia mfumo wa sauti. Capacitor ambayo sisi aliongeza resonates katika moja hasa masafa (katika kesi hii kuhusu 8kHz). Kwa masafa mengine yote mzunguko hauna ufanisi sana, lakini kwa masafa halisi ya resonant inakuwa bora sana. Inductor na capacitor hufanya kama transformer ya aina. Kwenye coil inayopitisha, tunaweka voltage ndogo na mkondo wa juu (10Vrms na 15Arms). Hiyo inaishia kutoa> 400Vrms kwenye capacitor, lakini kwa sasa ya chini sana. Huo ndio uchawi wa nyaya zenye resonant! Mizunguko ya resonant imehesabiwa na "Q factor". Katika coil ya kipenyo cha kipenyo cha 40cm, kipimo cha Q kiko juu ni 40, ikimaanisha kuwa ni nzuri sana.

Tulifananisha na kuboresha coil na simulator ya tuli ya 2-D ya infolytica. Simulator hiyo ilitupa inductance ya kuiga kwa kila coil, na inductance ya kuheshimiana kati ya coil mbili.

Thamani za Kuiga Magnetic:

• Kupeleka Coil = 4.35mH
• Kupokea Coil = 0.105mH
• Kuingiliana kwa pamoja = 9.87uH. K = 6.87e-3 (na coil zilizotengwa na 0.2m)

Kisha tukachukua nambari hizo na kuwalisha katika Spice ili kuiga sifa za umeme.

Unaweza kupakua faili za kuiga zilizoambatanishwa, na jaribu kufanya uboreshaji na vipimo vyako!

Pia kuna viwanja vya shamba, vinavyoonyesha uwanja wa sumaku uliozalishwa na koili. Inafurahisha kuwa ingawa tunaweka nguvu nyingi, uwanja kamili ni mdogo sana (katika anuwai ya milliTesla). Hiyo ni kwa sababu shamba zimeenea juu ya eneo kubwa la uso. Kwa hivyo ikiwa utaongeza (unganisha) uwanja wa sumaku juu ya eneo kubwa la uso, itakuwa kubwa. Lakini wakati wowote kwa ujazo ni ndogo. Kama maandishi ya pembeni, ndio sababu transfoma hutumia cores za chuma, ili uwanja wa sumaku ujilimbike katika eneo moja.