Transferência de energia sem fio básica: 6 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Cerca de cem anos atrás, um cientista maluco bem à frente de seu tempo estabeleceu um laboratório em Colorado Springs. Ele era preenchido com a tecnologia mais excêntrica, variando de transformadores massivos a torres de rádio e bobinas de centelha que geravam raios de eletricidade com dezenas de metros de comprimento. O laboratório demorou meses a ser montado, representou um investimento significativo e foi financiado por um homem que não era exatamente conhecido por ser particularmente rico. Mas qual era o propósito da coisa? Muito simplesmente, o cientista maluco pretendia desenvolver um método de transmissão de eletricidade diretamente pelo ar. O homem pioneiro estava imaginando um mundo no qual não teríamos necessidade de dezenas de milhares de quilômetros de linhas de transmissão, nenhuma necessidade de milhões de toneladas de fios de cobre e nenhuma necessidade de transformadores e medidores de energia caros.

O renomado inventor Nikola Tesla foi um homem cujo brilhantismo impulsionou a ciência da eletricidade e do magnetismo por muitos anos. Invenções como o motor CA, máquinas controladas por rádio e a infraestrutura de energia moderna podem ser atribuídas a ele. No entanto, apesar de sua profunda influência, Tesla nunca teve sucesso no desenvolvimento de um meio de transmissão de energia sem fios em seu laboratório no Colorado. Ou, se o fez, ou era impraticável ou ele simplesmente não tinha os meios para desenvolvê-lo até a maturidade. No entanto, seu legado inventivo continua vivo e, embora possamos não estar livres do fardo das enormes redes elétricas hoje, temos a tecnologia para enviar energia por curtas distâncias sem fios. Na verdade, essa tecnologia está prontamente disponível em uma loja de eletrônicos perto de você.

Neste Instructable, estaremos projetando e construindo nossos próprios dispositivos de transferência de energia sem fio em miniatura.

Etapa 1: Materiais

Relativamente poucos materiais são necessários para construir este dispositivo simples. Eles estão listados abaixo.

1. Uma luz fluorescente alimentada por bateria. Eles podem ser comprados no Wal-Mart local, Dollar General ou loja de ferragens por apenas alguns dólares. Qualquer um deles servirá, mas tente o seu melhor para escolher um em que você possa facilmente alcançar e remover o tubo fluorescente de seu soquete.

2. Fio magnético revestido de esmalte. Você precisará de várias dezenas de metros de fio para este projeto. Quanto mais você tiver, melhor. Além disso, é melhor usar arame mais fino, pois mais arame empacotado em um espaço menor resultará em maior alcance e eficiência. Minha escolha de fio aqui não é a ideal - prefiro que seja mais fino - mas era tudo o que eu tinha em mãos quando fiz este projeto.

3. Fio de cobre sobressalente. Isso não é necessário, mas ajuda muito. Se acontecer de você ter pinças de crocodilo (de preferência quatro delas), você está em uma forma ainda melhor.

4. Um LED. Qualquer LED fará o trabalho, mas para esta aplicação, mais brilhante geralmente é melhor. A cor não importa, pois a tensão fornecida pelo dispositivo será mais que suficiente para acender qualquer cor de LED. Resistores não são necessários.

5. (Não ilustrado) - Lixa, pilha C ou D e um isqueiro. Essas coisas não são necessárias para o sucesso do projeto, mas serão úteis conforme você constrói as várias peças do dispositivo de alimentação sem fio.

Etapa 2: A bobina primária

Para começar, comece pegando uma seção de fio magnético (de seis a quinze metros, dependendo da espessura do fio) e enrolando-o em uma bobina. É aqui que uma bateria C ou D é útil, pois você pode simplesmente enrolá-la com o fio repetidamente. Tente fazer sua bobina o mais organizada possível. Além disso, certifique-se de remover completa e completamente o isolamento de esmalte em cada extremidade da bobina. Isso pode exigir um isqueiro para queimar o isolamento (como mostrado na imagem), bem como uma lixa para removê-lo completamente.

Quando terminar de usar a bobina, deslize-a para fora da bateria (ou deixe-a onde você embrulhou; no meu caso, usei um carretel que sobrou de um projeto anterior) e amarre-a com fita adesiva ou zíper. A última coisa que você deseja neste caso é uma bobina de fio que se desenrola rapidamente. Se ele se desfizer, ficará emaranhado, com nós e poderá até se tornar inutilizável. Para evitar que isso aconteça, segure as duas extremidades salientes do fio contra a bobina enquanto o prende.

Etapa 3: a bobina secundária

A bobina secundária, como a primária, pode ser de qualquer comprimento de fio (de preferência com mais de 20 pés, mais uma vez) e não precisa ser do mesmo tipo ou espessura. No entanto, semelhante à bobina primária, deve ser feito de fio magnético revestido de esmalte, deve ter o isolamento removido de cada extremidade e deve ter aproximadamente o mesmo tamanho e formato da primeira bobina.

Quando você tiver concluído a bobina secundária, amarre-a e conecte o LED a ela. É aqui que o fio sobressalente e / ou pinças de crocodilo começam a ser úteis. Tive a sorte de ter uma bobina que era fina o suficiente para que eu pudesse apenas enrolar o fio em torno dos condutores do LED, mas se minha bobina fosse feita de um fio mais grosso (como o principal), teria sido melhor anexar o LED para ele usando um fio de cobre mais fino ou clipes.

No final do dia, não importa qual lado do LED fica preso a qual fio da bobina, desde que as duas pontas da bobina estejam firmemente e seguramente conectadas aos terminais da lâmpada.

Etapa 4: conectando tudo

Se você ainda não fez isso, remova a lâmpada fluorescente de sua luz operada por bateria e localize os terminais que estavam conectados anteriormente à lâmpada. Certifique-se neste ponto de desligar o dispositivo. A corrente não é forte o suficiente para ser mortal, mas pode causar um choque bastante doloroso se você tocar fios desencapados em ambos os terminais ao mesmo tempo.

Depois de localizar os terminais, conecte sua bobina primária a eles, conectando um cabo a um terminal e o outro cabo ao outro terminal. Certifique-se de que você tenha uma conexão segura. Pinças de crocodilo podem fazer maravilhas aqui, mas se por acaso você não tiver nenhuma (como eu), você pode prender parafusos grandes nos terminais ou pode até prender folhas de alumínio enroladas nas pontas da bobina e depois colá-las nas conexões. Independentemente de como você fizer isso, apenas certifique-se de que sua conexão esteja estável e estável.

Passando para a bobina secundária, você não precisa fazer muito, exceto se certificar de que ela está firmemente conectada ao LED.

Etapa 5: O circuito em ação

Tudo o que nos resta fazer é ligá-lo! Certificando-se mais uma vez de que todas as suas conexões estão boas, coloque a bobina secundária em cima da bobina primária e gire a chave para acender a 'luz'. Você deverá ver o seu LED ganhar vida. Se não acender, verifique suas conexões novamente. Este é um projeto bastante complacente e, portanto, provavelmente não demorará muito para você solucionar a origem do seu problema.

Ao fazer experiências com o circuito, você deve notar que pode retirar a bobina secundária da bobina primária e o LED ainda permanecerá aceso. Isso prova que você está transferindo energia "sem fio". Tente deslizar alguns papéis, um livro ou qualquer outro objeto não condutor entre as duas bobinas. Na maioria dos casos (a menos que você tenha um livro muito grosso), o LED deve permanecer aceso. Em minha própria experiência pessoal com outras construções deste projeto, fui capaz de colocar a bobina secundária a uma distância de 15 a 20 centímetros do primário e ainda ver um brilho fraco vindo do LED.

Etapa 6: como funciona

Em essência, esse dispositivo é o que chamaríamos de transformador de núcleo de ar. Transformadores normais (como aqueles em postes de energia, aqueles encontrados em carregadores de telefone, etc.) consistem em duas ou mais bobinas de fio enroladas em um pedaço de ferro. Quando a corrente alternada (CA) passa por uma bobina, ela cria um campo magnético de comutação rápida no ferro, que então induz uma corrente na segunda bobina de fio. Este é o mesmo princípio a partir do qual funcionam os geradores elétricos - que um campo magnético em movimento fará com que os elétrons se movam em um fio.

Nosso dispositivo funciona de maneira muito semelhante (embora ligeiramente diferente). Ao que parece, cada luz fluorescente operada por bateria tem um pequeno circuito que pega a CC de baixa voltagem (corrente contínua) das baterias e a aumenta para uma voltagem muito mais alta, algo em torno de algumas centenas volts. Sem essa alta tensão, os tubos fluorescentes não poderiam funcionar. Para gerar essa voltagem mais alta, no entanto, nosso circuito de luz fluorescente precisa converter a energia CC constante de uma bateria em outra forma de eletricidade conhecida como CC pulsada. A CC pulsada atua da mesma forma que a eletricidade CA em um transformador - a natureza 'pulsada' da corrente cria essencialmente um campo magnético no fio que entra em colapso e se reforma milhares de vezes a cada segundo. Essa CC pulsante permite que um minúsculo transformador embutido no circuito aumente a potência de seis ou doze volts para várias centenas. Mas, devido à maneira como a fonte de alimentação funciona, a eletricidade nos terminais está 'pulsando' a uma taxa de vários milhares de vezes por segundo. Podemos dizer essencialmente que a eletricidade de alta voltagem que sai do dispositivo está 'zumbindo'.

Quando esta energia CC pulsante é alimentada em nossa bobina primária, ela transforma a bobina em um eletroímã que está projetando um campo magnético que muda rapidamente. À medida que aproximamos nossa bobina secundária da primária, uma corrente é gerada por causa do campo magnético pulsante. Essa corrente passa então pelo LED, fazendo com que ele acenda. Quanto mais longe da bobina primária o secundário fica, menos efeito o campo magnético tem sobre ele e menos corrente é gerada. Da mesma forma, este efeito pode ser 'neutralizado' adicionando mais fio. Mais fio significa mais magnetismo na bobina primária e mais fio na bobina secundária significa que mais daquele campo magnético pode ser capturado.

Por causa disso, podemos chamar nosso projeto de 'transformador de núcleo de ar' porque estamos construindo um dispositivo que tem duas bobinas - uma primária e uma secundária - e funciona a partir de campos magnéticos pulsantes. No entanto, ao contrário dos transformadores tradicionais que utilizam o ferro para 'transmitir' o campo magnético de uma bobina para outra, o nosso não tem nada para transportar o campo magnético. Assim, dizemos que tem um 'núcleo de ar'. Resumindo, este dispositivo pequeno e simples é apenas uma versão diferente de uma tecnologia tão comum quanto as nuvens no céu.

Aproveite o seu dispositivo de transferência de energia sem fio e obrigado pela leitura!