Բարձրակարգ անլար հզորություն. 9 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:51

Կառուցեք անլար էներգիայի փոխանցման համակարգ, որը կարող է լամպը լիցքավորել կամ հեռախոսը լիցքավորել մինչև 2 ոտնաչափ հեռավորության վրա: Սա օգտագործում է ռեզոնանսային կծիկի համակարգ ՝ մագնիսական դաշտերը փոխանցող կծիկից ընդունող կծիկ ուղարկելու համար:

Մենք սա օգտագործեցինք որպես դեմո ՝ մեր եկեղեցում Մաքսվելի չորս մեծ հավասարումների քարոզը: Ստուգեք այն ՝

www.youtube.com/embed/-rgUhBGO_pY

Քայլ 1: Այն, ինչ ձեզ հարկավոր կլինի

• 18 չափիչ մագնիսական մետաղալար: Նկատի ունեցեք, որ դուք չեք կարող օգտագործել սովորական մետաղալարեր, դուք պետք է օգտագործեք մագնիսական մետաղալարեր (որի վրա էմալի շատ բարակ մեկուսացում կա): Օրինակներից մեկը հասանելի է Amazon- ում ՝ այստեղ.

  www.amazon.com/gp/product/B00BJMVK02

• 6W (կամ ավելի քիչ) AC/DC 12V Dimmable LED լամպ: Օրինակներից մեկն այստեղ է.

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

• 1uF կոնդենսատորներ (ոչ էլեկտրոլիտիկ, պետք է լինեն ոչ բևեռացված): Դուք այստեղ ունեք որոշ ընտրություններ: Եթե դուք կառուցում եք ցածր էներգիայի տարբերակ, կարող եք ձեռք բերել 250V 1uF կոնդենսատորներ Radio Shack- ից կամ Frys- ից: Եթե ցանկանում եք կառուցել բարձր հզորության տարբերակ, ապա ձեզ հարկավոր է Digikey- ից ձեռք բերել հատուկ 560V կոնդենսատորներ:
• 0.47uF կոնդենսատոր (ոչ էլեկտրոլիտիկ, պետք է լինի ոչ բևեռացված)
• Մի տեսակ հզորության ուժեղացուցիչ: Մենք օգտագործեցինք 450W HI-FI հզորության ուժեղացուցիչ: Դուք կարող եք օգտագործել ամեն ինչ ՝ սկսած համակարգչի բարձրախոսից: Որքան շատ էներգիա եք օգտագործում, այնքան ավելի մեծ տիրույթ կստանաք դրանից:
• Oldոդման և զոդման երկաթ: Մետաղալար կտրիչներ
• Նրբատախտակի մի կտոր և մի քանի փոքր մեխեր (օգտագործվում են ոլորուն ոլորունների համար)
• Սև էլեկտրական ժապավեն
• Չափիչ ժապավեն և քանոն
• Մեկուսացված մետաղալար
• Մուրճ

• Փոփոխական հաճախականությամբ և ամպլիտուդով աուդիո աղբյուր, որն առաջացնում է 8 կՀց սինուսային տոն: Հեշտ է օգտագործել համակարգիչ, նոութբուք կամ հեռախոս ՝ ազատորեն հասանելի տոնայնության ծրագրակազմով և միանալ ականջակալների խցիկին: Ես օգտագործել եմ Mac այս ծրագրաշարի հետ.

  code.google.com/p/audiotools/downloads/det… Կամ կարող եք օգտագործել այս ծրագրաշարը ԱՀ -ի համար. Կարող եք նաև օգտագործել գործառույթի գեներատոր, եթե ունեք մեկը (թեստային թանկարժեք սարք)

NTE կոնդենսատորների մասերի ցուցակ (ցածր էներգիայի տարբերակի համար): Այս մասերը կարող եք ձեռք բերել Frys- ում:

3 x 1uF 50V կոնդենսատոր, NTE CML105M50 (լամպին և փոքր կծիկին ամրացնելու համար)

1 x 0.47uF 50V կոնդենսատոր, NTE CML474M50 (1uF կափարիչներին զուգահեռ լամպին և փոքր կծիկին ամրացնելու համար)

1 x 1uF 250V կոնդենսատոր, NTE MLR105K250 (մեծ կծիկին ամրացնելու համար)

Digikey Order (բարձր հզորության տարբերակի համար)

Կից ներկայացված է Digikey մասերի ցուցակը, որը կարող եք օգտագործել ավելի բարձր հզորությամբ տարբերակի համար: Այս կոնդենսատորները բարձրանում են մինչև 560 Վ, ինչը թույլ է տալիս օգտագործել 500 Վտ հզորությամբ ուժեղացուցիչ և բարձրացնել գրեթե երկու ոտնաչափ հեռավորության վրա: Կից տարբերակը ներառում է միայն նվազագույն մասերը: Քանի դեռ դուք Digikey- ի պատվեր եք կատարում, պատվիրեք որոշ հավելումներ, եթե սխալ թույլ տաք կամ պայթեցնեք (դա հատկապես վերաբերում է TVS- ի պաշտպանական դիոդներին, որոնք ես մի քանի անգամ ծխել եմ):

Քայլ 2. Պատրաստեք կծիկի ոլորիչը

Կծիկները ոլորելու համար ձեզ հարկավոր է շրջանակ ՝ դրանք պտտեցնելու համար:

Նրբատախտակի կտորի վրա դուք պետք է կողմնացույց օգտագործեք ՝ 20 սմ ճշգրիտ և 40 սմ ճշգրիտ շրջան դուրս հանելու համար:

Մուրճի մեխերը հավասարաչափ տարածվում են շրջանակի շուրջ: 20 սմ շրջանագծի համար ես օգտագործել եմ մոտ 12 մեխ, իսկ 40 սմ -ի համար ՝ 16: Շրջանի մեկ տեղում դուք կցանկանաք կատարել մուտքի կետ, որը կպահի մետաղալարը, մինչ դուք սկսում եք առաջին ոլորուն. Այդ տեղում, մեկ մեխի մոտ, մեկ մեխի մոտ, ապա մեկ ուրիշը մի քանի մատնաչափ հեռու:

Քայլ 3. Քաշեք 40 սմ ոլորուն 20 պտույտով և 20 սմ ոլորուն 15 պտույտով

Սկզբում դուք մի քանի հանգույց կկատարեք, որի մետաղալարն արտաքին մեխի վրա է ՝ մետաղալարը խարսխելու համար, այնուհետև սկսեք օղակը կծիկի շուրջը: Համոզվեք, որ կծիկի սկզբում և վերջում շատ լրացուցիչ մետաղալար եք թողնում: Թողեք 3 ոտնաչափ ՝ ապահով լինելու համար (դա ձեզ հարկավոր կլինի էլեկտրոնիկայի հետ միանալու համար):

Surprisingարմանալիորեն դժվար է հետևել ոլորունների քանակին: Օգտագործեք ընկերոջը ՝ ձեզ օգնելու համար:

Դարձրեք ոլորունները ԻՐԱԿԱՆԻ tight ամուր: Եթե դուք հայտնվում եք չամրացված ոլորուններով, ապա կծիկը խառնաշփոթ կլինի:

Իրոք, դժվար է ոլորունները կարգի պահել (հատկապես, եթե օգտագործում եք 18 չափիչ մետաղալար, 24 մետաղալարերի չափիչն ավելի հեշտ է կարգավորել, բայց շատ ավելի մեծ կորուստներ ունեն): Այսպիսով, ձեզ հարկավոր կլինի մի քանի մարդ, ովքեր կօգնեն ձեզ պահել այն փչելիս:

Շրջադարձներն ավարտելուց հետո դուք կցանկանաք ոլորել մուտքի և ելքի մետաղալարը `կծիկը կայուն պահելու համար: Այնուհետև կծիկն էլեկտրական ժապավենով կպցրեք մի քանի կետերում:

Այս քայլին ավարտելուց հետո դուք պետք է ունենաք երկու ոլորուն ՝ 20 սմ տրամագծով և 15 պտույտով մեկ ոլորուն և 40 սմ տրամագծով և 20 պտույտով մեկ կծիկ: Կծիկները պետք է սերտորեն փաթաթվեն և ամրացվեն ժապավենով: Դուք պետք է կարողանաք դրանք վերցնել և հեշտությամբ կարգավորել դրանք ՝ առանց դրանք քանդվելու կամ լիցքաթափվելու:

Քայլ 4. Լամպը և էլեկտրոնիկան ավելացրեք 20 սմ ոլորուն

Հաջորդը, դուք պատրաստվում եք լամպը ամրացնել փոքր կծիկին: Դուք պետք է երեք 1uf (1 microfarad, կամ տարբեր կերպ ասած 1, 000nF) և մեկ 0.47uF (այլ կերպ ասած, 470nF) կոնդենսատորներ կպցրեք լամպի տեղադրման սյուներին: Դա ընդամենը 3.47uF է (կոնդենսատորները զուգահեռաբար ավելանում են): Եթե դուք կատարում եք բարձր էներգիայի տարբերակ, ապա պետք է միացնեք 20 Վ երկկողմանի TVS դիոդ լամպի տեղադրման միջև որպես պաշտպանություն գերլարումից:

Կոնդենսատորները կպցնելուց հետո, դուք պետք է ոլորեք մետաղալարերի ծայրերը մինչև կծիկի կենտրոնը: Հաղորդալարն այնքան կոշտ է, որ կարող է ապահովել լամպը: Լարը ամբողջ տրամագծով պտտելուց հետո դուք պարզապես կկտրեք մետաղալարերի ծայրերը և դրանք բաց կթողնեք:

Այնուհետև լամպը տեղադրեք ոլորված մետաղալարերի կենտրոնում: Դուք կտրում եք ոլորումները, այնպես որ յուրաքանչյուր մետաղալար դիպչում է լամպի մեկ տերմինալին: Այնուհետև դանակով քսում եք մետաղական էմալը, այնուհետև մաքրված մետաղալարերը կպցնում լամպի սյուներին: Համոզվեք, որ օգտագործում եք վարդագույն միջուկի զոդ: Գուցե ցանկանաք ավելացնել լրացուցիչ խեժ, որը կօգնի մաքրել էմալի կտորները:

Քայլ 5. Կցեք 40 սմ ոլորուն էլեկտրոնիկային:

Հաջորդը, դուք պետք է միացնեք 40 սմ պարույրը 1uF կոնդենսատորի հետ: Այստեղ ցուցադրվում է բարձր հզորության տարբերակը, որտեղ ես զուգահեռաբար միացրել եմ 10x 0.1uF կոնդենսատորներ ՝ մեկ 1uF կոնդենսատոր պատրաստելու համար (զուգահեռաբար կոնդենսատորները գումարվում են): Կոնդենսատորը անցնում է կծիկի և հզորության ուժեղացուցիչի դրական ելքի միջև: Կծիկի մյուս կողմը ուղղակիորեն անցնում է հզորության ուժեղացուցիչ GND- ին:

Քայլ 6. Միացրեք սինուս ալիքի աղբյուրը հզորության ուժեղացուցիչին և փորձեք այն:

Վերջին քայլը սինուսային ալիք ստեղծելն է: Դուք կարող եք ներբեռնել գործառույթի գեներատոր ծրագիր ձեր հեռախոսի կամ նոութբուքի կամ աշխատասեղանի վրա: Դուք կցանկանաք փորձարկել ՝ շահագործման լավագույն հաճախականությունը գտնելու համար:

Դուք ձեր սինուս աղբյուրը միացնում եք ձայնային հզորության ուժեղացուցիչին, այնուհետև ձայնային հզորությունը միացնում եք 40 սմ ոլորուն և 1uF կոնդենսատորին, իսկ հետո ամեն ինչ պետք է աշխատի:

Եթե օգտագործում եք բարձր հզորության աուդիո ուժեղացուցիչ (100 Վտ կամ ավելի), BEգույշ եղեք: Այն կարող է առաջացնել +/- 500V գերազանցող շատ բարձր լարման: Ես փորձարկեցի բարձր լարման շրջանակով `համոզվելու համար, որ չեմ պատրաստվում պայթեցնել կոնդենսատորները: Նաև հեշտ է ցնցվել, եթե դիպչեք բաց կապարին:

Բացի այդ, եթե դուք օգտագործում եք բարձր հզորության աուդիո ուժեղացուցիչ, ապա չեք կարող 20 սմ ոլորուն շատ մոտեցնել 40 սմ կծիկին: Եթե դրանք չափազանց մոտ են, TVS- ի դիոդը կամ LED լամպը այրվելու են ավելորդ հզորության պատճառով:

Քայլ 7: Ստեղծեք անլար հեռախոսի լիցքավորիչ

Հեռախոսը լիցքավորելու համար հեշտությամբ կարող եք փոփոխել շրջանը: Ես կառուցեցի երկրորդ 20 սմ տրամագծով և այնուհետև ավելացրեցի ամբողջ սխեման: Օգտագործվում է նույն 3.47uF կոնդենսատորը և TVS դիոդը: Դրան հաջորդում է կամրջի ուղղիչ սարքը (Comchip P/N: CDBHM240L-HF), որին հաջորդում է 5 Վ գծային կարգավորիչը (Fairchild LM7805CT), որին հաջորդում է 47uF տանտալ կոնդենսատորը: Բարձր հզորության ուժեղացուցիչով միացումը կարող է հեշտությամբ լիցքավորել ձեր հեռախոսը մեկուկես ոտքի հեռավորությունից:

Քայլ 8: Արդյունքները

Չափված լարման և հեռավորության կորերը կցված են:

Դիզայնի չափումներ և համեմատություն մոդելավորման և տեսության հետ

40 սմ ոլորուն

• Հիմնական կծիկ = 0.2 մ շառավղ, 0.4 մ տրամագիծ: 18 չափիչ մետաղալար 20 ոլորուն
• Տեսական դիմադրություն = 20.95e-3*(2*pi*0.2*20+0.29*2) = 0.5387 ohms
• Իրական դիմադրություն = 0.609 օմ: Տեսությունից շեղում. +13%
• Սիմուլյացված ինդուկտացիա = 0.435 մՀ Փաստացի ինդուկտացիա. 0.49 մՀ: Շեղում մոդելավորումից ՝ +12%

20 սմ ոլորուն

• Ստացեք կծիկ = 0.1 մ շառավղով 0.2 մ տրամագիծ 18 ուղեցույց մետաղալար 15 ոլորուն
• Տեսական դիմադրություն = (2*pi*0.1*15+0.29*2)*0.0209 = 0.2091
• Փաստացի դիմադրություն = 0.2490: Շեղում մոդելավորումից ՝ +19%
• Մոդելավորված ինդուկտացիա = 0.105 մՀ: Փաստացի ինդուկտիվություն = 0.1186 մՀ: Շեղում մոդելավորումից ՝ +12%

Քայլ 9. Մոդելավորում, օպտիմալացում և քննարկում

Ինչպես մոդելավորեցինք դիզայնը

Մենք մոդելավորեցինք և օպտիմալացրեցինք դիզայնը երկկողմանի մանգետոստատիկ սիմուլյատորի միջոցով և SPICE- ով:

Մենք օգտագործեցինք անվճար երկկողմանի մանգետոստատիկ սիմուլյատորը, որը կոչվում է Infolytica: Կարող եք անվճար ներբեռնել այստեղ ՝

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

Մենք օգտագործեցինք SPICE անվճար սիմուլյատոր, որը կոչվում է LTSPICE: Կարող եք ներբեռնել այստեղ ՝

www.linear.com/designtools/software/

Երկու սիմուլյատորների նախագծային ֆայլերը կցված են:

Քննարկում

Այս դիզայնը օգտագործում է ռեզոնանսային մագնիսաստատիկ էներգիայի փոխանցում: Ձայնային հզորության ուժեղացուցիչը արտադրում է էլեկտրական հոսանք, որը հոսում է հաղորդիչ կծիկով և առաջացնում տատանվող մագնիսական դաշտ: Այդ մագնիսական դաշտը ընդունվում է ընդունող կծիկով և վերածվում էլեկտրական դաշտի: Տեսականորեն, մենք կարող էինք դա անել առանց որևէ բաղադրիչի (այսինքն ՝ առանց կոնդենսատորների): Այնուամենայնիվ, արդյունավետությունը չափազանց ցածր է: Մենք ի սկզբանե ցանկանում էինք կատարել ավելի պարզ դիզայն, որն օգտագործում էր միայն կծիկներն ու ոչ մի այլ բաղադրիչ, այնուամենայնիվ, էներգաարդյունավետությունն այնքան վատն էր, որ չէր կարող միացնել LED- ը: Այսպիսով, մենք անցանք ռեզոնանսային համակարգին: Այն կոնդենսատորը, որը մենք ավելացրինք, ռեզոնանսվում է մեկ հատկապես հաճախականությամբ (այս դեպքում մոտ 8 կՀց): Մնացած բոլոր հաճախականություններում սխեման չափազանց անարդյունավետ է, բայց ճշգրիտ ռեզոնանսային հաճախականությամբ այն դառնում է շատ արդյունավետ: Ինդուկտորը և կոնդենսատորը գործում են որպես տրանսֆորմատոր: Հաղորդիչ կծիկի վրա մենք մի փոքր լարում և բարձր հոսանք ենք դնում (10Vrms և 15Arms): Դա ավարտվում է արտադրելով> 400Vrms կոնդենսատորի վրա, բայց շատ ավելի ցածր հոսանքով: Դա ռեզոնանսային սխեմաների կախարդանքն է: Ռեզոնանսային սխեմաները քանակական են «Q գործոնով»: 40 սմ տրամագծով հաղորդիչ կծիկում չափված Q գործակիցը մոտ 40 է, ինչը նշանակում է, որ դա բավականին արդյունավետ է:

Մենք մոդելավորեցինք և օպտիմալացրեցինք կծիկը Infolytica- ի 2-D magneto static simulator- ով: Այդ սիմուլյատորը մեզ տվեց յուրաքանչյուր կծիկի համար մոդելավորված ինդուկտիվություն և երկու կծիկների միջև փոխադարձ ինդուկտիվություն:

Մագնիսական մոդելավորված արժեքներ

• Փոխանցող կծիկ = 4.35 մՀ
• Ստացող կծիկ = 0.105 մՀ
• Փոխադարձ ինդուկտացիա = 9.87uH: K = 6.87e-3 (կծիկներն անջատված են 0.2 մ-ով)

Այնուհետև մենք վերցրինք այդ թվերը և դրանք սնուցեցինք SPICE- ով `էլեկտրական բնութագրերը մոդելավորելու համար:

Կարող եք ներբեռնել կցված մոդելավորման ֆայլերը և փորձել կատարել ձեր օպտիմալացումներն ու չափումները:

Կցված են նաև դաշտային գծապատկերներ, որոնք ցույց են տալիս ոլորունների արտադրած մագնիսական դաշտը: Հետաքրքիր է, որ չնայած մենք մեծ ուժ ենք տալիս, բացարձակ դաշտերը բավականին փոքր են (milliTesla- ի տիրույթում): Դա պայմանավորված է նրանով, որ դաշտերը տարածված են մեծ մակերևույթի վրա: Այսպիսով, եթե մագնիսական դաշտը գումարենք (միացնենք) մեծ մակերևույթի վրա, դա էական կլինի: Բայց հատորի ցանկացած պահի դա փոքր է: Որպես կողմնակի նշում, ահա թե ինչու տրանսֆորմատորներն օգտագործում են երկաթյա միջուկներ, այնպես որ մագնիսական դաշտը կենտրոնանում է մեկ տարածքում: