Transfer Daya Nirkabel Dasar: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

Sekitar seratus tahun yang lalu, seorang ilmuwan gila jauh di depan zamannya mendirikan sebuah laboratorium di Colorado Springs. Itu dipenuhi dengan teknologi paling eksentrik, mulai dari transformator besar hingga menara radio hingga koil percikan yang menghasilkan baut listrik sepanjang puluhan kaki. Laboratorium membutuhkan waktu berbulan-bulan untuk didirikan, mewakili investasi yang signifikan, dan dibiayai oleh seorang pria yang tidak dikenal sebagai orang yang sangat kaya. Tapi apa tujuan dari benda itu? Sederhananya, ilmuwan gila itu bertujuan untuk mengembangkan metode transmisi listrik langsung melalui udara. Pria perintis itu membayangkan sebuah dunia di mana kita tidak membutuhkan kabel listrik sepanjang puluhan ribu mil, tidak perlu jutaan ton kawat tembaga, dan tidak perlu trafo dan meteran listrik yang mahal.

Penemu terkenal Nikola Tesla adalah seorang pria yang kecemerlangannya mendorong ilmu listrik dan magnet ke depan selama bertahun-tahun. Penemuan-penemuan seperti motor AC, mesin yang dikendalikan radio, dan infrastruktur tenaga modern semuanya dapat ditelusuri kembali kepadanya. Namun terlepas dari pengaruhnya yang besar, Tesla tidak pernah berhasil mengembangkan alat transmisi daya tanpa kabel di labnya di Colorado. Atau jika dia melakukannya, itu tidak praktis atau dia hanya tidak memiliki sarana untuk mengembangkannya menjadi kedewasaan. Namun, warisan inventifnya tetap hidup, dan meskipun kita mungkin tidak bebas dari beban jaringan listrik besar-besaran hari ini, kita memiliki teknologi untuk mengirim daya jarak pendek tanpa kabel. Bahkan, teknologi seperti itu sudah tersedia di toko elektronik di dekat Anda.

Dalam Instruksi ini, kami akan merancang dan membangun perangkat transfer daya nirkabel mini kami sendiri.

Langkah 1: Bahan

Relatif sedikit bahan yang dibutuhkan untuk membangun perangkat sederhana ini. Mereka tercantum di bawah ini.

1. Lampu neon bertenaga baterai. Ini dapat dibeli di Wal-Mart setempat, Dollar General, atau toko perangkat keras hanya dengan beberapa dolar. Salah satu dari mereka akan melakukannya, tetapi cobalah yang terbaik untuk memilih satu di mana Anda dapat dengan mudah menjangkau dan melepaskan tabung fluoresen dari soketnya.

2. Kawat magnet berlapis enamel. Anda akan membutuhkan beberapa puluh kaki kawat untuk proyek ini. Semakin banyak yang Anda miliki, semakin baik. Selain itu, sebaiknya gunakan kawat yang lebih tipis, karena lebih banyak kawat yang dikemas ke dalam ruang yang lebih kecil akan menghasilkan jangkauan dan efisiensi yang lebih besar. Pilihan kawat saya di sini tidak ideal - saya lebih suka kawat yang lebih tipis - tetapi hanya itu yang saya miliki ketika saya merancang proyek ini.

3. Kawat tembaga cadangan. Ini tidak perlu, tetapi sangat membantu. Jika Anda memiliki klip buaya (sebaiknya empat di antaranya), Anda berada dalam kondisi yang lebih baik.

4. Sebuah LED. LED apa pun akan berhasil, tetapi untuk aplikasi ini, lebih terang umumnya lebih baik. Warna tidak masalah, karena tegangan yang disuplai oleh perangkat akan lebih dari cukup untuk menyalakan warna LED apa pun. Resistor tidak diperlukan.

5. (Tidak digambarkan) - Amplas, baterai sel C atau D, dan korek api. Hal-hal ini tidak diperlukan untuk keberhasilan proyek, tetapi mereka akan berguna saat Anda membangun berbagai bagian dari perangkat daya nirkabel.

Langkah 2: Kumparan Primer

Untuk memulai, mulailah dengan mengambil bagian dari kawat magnet (di mana saja dari dua puluh hingga lima puluh kaki, tergantung pada ketebalan kawat) dan melilitkannya menjadi sebuah kumparan. Di sinilah baterai C atau D berguna, karena Anda cukup membungkus kabel di sekitarnya berulang kali. Cobalah untuk membuat koil Anda serapi mungkin. Selain itu, pastikan Anda melepas insulasi enamel secara menyeluruh dan menyeluruh di setiap ujung kumparan Anda. Ini mungkin memerlukan pemantik api untuk membakar insulasi (seperti yang ditunjukkan pada gambar), serta amplas untuk melepaskannya sepenuhnya.

Ketika Anda selesai dengan koil, geser dari baterai (atau biarkan apa pun yang Anda bungkus; dalam kasus saya, saya menggunakan gulungan sisa dari proyek sebelumnya) dan mengikatnya menggunakan pita atau ikatan zip. Hal terakhir yang Anda inginkan dalam kasus ini adalah gulungan kawat yang terurai dengan cepat. Jika terurai, itu akan kusut, kusut, dan bahkan mungkin tidak dapat digunakan. Untuk mencegah hal ini terjadi, pegang kedua ujung kabel yang menonjol ke koil saat Anda mengencangkannya.

Langkah 3: Kumparan Sekunder

Kumparan sekunder, seperti yang utama, dapat berupa kawat apa saja (sebaiknya lebih panjang dari 20 kaki, sekali lagi), dan tidak perlu jenis atau ketebalan yang sama. Namun, sama seperti kumparan primer, kumparan harus terbuat dari kawat magnet berlapis enamel, isolasi harus dilepas dari setiap ujungnya, dan ukurannya kira-kira sama dan bentuknya seperti kumparan pertama Anda.

Setelah Anda menyelesaikan kumparan sekunder, ikat dan pasang LED Anda ke sana. Di sinilah kawat cadangan dan/atau klip buaya mulai berguna. Saya cukup beruntung memiliki kumparan yang cukup tipis sehingga saya bisa membungkus kabel di sekitar kabel LED, tetapi jika kumparan saya terbuat dari kawat yang lebih tebal (seperti yang utama), akan lebih baik untuk memasangnya. LED ke sana menggunakan kawat atau klip tembaga yang lebih tipis.

Di penghujung hari, tidak masalah sisi LED mana yang terpasang ke ujung koil mana, selama kedua ujung koil terhubung dengan kuat dan aman ke terminal bohlam.

Langkah 4: Menghubungkan Semuanya

Jika Anda belum melakukannya, lepaskan bohlam neon dari lampu yang dioperasikan dengan baterai dan temukan terminal yang sebelumnya terhubung ke bohlam. Pastikan pada titik ini untuk mematikan perangkat. Arusnya tidak cukup kuat untuk mematikan, tetapi dapat memberi Anda kejutan yang cukup menyakitkan jika Anda menyentuh kabel telanjang ke kedua terminal secara bersamaan.

Setelah Anda menemukan terminal, sambungkan koil utama Anda ke terminal tersebut, sambungkan satu kabel ke satu terminal dan kabel lainnya ke terminal lainnya. Pastikan Anda memiliki koneksi yang aman. Klip buaya dapat bekerja dengan sangat baik di sini, tetapi jika Anda tidak memilikinya (seperti saya), Anda dapat memasukkan baut besar ke dalam terminal, atau Anda bahkan dapat menempelkan aluminium foil yang digulung ke ujung koil Anda dan kemudian menempelkannya ke dalam koneksi. Bagaimanapun Anda melakukan ini, pastikan koneksi Anda stabil dan stabil.

Beralih ke kumparan sekunder, Anda tidak perlu berbuat banyak kecuali memastikan bahwa itu terhubung dengan aman ke LED.

Langkah 5: Sirkuit beraksi

Yang tersisa untuk kita lakukan adalah menyalakannya! Pastikan sekali lagi bahwa semua koneksi Anda baik, letakkan kumparan sekunder di atas kumparan primer dan putar sakelar untuk menyalakan 'lampu'. Anda akan melihat LED Anda menjadi hidup. Jika tidak menyala, periksa koneksi Anda lagi. Ini adalah proyek yang cukup memaafkan, sehingga kemungkinan besar Anda tidak akan membutuhkan waktu lama untuk memecahkan masalah sumber masalah Anda.

Saat Anda bereksperimen dengan rangkaian, Anda harus memperhatikan bahwa Anda dapat mengangkat kumparan sekunder Anda dari kumparan primer dan LED akan tetap menyala. Ini membuktikan bahwa Anda sedang mentransfer daya secara 'nirkabel'. Coba geser beberapa kertas, buku, atau benda non-konduktif lainnya di antara dua gulungan Anda. Dalam kebanyakan kasus (kecuali jika Anda memiliki buku yang sangat tebal), LED harus tetap menyala. Dalam pengalaman pribadi saya dengan bangunan lain dari proyek ini, saya telah dapat menempatkan kumparan sekunder sejauh enam hingga delapan inci dari primer dan masih melihat cahaya redup yang berasal dari LED.

Langkah 6: Cara Kerjanya

Intinya, perangkat ini adalah apa yang kita sebut transformator inti-udara. Trafo normal (seperti yang ada di tiang listrik, yang ada di pengisi daya telepon, dll.) terdiri dari dua atau lebih gulungan kawat yang dililitkan pada sepotong besi. Ketika daya arus bolak-balik (AC) dilewatkan melalui satu kumparan, itu menciptakan medan magnet yang beralih cepat di setrika, yang kemudian menginduksi arus di kumparan kedua kawat. Ini adalah prinsip yang sama yang digunakan generator listrik - bahwa medan magnet yang bergerak akan menyebabkan elektron bergerak dalam kawat.

Perangkat kami bekerja dengan cara yang sangat mirip (walaupun sedikit berbeda). Ternyata, setiap lampu neon yang dioperasikan dengan baterai memiliki sirkuit kecil di dalamnya yang mengambil tegangan rendah DC (arus searah) dari baterai dan menaikkannya ke tegangan yang jauh lebih tinggi, di suatu tempat di urutan beberapa ratus volt. Tanpa tegangan tinggi ini, tabung neon tidak akan dapat beroperasi. Untuk menghasilkan tegangan yang lebih tinggi ini, bagaimanapun, sirkuit penggerak lampu neon kami perlu mengubah daya DC yang stabil dari baterai menjadi bentuk listrik lain yang dikenal sebagai DC berdenyut. DC berdenyut bertindak sama seperti listrik AC dalam transformator - sifat 'berdenyut' dari arus pada dasarnya menciptakan medan magnet di kawat yang runtuh dan berubah ribuan kali setiap detik. DC yang berdenyut ini memungkinkan transformator kecil yang tertanam di sirkuit untuk meningkatkan daya dari enam atau dua belas volt menjadi beberapa ratus. Tetapi karena cara kerja catu daya, listrik di terminal 'berdenyut' dengan kecepatan beberapa ribu kali per detik. Kita pada dasarnya dapat mengatakan bahwa listrik tegangan tinggi yang keluar dari perangkat 'berdengung.'

Ketika daya DC yang berdenyut ini diumpankan ke kumparan utama kami, ia mengubah kumparan menjadi elektromagnet yang memproyeksikan medan magnet yang berubah dengan cepat. Saat kita mendekatkan kumparan sekunder ke kumparan primer, arus dihasilkan di dalamnya karena medan magnet yang berdenyut. Arus ini kemudian melewati LED, menyebabkannya menyala. Semakin jauh dari kumparan primer yang didapat sekunder, semakin sedikit efek medan magnet padanya, dan semakin sedikit arus yang dihasilkan. Demikian juga, efek ini dapat 'dilawan' dengan menambahkan lebih banyak kawat. Lebih banyak kawat berarti lebih banyak magnet di kumparan primer, dan lebih banyak kawat di kumparan sekunder berarti lebih banyak medan magnet yang dapat ditangkap.

Karena itu, kami dapat menyebut proyek kami sebagai 'transformator inti udara' karena kami sedang membangun perangkat yang memiliki dua kumparan - primer dan sekunder - dan bekerja dari medan magnet yang berdenyut. Namun, tidak seperti transformator tradisional yang menggunakan besi untuk 'menghantarkan' medan magnet dari satu kumparan ke kumparan lainnya, milik kita tidak memiliki apa pun untuk membawa medan magnet. Jadi, kami mengatakan bahwa ia memiliki 'inti udara.' Singkatnya, perangkat kecil dan sederhana ini berbeda dengan teknologi yang biasa seperti awan di langit.

Nikmati perangkat transfer daya nirkabel Anda, dan terima kasih telah membaca!