Transfert d'alimentation sans fil de base : 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Il y a environ cent ans, un scientifique fou bien en avance sur son temps a créé un laboratoire à Colorado Springs. Il était rempli de la technologie la plus excentrique, allant des transformateurs massifs aux tours radio en passant par les bobines d'étincelles qui généraient des boulons d'électricité de plusieurs dizaines de pieds de long. Le laboratoire a pris des mois à mettre en place, a représenté un investissement important et a été financé par un homme qui n'était pas exactement connu pour être particulièrement riche. Mais quel était le but de la chose ? Tout simplement, le scientifique fou avait pour objectif de développer une méthode de transmission de l'électricité directement dans l'air. L'homme pionnier imaginait un monde dans lequel nous n'aurions pas besoin de dizaines de milliers de kilomètres de lignes électriques, pas besoin de millions de tonnes de fil de cuivre, et pas besoin de transformateurs et de compteurs de puissance coûteux.

Le célèbre inventeur Nikola Tesla était un homme dont l'éclat a fait avancer la science de l'électricité et du magnétisme de plusieurs années. Des inventions telles que le moteur à courant alternatif, les machines radiocommandées et l'infrastructure électrique moderne peuvent toutes lui être attribuées. Pourtant, malgré sa profonde influence, Tesla n'a jamais réussi à développer un moyen de transmission d'énergie sans fil dans son laboratoire du Colorado. Ou s'il le faisait, c'était soit peu pratique, soit il manquait simplement des moyens de le développer jusqu'à la maturité. Néanmoins, son héritage inventif perdure, et bien que nous ne soyons peut-être pas libérés du fardeau des réseaux électriques massifs aujourd'hui, nous avons la technologie pour envoyer de l'énergie sur de courtes distances sans fils. En fait, une telle technologie est facilement disponible dans un magasin d'électronique près de chez vous.

Dans ce Instructable, nous allons concevoir et construire nos propres dispositifs de transfert de puissance sans fil miniatures.

Étape 1: Matériaux

Relativement peu de matériaux sont nécessaires pour construire cet appareil simple. Ils sont listés ci-dessous.

1. Une lampe fluorescente à piles. Ceux-ci peuvent être achetés au Wal-Mart local, au Dollar General ou à la quincaillerie pour quelques dollars seulement. N'importe lequel d'entre eux fera l'affaire, mais faites de votre mieux pour en choisir un dans lequel vous pouvez facilement atteindre et détacher le tube fluorescent de sa douille.

2. Fil magnétique émaillé. Vous aurez besoin de plusieurs dizaines de pieds de fil pour ce projet. Plus vous en avez, mieux c'est. De plus, il est préférable d'utiliser un fil plus fin, car plus de fil emballé dans un espace plus petit équivaudra à une plus grande portée et efficacité. Mon choix de fil ici n'est pas idéal - je préfèrerais qu'il soit plus fin - mais c'était tout ce que j'avais sous la main lorsque j'ai conçu ce projet.

3. Fil de cuivre de rechange. Ce n'est pas nécessaire, mais cela aide beaucoup. S'il vous arrive d'avoir des pinces crocodiles (de préférence quatre d'entre elles), vous êtes encore en meilleure forme.

4. Une LED. N'importe quelle LED fera l'affaire, mais pour cette application, plus lumineuse est généralement meilleure. La couleur n'a pas d'importance, car la tension fournie par l'appareil sera plus que suffisante pour allumer n'importe quelle couleur de LED. Les résistances ne sont pas nécessaires.

5. (Non illustré) - Du papier de verre, une pile C ou D et un briquet. Ces éléments ne sont pas nécessaires à la réussite du projet, mais ils vous seront utiles lors de la construction des différentes pièces du dispositif d'alimentation sans fil.

Étape 2: La bobine primaire

Pour commencer, commencez par prendre une section de fil magnétique (de vingt à cinquante pieds, selon l'épaisseur du fil) et enroulez-la en une bobine. C'est là qu'une batterie C ou D est utile, car vous pouvez simplement enrouler le fil autour d'elle à plusieurs reprises. Essayez de rendre votre bobine aussi nette que possible. De plus, assurez-vous de retirer complètement et soigneusement l'isolant en émail à chaque extrémité de votre serpentin. Cela peut nécessiter un briquet pour brûler l'isolant (comme le montre l'image), ainsi que du papier de verre pour l'enlever complètement.

Lorsque vous avez terminé avec la bobine, faites-la glisser hors de la batterie (ou laissez-la sur ce que vous l'avez enroulée; dans mon cas, j'ai utilisé une bobine restante d'un projet précédent) et attachez-la à l'aide de ruban adhésif ou d'attaches. La dernière chose que vous voulez dans ce cas est une bobine de fil qui se défait rapidement. S'il se défait, il s'emmêlera, se nouera et pourrait même devenir inutilisable. Pour éviter que cela ne se produise, maintenez les deux extrémités saillantes du fil contre la bobine pendant que vous la fixez.

Étape 3: La bobine secondaire

La bobine secondaire, comme la bobine principale, peut être n'importe quelle longueur de fil (de préférence plus de 20 pieds, encore une fois), et n'a pas besoin d'être du même type ou de la même épaisseur. Cependant, tout comme la bobine principale, elle doit être constituée d'un fil magnétique recouvert d'émail, l'isolation doit être retirée à chaque extrémité et elle doit avoir à peu près la même taille et la même forme que votre première bobine.

Lorsque vous avez terminé la bobine secondaire, attachez-la, puis attachez-y votre LED. C'est là que le fil de rechange et/ou les pinces crocodiles commencent à être utiles. J'ai eu la chance d'avoir une bobine suffisamment fine pour que je puisse simplement enrouler le fil autour des fils de la LED, mais si ma bobine avait été faite d'un fil plus épais (comme l'était le principal), il aurait été préférable de fixer le LED à l'aide d'un fil de cuivre plus fin ou de clips.

En fin de compte, peu importe de quel côté de la LED est attaché à quel fil de la bobine, tant que les deux extrémités de la bobine sont fermement et solidement connectées aux bornes de l'ampoule.

Étape 4: Câblage de tout

Si vous ne l'avez pas déjà fait, retirez l'ampoule fluorescente de votre lampe à piles et repérez les bornes qui étaient précédemment connectées à l'ampoule. Assurez-vous à ce stade d'éteindre l'appareil. Le courant n'est pas assez fort pour être mortel, mais il peut vous donner un choc assez douloureux si vous touchez des fils nus aux deux bornes en même temps.

Une fois que vous avez localisé les bornes, connectez-y votre bobine principale, en connectant un fil à une borne et l'autre fil à l'autre borne. Assurez-vous d'avoir une connexion sécurisée. Les pinces crocodiles peuvent faire des merveilles ici, mais si vous n'en avez pas (comme moi), vous pouvez coincer de gros boulons dans les bornes, ou vous pouvez même attacher du papier d'aluminium en boule aux extrémités de votre bobine, puis les coller dans les connexions. Quelle que soit la manière dont vous procédez, assurez-vous simplement que votre connexion est stable et stable.

En ce qui concerne la bobine secondaire, vous n'avez pas besoin de faire grand-chose, sauf pour vous assurer qu'elle est bien connectée à la LED.

Étape 5: Le circuit en action

Il ne nous reste plus qu'à l'allumer ! En vous assurant une fois de plus que toutes vos connexions sont bonnes, posez la bobine secondaire sur la bobine principale et basculez l'interrupteur pour allumer la «lumière». Vous devriez voir votre LED prendre vie. S'il ne s'allume pas, vérifiez à nouveau vos connexions. Il s'agit d'un projet assez indulgent, et il ne vous faudra donc probablement pas longtemps pour résoudre la source de votre problème.

Au fur et à mesure que vous expérimentez le circuit, vous remarquerez que vous pouvez retirer votre bobine secondaire de la bobine principale et que la LED restera toujours allumée. Cela prouve que vous transférez de l'énergie « sans fil ». Essayez de glisser des papiers, un livre ou tout autre objet non conducteur entre vos deux bobines. Dans la plupart des cas (sauf si vous avez un livre très épais), la LED doit rester allumée. Dans ma propre expérience personnelle avec d'autres versions de ce projet, j'ai pu placer la bobine secondaire jusqu'à six à huit pouces du primaire et toujours voir une faible lueur provenant de la LED.

Étape 6: Comment ça marche

Essentiellement, cet appareil est ce que nous appellerions un transformateur à noyau d'air. Les transformateurs normaux (comme ceux sur les poteaux électriques, ceux trouvés dans les chargeurs de téléphone, etc.) se composent de deux ou plusieurs bobines de fil enroulées autour d'un morceau de fer. Lorsque le courant alternatif (AC) passe à travers une bobine, il crée un champ magnétique à commutation rapide dans le fer, qui induit ensuite un courant dans la deuxième bobine de fil. C'est le même principe sur lequel fonctionnent les générateurs électriques - qu'un champ magnétique en mouvement fera bouger les électrons dans un fil.

Notre appareil fonctionne de manière très similaire (bien que légèrement différente). Il s'avère que chaque lampe fluorescente à piles contient un petit circuit qui prend le courant continu basse tension (courant continu) des piles et l'élève à une tension beaucoup plus élevée, quelque part de l'ordre de quelques centaines. volts. Sans cette haute tension, les tubes fluorescents seraient incapables de fonctionner. Afin de générer cette tension plus élevée, cependant, notre circuit de commande de lumière fluorescente doit convertir le courant continu continu d'une batterie en une autre forme d'électricité connue sous le nom de courant continu pulsé. Le courant continu pulsé agit de la même manière que l'électricité alternative dans un transformateur - la nature « pulsée » du courant crée essentiellement un champ magnétique dans le fil qui s'effondre et se reforme des milliers de fois par seconde. Ce courant continu pulsé permet à un minuscule transformateur intégré dans le circuit d'augmenter la puissance de six ou douze volts à plusieurs centaines. Mais en raison de la façon dont fonctionne l'alimentation électrique, l'électricité aux bornes « pulse » à un rythme de plusieurs milliers de fois par seconde. Nous pouvons essentiellement dire que l'électricité à haute tension qui sort de l'appareil est « bourdonnante ».

Lorsque ce courant continu pulsé est introduit dans notre bobine primaire, il transforme la bobine en un électro-aimant qui projette un champ magnétique changeant rapidement. Lorsque nous rapprochons notre bobine secondaire de la bobine primaire, un courant y est généré à cause du champ magnétique pulsé. Ce courant traverse ensuite la LED, la faisant s'allumer. Plus le secondaire est éloigné de la bobine primaire, moins le champ magnétique a d'effet sur lui et moins de courant est généré. De même, cet effet peut être « contré » en ajoutant plus de fil. Plus de fil signifie plus de magnétisme dans la bobine primaire, et plus de fil dans la bobine secondaire signifie qu'une plus grande partie de ce champ magnétique peut être capturée.

Pour cette raison, nous pouvons appeler notre projet un "transformateur à noyau d'air" car nous construisons un appareil qui a deux bobines - une primaire et une secondaire - et fonctionne à partir de champs magnétiques pulsés. Cependant, contrairement aux transformateurs traditionnels qui utilisent le fer pour « transmettre » le champ magnétique d'une bobine à une autre, le nôtre n'a rien pour transporter le champ magnétique. Ainsi, nous disons qu'il a un "noyau d'air". Pour résumer, ce petit appareil simple n'est qu'une vision différente d'une technologie aussi courante que les nuages dans le ciel.

Profitez de votre appareil de transfert d'énergie sans fil et merci de votre lecture !