Transferencia de energía inalámbrica básica: 6 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Hace unos cien años, un científico loco muy adelantado a su tiempo estableció un laboratorio en Colorado Springs. Estaba lleno de la tecnología más excéntrica, desde transformadores masivos hasta torres de radio y bobinas de chispas que generaban rayos de electricidad de decenas de pies de largo. El laboratorio tardó meses en instalarse, representó una inversión significativa y fue financiado por un hombre que no era exactamente conocido por ser particularmente rico. Pero, ¿cuál era el propósito de la cosa? En pocas palabras, el científico loco tenía como objetivo desarrollar un método para transmitir electricidad directamente a través del aire. El hombre pionero estaba imaginando un mundo en el que no tendríamos necesidad de decenas de miles de millas de líneas eléctricas, no necesitaríamos millones de toneladas de alambre de cobre y no necesitaríamos transformadores y medidores de potencia costosos.

El reconocido inventor Nikola Tesla fue un hombre cuya brillantez impulsó la ciencia de la electricidad y el magnetismo durante muchos años. Invenciones como el motor de CA, las máquinas controladas por radio y la infraestructura de energía moderna se remontan a él. Sin embargo, a pesar de su profunda influencia, Tesla nunca logró desarrollar un medio de transmisión de energía sin cables en su laboratorio en Colorado. O si lo hizo, no era práctico o simplemente carecía de los medios para desarrollarlo hasta la madurez. Sin embargo, su legado inventivo sigue vivo, y aunque es posible que no estemos libres de la carga de las redes eléctricas masivas hoy en día, tenemos la tecnología para enviar energía a distancias cortas sin cables. De hecho, esta tecnología está disponible en una tienda de electrónica cercana.

En este Instructable, diseñaremos y construiremos nuestros propios dispositivos de transferencia de energía inalámbricos en miniatura.

Paso 1: Materiales

Se requieren relativamente pocos materiales para construir este simple dispositivo. Se enumeran a continuación.

1. Una luz fluorescente a pilas. Estos se pueden comprar en Wal-Mart, Dollar General o ferretería local por unos pocos dólares. Cualquiera de ellos servirá, pero haga todo lo posible para elegir uno en el que pueda alcanzar fácilmente y desconectar el tubo fluorescente de su enchufe.

2. Alambre magnético recubierto de esmalte. Necesitará varias docenas de pies de cable para este proyecto. Cuanto más tengas, mejor. Además, es mejor usar un cable más delgado, ya que más cable empaquetado en un espacio más pequeño equivale a un mayor alcance y eficiencia. Mi elección de cable aquí no es ideal, preferiría que fuera más delgado, pero era todo lo que tenía a mano cuando diseñé este proyecto.

3. Alambre de cobre de repuesto. Esto no es necesario, pero ayuda mucho. Si tiene pinzas de cocodrilo (preferiblemente cuatro), está en mejor forma.

4. Un LED. Cualquier LED funcionará, pero para esta aplicación, más brillante generalmente es mejor. El color no importa, ya que el voltaje suministrado por el dispositivo será más que suficiente para iluminar cualquier color de LED. No se requieren resistencias.

5. (Sin imagen) - Papel de lija, una batería de celda C o D y un encendedor. Estas cosas no son necesarias para el éxito del proyecto, pero serán útiles a medida que construya las distintas piezas del dispositivo de alimentación inalámbrico.

Paso 2: la bobina primaria

Para comenzar, comience tomando una sección de alambre magnético (de seis a quince pies, dependiendo del grosor del alambre) y enrósquelo en una bobina. Aquí es donde una batería C o D es útil, ya que simplemente puede enrollar el cable alrededor de ella repetidamente. Trate de hacer su bobina lo más ordenada posible. Además, asegúrese de quitar completa y completamente el aislamiento de esmalte en cada extremo de su bobina. Esto puede requerir un encendedor para quemar el aislamiento (como se muestra en la imagen), así como papel de lija para quitarlo por completo.

Cuando haya terminado con la bobina, deslícela fuera de la batería (o déjela en lo que sea que la envolvió; en mi caso usé un carrete sobrante de un proyecto anterior) y átela con cinta adhesiva o bridas. Lo último que desea en este caso es una bobina de alambre que se desenreda rápidamente. Si se deshace, se enredará, se anudará e incluso se volverá inutilizable. Para evitar que esto suceda, sostenga ambos extremos sobresalientes del cable contra la bobina mientras lo asegura.

Paso 3: la bobina secundaria

La bobina secundaria, como la primaria, puede ser de cualquier longitud de cable (preferiblemente más de 20 pies, una vez más), y no necesita ser del mismo tipo o grosor. Sin embargo, al igual que la bobina primaria, debe estar hecha de alambre magnético recubierto de esmalte, debe quitarse el aislamiento de cada extremo y debe ser aproximadamente del mismo tamaño y forma que la primera bobina.

Cuando haya completado la bobina secundaria, átela y luego conecte su LED a ella. Aquí es donde el alambre de repuesto y / o las pinzas de cocodrilo comienzan a ser útiles. Tuve la suerte de tener una bobina que era lo suficientemente delgada como para poder envolver el cable alrededor de los cables del LED, pero si mi bobina hubiera estado hecha de un cable más grueso (como el principal), hubiera sido mejor conectar el LED con alambre o clips de cobre más delgados.

Al final del día, no importa qué lado del LED se conecte a qué cable de la bobina, siempre que los dos extremos de la bobina estén conectados de manera firme y segura a los terminales de la bombilla.

Paso 4: cableado todo

Si aún no lo ha hecho, retire la bombilla fluorescente de la luz que funciona con pilas y localice los terminales que estaban conectados previamente a la bombilla. Asegúrese en este punto de apagar el dispositivo. La corriente no es lo suficientemente fuerte como para ser mortal, pero puede darte un golpe bastante doloroso si tocas cables desnudos en ambos terminales al mismo tiempo.

Una vez que haya localizado los terminales, conecte su bobina primaria a ellos, conectando un cable a un terminal y el otro cable al otro terminal. Asegúrese de tener una conexión segura. Las pinzas de cocodrilo pueden hacer maravillas aquí, pero si no tiene ninguna (como yo), puede colocar pernos grandes en los terminales, o incluso puede colocar papel de aluminio en forma de bola en los extremos de su bobina y luego pegarlos. en las conexiones. Independientemente de cómo lo haga, solo asegúrese de que su conexión sea estable y estable.

En cuanto a la bobina secundaria, no necesita hacer mucho, excepto para asegurarse de que esté bien conectada al LED.

Paso 5: El circuito en acción

¡Todo lo que nos queda por hacer es encenderlo! Asegurándose una vez más de que todas sus conexiones son buenas, coloque la bobina secundaria encima de la bobina primaria y gire el interruptor para encender la 'luz'. Debería ver cómo su LED cobra vida. Si no se enciende, vuelva a comprobar sus conexiones. Este es un proyecto bastante indulgente, por lo que es probable que no tarde mucho en solucionar el origen de su problema.

A medida que experimente con el circuito, debe notar que puede levantar la bobina secundaria de la bobina primaria y el LED seguirá encendido. Esto demuestra que está transfiriendo energía de forma "inalámbrica". Intente deslizar algunos papeles, un libro o cualquier otro objeto no conductor entre sus dos bobinas. En la mayoría de los casos (a menos que tenga un libro muy grueso), el LED debería permanecer encendido. En mi propia experiencia personal con otras versiones de este proyecto, he podido colocar la bobina secundaria a una distancia de seis a ocho pulgadas de la primaria y todavía veo un tenue resplandor proveniente del LED.

Paso 6: cómo funciona

En esencia, este dispositivo es lo que llamaríamos un transformador de núcleo de aire. Los transformadores normales (como los de los postes de energía, los que se encuentran en los cargadores de teléfonos, etc.) consisten en dos o más bobinas de alambre enrolladas alrededor de una pieza de hierro. Cuando la energía de corriente alterna (CA) pasa a través de una bobina, crea un campo magnético que cambia rápidamente en el hierro, que luego induce una corriente en la segunda bobina de alambre. Este es el mismo principio con el que funcionan los generadores eléctricos: un campo magnético en movimiento hará que los electrones se muevan en un cable.

Nuestro dispositivo funciona de manera muy similar (aunque ligeramente diferente). Resulta que cada luz fluorescente que funciona con baterías tiene un pequeño circuito que toma la CC de bajo voltaje (corriente continua) de las baterías y la aumenta a un voltaje mucho más alto, en algún lugar del orden de unos pocos cientos. voltios. Sin este alto voltaje, los tubos fluorescentes no podrían funcionar. Sin embargo, para generar este voltaje más alto, nuestro circuito de conducción de luz fluorescente necesita convertir la potencia continua de CC de una batería en otra forma de electricidad conocida como CC pulsada. La CC pulsada actúa de la misma manera que la electricidad CA en un transformador: la naturaleza 'pulsada' de la corriente crea esencialmente un campo magnético en el cable que se colapsa y se reforma miles de veces por segundo. Esta CC pulsante permite que un pequeño transformador incrustado en el circuito incremente la potencia de seis o doce voltios a varios cientos. Pero debido a la forma en que funciona el suministro de energía, la electricidad en los terminales está 'pulsando' a una velocidad de varios miles de veces por segundo. Básicamente, podemos decir que la electricidad de alto voltaje que sale del dispositivo está "zumbando".

Cuando esta potencia de CC pulsante se alimenta a nuestra bobina primaria, convierte la bobina en un electroimán que proyecta un campo magnético que cambia rápidamente. A medida que acercamos nuestra bobina secundaria a la primaria, se genera una corriente en ella debido al campo magnético pulsante. Esta corriente luego pasa a través del LED, provocando que se encienda. Cuanto más lejos de la bobina primaria esté la secundaria, menos efecto tendrá el campo magnético sobre ella y menos corriente se generará. Asimismo, este efecto se puede "contrarrestar" agregando más cable. Más cable significa más magnetismo en la bobina primaria, y más cable en la bobina secundaria significa que se puede capturar más de ese campo magnético.

Debido a esto, podemos llamar a nuestro proyecto un 'transformador de núcleo de aire' porque estamos construyendo un dispositivo que tiene dos bobinas, una primaria y una secundaria, y funciona con campos magnéticos pulsantes. Sin embargo, a diferencia de los transformadores tradicionales que utilizan hierro para "transmitir" el campo magnético de una bobina a otra, el nuestro no tiene nada para transportar el campo magnético. Por lo tanto, decimos que tiene un 'núcleo de aire'. En pocas palabras, este dispositivo pequeño y simple es solo una versión diferente de una tecnología tan común como las nubes en el cielo.

Disfrute de su dispositivo de transferencia de energía inalámbrico y gracias por leer.