হাই-রেঞ্জ ওয়্যারলেস পাওয়ার: 9 টি ধাপ (ছবি সহ)

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 08:02

একটি ওয়্যারলেস পাওয়ার ট্রান্সমিশন সিস্টেম তৈরি করুন যা একটি লাইট বাল্বকে বিদ্যুৎ দিতে পারে বা ফোনটি 2 ফুট পর্যন্ত চার্জ করতে পারে! এটি একটি ট্রান্সমিটিং কয়েল থেকে রিসিভিং কয়েলে চৌম্বকীয় ক্ষেত্র পাঠাতে একটি অনুরণনশীল কুণ্ডলী সিস্টেম ব্যবহার করে।

আমরা আমাদের গির্জায় ম্যাক্সওয়েলের চারটি মহান সমীকরণে একটি উপদেশের সময় এটি একটি ডেমো হিসাবে ব্যবহার করেছি! এটি দেখুন:

www.youtube.com/embed/-rgUhBGO_pY

ধাপ 1: আপনার প্রয়োজনীয় জিনিসগুলি

• 18 গেজ চৌম্বকীয় তারের। মনে রাখবেন যে আপনি নিয়মিত তার ব্যবহার করতে পারবেন না, আপনাকে চুম্বকীয় তার ব্যবহার করতে হবে (যার উপর খুব পাতলা এনামেল ইনসুলেশন রয়েছে)। একটি উদাহরণ এখানে অ্যামাজনে পাওয়া যায়:

  www.amazon.com/gp/product/B00BJMVK02

• একটি 6W (বা কম) এসি/ডিসি 12V Dimmable LED আলো বাল্ব। একটি উদাহরণ এখানে:

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

• 1uF ক্যাপাসিটার (ইলেক্ট্রোলাইটিক্স নয়, নন-পোলারাইজড হতে হবে)। আপনার এখানে কিছু পছন্দ আছে। আপনি যদি একটি কম শক্তি সংস্করণ তৈরি করেন, তাহলে আপনি রেডিও শ্যাক বা ফ্রাইস থেকে 250V 1uF ক্যাপাসিটার পেতে পারেন। আপনি যদি একটি উচ্চ ক্ষমতার সংস্করণ তৈরি করতে চান, তাহলে আপনাকে Digikey থেকে বিশেষ 560V ক্যাপাসিটার পেতে হবে।
• 0.47uF ক্যাপাসিটর (ইলেক্ট্রোলাইটিক্স নয়, নন-পোলারাইজড হতে হবে)
• এক ধরণের পাওয়ার এম্প্লিফায়ার। আমরা একটি 450W HI-FI পাওয়ার এম্প ব্যবহার করেছি। আপনি এটি থেকে একটি পিসি স্পিকার পর্যন্ত কিছু ব্যবহার করতে পারেন। আপনি যত বেশি শক্তি ব্যবহার করবেন, তত বেশি পরিসীমা আপনি এটি থেকে বেরিয়ে আসবেন।
• ঝাল এবং ঝাল লোহা। তার কাটার যন্ত্র
• পাতলা পাতলা কাঠের টুকরো এবং কিছু ছোট নখ (কুণ্ডলী ঘুরানোর জন্য ব্যবহৃত)
• কালো বৈদ্যুতিক টেপ
• টেপ এবং শাসক পরিমাপ
• ইনসুলেটেড তার
• হাতুড়ি

• পরিবর্তনশীল ফ্রিকোয়েন্সি এবং প্রশস্ততা সহ অডিও উৎস যা 8khz সাইন টোন তৈরি করে। এটি একটি পিসি, ল্যাপটপ বা ফোন ব্যবহার করা সহজভাবে অবাধে উপলব্ধ টোন জেনারেশন সফ্টওয়্যার এবং হেডফোন জ্যাকের সাথে সংযুক্ত। আমি এই সফ্টওয়্যারটির সাথে একটি ম্যাক ব্যবহার করেছি:

  code.google.com/p/audiotools/downloads/det… অথবা আপনি এই সফটওয়্যারটি একটি পিসির জন্য ব্যবহার করতে পারেন: যদি আপনার একটি (পরীক্ষা সরঞ্জামগুলির ব্যয়বহুল টুকরা) থাকে তবে আপনি একটি ফাংশন জেনারেটরও ব্যবহার করতে পারেন

NTE ক্যাপাসিটর পার্ট লিস্ট (লো পাওয়ার ভার্সনের জন্য)। আপনি ফ্রাইসে এই অংশগুলি পেতে পারেন।

3 x 1uF 50V ক্যাপাসিটর, NTE CML105M50 (লাইট বাল্ব এবং ছোট কুণ্ডলীর সাথে সংযুক্ত করতে)

1 x 0.47uF 50V ক্যাপাসিটর, NTE CML474M50 (হালকা বাল্ব এবং 1uF ক্যাপের সমান্তরাল ছোট কুণ্ডলীর সাথে সংযুক্ত করতে)

1 x 1uF 250V ক্যাপাসিটর, NTE MLR105K250 (বড় কুণ্ডলী সংযুক্ত করতে)

Digikey অর্ডার (উচ্চ ক্ষমতা সংস্করণের জন্য)

সংযুক্ত একটি ডিজিকি অংশ তালিকা যা আপনি উচ্চতর চালিত সংস্করণের জন্য ব্যবহার করতে পারেন। এই ক্যাপাসিটারগুলি 560V পর্যন্ত যায়, যা আপনাকে ~ 500W পরিবর্ধক ব্যবহার করতে দেয় এবং প্রায় দুই ফুট পরিসরে উঠতে দেয়। সংযুক্ত সংস্করণে কেবলমাত্র ন্যূনতম অংশগুলি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। যতক্ষণ আপনি একটি Digikey অর্ডার করছেন, কিছু ভুল অর্ডার করুন যদি আপনি একটি ভুল করেন বা একটিকে উড়িয়ে দেন (এটি টিভিএস সুরক্ষা ডায়োডের ক্ষেত্রে বিশেষভাবে সত্য, যা আমি কয়েকবার ধূমপান করেছি)।

ধাপ 2: কুণ্ডলী বায়ু তৈরি করুন

কয়েলগুলি বাতাস করার জন্য, তাদের চারপাশে ঘুরানোর জন্য আপনার একটি ফ্রেমের প্রয়োজন।

পাতলা পাতলা কাঠের একটি টুকরোতে, আপনাকে একটি সুনির্দিষ্ট 20 সেমি বৃত্ত এবং একটি সুনির্দিষ্ট 40 সেমি বৃত্ত আঁকতে একটি কম্পাস ব্যবহার করতে হবে।

হাতুড়ি নখ সমানভাবে বৃত্তের চারপাশে ফাঁকা। 20 সেমি বৃত্তের জন্য, আমি প্রায় 12 টি নখ ব্যবহার করেছি এবং 40 সেমি বৃত্তের জন্য, আমি 16 টি ব্যবহার করেছি। । সেই স্থানে, একটি নখের কাছাকাছি আরেকটি পেরেক হাতুড়ি, তারপর আরেকটি কয়েক ইঞ্চি দূরে।

ধাপ 3: 40 সেমি কুণ্ডলী 20 টার্ন দিয়ে এবং 20 সেমি কয়েল 15 টার্ন দিয়ে বাতাস করুন

আপনি প্রথমে বাইরের নখের তারের সাথে তারের সাথে নোঙ্গর করার জন্য কয়েকটি লুপ তৈরি করবেন, তারপর কুণ্ডলীর চারপাশে লুপটি শুরু করুন। নিশ্চিত করুন যে আপনি কয়েলের শুরুতে এবং শেষে প্রচুর পরিমাণে অতিরিক্ত তারের রেখেছেন। নিরাপদ থাকার জন্য 3 ফুট ছেড়ে দিন (ইলেকট্রনিক্সের সাথে যুক্ত হওয়ার জন্য আপনার এটির প্রয়োজন হবে)।

এটা আশ্চর্যজনকভাবে windings সংখ্যা ট্র্যাক রাখা কঠিন। আপনাকে সাহায্য করার জন্য একজন বন্ধুকে ব্যবহার করুন।

Windings সত্যিই টাইট করুন। যদি আপনি আলগা windings সঙ্গে শেষ, কুণ্ডলী একটি জগাখিচুড়ি হবে।

উইন্ডিংগুলিকে ক্রমানুসারে রাখা সত্যিই কঠিন (বিশেষ করে যদি আপনি 18 গেজ ওয়্যার ব্যবহার করেন, 24 ওয়্যার গেজ পরিচালনা করা সহজ কিন্তু অনেক বেশি ক্ষতি হয়)। তাই আপনি এটিকে বাতাসে আটকে রাখতে সাহায্য করার জন্য আপনার কয়েকজন লোকের প্রয়োজন হবে।

আপনি বাঁকগুলি শেষ করার পরে, আপনি কুণ্ডলী স্থির রাখার জন্য ইনলেট তার এবং আউটলেট তারের মোচড় দিতে চাইবেন। তারপরে কয়েলটি বেশ কয়েকটি জায়গায় বৈদ্যুতিক টেপ দিয়ে টেপ করুন।

যখন আপনি এই ধাপটি সম্পন্ন করবেন তখন আপনার দুটি কয়েল, 20 সেমি ব্যাসের একটি কুণ্ডলী এবং 15 টি বাঁক এবং 40 সেমি ব্যাসের একটি কুণ্ডলী এবং 20 টি বাঁক থাকা উচিত। কুণ্ডলীগুলি শক্তভাবে জখম করা উচিত এবং টেপ দিয়ে সুরক্ষিত করা উচিত। আপনি সেগুলি বাছাই করতে এবং সেগুলি সহজেই হ্যান্ডেল করতে সক্ষম হওয়া উচিত যাতে সেগুলি ভেঙে না যায় বা অনিচ্ছাকৃত না হয়।

ধাপ 4: 20cm কয়েলে লাইটবুল এবং ইলেকট্রনিক্স যুক্ত করুন

এরপরে, আপনি ছোট কুণ্ডলীর সাথে আলোর বাল্ব সংযুক্ত করতে যাচ্ছেন। আপনাকে তিনটি 1uf (1 microfarad, অথবা 1, 000nF ভিন্ন ভাবে বলা) এবং একটি 0.47uF (একটি ভিন্ন উপায় বলেছে, 470nF) ক্যাপাসিটারগুলিকে লাইট বাল্ব পোস্টে সোল্ডার করতে হবে। এটি মোট 3.47uF (ক্যাপাসিটারগুলি সমান্তরালভাবে যুক্ত হয়)। আপনি যদি উচ্চ ক্ষমতার সংস্করণটি করছেন, তাহলে আপনাকে ওভারভোল্টেজের বিরুদ্ধে সুরক্ষা হিসাবে লাইট বাল্ব পোস্টগুলির মধ্যে একটি 20V দ্বি -নির্দেশক টিভিএস ডায়োড বিক্রি করতে হবে।

আপনি ক্যাপাসিটারগুলিকে সোল্ডার করার পরে, আপনাকে কুণ্ডলীর তারের প্রান্তগুলিকে কুণ্ডলীর কেন্দ্র জুড়ে মোড়ানো দরকার। তারের আলোর বাল্ব সমর্থন করার জন্য যথেষ্ট শক্ত। আপনি ব্যাস জুড়ে তারের মোচড়ানোর পরে, আপনি কেবল তারের প্রান্তগুলি কেটে তাদের খোলা রেখে যাচ্ছেন।

তারপর আপনি পাকানো তারের কেন্দ্রে আলোর বাল্ব রাখবেন। আপনি টুইস্টগুলি টেনে আনবেন, যাতে প্রতিটি তারের লাইটবলের একটি টার্মিনাল স্পর্শ করে। তারপরে আপনি একটি ছুরি দিয়ে তারের এনামেলটি কেটে ফেলুন এবং তারপরে পরিষ্কার তারটি হালকা বাল্বের পোস্টগুলিতে বিক্রি করুন। নিশ্চিত করুন যে আপনি রোসিন কোর সোল্ডার ব্যবহার করেছেন। আপনি অতিরিক্ত রোসিন যোগ করতে চাইতে পারেন, যা এনামেলের বিট পরিষ্কার করতে সাহায্য করবে।

ধাপ 5: ইলেকট্রনিক্সে 40cm কুণ্ডলী সংযুক্ত করুন।

পরবর্তী আপনি 1cF ক্যাপাসিটরের 40cm কুণ্ডলী সংযোগ করতে হবে। এখানে দেখানো হয়েছে হাই পাওয়ার ভার্সন, যেখানে আমি 10x 0.1uF ক্যাপাসিটার সংযুক্ত করেছি সমান্তরালভাবে 1uF ক্যাপাসিটর (সমান্তরাল ক্যাপাসিটর অ্যাড আপ) করার জন্য। ক্যাপাসিটর কয়েল এবং পাওয়ার এম্প্লিফায়ার পজিটিভ আউটপুটের মধ্যে চলে যায়। কুণ্ডলীর অন্য দিকটি সরাসরি পাওয়ার এম্প্লিফায়ার GND- এ যায়।

ধাপ 6: একটি পাওয়ার এম্পের সাথে একটি সাইন ওয়েভ সোর্স সংযুক্ত করুন এবং এটি ব্যবহার করে দেখুন

শেষ ধাপ হল একটি সাইন ওয়েভ তৈরি করা। আপনি আপনার ফোন বা ল্যাপটপ বা ডেস্কটপে একটি ফাংশন জেনারেটর অ্যাপ ডাউনলোড করতে পারেন। অপারেশনের সেরা ফ্রিকোয়েন্সি খুঁজে পেতে আপনি পরীক্ষা করতে চাইবেন।

আপনি আপনার সাইন সোর্সকে অডিও পাওয়ার এম্পের সাথে সংযুক্ত করুন এবং তারপরে অডিও পাওয়ারাম্পকে 40 সেমি কয়েল এবং 1 ইউএফ ক্যাপাসিটরের সাথে সংযুক্ত করুন এবং তারপরে সবকিছুই কাজ করা উচিত!

আপনি যদি উচ্চ ক্ষমতার অডিও এম্প (100W বা তার বেশি) ব্যবহার করেন, তাহলে সাবধান! এটি +/- 500V এর বেশি উচ্চ ভোল্টেজ তৈরি করতে পারে। আমি একটি উচ্চ ভোল্টেজ স্কোপ দিয়ে পরীক্ষা করেছি যাতে আমি ক্যাপাসিটারগুলিকে উড়িয়ে দেব না। যদি আপনি একটি উন্মুক্ত সীসা স্পর্শ করেন তবে শক করাও সহজ।

এছাড়াও, যদি আপনি একটি উচ্চ ক্ষমতা অডিও amp ব্যবহার করেন, তাহলে আপনি 20cm কুণ্ডলী 40cm কুণ্ডলী খুব কাছাকাছি পেতে পারেন না। যদি তারা খুব কাছাকাছি থাকে তবে অতিরিক্ত শক্তির কারণে টিভিএস ডায়োড বা এলইডি লাইট বাল্ব জ্বলে উঠবে।

ধাপ 7: ওয়্যারলেস ফোন চার্জার তৈরি করুন

আপনি সহজেই সার্কিট পরিবর্তন করতে পারেন একটি ফোন চার্জ করতে। আমি একটি দ্বিতীয় 20 সেমি কুণ্ডলী তৈরি করেছি এবং তারপরে সমস্ত সার্কিটরি যুক্ত করেছি। একই 3.47uF ক্যাপাসিটর এবং TVS ডায়োড ব্যবহার করা হয়। এর পরে একটি ব্রিজ রেকটিফায়ার (Comchip P/N: CDBHM240L-HF), একটি 5V লিনিয়ার রেগুলেটর (ফেয়ারচাইল্ড LM7805CT), একটি 47uF ট্যানটালাম ক্যাপাসিটর। একটি উচ্চ ক্ষমতা পরিবর্ধক সঙ্গে, সার্কিট সহজে একটি দেড় ফুট দূরত্ব থেকে আপনার ফোন চার্জ করতে পারেন!

ধাপ 8: ফলাফল

পরিমাপ ভোল্টেজ বনাম দূরত্ব বক্ররেখা সংযুক্ত করা হয়।

নকশা পরিমাপ, এবং সিমুলেশন এবং তত্ত্বের সাথে তুলনা

40 সেমি কুণ্ডলী

• প্রধান কুণ্ডলী = 0.2 মি ব্যাসার্ধ, 0.4 মি ব্যাস। 18 গেজ তারের 20 windings
• তাত্ত্বিক প্রতিরোধ = 20.95e-3*(2*পাই*0.2*20+0.29*2) = 0.5387 ওহম
• প্রকৃত প্রতিরোধ = 0.609 ohms তত্ত্ব থেকে ভিন্নতা: +13%
• সিমুলেটেড ইনডাক্টেন্স = 0.435mH প্রকৃত আবেশ: 0.49mH সিমুলেশন থেকে বৈচিত্র: +12%

20 সেমি কুণ্ডলী

• কুণ্ডলী পান = 0.1 মি ব্যাসার্ধ 0.2 মি ব্যাস 18 গেজ ওয়্যার 15 উইন্ডিংস
• তাত্ত্বিক প্রতিরোধ = (2*পাই*0.1*15+0.29*2)*0.0209 = 0.2091
• প্রকৃত প্রতিরোধ = 0.2490। সিমুলেশন থেকে পার্থক্য: +19%
• সিমুলেটেড ইনডাক্টেন্স = 0.105mH প্রকৃত প্রবর্তন = 0.1186mH সিমুলেশন থেকে বৈচিত্র: +12%

ধাপ 9: সিমুলেশন, অপ্টিমাইজেশন এবং আলোচনা

কিভাবে আমরা নকশা নকল

আমরা নকশাটি একটি 2-ডি ম্যাঙ্গেটোস্ট্যাটিক সিমুলেটর এবং স্পাইস সহ নকশাটি অনুকূলিত করেছি।

আমরা ইনফোলিটিকা নামক বিনামূল্যে 2-ডি ম্যাঙ্গেটোস্ট্যাটিক সিমুলেটর ব্যবহার করেছি। আপনি এখানে বিনামূল্যে ডাউনলোড করতে পারেন:

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

আমরা LTSPICE নামক বিনামূল্যে SPICE সিমুলেটর ব্যবহার করেছি। আপনি এখানে এটা ডাউনলোড করতে পারেন:

www.linear.com/designtools/software/

উভয় সিমুলেটরের জন্য ডিজাইন ফাইল সংযুক্ত করা হয়েছে।

আলোচনা

এই নকশাটি অনুরণিত ম্যাগনেটোস্ট্যাটিক পাওয়ার ট্রান্সমিশন ব্যবহার করে। অডিও পাওয়ার এমপি একটি বৈদ্যুতিক স্রোত তৈরি করে যা ট্রান্সমিটিং কয়েলের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয় এবং একটি দোলনচুম্বকীয় ক্ষেত্র তৈরি করে। সেই চুম্বকীয় ক্ষেত্র গ্রহনকারী কুণ্ডলী দ্বারা প্রাপ্ত হয়, এবং একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে পরিণত হয়। তত্ত্বগতভাবে, আমরা এটি কোনও উপাদান ছাড়াই করতে পারি (যেমন কোন ক্যাপাসিটর নেই)। যাইহোক, দক্ষতা অত্যন্ত কম। আমরা প্রথমে একটি সহজ নকশা তৈরি করতে চেয়েছিলাম যা শুধুমাত্র কয়েল এবং অন্য কোন উপাদান ব্যবহার করত না, তবে বিদ্যুতের দক্ষতা এতই খারাপ ছিল যে এটি LED চালু করতে পারত না। সুতরাং আমরা একটি অনুরণন ব্যবস্থায় চলে গেলাম। আমরা যে ক্যাপাসিটরটি যুক্ত করেছি তা একটি বিশেষ ফ্রিকোয়েন্সিতে অনুরণিত হয় (এই ক্ষেত্রে প্রায় 8kHz)। অন্যান্য সমস্ত ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে সার্কিটটি অত্যন্ত অদক্ষ, কিন্তু সঠিক অনুরণিত ফ্রিকোয়েন্সিতে এটি খুব দক্ষ হয়ে ওঠে। প্রবর্তক এবং ক্যাপাসিটর এক ধরণের ট্রান্সফরমারের মতো কাজ করে। ট্রান্সমিটিং কয়েলে, আমরা একটি ছোট ভোল্টেজ এবং একটি উচ্চ কারেন্ট (10Vrms এবং 15Arms) রাখি। এটি ক্যাপাসিটর জুড়ে> 400Vrms উৎপাদন শেষ করে, কিন্তু অনেক কম স্রোতে। এটা অনুরণন সার্কিটের জাদু! অনুরণন সার্কিটগুলি "Q ফ্যাক্টর" দ্বারা পরিমাপ করা হয়। 40 সেমি ব্যাসের ট্রান্সমিটার কয়েলে, পরিমাপ করা Q ফ্যাক্টরটি প্রায় 40, যার অর্থ এটি বেশ দক্ষ।

আমরা Infolytica এর 2-D চুম্বকীয় স্ট্যাটিক সিমুলেটর দিয়ে কুণ্ডলী অনুকরণ এবং অপ্টিমাইজ করেছি। সেই সিমুলেটরটি আমাদের প্রতিটি কয়েলের জন্য একটি সিমুলেটেড ইনডাক্ট্যান্স এবং দুটি কয়েলের মধ্যে পারস্পরিক আবেশন দিয়েছে।

চৌম্বকীয় সিমুলেটেড মান:

• প্রেরণ কুণ্ডলী = 4.35mH
• কয়েল গ্রহণ = 0.105mH
• পারস্পরিক আবেশ = 9.87uH K = 6.87e-3 (0.2 মি দ্বারা পৃথক কুণ্ডলী দিয়ে)

আমরা তখন সেই সংখ্যাগুলি নিয়েছিলাম এবং বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলি অনুকরণ করার জন্য তাদের স্পাইসে খাওয়াতাম।

আপনি সংযুক্ত সিমুলেশন ফাইল ডাউনলোড করতে পারেন, এবং আপনার অপ্টিমাইজেশান এবং পরিমাপ করার চেষ্টা করুন!

এছাড়াও সংযুক্ত করা হয় ক্ষেত্র প্লট, যে কুণ্ডলী দ্বারা উত্পাদিত চৌম্বক ক্ষেত্র দেখায়। এটা আকর্ষণীয় যে যদিও আমরা অনেক শক্তি প্রয়োগ করছি, পরম ক্ষেত্রগুলি বেশ ছোট (মিলিটেসলা পরিসরে)। কারণ মাঠগুলি একটি বৃহত পৃষ্ঠতল অঞ্চলে বিস্তৃত। সুতরাং যদি আপনি বৃহত্তর ভূখণ্ডের উপর চৌম্বক ক্ষেত্র যোগ (সংহত) করেন, তাহলে তা যথেষ্ট হবে। কিন্তু ভলিউমের যে কোন নির্দিষ্ট সময়ে এটি ক্ষুদ্র। একটি পার্শ্ব নোট হিসাবে, এই কারণেই ট্রান্সফরমার লোহার কোর ব্যবহার করে, যাতে চৌম্বক ক্ষেত্রটি একটি এলাকায় ঘনীভূত হয়।