Өндөр хүрээний утасгүй цахилгаан: 9 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:05

Гэрлийн чийдэнг тэжээх эсвэл утсыг 2 фут хүртэл зайнаас цэнэглэх боломжтой утасгүй цахилгаан дамжуулах системийг бий болго! Энэ нь дамжуулагч ороомогоос соронзон орныг хүлээн авах ороомог руу дамжуулахын тулд резонансын ороомгийн системийг ашигладаг.

Бид үүнийг сүм дээрээ Максвеллийн дөрвөн том тэгшитгэлийн номлолын үеэр демо болгон ашигласан! Үүнийг шалгах:

www.youtube.com/embed/-rgUhBGO_pY

Алхам 1: Танд хэрэгтэй зүйлс

• 18 хэмжигч соронзон утас. Та ердийн утсыг ашиглах боломжгүй гэдгийг анхаарна уу, та соронзон утсыг ашиглах ёстой (дээр нь маш нимгэн паалан тусгаарлагчтай). Амазон дээр нэг жишээ энд байна:

  www.amazon.com/gp/product/B00BJMVK02

• 6W (эсвэл түүнээс бага) AC/DC 12V гэрэлтэй LED гэрлийн чийдэн. Нэг жишээ энд байна:

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

• 1uF конденсатор (электролит биш, туйлшралгүй байх ёстой). Энд танд зарим сонголт байна. Хэрэв та бага чадалтай хувилбарыг бүтээвэл Radio Shack эсвэл Frys -ээс 250V 1uF конденсатор авах боломжтой. Хэрэв та өндөр хүчдэлийн хувилбарыг бүтээхийг хүсч байвал Digikey -аас 560V тусгай конденсатор авах шаардлагатай болно.
• 0.47uF конденсатор (электролит биш, туйлшралгүй байх ёстой)
• Зарим төрлийн цахилгаан өсгөгч. Бид 450W HI-FI цахилгаан өсгөгч ашигласан. Та үүнээс эхлээд компьютерийн чанга яригч хүртэл юу ч ашиглаж болно. Илүү их хүч хэрэглэх тусам та үүнээс илүү их зай авах болно.
• Гагнуур ба гагнуурын төмөр. Утас таслагч
• Фанерын хэсэг ба жижиг хадаас (ороомог ороомог хийхэд ашигладаг)
• Хар цахилгаан соронзон хальс
• Хэмжих соронзон хальс ба захирагч
• Тусгаарлагдсан утас
• Алх

• Хувьсах давтамж, далайцтай 8 кГц синусын аялгуу үүсгэдэг аудио эх үүсвэр. Компьютер, зөөврийн компьютер эсвэл гар утсыг чөлөөтэй ашиглах боломжтой, чихэвчний залгуурт холбоход хялбар байдаг. Би энэ програм хангамжтай Mac ашиглаж байсан:

  code.google.com/p/audiotools/downloads/det… Эсвэл та энэ програм хангамжийг компьютерт ашиглаж болно: Хэрэв танд байгаа бол функциональ генераторыг ашиглаж болно (туршилтын үнэтэй төхөөрөмж).

NTE конденсаторын хэсгүүдийн жагсаалт (бага чадлын хувилбарын хувьд). Та эдгээр эд ангиудыг Фрайс дээрээс авах боломжтой

3 x 1uF 50V конденсатор, NTE CML105M50 (гэрлийн чийдэн болон жижиг ороомогтой холбох)

1 x 0.47uF 50V конденсатор, NTE CML474M50 (гэрлийн чийдэн ба жижиг ороомогтой 1uF тагтай зэрэгцүүлэн холбох)

1 x 1uF 250V конденсатор, NTE MLR105K250 (том ороомогтой холбох)

Digikey захиалга (өндөр хүчин чадалтай хувилбарын хувьд)

Өндөр хүчин чадалтай хувилбарт ашиглах боломжтой Digikey хэсгийн жагсаалтыг хавсаргав. Эдгээр конденсаторууд нь 560 В хүртэл хүчдэлтэй бөгөөд энэ нь ~ 500 Вт -ийн өсгөгч ашиглаж, бараг хоёр футын зайтай босох боломжийг олгодог. Хавсаргасан хувилбарт зөвхөн хамгийн бага хэсгүүдийг багтаасан болно. Та Digikey захиалга өгч байгаа тохиолдолд алдаа гаргасан эсвэл дэлбэлсэн тохиолдолд нэмэлт зүйл захиалаарай (энэ нь ялангуяа хэд хэдэн удаа татдаг байсан TVS хамгаалалтын диодын хувьд үнэн юм).

Алхам 2: Ороомог боолт хийх

Ороомогыг салхилуулахын тулд тэдгээрийг тойрон эргэлдэх хүрээ хэрэгтэй болно.

Хуванцар хавтан дээр та луужин ашиглан 20 см, 40 см -ийн нарийн тойрог зурах хэрэгтэй.

Алх хадаас тойрог орчим тэгшхэн зайтай. 20 см -ийн тойрог хийхэд би 12 орчим хадаас, 40 см -ийн тойрогт 16 орчим ширхэг хэрэглэсэн. Тойргийн нэг цэг дээр та эхний ороомог эхлэх үед утсыг барих цэгийг оруулахыг хүсч байна.. Энэ газарт нэг хадаастай ойролцоо өөр хадаас, дараа нь өөр нэг инч зайтай хадаас хий.

Алхам 3: 40см -ийн ороомогыг 20 эргэлтээр, 20см -ийн ороомгийг 15 эргэлтээр салхилна

Та эхлээд утсыг бэхлэхийн тулд гадна талын хадаастай утсаар хэд хэдэн гогцоо хийж, дараа нь ороомгийн эргэн тойронд гогцоо эхлүүлнэ. Ороомогны эхэнд ба төгсгөлд нэмэлт утас үлдээхээ мартуузай. Аюулгүй байхын тулд 3 фут үлдээгээрэй (энэ нь электроникийг холбоход танд хэрэгтэй болно).

Ороомогуудын тоог хянах нь үнэхээр хэцүү юм. Найзаа ашиглан танд туслаарай.

Ороомогыг үнэхээр чанга болгоорой. Хэрэв та сул ороомогтой бол ороомог замбараагүй болно.

Ороомогыг эмх цэгцтэй байлгах нь үнэхээр хэцүү байдаг (ялангуяа хэрэв та 18 гуалинг утас ашигладаг бол 24 утас хэмжигчийг удирдах нь илүү хялбар боловч илүү их алдагдалтай байдаг). Тиймээс салхинд хийсэх үедээ барьж өгөхөд туслах хэдэн хүн хэрэгтэй болно.

Та эргэлтийг дуусгасны дараа ороомогыг тогтвортой байлгахын тулд оролтын утас ба гаралтын утсыг мушгих хэрэгтэй болно. Дараа нь ороомогыг цахилгаан соронзон хальсаар хэд хэдэн цэг дээр наа.

Энэ алхамыг хийж дуусаад 20см диаметртэй, 15 эргэлт бүхий нэг ороомог, 40см диаметртэй, 20 эргэлт бүхий нэг ороомогтой байх ёстой. Ороомогыг сайтар боож, туузаар бэхлэх ёстой. Та тэдгээрийг салгаж, салгахгүйгээр амархан авч явах чадвартай байх ёстой.

Алхам 4: Гэрлийн чийдэн ба электроникийг 20 см -ийн ороомог дээр нэмнэ

Дараа нь та гэрлийн чийдэнг жижиг ороомогтой холбох болно. Та гэрлийн чийдэнгийн тавиур дээр гурван 1uf (1 микрофарад эсвэл өөр аргаар 1, 000nF) ба нэг 0.47uF (өөрөөр хэлбэл 470nF) конденсаторыг гагнах хэрэгтэй. Энэ нь нийт 3.47uF (конденсаторууд зэрэгцээ нэмэгддэг) юм. Хэрэв та өндөр хүчдэлийн хувилбарыг хийж байгаа бол хэт хүчдэлээс хамгаалах үүднээс чийдэнгийн баганын хооронд 20В хоёр талт TVS диодыг гагнах хэрэгтэй.

Конденсаторыг гагнасны дараа ороомгийн утасны төгсгөлийг ороомгийн төв даяар бүхэлд нь мушгих хэрэгтэй. Утас нь гэрлийн чийдэнг дэмжих хангалттай хатуу байна. Утасны диаметрийг бүхэлд нь эргүүлсний дараа та зүгээр л утасны үзүүрийг хайчилж, нээлттэй үлдээх болно.

Дараа нь та чийдэнгээ эрчилсэн утасны дунд байрлуулна. Та эргэлтийг салгаж, утас бүр нь гэрлийн чийдэнгийн нэг терминал дээр хүрэх болно. Дараа нь та утсан паалангаа хутгаар хусаад дараа нь цэвэрлэсэн утсыг чийдэнгийн тавиур дээр гагнана. Жилий цөмийн гагнуур ашиглаж байгаа эсэхээ шалгаарай. Та паалангын хэсгийг цэвэрлэхэд туслах нэмэлт үзэм нэмэхийг хүсч магадгүй юм.

Алхам 5: 40см -ийн ороомогыг электроник руу холбоно уу

Дараа нь та 40см -ийн ороомогыг 1uF конденсатортой холбох хэрэгтэй. Өндөр хүчин чадалтай хувилбарыг энд харуулав, би 10x 0.1uF конденсаторыг зэрэгцээ холбож 1 1F конденсатор (зэрэгцээ конденсаторыг нэмж оруулна). Конденсатор нь ороомог ба цахилгаан өсгөгчийн эерэг гаралтын хооронд явдаг. Ороомогны нөгөө тал нь GND цахилгаан өсгөгч рүү шууд ордог.

Алхам 6: Синус долгионы эх үүсвэрийг цахилгаан өсгөгчтэй холбоод туршиж үзээрэй

Сүүлийн алхам бол синус долгион үүсгэх явдал юм. Та функц үүсгэгч програмыг гар утас, зөөврийн компьютер эсвэл ширээний компьютер дээрээ татаж авах боломжтой. Үйл ажиллагааны хамгийн сайн давтамжийг олохын тулд та туршилт хийхийг хүсч байна.

Та синус эх үүсвэрээ аудио цахилгаан өсгөгчтэй холбож, дараа нь аудио хүчийг 40см ороомог ба 1uF конденсатор руу холбож, дараа нь бүх зүйл ажиллах ёстой!

Хэрэв та өндөр хүчдэлийн аудио өсгөгч (100W ба түүнээс дээш) ашигладаг бол АНХААРААРАЙ! Энэ нь +/- 500 В-оос хэт өндөр хүчдэл үүсгэж чаддаг. Би конденсаторыг дэлбэлэхгүйн тулд өндөр хүчдэлийн хамрах хүрээгээр туршиж үзсэн. Ил гарсан тугалган дээр хүрвэл цочирдох нь бас амархан.

Түүнчлэн, хэрэв та өндөр хүчдэлтэй аудио өсгөгч ашигладаг бол 20см -ийн ороомогыг 40см -ийн ороомогтой хэт ойртуулж чадахгүй. Хэрэв тэд хэт ойр байвал TVS диод эсвэл LED гэрлийн чийдэн хэт их хүчдэлийн улмаас шатах болно.

Алхам 7: Утасгүй утас цэнэглэгч үүсгэ

Та утсаа цэнэглэхийн тулд хэлхээг хялбархан өөрчилж болно. Би 20 см хэмжээтэй хоёр дахь ороомог барьж, дараа нь бүх хэлхээг нэмэв. Үүнтэй ижил 3.47uF конденсатор ба TVS диодыг ашигладаг. Үүний дараа гүүр Шулуутгагч (Comchip P/N: CDBHM240L-HF), дараа нь 5V шугаман зохицуулагч (Fairchild LM7805CT), дараа нь 47uF тантал конденсатор орно. Өндөр хүчдэлийн өсгөгчийн тусламжтайгаар хэлхээ нь нэг хагас хагас зайнаас утсаа амархан цэнэглэх боломжтой!

Алхам 8: Үр дүн

Хэмжсэн хүчдэл ба зайны муруйг хавсаргасан болно.

Дизайн хэмжилт, симуляци ба онолын харьцуулалт

40 см ороомог

• Үндсэн ороомог = 0.2м радиус, 0.4м диаметртэй. 18 хэмжигч утас 20 ороомог
• Онолын эсэргүүцэл = 20.95e-3*(2*pi*0.2*20+0.29*2) = 0.5387 ом
• Бодит эсэргүүцэл = 0.609 ом. Онолын зөрүү: +13%
• Зохиомол индукц = 0.435mH Бодит индукц: 0.49mH. Симуляцийн ялгаатай байдал: +12%

20 см ороомог

• Хүлээн авах ороомог = 0.1м радиус 0.2м диаметр 18 утас утас 15 ороомог
• Онолын эсэргүүцэл = (2*pi*0.1*15+0.29*2)*0.0209 = 0.2091
• Бодит эсэргүүцэл = 0.2490. Симуляцийн ялгаатай байдал: +19%
• Зохиомол индукц = 0.105mH. Бодит индукц = 0.1186mH. Симуляцийн ялгаатай байдал: +12%

Алхам 9: Симуляци, оновчлол ба хэлэлцүүлэг

Бид загварыг хэрхэн дуурайсан бэ

Бид загварыг 2 хэмжээст мангетостатик симулятор болон SPICE ашиглан загварчилж, оновчтой болгосон.

Бид Infolytica нэртэй үнэгүй 2-D мангетостатик симулятор ашигласан. Та эндээс үнэгүй татаж авах боломжтой:

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

Бид LTSPICE хэмээх үнэгүй SPICE симуляторыг ашигласан. Та эндээс татаж авч болно:

www.linear.com/designtools/software/

Хоёр симуляторын дизайны файлуудыг хавсаргасан болно.

Хэлэлцүүлэг

Энэхүү загвар нь резонансын соронзон цахилгаан дамжуулалтыг ашигладаг. Аудио цахилгаан өсгөгч нь дамжуулагч ороомогоор урсаж, хэлбэлзэлтэй соронзон орон үүсгэдэг цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг. Тэр соронзон орныг хүлээн авагч ороомог хүлээн авч цахилгаан орон болгон хувиргадаг. Онолын хувьд бид үүнийг ямар ч бүрэлдэхүүн хэсэггүйгээр хийж болно (өөрөөр хэлбэл конденсатор байхгүй). Гэсэн хэдий ч үр ашиг нь маш бага байна. Эхэндээ бид зөвхөн ороомог ашигладаг бусад загварыг ашигладаг энгийн загвар гаргахыг хүссэн боловч эрчим хүчний үр ашиг маш муу байсан тул LED асаах боломжгүй байв. Тиймээс бид резонансын системд шилжсэн. Бидний нэмж оруулсан конденсатор нь нэг давтамжтай (энэ тохиолдолд ойролцоогоор 8 кГц) цуурайтдаг. Бусад бүх давтамжийн хувьд хэлхээ нь маш үр ашиггүй боловч яг резонансын давтамжтайгаар маш үр ашигтай болдог. Индуктор ба конденсатор нь төрөл бүрийн трансформатор шиг ажилладаг. Дамжуулагч ороомог дээр бид бага хүчдэл ба өндөр гүйдэл (10Vrms ба 15Arms) тавьдаг. Энэ нь конденсатор дээр> 400Vrms -ийг үйлдвэрлэдэг боловч хамаагүй бага гүйдэлтэй болно. Энэ бол резонансын хэлхээний ид шид юм! Резонансын хэлхээг "Q хүчин зүйл" -ээр хэмждэг. 40см диаметртэй дамжуулагч ороомогт Q хэмжигдэхүүний коэффициент 40 орчим байдаг бөгөөд энэ нь нэлээд үр ашигтай гэсэн үг юм.

Бид Infolytica-ийн 2-D magneto статик симулятор ашиглан ороомогыг загварчилж, оновчтой болгосон. Энэхүү симулятор нь ороомог бүрийн загварчилсан индукц ба хоёр ороомгийн хоорондох харилцан индукцийг бидэнд өгсөн.

Соронзон дууриамал утга:

• Дамжуулах ороомог = 4.35mH
• Хүлээн авах ороомог = 0.105mH
• Харилцан индукц = 9.87uH. K = 6.87e-3 (ороомог 0.2м-ээр тусгаарлагдсан)

Дараа нь бид цахилгаан шинж чанарыг дуурайхын тулд эдгээр тоонуудыг аваад SPICE -д оруулав.

Та симуляцийн файлуудыг хавсаргаж татаж аваад оновчлол, хэмжилт хийхийг оролдоорой!

Мөн ороомогоор үүсгэсэн соронзон орныг харуулсан талбайн талбайнуудыг хавсаргав. Хэдийгээр бид маш их хүч чадал өгч байгаа ч үнэмлэхүй талбарууд нь маш бага (milliTesla мужид) нь сонирхолтой юм. Тариалангийн талбай нь өргөн гадаргуу дээр тархсантай холбоотой юм. Тиймээс хэрэв та соронзон орныг том гадаргуу дээр нэмж нэгтгэвэл энэ нь мэдэгдэхүйц байх болно. Гэхдээ эзлэхүүний аль ч үед энэ нь өчүүхэн юм. Анхаарах зүйл бол трансформаторууд төмөр цөмийг ашигладаг тул соронзон орон нэг хэсэгт төвлөрдөг.