ساخت مدار الکتریکی بی سیم

این تصویر یک مدار ساده است که می تواند یک لامپ ال ای دی را بدون نیاز به سیم تا فاصله یک اینچی روشن کند. این مدار از دو مدار مجزا تشکیل شده است، یک مدار جهت تبدیل ولتاژ جریان برق باتری و یک مدار جهت فرستادن و دریافت کردن الکتریسیته به صورت وایرلس. پیاده کردن این مدار بسیار ساده است. و اگر بهبود پیدا کند استفاده‌های بسیاری دارد. 

ابزار و وسایل لازم

• ترانزیستور NPN : ما از ترانزیستورNPN مدل 2N3904 استفاده کرده‌ایم ولی شما می‌توانید از مدل‌های دیگر نیز استفاده کنید. مدل های BC 337, BC547 را اغلب به راحتی می‌توانید پیدا کنید. (وظیفه ترانزیستورهای NPN تنها معکوس کردن قطب اتصالات است.)
• سیم مگنت یا سیم عایق: حدود 3-4 فوت سیم می‌تواند کافی باشد. (سیمی که استفاده می‌کنید باید نازک بوده و عایق شده باشد.) شما می‌توانید این سیم مورد نیاز را در داخل وسایل الکترونیکی که از کار افتاده‌اند به راحتی پیدا کنید. مثل بلندگوها، ترانسفورماتورهای داخل لامپ‌های CFC، داخل موتورهای الکتریکی، رله‌ها و ….
• مقاومت یک کیلو اهمی : وظیفه مقاومت محافظت از ترانزیستور در برابر بار الکتریکی اضافی یا گرمای بیش از حد است. شما می‌توانید از مقاومت های تا 4-5کیلو اهمی نیز استفاده کنید. شما حتی می‌توانید از مقاومتی استفاده نکنید ولی این کار باعث می‌شود آمپر مدار افزایش یافته و در نتیجه باتری‌تان زودتر تمام شود.
• لامپ E.D : ما از یک لامپ L.E.D سفید رنگ الترا استفاده کردیم. شما می‌توانید از هر لامپ L.E.D که خواستید استفاده کنید. L.E.D فقط نشان دهنده کارکرد صحیح مدار است.
• یک باتری یک و نیم ولتی AA : اگر از باتری‌های با ولتاژ بالاتر استفاده کنید ممکن است به ترانزیستورتان آسیب وارد شود. پس همان باتری یک و نیم ولتی مناسب است.

• ابزار مورد نیاز
• قیچی یا چاقو
• ابزارآلات لحیم کاری: البته نیازی به ابزارآلات لحیم کاری ندارید ولی اگر بخواهید یک کار تر و تمیز از آب در بیاورید خب استفاده از لحیم برای اتصلات مناسب‌تر است.
• یک فندک: فندک برای از بین بردن عایق سیم به کار می‌رود. ولی اگر فندک یا کبریت در اختیار ندارید می‌توانید با یک قیچی یا چاقوی ساده عایق سیم را از بین ببرید.

 مرور مراحل

در ابتدا شما نیاز به یک سیم داریم، سیم را 30 نوبت به دور یک جسم می‌پیچیم تا به صورت یک سیم پیچ در بیاید. اسم این سیم پیچ را A نامگذاری می‌کنیم. همچنین ما نیاز به یک سیم پیچ دیگر با قطر یکسان و با 15 دور سیم پیچی داریم. اسم این سیم پیچ دوم را B می گذاریم.

عایق انتهای سیم‎ها را با استفاده از یک فندک می‌سوزانیم. اگر به فندک دسترسی ندارید با استفاده از یک چاقو یا قیچی سعی کنید روی عایق را خراش دهید تا عایق سیم از بین برود. مطمئن شوید که قطر و تعداد حلقه‌های سیم پیچ‌ها متوازن است.

ساخت فرستنده: ترانزیستور را بردارید و طوری نگه دارید که سمت صاف آن به سمت روبرو و سمت سربی آن به سمت خودتان باشد. در این حالت سمت چپ Emitter است و Base در وسط و Collector در سمت راست قرار می‌گیرد. مقاومت را بردارید و یک طرف آن را به قسمت Base ترانزیستور متصل کنید. و طرف دیگر را به انتهای سیم پیچ B، طرف دیگر سیم پیچ B باید به Collector ترانزیستور متصل شود.

ساخت گیرنده: برای ساخت گیرنده، فقط سیم پیچ A را برداشته و دو انتهای آن را به L.E.D متصل کنید.

شما ساخت مدار را تمام کردید.

شماتیک مدار

در اینجا شما می توانید شماتیک مدار را ببینید. اگر شما چیزی از شماتیک نمی‌دانید نگران نباشید در ادامه دیاگرام‌های مربوطه نیز ارائه شده است.

شماتیک مدار انتقال دهنده توان

دیاگرام نمودار

شما در اینجا می‌توانید دیاگرام‌های مربوط به مدار را مشاهده کنید.

دیاگرام انتقال توان بی سیم

 استفاده از مدار

 خروجی دیگر سیم پیچB  را که آزاد است به قطب مثبت باتری و سیمی که به Emitter ترانزیستور وصل کرده‌اید را به قطب منفی باتری متصل کتید. حالا شما اگر سیم پیچ A را به سیم پیچ B نزدیک کنید لامپ L.E.D آن روشن می‌شود.

مبانی علمی ماجرا

(من فقط سعی دارم تا مسئله فوق را با کلمات ساده و شباهت‌ها توضیح دهم. البته برای توضیح بهتر مسئله نیاز به جزئیات بیشتری هست که من در اختیار ندارم. پس ممکن است اشتباهاتی نیز داشته باشم با اینحال سعی دارم تا با استفاده از شباهت‌ها مدار فوق را تشریح کنم.)

مدار فرستنده ما تنها یک مدار نوسانی ساده را ایجاد می‌کند. شما ممکن است در مورد مدار ژائول دیف(Joule thief) شنیده باشید، مداری که شبیه این مدار است. مدار ژائول دیف جریان برق را از یک باتری یک و نیم ولتی گرفته و در ولتاژهای بالاتر به شما تحویل دهد البته با نوسان‌های زیاد.

یک لامپ L.E.D نیاز به سه ولت برق دارد. ولی یک مدار ژائول دیف می‌تواند با استفاده از یک باتری یک و نیم ولتی یک لامپ L.E.D را روشن کند. به همین دلیل ژائول دیف بعنوان یک مبدل گام و یک نوسانگر شناخته می‌شود. مداری که ما ساختیم نیز یک مبدل گام و یک نوسانکر است. اما سوالی که ممکن است پیش بیاید این است که : “چگونه در این فاصله باعث روشن شدن لامپ L.E.D می شود؟” این اتفاق به دلیل القا رخ می‌دهد. اجازه دهید ترانسفورماتور را تشریح کنیم. یک ترانسفورماتور معمولی از یک هسته و مقداری سیم که در هر دو طرف آن به طور یکنواخت پیچیده شده تشکیل شده است.

هنگامی که جریان برق به سیم پیچ ترانسفورماتور متصل شود سیم پیچ فوق به یک آهنربای مغناطیسی تبدیل می‌شود. اگر ولتاژ برق به صورت نوسانی باشد این بدین معناست که ولتاژ حفظ شده و به مقدار خاصی که رسید به یکباره آزاد می‌شود. بنابراین وقتی که جریان برق نوسانی از سیم پیچ می‌گذرد خاصیت الکترومغناطیسی سیم افزایش یافته و زمانی که ولتاژ تخلیه می‌شود مجدد این خاصیت کاهش می‌یابد.

در اینجا ما یک سیم پیچ داریم که خاصیت الکترومغناطیسی‌اش به صورت مکرر کم و زیاد می‌شود. و وقتی در کنار سیم پیچ دوم قرار می‌گیرد مانند این است که یک آهن ربا را به سرعت از بین سیم پیچ دوم وارد و خارج کنیم. ما می‌دانیم که اگر یک آهن ربا را با سرعت زیاد داخل حلقه یک سیم پیچ کنیم و خارج کنیم و این عملیات را مکرر انجام دهیم باعث القای جریان الکتریسیته در سیم پیچ می‌شویم.

در اینجا نیز با ایجاد یک جریان نوسانی به وسیله ترانسفورماتور در سیم پیچ اول باعث القای جریان الکتریسیته در سیم پیچ دوم می‌شویم. و بدون احتیاج به سیم جریان برق را از سیم پیچ اول به سیم پیچ دیگر منتقل می‌کنیم. در مدار ما هوا نقش هسته را ایفا می‌کند و جریان ولتاژ نوسانی در سیم پیچ اول وجود دارد. بنابراین ما باعث القای یک جریان A.C در سیم پیچ دوم و روشن شدن لامپ L.E.D آن می‌شویم.

استفاده و نکاتی برای بهبود

ما برای اینکه کارکرد مدار را نشان دهیم از یک لامپ L.E.D استفاده کردیم ولی مدار فوق می‌تواند کاربردهای بسیاری داشته باشد. گیرنده مدار ما یک دریافت کننده جریان A.C است بنابراین ما می‌توانیم با استفاده از یک مبدل، جریان را تقویت کرده و از آن برای روشن کردن یک لامپ C.F.C نیز استفاده کنیم. همچنین می توان از آن برای برخی ترفندهای جادویی یا بعنوان یک هدیه جالب یا حتی بعنوان یک پروژه علمی جالب در مدرسه استفاده کرد. شما می‌توانید تعداد چرخش حلقه‌های سیم پیچ و قطر آن را برای به دست آوردن ماکزیمم نتیجه ممکن تغییر دهید. دست شما در همه حالت باز است.

 عیب یابی

ممکن است شما با تغییر متغیر‌های مدار دچار مشکلاتی شوید برای حل آن‌ها به موارد زیر دقت کنید.

• ترانزیستور بیش از حد داغ می‌کند

راه حل: برای حل مشکل فوق باید از یک مقاومت استفاده کنید استفاده نکردن از مقاومت می‌تواند باعث داغ کردن ترانزیستور یا سوختن آن شود. اگر با این کار مشکل حل نشد از یک ترانزیستور مدل بالاتر استفاده کنید.

• لامپ روشن نمی شود:

راه حل: این مشکل ممکن است به دلایل متفاوتی ایجاد شده باشد. اما در ابتدا اتصالات را چک کنید. مثلا ممکن است در ابتدا پایه‌های ترانزیستور را اشتباه تشخیص داده باشید که ممکن است شما را دچار مشکل کند. پس در ابتدا اتصالات را چک کنید. اگر یک مولتی متر دارید پیوستگی میان اتصالات خود را چک کنید. همچنین مطمئن شوید قطر سیم پیچ‌ها یکسان است. و مطمئن شوید که هیچ اتصال ناخواسته‌ای بین مدار ایجاد نشده باشد.

گفتنی است دانش علمی ما نیز محدود است. پس اگر در خلال انجام پروژه با مشکلی مواجه شدید یا مورد جدیدی به ذهنتان رسید برای ما نیز مطرح کنید. یادتان باشد هدف همه ما یادگیری بیشتر است.

منبع: instructables