مدار انتقال برق بی‌سیم با کمترین قطعات

برای شروع این پروژه هیجان‌انگیز به چند تا قطعه ساده نیاز داریم. اول از همه یه ترانزیستور NPN مثل 2N3904 لازم داری، البته مدل‌های دیگه مثل BC337 یا BC547 هم عالی کار می‌کنن. اگه ترانزیستور PNP داشتی هم می‌تونی استفاده کنی، فقط باید قطب‌های باتری رو برعکس وصل کنی.

قطعه بعدی سیم لاکی مسیه؛ همون سیم‌های روکش‌داری که توی ترانس‌ها، بلندگوها، رله‌ها یا موتورهای آرمیچر پیدا می‌شن. حدود یک متر از این سیم برامون کاملا کافیه.

برای محافظت از ترانزیستور در برابر داغ شدن بیش از حد، یه مقاومت 1 کیلواهم هم توی مدار قرار می‌دیم. البته می‌تونی تا 5 کیلواهم هم از مقاومت‌های دیگه استفاده کنی. بدون مقاومت هم مدار کار می‌کنه، اما جریان خیلی بیشتری کشیده می‌شه و هم باتری زودتر خالی می‌شه و هم ترانزیستور ممکنه بسوزه.

علاوه بر این‌ها، به یه ال‌ای‌دی روشن و جذاب نیاز داریم تا وقتی برق بی‌سیم منتقل شد، روشن بشه و کارکرد مدار رو بهمون نشون بده. من از یه ال‌ای‌دی سفید فوق‌روشن استفاده کردم.

تغذیه این مدار هم فقط با یه باتری قلمی 1.5 ولتی ساده تأمین می‌شه. حواست باشه ولتاژ بالاتری به مدار ندی چون ترانزیستور سریعا آسیب می‌بینه.

برای ابزار کار هم یه قیچی یا چاقو نیاز داری. هویه اختیاریه؛ اگه نداری اصلا نگران نباش، چون می‌تونی پایه‌ها رو محکم به هم بپیچونی تا اتصال برقرار بشه. اگر هم بخوای می‌تونی کل مدار رو روی یه برد بورد ببندی که کار رو خیلی راحت‌تر می‌کنه.

در نهایت یه فندک لازم داریم تا روکش لاکی روی سیم‌های مسی رو بسوزونیم و بعد با چاقو تمیزش کنیم تا اتصال الکتریکی بی‌نقصی داشته باشیم.

اولین و مهم‌ترین قدم، ساختن سیم‌پیچ‌هاست. یه استوانه یا جسم گرد پیدا کن و 30 دور سیم لاکی رو منظم دورش بپیچ. اسم این رو می‌ذاریم "سیم‌پیچ گیرنده" یا سیم‌پیچ A.

حالا برای "سیم‌پیچ فرستنده" (سیم‌پیچ B)، دوباره روی همون استوانه شروع به پیچیدن کن، اما این بار بعد از اینکه 15 دور زدی، یه حلقه یا انشعاب (تپ) از سیم بگیر و بیار بیرون، بعد دوباره 15 دور دیگه بپیچ تا در مجموع 30 دور بشه و یه سیم‌پیچ با سه تا سر خروجی داشته باشی.

سر و ته سیم‌پیچ‌ها رو گره بزن تا یه وقت باز نشن. خیلی مهمه که با فندک سر سیم‌ها و اون انشعاب وسط رو حرارت بدی و بعد با چاقو یا قیچی بتراشی تا روکش لاکی‌شون کاملا از بین بره و بتونن جریان رو عبور بدن. دقت کن که قطر و تعداد دور هر دو سیم‌پیچ باید دقیقا با هم برابر باشه تا بهترین بازدهی رو بگیری.

حالا بریم سراغ ساخت بخش فرستنده. ترانزیستور رو طوری بگیر که سطح صافش به سمت خودت باشه. پایه سمت چپ امیتر، پایه وسط بیس و پایه راست کلکتور هست. مقاومت رو بردار و یه سرش رو به پایه بیس ترانزیستور وصل کن.

اون سر مقاومت رو به یکی از سیم‌های آزاد فرستنده (منظورم دو سر اصلیه، نه انشعاب وسط) متصل کن. سر آزاد دیگه سیم‌پیچ فرستنده رو هم به پایه کلکتور ترانزیستور وصل کن. برای راحتی کار می‌تونی یه تکه سیم کوتاه به پایه امیتر لحیم کنی تا طولش بیشتر بشه.

بخش گیرنده هم که خیلی ساده‌ست؛ کافیه دو سر سیم‌پیچ گیرنده رو به پایه‌های ال‌ای‌دی متصل کنی. به همین راحتی کل مدارت آماده شد!

توی این تصویر می‌تونی نقشه شماتیک مدار رو ببینی. این نقشه بهت کمک می‌کنه تا اصول اتصالات رو خیلی دقیق‌تر درک کنی. اگه خیلی با نقشه‌خوانی شماتیک آشنا نیستی اصلا جای نگرانی نیست، چون تو قدم بعدی یه دیاگرام تصویری و کاملا واضح برات گذاشتم.

این هم از دیاگرام تصویری مدارمون. همون‌طور که می‌بینی، جای‌گذاری قطعات و مسیر سیم‌کشی‌ها به ساده‌ترین شکل ممکن کشیده شده و می‌تونی قدم به قدم با این تصویر پیش بری تا خیالت بابت اتصالات راحت باشه.

حالا وقتشه که نتیجه کارمون رو ببینیم! انشعاب وسط سیم‌پیچ فرستنده رو به قطب مثبت باتری وصل کن. بعد قطب منفی باتری رو به پایه امیتر ترانزیستور متصل کن. حالا به محض اینکه سیم‌پیچ گیرنده رو به سیم‌پیچ فرستنده نزدیک کنی، می‌بینی که ال‌ای‌دی جادویی روشن می‌شه!

شاید برات سوال پیش بیاد که این انتقال انرژی چطوری اتفاق می‌فته. من سعی می‌کنم این رو به ساده‌ترین شکل ممکن برات توضیح بدم تا درک خوبی از عملکردش پیدا کنی.

مداری که ما ساختیم در واقع یه مدار نوسان‌سازه (اسیلاتور) که خیلی شبیه به مدار معروف ژول‌تیف عمل می‌کنه. کار این مدار اینه که برق مستقیم یه باتری 1.5 ولتی رو می‌گیره و با یه فرکانس بالا هزاران بار در ثانیه قطع و وصلش می‌کنه.

یه ال‌ای‌دی برای روشن شدن به 3 ولت نیاز داره، اما این نوسان‌ساز به عنوان یه مبدل افزاینده عمل می‌کنه و اجازه می‌ده با همون 1.5 ولت ال‌ای‌دی روشن بشه. اما اینکه چطور از راه دور این اتفاق می‌افته، داستانش به پدیده‌ای به اسم "القای الکترومغناطیسی" برمی‌گرده. برای درکش بیا به یه ترانسفورماتور معمولی فکر کنیم. ترانس‌ها یه هسته دارن که دورش سیم پیچیده شده.

وقتی جریان برق از یه سیم‌پیچ عبور می‌کنه، اون سیم‌پیچ تبدیل به آهنربای الکترومغناطیسی می‌شه. حالا چون ولتاژ مدار ما نوسانیه، این میدان مغناطیسی هم مدام قوی و ضعیف می‌شه. این تغییرات خیلی سریع در میدان مغناطیسی، دقیقا مثل اینه که یه آهنربا رو با سرعت زیاد داخل یه سیم‌پیچ دیگه عقب و جلو ببری.

و همون‌طور که می‌دونی، حرکت سریع آهنربا در نزدیکی یه سیم‌پیچ باعث تولید برق می‌شه. این یعنی ولتاژ نوسانی توی سیم‌پیچ اول، جریان برق رو توی سیم‌پیچ دوم القا می‌کنه و به صورت بی‌سیم انرژی منتقل می‌شه.

توی مدار ما، در واقع هوا نقش همون هسته ترانس رو بازی می‌کنه و نوسانات الکترومغناطیسی باعث می‌شه جریان متناوب توی سیم‌پیچ گیرنده ایجاد بشه و ال‌ای‌دی رو روشن کنه.

ما اینجا برای تست مدارمون از یه ال‌ای‌دی ساده استفاده کردیم، اما پتانسیل این مدار خیلی بیشتر از این حرف‌هاست. چون خروجی سیم‌پیچ گیرنده به صورت جریان متناوب هست، می‌تونی با اضافه کردن یه مدار افزاینده ولتاژ حتی لامپ‌های بزرگتر رو هم روشن کنی.

این پروژه جون می‌ده برای اجرای ترفندهای علمی، پروژه‌های مدرسه‌ای یا حتی ساختن یه کاردستی هیجان‌انگیز. برای اینکه قدرت مدار رو بیشتر کنی می‌تونی با قطر سیم‌پیچ‌ها و تعداد دورشون بازی کنی تا به بهترین حالت برسی. یه ایده جذاب دیگه اینه که سیم‌پیچ‌ها رو به صورت تخت (کویل پنکیکی) بپیچی و نتیجه رو ببینی. فرصت‌ها برای تغییر و بهتر کردن این مدار واقعا بی‌نهایته!

اگه تو اجرای پروژه به مشکل خوردی نگران نباش، اینجا راه‌حل‌های رایج رو برات آوردم. اگه دیدی ترانزیستور به شدت داغ می‌شه، اول چک کن که مقاومت رو حتما تو مدار گذاشته باشی یا مقدارش درست باشه.

اگه با وجود مقاومت باز هم خیلی داغ شد، می‌تونی از یه هیت‌سینک کوچیک استفاده کنی یا یه ترانزیستور قوی‌تر با توانایی عبور جریان بالاتر جایگزین کنی. اما اگه ال‌ای‌دی اصلا روشن نشد چطور؟ دلایل مختلفی برای این اتفاق وجود داره. اما اولین قدم اینه که تمام اتصالات رو با دقت بررسی کنی.

رایج‌ترین اشتباه، جابه‌جا بستن پایه‌های بیس و کلکتور ترانزیستور هست. یه بار دیگه دیاگرام رو چک کن. اگه مولتی‌متر داری، پایه‌ها و سیم‌ها رو تست بوق (پیوستگی) بگیر تا مطمئن بشی قطعی توی مسیر وجود نداره.

حتما دقت کن که قطر سیم‌پیچ‌ها با هم برابر باشن و از طرفی حواست باشه اتصال کوتاهی بین پایه‌ها رخ نداده باشه. همچنین روکش لاکی سر سیم‌ها باید کاملا تراشیده شده باشه تا جریان برقرار بشه. با بررسی این موارد به احتمال خیلی زیاد مدارت به درستی کار می‌کنه و از نتیجه‌اش لذت می‌بری.

این هم از یه پروژه فوق‌العاده جذاب دیگه که با هم تو آیسی‌مدار ساختیم. کار با میدان‌های الکترومغناطیسی همیشه پر از حس کشف و هیجانه. حتما این مدار رو بساز، باهاش آزمایش‌های مختلف انجام بده و تجربه‌هات رو از این انتقال برق بی‌سیم با ما به اشتراک بگذار. موفق باشی!