Делаем генератор Фарадея tinyAVR

January 16, 2015 by admin Комментировать »

Сделать генератор Фарадея просто — для этого потребуется три основных компонента (рис. 7.4): трубка подходящего размера, цилиндрические магниты (которые легко скользят внутри трубки), а также медный изолированный провод (для намотки снаружи трубки).

Рис. 7.4. Каркас из оргстекла, провод для намотки катушки и магнит

‘ Мы взяли трубку с внутренним диаметром 15 мм, внешним — 20 мм и сильные неодимовые магниты диаметром 12 мм, которые могут легко скользить внутри трубки. На трубке толщиной в 2,5 мм была сделана проточка глубиной в 1,5 мм и длиной 5 см (для намотки провода). Для увеличения числа витков по обеим сторонам выемки были установлены кольца из оргстекла. В это пространство без труда помещается от 1500 до 2000 витков медного провода марки 36 SWG. Если диаметр провода будет меньше, то число витков возрастет и индуцированное напряжение повысится, однако при этом снизится максимальный ток. Здесь решение зависит от разработчика. После намотки провода на трубку внутрь нее помещают магниты и концы трубки закрывают круглыми заглушками (рис. 7.5).

Рис. 7.5. Катушка, намотанная на каркасе из оргстекла

Экспериментальные результаты и их обсуждение

Экспериментальные результаты соответствуют уравнению Фарадея. Мы изготовили и протестировали несколько образцов генераторов. Напряжение на устройстве с 1800 витками провода марки 36 SWG было зафиксировано осциллографом (рис. 7.6). Ток короткого замыкания этой же катушки показан на рис. 7.7. Ток измерялся в цепи с низкоомным резистором (0,22 Ом), подключенным к выходу катушки; максимальное значение тока равно 180 мА. Такой генератор может зарядить ионистор до 3 В менее чем за 100 встряхиваний.

Тот же образец устройства был использован и для зарядки ионистора на 0,5 Ф (5 В), к которому в качестве нагрузки было подключено сопротивление в 1 кОм. Ионистор был заряжен до 3,75 В и затем разряжался через нагрузку. На рис. 7.8 показан график разрядки емкости через сопротивление в 1 кОм (как функция от времени).

Рис. 7.6. Выходное напряжение на генераторе Фарадея

Рис. 7.7. Выходной ток на генераторе Фарадея

Рис. 7.8. Изменение напряжения на ионисторе при подключении активной нагрузки

Схема, приведенная на рис. 7.2, выдавала стабильный’ток 1,6 мА в течение более шести минут.

Ионистор в 1 Ф был заряжен до 3 В. Выход преобразователя МАХ756 был настроен на 3,3 В. Регистрировалась зависимость напряжения на емкости как функция от времени до тех пор, пока на выходе преобразователя оставалось равным 3,3 В. Результаты иллюстрирует рис. 7.9.

Рис. 7.9. Изменение напряжение на ионисторе при подключении преобразователя МАХ756

Рис. 7.10. Зависимость квадрата напряжения на ионисторе от времени

Поскольку ионистор должен был теперь выдавать постоянную мощность, то напряжение на нем падало в соответствии со следующим уравнением:

где С/с, t/max — мгновенное и начальное напряжения на ионисторе, Р — мощность, потребляемая нагрузкой, а С — емкость ионистора. Это означает, что если изобразить зависимость квадрата напряжения на ионисторе от времени, то вы получаете прямую линию (рис. 7.10). Следовательно, преобразователь напряжения является постоянной силовой нагрузкой для ионистора. Данное условие нужно учитывать при создании источников питания на принципе закона Фарадея с ионисторами. Уравнение показывает, как долго ионистор сможет подавать питание на нагрузку через преобразователь напряжения.

Теперь у нас есть источник питания на основе генератора Фарадея, который пригоден для питания портативного устройства. Давайте используем этот бесплатный источник питания в нескольких проектах.

Источник: Гадре, Д., Занимательные проекты на базе микроконтроллеров tinyAVR / Дхананья Гадре, Нигул Мэлхотра: Пер. с англ. — СПб.: БХВ-Петербург, 2012. — 352 с.: ил. — (Электроника)

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты