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向先贤致敬——3D打印可无线供电的Tesla台灯

发布时间: 2015-03-18 07:01 来源: 天工社 作者: 网络 点击: 我要评论 条评论)

NikolasTesla是过去两个世纪以来人类最伟大的发明者之一。他因主持设计了现代广泛应用的交流电力系统而最为人知。而近年来,随着人们对他的更多发明和成就的认识更加深入,他的声誉也日益高涨,尤其是在工程领域。

与此同时,他正在变成一些科技爱好者们的偶像和灵感之源,比如来自纽约长岛的电子设计师DavidChoi。David是Wesleyan大学的物理学研究生,最近开始涉足3D打印。他解释说,Tesla一直是他仰慕的偶像,无论是作为一个人还是一个发明家。

为了强调他的崇敬之意,David已经把他的猫命名为Tesla。不过最近,David找到了更好的方式向他的偶像致敬,他利用Tesla最核心的发明之一——电力无线传输技术,3D打印了一个使用无线供电的灯泡。“我的想法是通过无线电源给桌子上我想要的任何东西供电。而无线点亮这个灯泡只是我的概念验证实验——如果我能无线点亮灯泡,那么就能给所有的家用电器无线供电。”David解释说,正如你在下面的视频里看到的那样,这个灯泡工作得很好。

当然,要制造出这个Tesla灯泡,除了使用3D打印机之外,您还需要另外制作一些部件(特别是线圈)。“接收线圈是一个螺旋感应器,你可以在底座上看到,它是一个比较美观的空芯线圈电感,做起来也很简单,其实际上就是线圈。不过经过计算后,我意识到这个空芯线圈电感要能够支持25瓦灯泡的载荷。”David说。

这些线圈和双射频晶体管(MRF150)是整个系统的核心,它们俩的功能是一个负责发射,另一个负责接收。“第个一线圈通过磁性传递能量到次级线圈。而次级线圈与首个线圈一起通过磁性将能量传送给第三个接收的螺旋线圈。”David解释说。“而变送器则是一个中间抽头的、双绕、0.34uH线圈。该谐振电路被调谐到6.5MHz。第一线圈磁耦合到一个更大的次级线圈,其直径大约有桌子那么大(2.5×2.5英尺)。该次级线圈的目的是,当调谐到6.5MHz的共振频率时可以存储更多的无功功率。”

而第四个线圈(接收器),则由一个螺旋线圈和一个42PF电容器组成并且被直接连接到灯泡的。“通过让两个线圈在相同的频率上谐振,它们之间的耦合距离可以大大增加。而捕捉这一谐振无功功率的是一个单一的环形线圈,而该线圈则位于螺旋电感器外侧的圆周上。”David解释说,这将使灯泡能够接收功率为6.5MHz的电能而非传统的60Hz(或50Hz)。

线圈本身是由铜管制成。而为了利用产生的脉动磁场,David在螺旋电感器的外侧又设计了一圈圆环形的电感器。“这里应该有一个导线连接到灯泡上。由于我不希望看到任何电线出现,因此就把它设计成了一个灯腿。”

这个项目除了电子器件和灯泡之外,其它的部件都是3D打印的。这意味着,这个项目是很容易重复的。而且幸运的是,David把他所有的设计都放在网络上共享,使每个人都能感受到Tesla发明的魅力。

为了打印这些部件,David使用的是第五代MakerBotReplicator3D打印机。所有的部件使用的都是PLA材料,其填充率为15%填充,层厚为0.2毫米。打印完成后,这些部件很容易组装,顶多使用一点胶水。“打印之后,我所有要做的就是将铜管以线圈的形式铺好。”David说。

(责任编辑:单刀)
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