Зробити генератор Фарадея просто – для цього буде потрібно три основних компоненти (рис. 7.4): трубка відповідного розміру, циліндричні магніти (які легко ковзають усередині трубки), а також мідний ізольований провід (для намотування зовні трубки).

Рис. 7.4. Каркас з оргскла, провід для намотування котушки і магніт

‘Ми взяли трубку з внутрішнім діаметром 15 мм, зовнішнім – 20 мм і сильні неодимові магніти діаметром 12 мм, які можуть легко ковзати всередині трубки. На трубці товщиною в 2,5 мм була зроблена проточка глибиною в 1,5 мм і довжиною 5 см (для намотування проводу). Для збільшення числа витків по обидва боки виїмки були встановлені кільця з оргскла. У цей простір без зусиль поміщається від 1500 до 2000 витків мідного дроту марки 36 SWG. Якщо діаметр проводу буде менше, то число витків зросте і індуковане напруга підвищиться, однак при цьому знизиться максимальний струм. Тут рішення залежить від розробника. Після намотування дроту на трубку всередину неї поміщають магніти і кінці трубки закривають круглими заглушками (рис. 7.5).

Рис. 7.5. Котушка, намотана на каркасі з оргскла

Експериментальні результати та їх обговорення

Експериментальні результати відповідають рівнянню Фарадея. Ми виготовили і протестували кілька зразків генераторів. Напруга на пристрої з 1800 витками дроту марки 36 SWG було зафіксовано осциллографом (рис. 7.6). Струм короткого замикання цієї ж котушки показаний на рис. 7.7. Струм вимірювався в ланцюзі з низькоомним резистором (0,22 Ом), підключеним до виходу котушки; максимальне значення струму дорівнює 180 мА. Такий генератор може зарядити іоністор до 3 У менш ніж за 100 струшувань.

Той же зразок пристрою був використаний і для зарядки іоністори на 0,5 Ф (5 В), до якого в якості навантаження було підключено опір в 1 кОм. Іоністор був заряджений до 3,75 В і потім розряджався через навантаження. На рис. 7.8 показаний графік розрядки ємності через опір в 1 кОм (як функція від часу).

Рис. 7.6. Вихідна напруга на генераторі Фарадея

Рис. 7.7. Вихідний струм на генераторі Фарадея

Рис. 7.8. Зміна напруги на іоністорів при підключенні активного навантаження

Схема, наведена на рис. 7.2, видавала стабільний’ток 1,6 мА протягом більше шести хвилин.

Іоністор в 1 Ф був заряджений до 3 В. Вихід перетворювача МАХ756 був налаштований на 3,3 В. Реєструвалася залежність напруги на ємності як функція від часу до тих пір, поки на виході перетворювача залишалося рівним 3,3 В. Результати ілюструє рис. 7.9.

Рис. 7.9. Зміна напруга на іоністорів при підключенні перетворювача МАХ756

Рис. 7.10. Залежність квадрата напруги на іоністорів від часу

Оскільки іоністор повинен був тепер видавати постійну потужність, то напруга на ньому падало у відповідності з наступним рівнянням:

де С /з, T / max – миттєве і початкова напруги на іоністорів, Р – потужність, споживана навантаженням, а С – ємність іоністори. Це означає, що якщо зобразити залежність квадрата напруги на іоністорів від часу, то ви отримуєте пряму лінію (рис. 7.10). Отже, перетворювач напруги є постійною силовим навантаженням для іоністори. Дана умова потрібно враховувати при створенні джерел харчування на принципі закону Фарадея з іоністорів. Рівняння показує, як довго іоністор зможе подавати живлення на навантаження через перетворювач напруги.

Тепер у нас є джерело живлення на основі генератора Фарадея, який придатний для живлення портативного пристрою. Давайте використаємо цей безкоштовний джерело живлення в декількох проектах.

Джерело: Гадре, Д., Цікаві проекти на базі мікроконтролерів tinyAVR / Дхананья Гадре, Нігула Мелхотра: Пер. з англ. – СПб .: БХВ-Петербург, 2012. – 352 с .: іл. – (Електроніка)