Mıknatıs yardımı ile nasıl hareket ve ışık enerjisi yapılır? Pilsiz El Feneri Nasıl Yapılır? Resimli Ifade Bir fener düşünün ki...
Mıknatıs yardımı ile nasıl hareket ve ışık enerjisi yapılır?
Pilsiz El Feneri Nasıl Yapılır? Resimli Ifade
Bir fener düşünün ki pile gereksinim duymuyor, pil değişiklik yapma derdi yok ve uzun seneler sonrasında dahi gücünden hiçbir şey kaybetmiyor. Günümüz teknolojisi yardımıyla bu şekilde bir fener hayal ürünü olmaktan çıktı. Pilsiz el fenerleri, yurtdışında düzgüsel el fenerleri benzer biçimde ilgi görmeye başladı dahi.
Bu yazıda kendi yaptığım pilsiz el fenerinin detaylarından söz edeceğim. Pilsiz el fenerinin çabalama şekli başka fenerlerden küçük çapta değişik. Çalışması için 30 saniye süresince sallamak gerekiyor. Böylece 15-20 dakika süresince parlak bir ışık üretiyor. Kısaca hareket enerjisini ışığa dönüştüren bir sistem içeriyor aslına bakarsak.
Fenerin ürettiği enerji Faraday yasasına nazaran oluşmaktadır. Bilinmiş olduğu benzer biçimde Faraday yasası, değişken manyetik alan içinde hareketsiz duran iletkende gerilim indüklendiğini söyler. Bu yasaya nazaran fenerin enerji üretmesi için fenerin içinde kuvvetli manyetik alan elde eden neodyum mıknatıslar ve gerilim indükleyen bir bobin mevcuttur. Ortaya çıkan enerjiyi depolamak için de bir kondansatör kullanılmaktadır.
Fenerin emek vermesi ile ilgili kuram 1830'lu yıllarda Faraday tarafınca verilmiş olsa da, yüksek enerji depolayabilecek minik boyutlu ve büyük kapasiteli kondansatörlerin kısa sürede üretilebilmesi yardımıyla elde taşınabilecek boyutta pilsiz el feneri yapmak bundan sonra mümkün olmuştur.
Bu fenerde kullanılan kondansatörün kapasitesi 1 Farad'dır. Normalde bu değerde bir kondansatörün çok büyük boyutlu olması gerekir. Mesela fotoğraf 1'de görülen 100 mF kapasiteli kondansatörlerden 10.000 tanesi paralel bağlanacak olursa 1 F'lık kapasite elde edilir. Ama birim hacme çok geniş yüzey alanı sığdırabilen yeni teknoloji ile çok büyük kapasiteli ve minik boyutlu kondansatörlerin yapımı mümkün olmuştur.
Fotoğraf 1
Fotoğraf 2'de türlü tip 1F'lık kondansatörler görülmektedir.
Fotoğraf 2
Fenerde kullanılan başka mühim eleman mıknatıslardır. Fotoğraf 3'de her birisi 1cm genişliğinde ve 2cm çapında 1.8 Tesla'lık neodyum mıknatıslar görülmektedir. Bu mıknatısların manyetik alanı çok güçlüdür. Fenerde bu mıknatıslardan 3 tane kullanılmaktadır.
Fotoğraf 3
Fenerin başka mühim bir parçası da ışık yürüyerek LED elemanıdır. Kondansatörde depolanan enerjiyi ışığa dönüştürmek için kondansatör çıkışına ak bir LED bağlamak gerekiyor. LED kullanılmasının sebebi, az akımla yüksek ışık sertliği elde etmektir. Günümüzde 5-10mA akımla düzgüsel LED'lerden yüzlerce kat fazla ışık yürüyerek LED'ler üretilmektedir.
Geriye kalan, fenerin nasıl yapıldığı mevzusuna geçebiliriz. Mıknatısın hareketini frenlememesi için fenerin tamamında plastik araç-gereç kullanılmaktadır. Ilk olarak, fotoğraf 4'deki benzer biçimde plastik bir boru hazırlamak gerekiyor. Döşem malzemesi satan bir yerden dış çapı 32mm, iç çapı 20mm olan plastik borudan 16santimetre uzunluğunda kestirilir. Mıknatıslar bu ölçüdeki boru içinde rahatça hareket edebilmektedir. Bir süre sonra borunun ortasındaki 3cm genişliğindeki kısım, tornada inceltilerek dış çapı 23mm'ye kadar düşürülür. Böylelikle bu kısma sarılacak bobin, boru içinde hareket edecek mıknatısa oldukça yakın olacağından bobinle mıknatıs arasındaki manyetik etkileşim de yüksek olacaktır.
Fotoğraf 4
Plastik boru hazırlandıktan sonrasında boru üstüne 0.25 mm ölçekli bakır telden ortalama 1800 sarım fotoğraf 5'deki görüldüğü benzer biçimde sarılmış olur. Bu sebeple ortalama 160 metre bakır tel gerekiyor.
Fotoğraf 5
Yukarıda bahsedilmiş olduğu benzer biçimde pilsiz el fenerinde kullanılan her elektronik araç-gereç hususi olarak seçilmektedir. Enerji depolamak için 1F'lık kondansatör, yüksek bir gerilim indüklemek için neodyum mıknatıs ve az akımla yüksek ışık elde eden ak LED kullanılmadığı sürece bu şekilde bir fenerin yapımı mümkün değildir.
Fotoğraf 6'da pilsiz el fenerinin tamamlanmış hali görülmektedir. Fenerin elektronik devresi üst üste yerleştirilmiş 2 bakır plaka üstüne monte edilmiştir. Mıknatıs boru içine yerleştirildikten sonrasında borunun alt ve üst kısmı uygun bir biçimde kapatılmıştır.
Fotoğraf 6
Fenerin üstünde fotoğraf 7'de görüldüğü benzer biçimde iki tane anahtar mevcuttur. Birisi (A-K) açma kapatma işini yapar, öbürü (Az-Çok) ışık sertliğini ayarlamak için kullanılır.
Fotoğraf 7
Şimdi sıra pilsiz el fenerinin nasıl çalıştığını denemeye geldi. Kondansatörün yeteri kadar dolması için feneri minimum 30 saniye süresince sallamak gerekiyor. Bu sırada anahtarın kapalı olması gerekiyor ki verimli bir biçimde enerji depolanabilsin. Sallama işlemi tamamlandığında anahtar A konumuna alınarak LED'in ışık yayması sağlanır. LED'in parlaklığı fotoğraf 8, 9 ve 10'da görüldüğü benzer biçimde fazlaca yüksektir. Fener, karanlık bir odayı aydınlatabilecek kadar ışık yaymaktadır.
Fotoğraf 8
Fener devamlı açık kaldığında ortalama 15-20 dakika süresince ışık vermektedir. Heralde LED'in yaymış olduğu ışığın sertliği zaman içinde azalmaktadır. Ama 15 dakika sonraki ışığın sertliği dahi yeteri kadar aydınlatıcı etkiye haiz oluyor. Bu özellik tamamen LED'in kalitesi ve ışık sertliği ile ilgili aslına bakarsak.
Fotoğraf 9
Fotoğraf 10
Şimdi pilsiz el fenerinin ışık yaymasını elde eden elektronik devreyi inceleyebiliriz. Biçim 11'de verilen dönem şu şekilde çalışır. Mıknatısın yukarı aşağı hareketi ile bobinde seçenek bir gerilim indüklenmektedir. Bu gerilim bir köprü diyot devresi ile doğrultulduktan sonrasında 1F'lık kondansatöre uygulanır. Böylelikle plastik boruyu salladığınız sürece oluşan gerilim kondansatörü şarj eder. Kondansatörün yüksek gerilimden zarar görmemesi için kondansatöre paralel bir zener diyot bağlanmıştır. Devredeki sw2 anahtarı, “az†kademesine alındığında LED'den 5mA'lik durağan bir akım geçer. Böylece, kondansatör gerilimi zaman içinde düşse de LED'in parlaklığı dakikalarca aynı seviyede kalmaktadır. Anahtar, “çok†kademesine alındığında ise LED'den ilk başlarda 20mA'lik akım geçmektedir. Böylelikle daha kısa süre süresince daha parlak ışık yayılmaktadır.
Biçim 11
Devreye bakıldığında bobinde indüklenen gerilimin pek fazla olamayacağı . Ama, bir hafızalı osiloskop ile bobinin boşta çabalama esnasında indüklediği gerilimi incelediğimde biçim 12'deki dalga şekillerini elde ettim. Görüldüğü benzer biçimde bobinde tepeden tepeye 40V'luk bir gerilim indüklenmektedir. Bu kadar yüksek bir gerilim indüklenmesi de 1.8 T'lık neodyum mıknatıs yardımıyla olmaktadır.
Biçim 12
Kondansatörün şarj olması esnasında oluşan dalga şekilleri biçim 13'de verilmiştir. Bu sonuçlar EWB simülasyonu ile elde edilmiştir. Görüldüğü benzer biçimde kondansatörden geçen sinüsoidal akım darbeleri yardımıyla kondansatör zaman içinde dolmaktadır.
Biçim 13
Böylelikle ürettiğim pilsiz el fenerinin tanıtımını tamamlamış oldum. Fotoğraf 14'de de ticari olarak üretilmiş bir pilsiz el fenerinin resmi görülmektedir. Söz konusu fenerler her türlü ortamda kullanılmak suretiyle tasarlandığından bir çok standarda uygun olarak üretilmektedir. Mesela plastik kılıf su sızdırmaz özellikte, çarpma ve düşmeye karşı dayanıklı yapıdadır.
Alıcı gözüyle bakınca bu fener daha ilgi çekiyor normal olarak. Ama küçük çapta merak, küçük çapta heves ile bu işe girişip uzun devam eden bir tasarım ve deney sürecinin sonunda başarıyla kendi pilsiz el fenerimi ürettim. Aslına bakarsak kolay yolu seçip bir tane satın alabilirdim, ama bu durumda şu anda edindiğim bilgilerin çoğunu öğrenemeyecektim. Bu detayları siz Antrak okuyucularıyla paylaşarak sizin de bilgi birikiminize katkım olsun istedim. Ümit ederim yararlı olmuştur. Her insana iyi emek harcamalar dilerim.
alıntıdr
Isı enerjisi hareket enerjisine nasıl dönüşür?
Güneşteki enerji dünyaya ışık enerjisi olarak ulaştıgı halde niçin bizi ısıtır?
Hareket enerjisi nedir?
Bu bildiri 'en iyi yanıt' seçilmiştir.
Bir fener düşünün ki pile gereksinim duymuyor, pil değişiklik yapma derdi yok ve uzun seneler sonrasında dahi gücünden hiçbir şey kaybetmiyor. Günümüz teknolojisi yardımıyla bu şekilde bir fener hayal ürünü olmaktan çıktı. Pilsiz el fenerleri, yurtdışında düzgüsel el fenerleri benzer biçimde ilgi görmeye başladı dahi.
Bu yazıda kendi yaptığım pilsiz el fenerinin detaylarından söz edeceğim. Pilsiz el fenerinin çabalama şekli başka fenerlerden küçük çapta değişik. Çalışması için 30 saniye süresince sallamak gerekiyor. Böylece 15-20 dakika süresince parlak bir ışık üretiyor. Kısaca hareket enerjisini ışığa dönüştüren bir sistem içeriyor aslına bakarsak.
Fenerin ürettiği enerji Faraday yasasına nazaran oluşmaktadır. Bilinmiş olduğu benzer biçimde Faraday yasası, değişken manyetik alan içinde hareketsiz duran iletkende gerilim indüklendiğini söyler. Bu yasaya nazaran fenerin enerji üretmesi için fenerin içinde kuvvetli manyetik alan elde eden neodyum mıknatıslar ve gerilim indükleyen bir bobin mevcuttur. Ortaya çıkan enerjiyi depolamak için de bir kondansatör kullanılmaktadır.
Fenerin emek vermesi ile ilgili kuram 1830'lu yıllarda Faraday tarafınca verilmiş olsa da, yüksek enerji depolayabilecek minik boyutlu ve büyük kapasiteli kondansatörlerin kısa sürede üretilebilmesi yardımıyla elde taşınabilecek boyutta pilsiz el feneri yapmak bundan sonra mümkün olmuştur.
Bu fenerde kullanılan kondansatörün kapasitesi 1 Farad'dır. Normalde bu değerde bir kondansatörün çok büyük boyutlu olması gerekir. Mesela fotoğraf 1'de görülen 100 mF kapasiteli kondansatörlerden 10.000 tanesi paralel bağlanacak olursa 1 F'lık kapasite elde edilir. Ama birim hacme çok geniş yüzey alanı sığdırabilen yeni teknoloji ile çok büyük kapasiteli ve minik boyutlu kondansatörlerin yapımı mümkün olmuştur.
Gösterim: 553Boyut: 6.1 KB" style="max-width:100%;margin: 2px;"/>
Fotoğraf 1
Fotoğraf 2'de türlü tip 1F'lık kondansatörler görülmektedir.
Gösterim: 568Boyut: 10.9 KB" style="max-width:100%;margin: 2px;"/>
Fotoğraf 2
Fenerde kullanılan başka mühim eleman mıknatıslardır. Fotoğraf 3'de her birisi 1cm genişliğinde ve 2cm çapında 1.8 Tesla'lık neodyum mıknatıslar görülmektedir. Bu mıknatısların manyetik alanı çok güçlüdür. Fenerde bu mıknatıslardan 3 tane kullanılmaktadır.
Gösterim: 595Boyut: 6.9 KB" style="max-width:100%;margin: 2px;"/>
Fotoğraf 3
Fenerin başka mühim bir parçası da ışık yürüyerek LED elemanıdır. Kondansatörde depolanan enerjiyi ışığa dönüştürmek için kondansatör çıkışına ak bir LED bağlamak gerekiyor. LED kullanılmasının sebebi, az akımla yüksek ışık sertliği elde etmektir. Günümüzde 5-10mA akımla düzgüsel LED'lerden yüzlerce kat fazla ışık yürüyerek LED'ler üretilmektedir.
Geriye kalan, fenerin nasıl yapıldığı mevzusuna geçebiliriz. Mıknatısın hareketini frenlememesi için fenerin tamamında plastik araç-gereç kullanılmaktadır. Ilk olarak, fotoğraf 4'deki benzer biçimde plastik bir boru hazırlamak gerekiyor. Döşem malzemesi satan bir yerden dış çapı 32mm, iç çapı 20mm olan plastik borudan 16santimetre uzunluğunda kestirilir. Mıknatıslar bu ölçüdeki boru içinde rahatça hareket edebilmektedir. Bir süre sonra borunun ortasındaki 3cm genişliğindeki kısım, tornada inceltilerek dış çapı 23mm'ye kadar düşürülür. Böylelikle bu kısma sarılacak bobin, boru içinde hareket edecek mıknatısa oldukça yakın olacağından bobinle mıknatıs arasındaki manyetik etkileşim de yüksek olacaktır.
Gösterim: 552Boyut: 6.6 KB" style="max-width:100%;margin: 2px;"/>
Fotoğraf 4
Plastik boru hazırlandıktan sonrasında boru üstüne 0.25 mm ölçekli bakır telden ortalama 1800 sarım fotoğraf 5'deki görüldüğü benzer biçimde sarılmış olur. Bu sebeple ortalama 160 metre bakır tel gerekiyor.
Gösterim: 548Boyut: 12.3 KB" style="max-width:100%;margin: 2px;"/>
Fotoğraf 5
Yukarıda bahsedilmiş olduğu benzer biçimde pilsiz el fenerinde kullanılan her elektronik araç-gereç hususi olarak seçilmektedir. Enerji depolamak için 1F'lık kondansatör, yüksek bir gerilim indüklemek için neodyum mıknatıs ve az akımla yüksek ışık elde eden ak LED kullanılmadığı sürece bu şekilde bir fenerin yapımı mümkün değildir.
Fotoğraf 6'da pilsiz el fenerinin tamamlanmış hali görülmektedir. Fenerin elektronik devresi üst üste yerleştirilmiş 2 bakır plaka üstüne monte edilmiştir. Mıknatıs boru içine yerleştirildikten sonrasında borunun alt ve üst kısmı uygun bir biçimde kapatılmıştır.
Gösterim: 564Boyut: 13.1 KB" style="max-width:100%;margin: 2px;"/>
Fotoğraf 6
Fenerin üstünde fotoğraf 7'de görüldüğü benzer biçimde iki tane anahtar mevcuttur. Birisi (A-K) açma kapatma işini yapar, öbürü (Az-Çok) ışık sertliğini ayarlamak için kullanılır.
Gösterim: 533Boyut: 11.7 KB" style="max-width:100%;margin: 2px;"/>
Fotoğraf 7
Şimdi sıra pilsiz el fenerinin nasıl çalıştığını denemeye geldi. Kondansatörün yeteri kadar dolması için feneri minimum 30 saniye süresince sallamak gerekiyor. Bu sırada anahtarın kapalı olması gerekiyor ki verimli bir biçimde enerji depolanabilsin. Sallama işlemi tamamlandığında anahtar A konumuna alınarak LED'in ışık yayması sağlanır. LED'in parlaklığı fotoğraf 8, 9 ve 10'da görüldüğü benzer biçimde fazlaca yüksektir. Fener, karanlık bir odayı aydınlatabilecek kadar ışık yaymaktadır.
Gösterim: 513Boyut: 6.0 KB" style="max-width:100%;margin: 2px;"/>
Fotoğraf 8
Fener devamlı açık kaldığında ortalama 15-20 dakika süresince ışık vermektedir. Heralde LED'in yaymış olduğu ışığın sertliği zaman içinde azalmaktadır. Ama 15 dakika sonraki ışığın sertliği dahi yeteri kadar aydınlatıcı etkiye haiz oluyor. Bu özellik tamamen LED'in kalitesi ve ışık sertliği ile ilgili aslına bakarsak.
Gösterim: 519Boyut: 13.3 KB" style="max-width:100%;margin: 2px;"/>
Fotoğraf 9
Gösterim: 514Boyut: 12.9 KB" style="max-width:100%;margin: 2px;"/>
Fotoğraf 10
Şimdi pilsiz el fenerinin ışık yaymasını elde eden elektronik devreyi inceleyebiliriz. Biçim 11'de verilen dönem şu şekilde çalışır. Mıknatısın yukarı aşağı hareketi ile bobinde seçenek bir gerilim indüklenmektedir. Bu gerilim bir köprü diyot devresi ile doğrultulduktan sonrasında 1F'lık kondansatöre uygulanır. Böylelikle plastik boruyu salladığınız sürece oluşan gerilim kondansatörü şarj eder. Kondansatörün yüksek gerilimden zarar görmemesi için kondansatöre paralel bir zener diyot bağlanmıştır. Devredeki sw2 anahtarı, “az†kademesine alındığında LED'den 5mA'lik durağan bir akım geçer. Böylece, kondansatör gerilimi zaman içinde düşse de LED'in parlaklığı dakikalarca aynı seviyede kalmaktadır. Anahtar, “çok†kademesine alındığında ise LED'den ilk başlarda 20mA'lik akım geçmektedir. Böylelikle daha kısa süre süresince daha parlak ışık yayılmaktadır.
Gösterim: 481Boyut: 34.9 KB" style="max-width:100%;margin: 2px;"/>
Biçim 11
Devreye bakıldığında bobinde indüklenen gerilimin pek fazla olamayacağı . Ama, bir hafızalı osiloskop ile bobinin boşta çabalama esnasında indüklediği gerilimi incelediğimde biçim 12'deki dalga şekillerini elde ettim. Görüldüğü benzer biçimde bobinde tepeden tepeye 40V'luk bir gerilim indüklenmektedir. Bu kadar yüksek bir gerilim indüklenmesi de 1.8 T'lık neodyum mıknatıs yardımıyla olmaktadır.
Gösterim: 482Boyut: 15.6 KB" style="max-width:100%;margin: 2px;"/>
Biçim 12
Kondansatörün şarj olması esnasında oluşan dalga şekilleri biçim 13'de verilmiştir. Bu sonuçlar EWB simülasyonu ile elde edilmiştir. Görüldüğü benzer biçimde kondansatörden geçen sinüsoidal akım darbeleri yardımıyla kondansatör zaman içinde dolmaktadır.
Gösterim: 469Boyut: 24.1 KB" style="max-width:100%;margin: 2px;"/>
Biçim 13
Böylelikle ürettiğim pilsiz el fenerinin tanıtımını tamamlamış oldum. Fotoğraf 14'de de ticari olarak üretilmiş bir pilsiz el fenerinin resmi görülmektedir. Söz konusu fenerler her türlü ortamda kullanılmak suretiyle tasarlandığından bir çok standarda uygun olarak üretilmektedir. Mesela plastik kılıf su sızdırmaz özellikte, çarpma ve düşmeye karşı dayanıklı yapıdadır.
Alıcı gözüyle bakınca bu fener daha ilgi çekiyor normal olarak. Ama küçük çapta merak, küçük çapta heves ile bu işe girişip uzun devam eden bir tasarım ve deney sürecinin sonunda başarıyla kendi pilsiz el fenerimi ürettim. Aslına bakarsak kolay yolu seçip bir tane satın alabilirdim, ama bu durumda şu anda edindiğim bilgilerin çoğunu öğrenemeyecektim. Bu detayları siz Antrak okuyucularıyla paylaşarak sizin de bilgi birikiminize katkım olsun istedim. Ümit ederim yararlı olmuştur. Her insana iyi emek harcamalar dilerim.
alıntıdr
Sebep: fotoğraf ekleme
bobin ile el feneri yapımında bizlere sundugunuz tüm aşamaları bulabildigim donanımlarla gerçekleştirdim,ama bir türlü yakamıyorum ledi.bobini 600 sargı sardım ortalama 10 santimetre,capacitörü 1.6 mikro farad kullandım.mıklatıs hoparlör mıklatısını kullandım borunun içine onu kullandım.lütfen en kısa zamanda yardım umuyorum dönem ödevim.dersden geçip geçmemem bu duruma baglı.
Isı enerjisi hareket enerjisine nasıl dönüşür?
Güneşteki enerji dünyaya ışık enerjisi olarak ulaştıgı halde niçin bizi ısıtır?
Hareket enerjisi nedir?
YORUMLAR