Van majestueuze transformatoren in energiecentrales tot de oplader van je mobiele telefoon: in onze moderne samenleving zijn transformatoren onmisbaar geworden. Als eindproject van Design Engineering voor Physici bouwden drie eerstejaars technische natuurkunde studenten van de TU Delft hun eigen transformator en presenteerden zij deze op een voor middelbare scholieren toegankelijke manier.

Step 1: Spoelen Maken

Benodigdheden

Werktuig om spoelen mee te wikkelen.
Pvc-buis (50 mm diameter; 100 mm lengte)
Strook karton (breedte 3 cm)
Duck tape
900 meter geïsoleerd koperdraad

To do

Wikkel 2800 windingen geïsoleerd koperdraad om de pvc-buis. Dit is de secundaire spoel.
Wikkel een strook karton om de spoel en plak de uiteinden van het karton aan elkaar vast zodat er een holle cilinder van karton om de spoel heen zit. Zorg ervoor dat het karton los genoeg zit dat het te verschuiven valt.
Wikkel nu 19 windingen om het karton heen en maak die daaraan vast, wederom met duck tape. De kartonnen cilinder met 19 windingen vormt de primaire spoel, die op een circuit gaat worden aangesloten.

Step 2: Verbindingen Solderen

Benodigdheden

Soldeerbout
Soldeertin & houten ondergrond
Lange stroomdraden (20-30 cm)
Korte stroomdraden (5-10 cm)
Schakelaar
Batterijhouder

To do

Soldeer korte stroomdraadjes aan de batterijhouder en aan de schakelaar.
Soldeer lange stroomdraadjes aan de uiteinden van de koperdraden die van de spoelen af komen, zodat de opstelling overzichtelijk kan worden gehouden door onderdelen ver uit elkaar te plaatsen.

Step 3: Opstelling Schakelen

Benodigdheden

Stroomdraden (5 cm)
Iets langere stroomdraden (10-20 cm)
Striptang

To do

Schakel de opstelling zoals weergegeven in de afbeelding. Merk daarbij op:

De transistor (4) heeft drie in-/uitgangen. Met de bolle kant naar je toe gericht zijn dit van links naar rechts respectievelijk de basis, de collector en de emitter. In de schakeling zijn dit respectievelijk de horizontale, de bovenste verticale en de bovenste verticale in-/uitgangen van de transistor.
De twee spoelen (5,6) zijn in de schakeling voor de duidelijkheid naast elkaar weergegeven.
De uitgang van de grote spoel (6) gaat naar ground, oftewel de minpool van de batterij.
De diode (7) laat stroom slechts in één richting door. De kant met het streepje geeft de uitgang weer en moet dus van de batterij af gericht zijn.

Step 4: Opstelling Testen En Optimaliseren

Benodigdheden

Oscilloscoop en multimeter
10x prove voor de oscilloscoop. Deze verzwakt het signaal tien maal, waardoor een voltage buiten het bereik van de oscilloscoop alsnog kan worden gemeten.

To do

Test met behulp van een multimeter de spanning over de batterij (9V DC), de spanning over verschillende onderdelen in de schakeling aangesloten op batterij (< 9V DC) en de spanning over de (grote) secundaire spoel en de ground (>> 9V AC). Als deze waarden niet kloppen, is er iets fout geschakeld. Let op: de multimeter geeft waarschijnlijk een foute waarde voor de wisselspanning over de secundaire spoel, aangezien de frequentie als het goed is buiten het bereik van de multimeter valt (f>60kHz).
Bepaal de stand van de primaire spoel om de secundaire spoel waarbij de uitgangsspanning over de secundaire spoel maximaal is. Een kleine verschuiving kan al een veel een slechtere inductie als gevolg hebben.

Step 5: Opstelling Op Een Houten Ondergrond Monteren

Benodigdheden

Twee spijkers
Een hamer
Lijm

To do

Lijm alle onderdelen vast op een houten ondergond zoals ook te zien in het introductiefilmpje.
Sla twee spijkers in de ondergrond en wikkel om de ene het vrije uiteinde van de secundaire spoel heen en om de ander een draad die naar ground gaat. De spanning over de twee spijkers is nu de opgewekte spanning over de secundaire spoel. Deze kan nu makkelijk gemeten worden door de oscilloscoop op de spijkers aan te sluiten.