انتقال الطاقة عن بعد بدون أسلاك. انتقال التيار بدون أسلاك بالحث

النقل اللاسلكي للكهرباء

النقل اللاسلكي للكهرباء- طريقة لنقل الطاقة الكهربائية دون استخدام عناصر موصلة في دائرة كهربائية. بحلول العام ، كانت هناك تجارب ناجحة في نقل الطاقة بقوة تصل إلى عشرات الكيلوات في نطاق الميكروويف بكفاءة تبلغ حوالي 40٪ - في عام 1975 في جولدستون ، كاليفورنيا وفي عام 1997 في جراند باسين في ريونيون الجزيرة (نطاق من الكيلومتر ، البحث في مجال الإمداد بالطاقة للقرية بدون تمديد كابل شبكات الكهرباء). تشمل المبادئ التكنولوجية لمثل هذا الإرسال الاستقرائي (على مسافات قصيرة وطاقات منخفضة نسبيًا) ، والرنين (المستخدم في البطاقات الذكية غير التلامسية وشرائح RFID) والكهرومغناطيسية الاتجاهية لمسافات طويلة نسبيًا والطاقات (في النطاق من الأشعة فوق البنفسجية إلى الموجات الدقيقة).

تاريخ نقل الطاقة اللاسلكية

• 1820 : اكتشف André Marie Ampère القانون (الذي سُمي لاحقًا على اسم المكتشف ، قانون Ampère) الذي يُظهر أن التيار الكهربائي ينتج مجالًا مغناطيسيًا.
• 1831 القصة: اكتشف مايكل فاراداي قانون الاستقراء ، وهو قانون أساسي مهم للكهرومغناطيسية.
• 1862 : كان كارلو ماتيوتشي أول من أجرى تجارب على نقل واستقبال الحث الكهربائي باستخدام الحث الكهربائي لفائف حلزونية مسطحة.
• 1864 نظم جيمس ماكسويل جميع الملاحظات والتجارب والمعادلات السابقة في الكهرباء والمغناطيسية والبصريات في نظرية متماسكة ووصف رياضي صارم لسلوك المجال الكهرومغناطيسي.
• 1888 : أكد هاينريش هيرتز وجود المجال الكهرومغناطيسي. " جهاز لتوليد مجال كهرومغناطيسي»كانت هيرتز عبارة عن جهاز إرسال يعمل بالموجات الدقيقة أو يعمل بالشرارة UHF.
• 1891 : قام نيكولا تيسلا بتحسين جهاز إرسال الموجات الهيرتزية لإمداد الطاقة RF في براءة اختراعه رقم. 454.622 ، "نظام الإضاءة الكهربائية."
• 1893 : تسلا تعرض إضاءة الفلورسنت اللاسلكية في مشروع للمعرض الكولومبي العالمي في شيكاغو.
• 1894 : تضيء تسلا مصباحًا متوهجًا لاسلكيًا في مختبر الجادة الخامسة ، ولاحقًا في مختبر شارع هيوستن في مدينة نيويورك ، عن طريق "الحث الكهروديناميكي" ، أي عن طريق الحث المتبادل بالرنين اللاسلكي.
• 1894 : يشعل Jagdish Chandra Bose البارود عن بعد ويضرب الجرس باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية ، مما يدل على أنه يمكن إرسال إشارات الاتصال لاسلكيًا.
• 1895 عرض أ.س.بوبوف جهاز استقبال الراديو الذي اخترعه في اجتماع لقسم الفيزياء بالجمعية الفيزيائية والكيميائية الروسية في 25 أبريل (7 مايو)
• 1895 : يرسل Bosche إشارة على مسافة حوالي ميل واحد.
• 1896 : تقدم Guglielmo Marconi بطلب لاختراع الراديو في 2 يونيو 1896.
• 1896 ج: ترسل تسلا إشارة على مسافة 48 كيلومترًا تقريبًا.
• 1897 : يرسل Guglielmo Marconi رسالة نصية في شفرة مورس على مسافة حوالي 6 كيلومترات باستخدام جهاز إرسال لاسلكي.
• 1897 : تسلا تسجل أولى براءات اختراع الإرسال اللاسلكي الخاصة بها.
• 1899 : في كولورادو سبرينغز ، كتب تسلا: "يبدو فشل طريقة الاستقراء هائلاً مقارنةً به طريقة إثارة شحن الأرض والهواء».
• 1900 : لم يتمكن Guglielmo Marconi من الحصول على براءة اختراع لاختراع الراديو في الولايات المتحدة.
• 1901 : ماركوني يرسل إشارة عبر المحيط الأطلسي باستخدام جهاز تسلا.
• 1902 : تسلا ضد ريجنالد فيسندين: تضارب براءة الاختراع الأمريكية رقم. 21.701 "نظام إرسال الإشارات (لاسلكي). التبديل الانتقائي للمصابيح المتوهجة وعناصر المنطق الإلكترونية بشكل عام.
• 1904 : تُمنح جائزة في معرض سانت لويس العالمي لمحاولتها الناجحة التحكم في محرك منطاد بقوة 0.1 حصان. (75 وات) من الطاقة المرسلة عن بعد لمسافات تقل عن 100 قدم (30 م).
• 1917 : تم تدمير برج Wardenclyffe ، الذي بناه نيكولا تيسلا لإجراء تجارب على الإرسال اللاسلكي عالي الطاقة.
• 1926 : Shintaro Uda و Hidetsugu Yagi ينشران المقال الأول " حول رابط اتجاهي موجه بكسب مرتفع"، المعروف باسم" هوائي Yagi-Uda "أو هوائي" قناة الموجة ".
• 1961 : ينشر William Brown مقالاً عن إمكانية نقل الطاقة عبر الموجات الدقيقة.
• 1964 : ويليام براون ووالتر كرونيكت يتظاهران على القناة أخبار سي بي اسنموذج لطائرة هليكوبتر تستقبل كل الطاقة التي تحتاجها من شعاع الموجات الصغرية.
• 1968 : اقترح بيتر جلاسر الإرسال اللاسلكي للطاقة الشمسية من الفضاء باستخدام تقنية "باور بيم". يعتبر هذا أول وصف لنظام الطاقة المداري.
• 1973 : أول نظام RFID سلبي في العالم تم عرضه في مختبر لوس ألاموس الوطني.
• 1975 : يقوم مجمع Goldstone Deep Space Communications بتجربة نقل الطاقة بعشرات الكيلوات.
• 2007 : قام فريق بحثي بقيادة البروفيسور مارين سولجاتشيتش من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بنقل الطاقة الكافية لاسلكيًا على مسافة 2 متر لإضاءة مصباح كهربائي 60 واط ، بكفاءة 60 واط. 40٪ باستخدام ملفين بقطر 60 سم.
• 2008 : تقدم بومباردييه منتج نقل لاسلكي جديد PRIMOVE ، وهو نظام قوي لتطبيقات الترام والسكك الحديدية الخفيفة.
• 2008 : أعادت إنتل إنتاج تجارب نيكولا تيسلا في عام 1894 ومجموعة جون براون في عام 1988 بشأن نقل الطاقة لاسلكيًا إلى المصابيح المتوهجة ذات الكفاءة في الإضاءة. 75٪.
• 2009 : أعلن كونسورتيوم من الشركات المهتمة يسمى Wireless Power Consortium عن الانتهاء الوشيك لمعيار صناعي جديد لأجهزة الشحن التعريفي منخفضة الطاقة.
• 2009 : تم إدخال مصباح يدوي صناعي يمكنه العمل وإعادة الشحن بأمان دون ملامسة في جو مشبع بغاز قابل للاشتعال. تم تطوير هذا المنتج من قبل الشركة النرويجية للطاقة اللاسلكية والاتصالات.
• 2009 : قدمت مجموعة Haier أول تلفزيون LCD لاسلكي بالكامل في العالم بناءً على بحث البروفيسور مارين Soljacic حول نقل الطاقة اللاسلكي والواجهة الرقمية المنزلية اللاسلكية (WHDI).

التكنولوجيا (طريقة الموجات فوق الصوتية)

اختراع طلاب جامعة بنسلفانيا. لأول مرة ، تم تقديم التثبيت لعامة الناس في The All Things Digital (D9) في عام 2011. كما هو الحال في الطرق الأخرى للإرسال اللاسلكي لشيء ما ، يتم استخدام جهاز استقبال وجهاز إرسال. يرسل جهاز الإرسال الموجات فوق الصوتية ، ويقوم جهاز الاستقبال بدوره بتحويل ما يُسمع إلى كهرباء. في وقت العرض ، تصل مسافة الإرسال إلى 7-10 أمتار ، ويلزم وجود خط رؤية مباشر للمستقبل والمرسل. من الخصائص المعروفة - يصل الجهد المرسل إلى 8 فولت ، لكن لم يتم الإبلاغ عن قوة التيار الناتج. الترددات فوق الصوتية المستخدمة ليس لها تأثير على البشر. لا يوجد دليل على وجود آثار سلبية على الحيوانات.

طريقة الحث الكهرومغناطيسي

تستخدم تقنية الإرسال اللاسلكي بالحث الكهرومغناطيسي حقلاً كهرومغناطيسيًا قريبًا على مسافات تبلغ حوالي سدس الطول الموجي. طاقة المجال القريب نفسها ليست إشعاعية ، ولكن لا تزال تحدث بعض الخسائر الإشعاعية. بالإضافة إلى ذلك ، كقاعدة عامة ، هناك أيضًا خسائر مقاومة. بسبب الحث الكهروديناميكي ، فإن التيار الكهربائي المتناوب الذي يتدفق عبر الملف الأولي يخلق مجالًا مغناطيسيًا متناوبًا يعمل على الملف الثانوي ، مما يؤدي إلى حدوث تيار كهربائي فيه. لتحقيق كفاءة عالية ، يجب أن يكون التفاعل وثيقًا بدرجة كافية. نظرًا لأن الملف الثانوي يتحرك بعيدًا عن الملف الأساسي ، فإن المزيد والمزيد من المجال المغناطيسي لا يصل إلى الملف الثانوي. حتى على مسافات قصيرة نسبيًا ، يصبح الاقتران الاستقرائي غير فعال للغاية ، مما يؤدي إلى إهدار الكثير من الطاقة المرسلة.

المحول الكهربائي هو أبسط جهاز لنقل الطاقة لاسلكيًا. لا يتم توصيل اللفات الأولية والثانوية للمحول بشكل مباشر. يتم نقل الطاقة من خلال عملية تعرف باسم الحث المتبادل. تتمثل الوظيفة الرئيسية للمحول في زيادة أو تقليل الجهد الأساسي. أجهزة الشحن بدون تلامس للهواتف المحمولة وفرشاة الأسنان الكهربائية هي أمثلة على استخدام مبدأ الحث الكهروديناميكي. تستخدم المواقد التعريفي هذه الطريقة أيضًا. العيب الرئيسي في طريقة الإرسال اللاسلكي هو النطاق القصير للغاية. يجب أن يكون جهاز الاستقبال قريبًا جدًا من جهاز الإرسال من أجل الاتصال به بشكل فعال.

يزيد استخدام الرنين قليلاً من نطاق الإرسال. مع الحث الرنيني ، يتم ضبط المرسل والمستقبل على نفس التردد. يمكن تحسين الأداء بشكل أكبر عن طريق تغيير شكل الموجة الحالية للقيادة من الأشكال الموجية الجيبية إلى غير الجيبية. يحدث نقل الطاقة النبضي على مدى عدة دورات. وبالتالي ، يمكن نقل قدرة كبيرة بين دارتين LC مضبوطتين بشكل متبادل مع عامل اقتران منخفض نسبيًا. ملفات الإرسال والاستقبال ، كقاعدة عامة ، عبارة عن ملفات لولبية أحادية الطبقة أو ملف مسطح مع مجموعة من المكثفات التي تسمح لك بضبط عنصر الاستقبال على تردد جهاز الإرسال.

من التطبيقات الشائعة للحث الكهروديناميكي الرنان شحن البطاريات في الأجهزة المحمولة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة والغرسات الطبية والمركبات الكهربائية. تستخدم تقنية الشحن المحلية اختيار ملف إرسال مناسب في بنية مصفوفة متعددة الطبقات. يستخدم الرنين في كل من لوحة الشحن اللاسلكي (حلقة الإرسال) ووحدة الاستقبال (المضمنة في الحمل) لضمان أقصى قدر من كفاءة نقل الطاقة. تقنية النقل هذه مناسبة لمنصات الشحن اللاسلكية العالمية لشحن الأجهزة الإلكترونية المحمولة مثل الهواتف المحمولة. تم اعتماد هذه التقنية كجزء من معيار الشحن اللاسلكي Qi.

يستخدم الحث الكهروديناميكي الرنان أيضًا لتشغيل الأجهزة التي لا تحتوي على بطارية مثل علامات RFID والبطاقات الذكية التي لا تلامس ، وكذلك لنقل الطاقة الكهربائية من المحث الأساسي إلى مرنان محول تسلا الحلزوني ، وهو أيضًا جهاز إرسال لاسلكي للطاقة الكهربائية.

الحث الكهروستاتيكي

يمكن أن ينتقل التيار المتردد عبر طبقات من الغلاف الجوي ذات ضغط جوي أقل من 135 ملم زئبق. فن. يتدفق التيار عن طريق الحث الكهروستاتيكي عبر الغلاف الجوي السفلي على ارتفاع حوالي 2-3 أميال فوق مستوى سطح البحر وبتدفق الأيونات ، أي التوصيل الكهربائي عبر منطقة متأينة تقع على ارتفاع يزيد عن 5 كم. يمكن استخدام حزم عمودية مكثفة من الأشعة فوق البنفسجية لتأين غازات الغلاف الجوي مباشرة فوق المطرافين المرتفعين ، مما يؤدي إلى تكوين خطوط طاقة بلازما عالية الجهد تؤدي مباشرة إلى الطبقات الموصلة للغلاف الجوي. نتيجة لذلك ، يتشكل تدفق تيار كهربائي بين المطرافين المرتفعين ، ويمر إلى طبقة التروبوسفير ، وعبرها والعودة إلى الطرف الآخر. تصبح الموصلية الكهربائية عبر طبقات الغلاف الجوي ممكنة بسبب تفريغ البلازما السعوي في جو مؤين.

اكتشف نيكولا تيسلا أن الكهرباء يمكن أن تنتقل عبر الأرض والغلاف الجوي. في سياق بحثه ، حقق اشتعال المصباح على مسافات متوسطة وسجل انتقال الكهرباء لمسافات طويلة. تم تصميم برج Wardenclyffe كمشروع تجاري للمهاتفة اللاسلكية عبر المحيط الأطلسي وأصبح دليلًا حقيقيًا على إمكانية النقل اللاسلكي للكهرباء على نطاق عالمي. لم يكتمل التثبيت بسبب عدم كفاية التمويل.

الأرض موصل طبيعي وتشكل دائرة موصلة واحدة. يتم تحقيق حلقة العودة عبر طبقة التروبوسفير العليا والستراتوسفير السفلى على ارتفاع حوالي 4.5 ميل (7.2 كم).

اقترح نيكولا تيسلا في أوائل عام 1904 نظامًا عالميًا لنقل الكهرباء بدون أسلاك ، يسمى "النظام اللاسلكي العالمي" ، استنادًا إلى الموصلية الكهربائية العالية للبلازما والموصلية الكهربائية العالية للأرض. نيزك تونجوسكا ، ناتج عن "ماس كهربائي" بين الغلاف الجوي المشحون والأرض.

نظام لاسلكي عالمي

كانت التجارب المبكرة للمخترع الصربي الشهير نيكولا تيسلا تتعلق بانتشار موجات الراديو العادية ، أي الموجات الهرتزية ، الموجات الكهرومغناطيسية التي تنتشر عبر الفضاء.

في عام 1919 ، كتب نيكولا تيسلا: "من المفترض أن أبدأ العمل في الإرسال اللاسلكي في عام 1893 ، لكنني في الحقيقة أمضيت العامين الماضيين في البحث عن الأجهزة وتصميمها. كان واضحًا لي منذ البداية أنه يمكن تحقيق النجاح من خلال سلسلة من القرارات الجذرية. تم إنشاء المولدات عالية التردد والمذبذبات الكهربائية أولاً. كان لابد من تحويل طاقتهم إلى أجهزة إرسال فعالة واستلامها عن بعد بواسطة أجهزة استقبال مناسبة. سيكون مثل هذا النظام فعالاً إذا تم استبعاد أي تدخل خارجي وضمان حصريته الكاملة. ومع ذلك ، مع مرور الوقت ، أدركت أنه لكي تعمل الأجهزة من هذا النوع بفعالية ، يجب تصميمها مع مراعاة الخصائص الفيزيائية لكوكبنا.

أحد شروط إنشاء نظام لاسلكي عالمي هو بناء مستقبلات رنانة. يمكن استخدام مرنان حلزوني لفائف تسلا مؤرض ومحطة مرتفعة على هذا النحو. أظهر تسلا شخصيًا مرارًا وتكرارًا النقل اللاسلكي للطاقة الكهربائية من الإرسال إلى ملف تسلا المستقبِل. أصبح هذا جزءًا من نظام الإرسال اللاسلكي الخاص به (براءة الاختراع الأمريكية رقم 1119732 ، جهاز لنقل الطاقة الكهربائية ، 18 يناير 1902). اقترح تسلا تركيب أكثر من ثلاثين محطة استقبال وإرسال حول العالم. في هذا النظام ، يعمل ملف الالتقاط كمحول تنازلي بتيار خرج مرتفع. تتطابق معلمات الملف المرسل مع الملف المستقبِل.

كان الهدف من نظام Tesla اللاسلكي العالمي هو الجمع بين نقل الطاقة مع البث والاتصالات اللاسلكية الاتجاهية ، والتي من شأنها القضاء على العديد من خطوط الطاقة عالية الجهد وتسهيل الربط البيني لمنشآت توليد الكهرباء على نطاق عالمي.

أنظر أيضا

• شعاع الطاقة

ملحوظات

1. "الكهرباء في المعرض الكولومبي" ، بقلم جون باتريك باريت. 1894 ، ص. 168-169
2. تجارب مع التيارات المتناوبة ذات التردد العالي للغاية وتطبيقها على طرق الإضاءة الاصطناعية ، AIEE ، كولومبيا كوليدج ، نيويورك ، 20 مايو 1891
3. تجارب مع التيارات البديلة ذات الإمكانات العالية والترددات العالية ، عنوان IEE ، لندن ، فبراير 1892
4. في الظواهر الخفيفة وغيرها من الظواهر عالية التردد ، معهد فرانكلين ، فيلادلفيا ، فبراير 1893 والجمعية الوطنية للضوء الكهربائي ، سانت. لويس ، مارس 1893
5. عمل Jagdish Chandra Bose: 100 عام من البحث في موجة mm
6. جاغاديش شاندرا بوس
7. نيكولا تيسلا عن عمله مع التيارات المتناوبة وتطبيقها على التلغراف اللاسلكي والمهاتفة ونقل الطاقة ، ص. 26-29. (إنجليزي)
8. 5 يونيو 1899 ، نيكولا تيسلا ملاحظات كولورادو الربيع 1899-1900 ، نوليت ، 1978 (الإنجليزية)
9. نيكولا تيسلا: الأسلحة الموجهة وتكنولوجيا الكمبيوتر
10. الكهربائي(لندن) ، 1904 (الإنجليزية)
11. مسح الماضي: تاريخ الهندسة الكهربائية من الماضي ، Hidetsugu Yagi
12. مسح لعناصر نقل الطاقة بواسطة حزمة الموجات الدقيقة ، في عام 1961 IRE Int. أسيوط. التسجيل ، المجلد 9 ، الجزء 3 ، ص 93 - 105
13. نظرية وتقنيات الميكروويف IEEE ، مهنة بيل براون المتميزة
14. القوة من الشمس: مستقبلها ، مجلد العلوم. 162 ، ص. 957-961 (1968)
15. براءة اختراع الأقمار الصناعية للطاقة الشمسية
16. تاريخ RFID
17. مبادرة الطاقة الشمسية الفضائية
18. نقل الطاقة اللاسلكية لقمر الطاقة الشمسية (SPS) (المسودة الثانية بواسطة N. Shinohara) ، ورشة الطاقة الشمسية الفضائية ، معهد جورجيا للتكنولوجيا
19. دبليو سي براون: تاريخ نقل الطاقة بواسطة موجات الراديو: نظرية وتقنيات الميكروويف ، معاملات IEEE في سبتمبر 1984 ، v. 32 (9) ، ص. 1230-1242 (الإنجليزية)
20. نقل الطاقة لاسلكيًا عبر الرنين المغناطيسي القوي. العلوم (7 يونيو 2007). مؤرشف,
    حصل على طريقة جديدة للنقل اللاسلكي للكهرباء (روس). ممبرانا رو (8 يونيو 2007). مؤرشفة من الأصلي في 29 فبراير 2012. تم استرجاعه في 6 سبتمبر 2010.
21. تقنية بومباردييه بريموف
22. تتخيل Intel الطاقة اللاسلكية لجهاز الكمبيوتر المحمول الخاص بك
23. مواصفات الكهرباء اللاسلكية شارفت على الاكتمال
24. TX40 و CX40 ، الشعلة والشاحن المعتمدان مسبقًا
25. يفتقر تلفاز HDTV اللاسلكي من شركة Haier إلى الأسلاك والملف الشخصي الرفيع (فيديو) (باللغة الإنجليزية) ،
    أذهلت الكهرباء اللاسلكية مبتكريها (بالروسية). MEMBRANA.RU (16 فبراير 2010). مؤرشفة من الأصلي في 26 فبراير 2012. تم استرجاعه في 6 سبتمبر 2010.
26. إيريك جيلر يعرض الكهرباء اللاسلكية | فيديو على TED.com
27. "نيكولا تيسلا وقطر الأرض: مناقشة أحد الأساليب العديدة لتشغيل برج Wardenclyffe ،" K.L Corum و J.F Corum ، Ph.D. 1996
28. ويليام بيتي ، رسالة مجموعة Yahoo Wireless Energy Transmission Tech رقم 787 ، أعيد طبعها في نظرية الإرسال اللاسلكي.
29. انتظر ، جيمس ر. ، التاريخ القديم والحديث لانتشار الموجة الأرضية الكهرومغناطيسية ، " مجلة IEEE Antennas and Propagation، المجلد. 40 ، لا. 5 ، أكتوبر 1998.
30. نظام نقل الطاقة الكهربائية ، سبتمبر. 2 ، 1897 ، الولايات المتحدة رقم براءة الاختراع ٦٤٥.٥٧٦ ، مارس. 20 ، 1900.

31. يجب أن أقول هنا أنه عندما قدمت طلبات 2 سبتمبر 1897 لنقل الطاقة التي تم الكشف عن هذه الطريقة من خلالها ، كان من الواضح لي بالفعل أنني لست بحاجة إلى وجود محطات على هذا الارتفاع العالي ، لكنني لم يكن لدي ، فوق توقيعي ، أي شيء أعلن أنني لم أثبته أولاً. هذا هو السبب في عدم وجود أي تناقض في أي بيان خاص بي ، ولا أعتقد أنه سيكون كذلك ، لأنني عندما أنشر شيئًا ما أذهب إليه أولاً بالتجربة ، ثم من التجربة أحسبه ، وعندما يكون لديّ النظرية والتطبيق يجتمعان أعلن النتائج.

    في ذلك الوقت كنت متأكدًا تمامًا من أنه يمكنني إنشاء مصنع تجاري ، إذا لم يكن بإمكاني فعل أي شيء آخر سوى ما فعلته في مختبري في شارع هيوستن ؛ لكنني قمت بالفعل بالحساب ووجدت أنني لست بحاجة إلى ارتفاعات كبيرة لتطبيق هذه الطريقة. براءة الاختراع الخاصة بي تقول أنني أكسر الغلاف الجوي "في أو بالقرب" من المحطة. إذا كان الغلاف الجوي الخاص بي على ارتفاع 2 أو 3 أميال فوق المصنع ، فإنني أعتبر هذا قريبًا جدًا من المحطة مقارنة بمسافة محطة الاستقبال الخاصة بي ، والتي قد تكون عبر المحيط الهادئ. هذا مجرد تعبير. . . .

32. نيكولا تيسلا عن عمله مع التيارات المتناوبة وتطبيقها على الإبراق اللاسلكي والمهاتفة ونقل الطاقة

وفقًا للتاريخ ، تم تجميد المشروع التكنولوجي الثوري بسبب افتقار Tesla إلى الموارد المالية المناسبة (كانت هذه المشكلة تطارد العالم تقريبًا طوال الوقت الذي عمل فيه في أمريكا). بشكل عام ، جاء الضغط الرئيسي عليه من مخترع آخر - توماس إديسون وشركاته ، الذين روجوا لتكنولوجيا التيار المستمر ، بينما كان تسلا منخرطًا في التيار المتردد (ما يسمى "الحرب الحالية"). لقد وضع التاريخ كل شيء في مكانه: الآن يتم استخدام التيار المتردد في كل مكان تقريبًا في شبكات الطاقة الحضرية ، على الرغم من أن أصداء الماضي تصل إلى أيامنا (على سبيل المثال ، أحد الأسباب المعلنة لأعطال قطارات هيونداي سيئة السمعة هو استخدام المباشر خطوط الكهرباء الحالية في بعض أقسام السكك الحديدية الأوكرانية).

برج Wardenclyffe ، حيث أجرى نيكولا تيسلا تجاربه مع الكهرباء (الصورة من 1094)

بالنسبة لبرج Wardenclyffe ، وفقًا للأسطورة ، أظهر Tesla لأحد المستثمرين الرئيسيين ، J.P. Morgan ، أحد المساهمين في أول محطة لتوليد الطاقة الكهرومائية ومحطات النحاس في نياجرا في العالم (من المعروف أن النحاس يستخدم في الأسلاك) ، وهو منشأة عاملة لنقل الكهرباء لاسلكيًا ، والتي ستكون التكلفة التي يتحملها المستهلكون (كسب مثل هذه التركيبات على صناعي scale) ترتيب من حيث الحجم أرخص للمستهلكين ، وبعد ذلك قلص تمويل المشروع. مهما كان الأمر ، فقد بدأوا يتحدثون بجدية عن النقل اللاسلكي للكهرباء بعد 90 عامًا فقط ، في عام 2007. وبينما لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه قبل أن تختفي خطوط الكهرباء تمامًا من المشهد الحضري ، فإن الأشياء الصغيرة الممتعة مثل الشحن اللاسلكي لجهاز محمول متاحة بالفعل.

تسلل التقدم دون أن يلاحظه أحد

إذا نظرنا في أرشيفات أخبار تكنولوجيا المعلومات قبل عامين على الأقل ، فسنجد في مثل هذه المجموعات فقط تقارير نادرة تفيد بأن بعض الشركات تطور أجهزة شحن لاسلكية ، وليس كلمة واحدة عن المنتجات والحلول النهائية (باستثناء المبادئ الأساسية والعامة) مخططات). اليوم ، لم يعد الشحن اللاسلكي شيئًا أصليًا أو مفاهيميًا. تُباع هذه الأجهزة بقوة كبيرة (على سبيل المثال ، عرضت LG شواحنها في MWC 2013) ، وتم اختبارها للسيارات الكهربائية (تقوم كوالكوم بذلك) ، وحتى تُستخدم في الأماكن العامة (على سبيل المثال ، في بعض محطات السكك الحديدية الأوروبية). علاوة على ذلك ، هناك بالفعل عدة معايير لنقل الكهرباء والعديد من التحالفات التي تعززها وتنميتها.

ملفات مماثلة مسؤولة عن الشحن اللاسلكي للأجهزة المحمولة ، أحدهما في الهاتف والآخر في الشاحن نفسه.

أشهر مثل هذا المعيار هو معيار Qi الذي طوره Wireless Power Consortium ، والذي يضم شركات معروفة مثل HTC و Huawei و LG Electronics و Motorola Mobility و Nokia و Samsung و Sony وحوالي مائة مؤسسة أخرى. تم تنظيم هذا الكونسورتيوم في عام 2008 بهدف إنشاء شاحن عالمي لأجهزة من مختلف الشركات المصنعة والعلامات التجارية. يستخدم المعيار في عمله مبدأ الحث المغناطيسي ، عندما تتكون المحطة الأساسية من ملف تحريضي يخلق مجالًا كهرومغناطيسيًا عندما يتم توفير التيار المتردد من الشبكة. في الجهاز المشحون ، يوجد ملف مشابه يتفاعل مع هذا المجال وقادر على تحويل الطاقة المستلمة من خلاله إلى تيار مباشر ، والذي يستخدم لشحن البطارية (يمكنك معرفة المزيد عن مبدأ التشغيل في الاتحاد الموقع الإلكتروني http://www.wirelesspowerconsortium.com/what -we-do / how-it-works /). بالإضافة إلى ذلك ، يدعم Qi بروتوكول اتصال 2Kb / s بين أجهزة الشحن والأجهزة المراد شحنها ، والذي يستخدم لتوصيل مقدار الشحن المطلوب والتشغيل المطلوب.

الشحن اللاسلكي وفقًا لمعيار Qi مدعوم حاليًا من قبل العديد من الهواتف الذكية ، والشواحن عالمية لجميع الأجهزة التي تدعم هذا المعيار.

تمتلك Qi أيضًا منافسًا جادًا - Power Matters Alliance ، والذي يضم AT&T و Duracell و Starbucks و PowerKiss و Powermat Technologies. هذه الأسماء ليست في الصدارة في عالم تكنولوجيا المعلومات (خاصة سلسلة قهوة ستاربكس ، التي هي في تحالف بسبب حقيقة أنها ستقدم هذه التكنولوجيا في كل مكان في مؤسساتها) - فهي متخصصة على وجه التحديد في قضايا الطاقة. تم تشكيل هذا التحالف منذ وقت ليس ببعيد ، في مارس 2012 ، في إطار أحد برامج IEEE (معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات). يعمل معيار PMA الذي يروجون له على مبدأ الحث المتبادل - مثال خاص على الحث الكهرومغناطيسي (والذي لا ينبغي الخلط بينه وبين الحث المغناطيسي المستخدم من قبل Qi) ، عند حدوث تغيير في التيار في أحد الموصلات أو تغيير في يغير الوضع النسبي للموصلات التدفق المغناطيسي عبر دائرة الثانية ، ويخلق مجالًا مغناطيسيًا ناتجًا عن التيار في الموصل الأول ، مما يتسبب في حدوث قوة دافعة كهربائية في الموصل الثاني و (إذا كان الموصل الثاني مغلقًا) التعريفي الحالي. تمامًا كما في حالة Qi ، يتم تحويل هذا التيار بعد ذلك إلى تيار مباشر ويتم إدخاله في البطارية.

حسنًا ، لا تنسَ التحالف من أجل الطاقة اللاسلكية ، الذي يضم Samsung و Qualcomm و Ever Win Industries و Gill Industries و Peiker Acustic و SK Telecom و SanDisk وما إلى ذلك. لم تقدم هذه المنظمة بعد حلولًا جاهزة ، ولكن من بين أهدافها ، بما في ذلك تطوير أجهزة الشحن التي تعمل من خلال الأسطح غير المعدنية والتي لا تستخدم ملفات.

يتمثل أحد أهداف Alliance for Wireless Power في القدرة على الشحن دون الارتباط بمكان ونوع معين من السطح.

من كل ما سبق ، يمكننا استخلاص استنتاج بسيط: في غضون عام أو عامين ، ستكون معظم الأجهزة الحديثة قادرة على إعادة الشحن دون استخدام أجهزة الشحن التقليدية. في غضون ذلك ، تعد طاقة الشحن اللاسلكي كافية بشكل أساسي للهواتف الذكية ، ومع ذلك ، ستظهر هذه الأجهزة أيضًا قريبًا للأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة (حصلت شركة Apple مؤخرًا على براءة اختراع للشحن اللاسلكي لجهاز iPad). هذا يعني أن مشكلة تفريغ الأجهزة سيتم حلها بالكامل تقريبًا - ضع الجهاز أو وضعه في مكان معين ، وحتى أثناء التشغيل ، يتم شحنه (أو ، حسب الطاقة ، يتم التفريغ ببطء أكبر). بمرور الوقت ، ليس هناك شك في أن مداها سيتوسع (الآن تحتاج إلى استخدام حصيرة خاصة أو حامل يوضع عليه الجهاز ، أو يجب أن يكون قريبًا جدًا) ، وسيتم تثبيتها في كل مكان في السيارات والقطارات وحتى ، ربما الطائرات.

حسنًا ، واستنتاج آخر - على الأرجح ، لن يكون من الممكن تجنب حرب صيغ أخرى بين المعايير والتحالفات المختلفة التي تروج لها.

هل سنتخلص من الأسلاك؟

الشحن اللاسلكي للأجهزة أمر جيد بالطبع. لكن القوة التي تنشأ عنها كافية فقط للأغراض المعلنة. بمساعدة هذه التقنيات ، ليس من الممكن حتى الآن إضاءة المنزل ، ناهيك عن تشغيل الأجهزة المنزلية الكبيرة. ومع ذلك ، يتم إجراء تجارب على النقل اللاسلكي للكهرباء عالي الطاقة وهي تستند ، من بين أمور أخرى ، على مواد تسلا. اقترح العالم نفسه تثبيت أكثر من 30 محطة استقبال وإرسال حول العالم (هنا ، على الأرجح ، البلدان المتقدمة في ذلك الوقت ، والتي كانت أصغر بكثير من الآن) ، والتي من شأنها أن تجمع بين نقل الطاقة مع البث والاتصال اللاسلكي الاتجاهي ، والتي سيسمح بالتخلص من العديد من خطوط النقل عالية الجهد وتعزيز الربط البيني لمنشآت توليد الكهرباء على نطاق عالمي.

يوجد اليوم عدة طرق لحل مشكلة نقل الطاقة اللاسلكية ، ومع ذلك ، فإن جميعها حتى الآن تسمح بتحقيق نتائج غير مهمة على مستوى العالم ؛ إنها ليست حتى حوالي كيلومترات. طرق مثل الموجات فوق الصوتية والليزر والنقل الكهرومغناطيسي لها قيود كبيرة (مسافات قصيرة ، والحاجة إلى رؤية مباشرة لأجهزة الإرسال ، وحجمها ، وفي حالة الموجات الكهرومغناطيسية ، كفاءة منخفضة للغاية وتضر بالصحة من مجال قوي). لذلك ، ترتبط التطورات الواعدة باستخدام مجال مغناطيسي ، أو بالأحرى تفاعل مغناطيسي رنان. واحد منهم هو WiTricity ، الذي طورته شركة WiTricity ، التي أسسها الأستاذ في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا Marin Solyachich وعدد من زملائه.

لذلك ، في عام 2007 ، تمكنوا من إرسال تيار 60 واط على مسافة 2 متر ، وكان ذلك كافياً لإضاءة المصباح الكهربائي ، وكانت الكفاءة 40٪. لكن الميزة التي لا جدال فيها للتكنولوجيا المستخدمة هي أنها لا تتفاعل عمليًا مع الكائنات الحية (شدة المجال ، وفقًا للمؤلفين ، أضعف بمقدار 10 آلاف مرة مما يسود في قلب التصوير المقطعي بالرنين المغناطيسي) ، أو مع المعدات الطبية (أجهزة تنظيم ضربات القلب ، وما إلى ذلك) ، أو مع إشعاعات أخرى ، مما يعني أنها لن تتداخل ، على سبيل المثال ، مع تشغيل نفس شبكة Wi-Fi.

الأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو أن كفاءة نظام WiTricity لا تتأثر فقط بحجم الملفات وهندستها وإعدادها ، وكذلك المسافة بينها ، ولكن أيضًا بعدد المستهلكين ، وبشكل إيجابي. أظهر جهازي استقبال ، وُضعا على مسافة 1.6 إلى 2.7 متر على جانبي "هوائي" الإرسال ، كفاءة أفضل بنسبة 10٪ من جهازين منفصلين - وهذا يحل مشكلة توصيل العديد من الأجهزة بمصدر طاقة واحد.

في الواقع ، في السبعينيات ، أدرك تقنيًا أحلام الناتو والولايات المتحدة في تسيير دوريات جوية مستمرة في العراق (ليبيا ، سوريا ، إلخ) بطائرات بدون طيار مزودة بكاميرات ، ومطاردة (أو إصلاح) "للإرهابيين" على الإنترنت على مدار 24 ساعة. .

في عام 1968 ، اقترح المتخصص الأمريكي في أبحاث الفضاء بيتر إي جلاسر وضع ألواح شمسية كبيرة في مدار ثابت بالنسبة للأرض ، ونقل الطاقة التي تولدها (مستوى 5-10 جيجاوات) إلى سطح الأرض باستخدام حزمة إشعاع ميكروويف مركزة جيدًا ، ثم تحويلها إلى طاقة التيار المباشر أو المتردد للتردد التقني وتوزيعه على المستهلكين.

مثل هذا المخطط جعل من الممكن استخدام التدفق الشديد للإشعاع الشمسي الموجود في المدار الثابت بالنسبة للأرض (حوالي 1.4 كيلو واط / متر مربع) ونقل الطاقة المستلمة إلى سطح الأرض بشكل مستمر ، بغض النظر عن الوقت من اليوم والظروف الجوية . بسبب الميل الطبيعي للمستوى الاستوائي إلى مستوى مسير الشمس بزاوية 23.5 درجة ، فإن القمر الصناعي الموجود في مدار ثابت بالنسبة للأرض يُضاء بتدفق من الإشعاع الشمسي بشكل مستمر تقريبًا ، باستثناء فترات زمنية قصيرة بالقرب من أيام الربيع والاعتدالات الخريفية ، عندما يسقط هذا القمر الصناعي في ظل الأرض. يمكن توقع هذه الفترات الزمنية بدقة ، ولا تتجاوز إجمالاً 1٪ من إجمالي طول السنة.

يجب أن يتوافق تردد التذبذبات الكهرومغناطيسية لشعاع الميكروويف مع تلك النطاقات المخصصة للاستخدام في الصناعة والبحث العلمي والطب. إذا تم اختيار هذا التردد ليكون 2.45 جيجاهرتز ، فإن ظروف الأرصاد الجوية ، بما في ذلك السحب الكثيفة والأمطار الغزيرة ، لها تأثير ضئيل على كفاءة نقل الطاقة. النطاق 5.8 جيجا هرتز مغري لأنه يسمح لك بتقليل حجم هوائيات الإرسال والاستقبال. ومع ذلك ، فإن تأثير ظروف الأرصاد الجوية هنا يتطلب بالفعل مزيدًا من الدراسة.

يتيح لنا المستوى الحالي لتطوير إلكترونيات الميكروويف التحدث عن كفاءة عالية إلى حد ما في نقل الطاقة بواسطة حزمة موجات دقيقة من مدار ثابت بالنسبة للأرض إلى سطح الأرض - حوالي 70٪ 75٪. في هذه الحالة ، يتم اختيار قطر هوائي الإرسال عادةً ليكون كيلومترًا واحدًا ، وتكون أبعاد المستقيم الأرضي 10 km x 13 km لخط عرض 35 درجة. تتميز SCES بمستوى قدرة خرج يبلغ 5 جيجاوات بكثافة قدرة مشعة في مركز هوائي الإرسال تبلغ 23 كيلو واط / متر مربع ، في مركز هوائي الاستقبال - 230 واط / متر مربع.

تم فحص أنواع مختلفة من مولدات الميكروويف ذات الحالة الصلبة والفراغ لهوائي الإرسال SCES. أظهر ويليام براون ، على وجه الخصوص ، أن المغنطرونات ، التي تتقنها الصناعة جيدًا ، والمصممة لأفران الميكروويف ، يمكن أيضًا استخدامها في إرسال مصفوفات هوائيات SCES ، إذا تم تزويد كل منها بدائرة ردود فعل سلبية خاصة به في الطور مع الاحترام إلى إشارة مزامنة خارجية (تسمى مضخم اتجاهي Magnetron - MDA).

تم إجراء أكثر الأبحاث نشاطًا ومنهجية في مجال SCES من قبل اليابان. في عام 1981 ، بتوجيه من الأستاذين M. Nagatomo (Makoto Nagatomo) و S. Sasaki (Susumu Sasaki) ، بدأ البحث في معهد أبحاث الفضاء في اليابان لتطوير نموذج أولي لـ SCES بمستوى طاقة 10 ميجاوات ، والتي يمكن أن تكون تم إنشاؤها باستخدام مركبات الإطلاق الحالية. يسمح إنشاء مثل هذا النموذج الأولي للمرء بتجميع الخبرة التكنولوجية وإعداد الأساس لتشكيل الأنظمة التجارية.

أطلق على المشروع اسم SKES2000 (SPS2000) وحصل على تقدير في العديد من دول العالم.

في عام 2008 ، استيقظت Marin Soljači ، الأستاذة المساعدة للفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) ، من نوم هادئ على صوت صفير مستمر من هاتف محمول. قال Soljacic: "الهاتف لن يتوقف ، يطالبني بتوجيه الاتهام". متعبًا ولن يستيقظ ، بدأ يحلم بأن الهاتف ، بمجرد وصوله إلى المنزل ، سيبدأ في الشحن من تلقاء نفسه.

في 2012-2015 طور مهندسو جامعة واشنطن تقنية تسمح باستخدام Wi-Fi كمصدر للطاقة لتشغيل الأجهزة المحمولة وشحن الأجهزة. تم الاعتراف بهذه التكنولوجيا بالفعل من قبل مجلة Popular Science كأحد أفضل الابتكارات لعام 2015. أحدث انتشار تقنية نقل البيانات اللاسلكية بحد ذاتها ثورة حقيقية. والآن حان دور نقل الطاقة اللاسلكية عبر الهواء ، وهو ما أطلق عليه المطورون من جامعة واشنطن (من Power Over WiFi).

خلال مرحلة الاختبار ، تمكن الباحثون من شحن بطاريات الليثيوم أيون منخفضة السعة وبطاريات هيدريد معدن النيكل بنجاح. استخدام جهاز التوجيه Asus RT-AC68U والعديد من المستشعرات الموجودة على مسافة 8.5 متر منه. تقوم هذه المستشعرات فقط بتحويل طاقة الموجة الكهرومغناطيسية إلى تيار مباشر بجهد من 1.8 إلى 2.4 فولت ، وهو أمر ضروري لتشغيل المتحكمات الدقيقة وأنظمة الاستشعار. خصوصية التكنولوجيا هي أن جودة إشارة العمل لا تتدهور. يكفي فقط إعادة تحميل ملفات جهاز التوجيه ، ويمكنك استخدامه كالمعتاد ، بالإضافة إلى توفير الطاقة للأجهزة منخفضة الطاقة. نجح أحد العروض التوضيحية في تشغيل كاميرا مراقبة سرية صغيرة منخفضة الدقة تقع على بعد أكثر من 5 أمتار من جهاز توجيه. ثم تم شحن جهاز تعقب اللياقة البدنية Jawbone Up24 بنسبة 41٪ ، واستغرق 2.5 ساعة.

لأسئلة مخادعة حول سبب عدم تأثير هذه العمليات سلبًا على جودة قناة اتصال الشبكة ، أجاب المطورون أن هذا يصبح ممكنًا بسبب حقيقة أن جهاز التوجيه الوامض يرسل حزم طاقة أثناء عمله على قنوات نقل المعلومات غير المشغولة. لقد توصلوا إلى هذا القرار عندما اكتشفوا أنه خلال فترات الصمت ، تتدفق الطاقة ببساطة من النظام ، وفي الواقع يمكن توجيهها إلى الأجهزة منخفضة الطاقة.

أثناء الدراسة ، تم وضع نظام PoWiFi في ستة منازل ، وتمت دعوة السكان لاستخدام الإنترنت كالمعتاد. قم بتحميل صفحات الويب ، وشاهد دفق الفيديو ، ثم أخبرهم بما تغير. نتيجة لذلك ، اتضح أن أداء الشبكة لم يتغير بأي شكل من الأشكال. أي أن الإنترنت عملت كالمعتاد ، ولم يكن وجود الخيار المضاف ملحوظًا. وكانت هذه هي الاختبارات الأولى فقط ، عندما تم جمع كمية صغيرة نسبيًا من الطاقة عبر شبكة Wi-Fi.

في المستقبل ، قد تعمل تقنية PoWiFi بشكل جيد في تشغيل أجهزة الاستشعار المدمجة في الأجهزة المنزلية والمعدات العسكرية من أجل التحكم فيها لاسلكيًا وتنفيذ الشحن / إعادة الشحن عن بُعد.

ذو الصلة هو نقل الطاقة للطائرات بدون طيار (على الأرجح ، بالفعل عن طريق التكنولوجيا أو من طائرة حاملة):

تبدو الفكرة مغرية للغاية. بدلاً من 20-30 دقيقة من وقت الرحلة اليوم:
→
→

← أدارت إنتل عرض الطائرات بدون طيار خلال أداء ليدي غاغا سوبر بول في الشوط الأول-
احصل على 40-80 دقيقة بشحن الطائرات بدون طيار لاسلكيًا.

دعني أشرح:
- لا يزال من الضروري تبادل الطائرات بدون طيار m / y (خوارزمية السرب) ؛
- تبادل الطائرات بدون طيار والطائرات (الرحم) ضروري أيضًا (مركز التحكم ، تصحيح قاعدة المعرفة ، إعادة التوجيه ، الأمر بالقضاء ، منع "النيران الصديقة" ، نقل المعلومات الاستخباراتية والأوامر للاستخدام).

من التالي في الطابور؟

ملحوظة:تشع محطة WiMAX الأساسية النموذجية عند +43 ديسيبل ميلي واط (20 واط) تقريبًا ، بينما ترسل محطة متنقلة عادةً عند +23 ديسيبل ميلي واط (200 ميغاواط).

تختلف مستويات الإشعاع المسموح بها من محطات القاعدة المتنقلة (900 و 1800 ميجاهرتز ، المستوى الإجمالي من جميع المصادر) في المنطقة الصحية السكنية في بعض البلدان بشكل ملحوظ:
أوكرانيا: 2.5 ميغاواط / سم². (أكثر المعايير الصحية صرامة في أوروبا)
روسيا ، المجر: 10 ميغاواط / سم².
موسكو: 2.0 µW / سم². (القاعدة موجودة حتى نهاية عام 2009)
الولايات المتحدة والدول الاسكندنافية: 100 ميغاواط / سم².

يُعرَّف المستوى المؤقت المسموح به (TDU) من الهواتف اللاسلكية المتنقلة (MRT) لمستخدمي الهواتف الراديوية في الاتحاد الروسي على أنه 10 ميكرو وات / سم 2 (القسم الرابع - المتطلبات الصحية لمحطات الراديو الأرضية المتنقلة SanPiN 2.1.8 / 2.2.4.1190-03) .

في الولايات المتحدة الأمريكية ، يتم إصدار الشهادة من قبل لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) للأجهزة الخلوية التي لا يتجاوز الحد الأقصى لمستوى معدل الامتصاص النوعي فيها 1.6 واط / كجم (علاوة على ذلك ، يتم تقليل طاقة الإشعاع الممتصة إلى 1 جرام من الأنسجة البشرية).

في أوروبا ، وفقًا للتوجيه الدولي للجنة الحماية من الإشعاع غير المؤين (ICNIRP) ، يجب ألا تتجاوز قيمة معدل الامتصاص النوعي (SAR) للهاتف المحمول 2 وات / كجم (مع إعطاء طاقة الإشعاع الممتصة إلى 10 جرام من الأنسجة البشرية).

في الآونة الأخيرة ، في المملكة المتحدة ، تم اعتبار مستوى 10 واط / كجم مستوى آمن لـ SAR. كما لوحظ نمط مماثل في بلدان أخرى. لا يمكن حتى أن تُعزى القيمة القصوى لـ SAR المقبولة في المعيار (1.6 واط / كجم) بأمان إلى المعايير "الصلبة" أو "الناعمة". تم اعتماد معايير تحديد قيمة معدل الامتصاص النوعي في كل من الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا (كل تنظيم إشعاع الميكروويف من الهواتف المحمولة المعنية يعتمد فقط على التأثير الحراري ، أي المرتبط بتسخين الأنسجة البشرية).

فوضى كاملة.

لم يقدم الطب بعد إجابة واضحة على السؤال: هل الهاتف المحمول / WiFi ضار وإلى أي مدى؟ وماذا عن النقل اللاسلكي للكهرباء بواسطة تقنية الميكروويف؟

هنا القوة ليست واط وأميال من واط ، ولكن بالفعل كيلوواط ...

الروابط والمستندات المستخدمة والصور ومقاطع الفيديو:
"(JOURNAL OF RADIOELECTRONICS!" العدد 12 ، 2007 (الطاقة الكهربائية من الفضاء - محطات توليد الطاقة ذات الفضاء الشمسي ، ف.أ. بانك)
"إلكترونيات الميكروويف - آفاق الطاقة الفضائية" ف. بانك ، دكتوراه.
www.nasa.gov
www. whdi.org
www.defense.gov
www.witricity.com
www.ru.pinterest.com
www. رايثيون.كوم
www. ausairpower.net
www. wikipedia.org
www.slideshare.net
www.homes.cs.washington.edu
www.dailywireless.org
www.digimedia.ru
www. بوويركوب
www.researchgate.net
www. proelectro.info
www.youtube.com

هذه دائرة بسيطة يمكنها تشغيل مصباح كهربائي بدون أسلاك ، على مسافة 2.5 سم تقريبًا! تعمل هذه الدائرة كمحول دفعة وجهاز إرسال واستقبال لاسلكي للطاقة. من السهل جدًا صنعه ، وإذا تم إتقانه ، يمكن استخدامه بعدة طرق. اذا هيا بنا نبدأ!

الخطوة 1. المواد والأدوات اللازمة.

1. الترانزستور NPN. لقد استخدمت 2N3904 ولكن يمكنك استخدام أي ترانزستور NPN مثل BC337 و BC547 وما إلى ذلك. (سيعمل أي ترانزستور PNP ، فقط كن حذرًا بشأن قطبية التوصيلات.)
2. سلك متعرج أو معزول. يجب أن يكون حوالي 3-4 أمتار من الأسلاك كافية (أسلاك متعرجة ، فقط أسلاك نحاسية مع عزل مينا رقيق جدًا). ستعمل الأسلاك من معظم الأجهزة الإلكترونية ، مثل المحولات ومكبرات الصوت والمحركات والمرحلات وما إلى ذلك.
3. مقاوم بمقاومة 1 كيلو أوم. سيتم استخدام هذا المقاوم لحماية الترانزستور من الاحتراق في حالة الحمل الزائد أو السخونة الزائدة. يمكنك استخدام قيم مقاومة أعلى تصل إلى 4-5 كيلو أوم. من الممكن عدم استخدام المقاوم ، ولكن هناك خطر من نفاد البطارية بشكل أسرع.
4. الصمام الثنائي الباعث للضوء. لقد استخدمت مصباح LED أبيض فائق السطوع 2 مم. يمكنك استخدام أي LED. في الواقع ، الغرض من LED هنا هو إظهار صحة الدائرة فقط.
5. بطارية بحجم AA 1.5 فولت. (لا تستخدم بطاريات الجهد العالي إلا إذا كنت تريد إتلاف الترانزستور.)

أدوات المطلوبة:

1) مقص أو سكين.

2) لحام الحديد (اختياري). إذا لم يكن لديك مكواة لحام ، فيمكنك ببساطة لف الأسلاك. لقد فعلت هذا عندما لم يكن لدي مكواة لحام. إذا كنت ترغب في تجربة الدائرة بدون لحام ، فأنت مرحب بك.

3) ولاعة (اختياري). سنستخدم ولاعة لحرق العزل على السلك ثم نستخدم مقصًا أو سكينًا لكشط العزل المتبقي.

الخطوة 2: شاهد الفيديو لترى كيف.

الخطوة 3: تكرار موجز لجميع الخطوات.

لذلك ، عليك أولاً أن تأخذ الأسلاك ، وتصنع ملفًا بلف 30 لفة حول جسم أسطواني دائري. دعنا نسمي هذا الملف أ. بنفس الكائن المستدير ، ابدأ في صنع الملف الثاني. بعد لف المنعطف الخامس عشر ، قم بإنشاء فرع على شكل حلقة من السلك ثم لف 15 لفة أخرى على الملف. الآن لديك ملف ذو طرفين وفرع واحد. دعنا نسمي هذا الملف ب. اربط عقدة في نهايات الأسلاك حتى لا تنفك بمفردها. حرق العازل على طرفي الأسلاك وعلى الفرع على كلا الملفين. يمكنك أيضًا استخدام المقص أو السكين لتجريد العازل. تأكد من تساوي أقطار وعدد لفات الملفين!

بناء جهاز الإرسال: خذ الترانزستور وضعه مع الجانب المسطح مواجهًا لك. سيتم توصيل الدبوس الموجود على اليسار بالباعث ، وسيكون الدبوس الأوسط هو الدبوس الأساسي ، وسيتم توصيل الدبوس الموجود على اليمين بالمجمع. خذ المقاوم وقم بتوصيل أحد طرفيه بالمحطة الأساسية للترانزستور. خذ الطرف الآخر من المقاوم وقم بتوصيله بطرف واحد (وليس الصنبور) للملف ب. خذ الطرف الآخر من الملف B وقم بتوصيله بمجمع الترانزستور. إذا أردت ، يمكنك توصيل قطعة صغيرة من السلك بباعث الترانزستور (سيعمل هذا كامتداد للباعث).

قم بإعداد جهاز الاستقبال. لإنشاء جهاز استقبال ، خذ Coil A وقم بإرفاق أطرافه بمسامير مختلفة على مؤشر LED الخاص بك.

لقد حصلت على المخطط!

الخطوة 4: رسم تخطيطي.

هنا نرى الرسم التخطيطي لاتصالنا. إذا كنت لا تعرف بعض الرموز على الرسم التخطيطي ، فلا داعي للقلق. الصور التالية تظهر كل شيء.

الخطوة 5. رسم وصلات الدائرة.

نرى هنا رسمًا توضيحيًا لتوصيلات دائرتنا.

الخطوة 6. استخدام المخطط.

ما عليك سوى أخذ فرع من Coil B وتوصيله بالطرف الموجب للبطارية. قم بتوصيل القطب السالب للبطارية بباعث الترانزستور. الآن إذا قمت بإحضار ملف LED بالقرب من الملف B ، يضيء مصباح LED!

الخطوة 7. كيف يتم شرح ذلك علميا؟

(سأحاول فقط أن أشرح علم هذه الظاهرة بكلمات وقياسات بسيطة ، وأنا أعلم أنني قد أكون مخطئًا. من أجل شرح هذه الظاهرة بشكل صحيح ، سيتعين علي الخوض في كل التفاصيل ، والتي لا أستطيع للقيام بذلك ، لذلك أريد فقط تعميم المقارنات لشرح المخطط).

دائرة الإرسال التي أنشأناها للتو هي دائرة المذبذب. ربما تكون قد سمعت عن ما يسمى بدائرة جول اللص ، وهي تحمل تشابهًا صارخًا مع الدائرة التي أنشأناها. تستهلك دائرة Joule Thief الطاقة من بطارية 1.5 فولت ، وتخرج الطاقة بجهد أعلى ، ولكن مع آلاف الفواصل الزمنية بينها. يحتاج المصباح إلى 3 فولت فقط ليضيء ، ولكن في هذه الدائرة قد يضيء جيدًا ببطارية 1.5 فولت. لذلك تُعرف دائرة Joule Thief بمحول زيادة الجهد وأيضًا باعث. الدائرة التي أنشأناها هي أيضًا باعث ومحول لزيادة الجهد. ولكن السؤال الذي قد يطرح نفسه هو: "كيف تضيء الصمام من مسافة بعيدة؟" هذا بسبب الاستقراء. للقيام بذلك ، يمكنك ، على سبيل المثال ، استخدام محول. المحولات القياسية لها نواة على كلا الجانبين. افترض أن السلك على كل جانب من المحولات متساوي في الحجم. عندما يمر تيار كهربائي عبر ملف واحد ، تصبح ملفات المحولات مغناطيسًا كهربائيًا. إذا كان التيار المتردد يتدفق عبر الملف ، فإن تقلبات الجهد تحدث على طول الجيب الجيبي. لذلك ، عندما يتدفق التيار المتردد عبر الملف ، يأخذ السلك خصائص المغناطيس الكهربائي ، ثم يفقد الكهرومغناطيسية مرة أخرى عندما ينخفض ​​الجهد. يصبح ملف السلك مغناطيسًا كهربيًا ثم يفقد خصائصه الكهرومغناطيسية بنفس السرعة التي يتحرك بها المغناطيس خارج الملف الثاني. عندما يتحرك المغناطيس بسرعة عبر ملف السلك ، يتم توليد الكهرباء ، وبالتالي فإن الجهد المتذبذب لملف واحد على المحول يحفز الكهرباء في ملف السلك الآخر ، ويتم نقل الكهرباء من ملف إلى آخر بدون أسلاك. في دائرتنا ، جوهر الملف هو الهواء ، ويمر جهد التيار المتردد عبر الملف الأول ، مما يتسبب في الجهد في الملف الثاني وإضاءة المصابيح !!

الخطوة الثامنة: فوائد ونصائح للتحسين.

لذلك في دائرتنا ، استخدمنا مؤشر LED لإظهار تأثير الدائرة. لكن يمكننا فعل المزيد! تحصل دائرة الاستقبال على الكهرباء من التيار المتردد ، لذلك يمكننا استخدامها لإضاءة مصابيح الفلورسنت! أيضًا ، من خلال مخططنا ، يمكنك القيام بحيل سحرية مثيرة للاهتمام ، وهدايا مضحكة ، وما إلى ذلك لتحقيق أقصى قدر من النتائج ، يمكنك تجربة قطر الملفات وعدد الثورات على الملفات. يمكنك أيضًا تجربة تسطيح الملفات ومعرفة ما سيحدث! الاحتمالات لا حصر لها!!

الخطوة 9. أسباب عدم عمل المخطط.

ما هي المشاكل التي قد تواجهها وكيف يمكنك إصلاحها:

1. الترانزستور ساخن جدا!

الحل: هل استخدمت المقاوم الحجم المناسب؟ لم أستخدم المقاوم في المرة الأولى وبدأ الترانزستور في التدخين. إذا لم يساعد ذلك ، فحاول استخدام تقنية الانكماش الحراري أو استخدام ترانزستور عالي الجودة.

1. LED مطفأ!

الحل: قد يكون هناك العديد من الأسباب. أولاً ، تحقق من جميع الاتصالات. لقد غيرت القاعدة والمجمع عن طريق الخطأ في اتصالي وأصبحت مشكلة كبيرة بالنسبة لي. لذا ، تحقق من جميع الاتصالات أولاً. إذا كان لديك جهاز مثل جهاز متعدد ، فيمكنك استخدامه للتحقق من جميع الاتصالات. تأكد أيضًا من أن كلا الملفين لهما نفس القطر. تحقق مما إذا كانت هناك دائرة كهربائية قصيرة في شبكتك.

لست على علم بأي قضايا أخرى. ولكن إذا كنت لا تزال تواجههم ، فأخبرني! سأحاول المساعدة بأي طريقة ممكنة. أيضًا ، أنا طالب في الصف التاسع ومعرفي العلمية محدودة للغاية ، لذا إذا وجدت أي أخطاء في داخلي ، فيرجى إبلاغي بذلك. اقتراحات التحسين أكثر من موضع ترحيب. حظا سعيدا مع المشروع الخاص بك!

تسعى البشرية جاهدة من أجل الرفض الكامل للأسلاك ، لأنها ، وفقًا للكثيرين ، تحد من الاحتمالات ولا تسمح بالتصرف بحرية تامة. وماذا لو كان بالإمكان فعل ذلك في حالة نقل الطاقة؟ يمكنك معرفة إجابة هذا السؤال في هذه المراجعة ، وهي مخصصة لفيديو حول صنع تصميم منزلي ، والذي يمثل بأحجام صغيرة إمكانية نقل الكهرباء دون توصيل مباشر بالأسلاك.

سنحتاج:
- سلك نحاسي بقطر صغير بطول 7 أمتار ؛
- اسطوانة قطرها 4 سم ؛
- بطارية الاصبع
- صندوق البطارية
- 10 أوم المقاوم ؛
- الترانزستور C2482 ؛
- الصمام الثنائي الباعث للضوء.

نأخذ سلكًا طوله 4 أمتار ونثنيه إلى النصف بحيث يبقى سلكان في أحد طرفيه ، ويكون الجزء المنحني في الطرف الآخر.

نأخذ سلكًا واحدًا ونثنيه في أي اتجاه ونبدأ في لفه على الأسطوانة.

بعد أن وصلنا إلى الوسط ، نترك أيضًا النشر المزدوج في أي اتجاه ونستمر في اللف حتى تبقى قطعة صغيرة ، والتي يجب أيضًا تركها.

يجب إزالة الحلقة الناتجة ذات الأطراف الثلاثة من الأسطوانة وتثبيتها بشريط عازل.

الآن نأخذ القطعة الثانية من الأسلاك بطول 3 أمتار ونلفها بالطريقة المعتادة. أي ، في هذه الحالة ، لا نحتاج إلى الحصول على ثلاثة نهايات ، كما في حالة الملف الأخير ، ولكن لا نحتاج إلى نهايتين.

يتم إصلاح الحلقة الناتجة مرة أخرى بشريط كهربائي.

يجب تنظيف أطراف السلك ، لأنها مغطاة بطبقة واقية من الورنيش.

لتبسيط عملية التجميع محلية الصنع ، نقدم انتباهك إلى مخطط اتصال المؤلف.

يوضح الرسم التخطيطي أن الملف الذي يحتوي على ثلاثة مخرجات مصمم لتوصيل مصدر الطاقة للمقاوم والترانزستور ، وفي الملف الثاني ، الذي له طرفان ، تحتاج إلى إرفاق مؤشر LED.

بهذه الطريقة ، يمكنك الحصول على منتج محلي الصنع مذهل ومثير للاهتمام تمامًا ، والذي ، إذا رغبت في ذلك ، يمكن ترقيته وجعله أكثر قوة من خلال إضافة عدد المنعطفات والتجريب. نلفت انتباهك أيضًا إلى حقيقة أن إضاءة لمبة LED ، والتي تعمل أيضًا بمثابة جهاز اختبار ، تعتمد على جانب الملفات التي يتم إحضارها إلى بعضها البعض. هذا يعني أنه إذا لم يضيء الضوء أثناء العرض التقديمي الأول ، فعليك محاولة قلب الملف والقيام بذلك مرة أخرى.