Übertragung von Energie aus der Ferne ohne Kabel. Stromübertragung ohne Kabel durch Induktion

Drahtlose Übertragung von Strom

Drahtlose Übertragung von Strom- eine Methode zur Übertragung elektrischer Energie ohne den Einsatz leitfähiger Elemente in einem Stromkreis. Bis zu einem Jahr gab es erfolgreiche Experimente mit der Übertragung von Energie mit einer Leistung in der Größenordnung von mehreren zehn Kilowatt im Mikrowellenbereich mit einem Wirkungsgrad von etwa 40 % – 1975 in Goldstone, Kalifornien und 1997 in Grand Bassin auf Reunion Insel (Reichweite in der Größenordnung eines Kilometers, Forschung im Bereich der Stromversorgung des Dorfes ohne Verlegung eines Kabelstromnetzes). Zu den technologischen Prinzipien einer solchen Übertragung gehören induktive (über kurze Entfernungen und relativ geringe Leistungen), resonante (verwendet in kontaktlosen Smartcards und RFID-Chips) und gerichtete elektromagnetische Übertragungen für relativ große Entfernungen und Leistungen (im Bereich von Ultraviolett bis Mikrowellen).

Geschichte der drahtlosen Energieübertragung

1820 : André Marie Ampère entdeckte das Gesetz (später nach dem Entdecker Ampère-Gesetz benannt), das zeigt, dass ein elektrischer Strom ein Magnetfeld erzeugt.
1831 Geschichte: Michael Faraday entdeckte das Induktionsgesetz, ein wichtiges Grundgesetz des Elektromagnetismus.
1862 : Carlo Matteuchi war der erste, der Experimente zur Übertragung und zum Empfang elektrischer Induktion durchführte flache spiralförmige Spulen.
1864 : James Maxwell systematisierte alle bisherigen Beobachtungen, Experimente und Gleichungen in den Bereichen Elektrizität, Magnetismus und Optik in einer kohärenten Theorie und einer strengen mathematischen Beschreibung des Verhaltens des elektromagnetischen Feldes.
1888 : Heinrich Hertz bestätigte die Existenz des elektromagnetischen Feldes. " Gerät zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes» Hertz war ein Mikrowellen- oder UHF-Funken-„Radiowellen“-Sender.
1891 : Nikola Tesla hat in seinem Patent Nr. 1 den Hertzschen Wellensender für die HF-Stromversorgung verbessert. 454.622, „Elektrisches Beleuchtungssystem“.
1893 : Tesla demonstriert drahtlose Leuchtstoffbeleuchtung in einem Projekt für die kolumbianische Weltausstellung in Chicago.
1894 : Tesla zündet eine Glühlampe drahtlos im Fifth Avenue Laboratory und später im Houston Street Laboratory in New York City durch „elektrodynamische Induktion“, d. h. durch drahtlose resonante Gegeninduktion.
1894 : Jagdish Chandra Bose zündet aus der Ferne Schießpulver und schlägt mit elektromagnetischen Wellen auf die Glocke, was zeigt, dass Kommunikationssignale drahtlos gesendet werden können.
1895 : A. S. Popov demonstrierte den von ihm erfundenen Radioempfänger auf einer Sitzung der Physikabteilung der Russischen Physiko-Chemischen Gesellschaft am 25. April (7. Mai)
1895 : Bosche sendet ein Signal über eine Entfernung von etwa einer Meile.
1896 : Guglielmo Marconi bewirbt sich am 2. Juni 1896 um die Erfindung des Radios.
1896 A: Tesla sendet ein Signal über eine Entfernung von etwa 48 Kilometern.
1897 : Guglielmo Marconi sendet mit einem Funksender eine Textnachricht im Morsecode über eine Distanz von etwa 6 km.
1897 : Tesla meldet das erste seiner Patente für drahtlose Übertragung an.
1899 : In Colorado Springs schreibt Tesla: „Der Misserfolg der Induktionsmethode scheint im Vergleich zu enorm Methode zur Anregung von Erd- und Luftladungen».
1900 : Guglielmo Marconi konnte in den USA kein Patent für die Erfindung des Radios erhalten.
1901 : Marconi sendet mit dem Tesla-Apparat ein Signal über den Atlantik.
1902 : Tesla gegen Reginald Fessenden: Konflikt um US-Patent Nr. 21.701 „Signalübertragungssystem (drahtlos). Selektives Einschalten von Glühlampen, elektronischen Logikelementen im Allgemeinen.
1904 : Auf der Weltausstellung in St. Louis wird eine Auszeichnung für den erfolgreichen Versuch verliehen, einen 0,1-PS-Luftschiffmotor zu steuern. (75 W) durch Fernübertragung über Entfernungen von weniger als 100 Fuß (30 m).
1917 : Der Wardenclyffe Tower, den Nikola Tesla für Experimente zur drahtlosen Übertragung hoher Leistung gebaut hatte, wird zerstört.
1926 : Shintaro Uda und Hidetsugu Yagi veröffentlichen den ersten Artikel „ über hochverstärkungsgesteuerte Richtungsverbindung“, auch bekannt als „Yagi-Uda-Antenne“ oder „Wellenkanal“-Antenne.
1961 : William Brown veröffentlicht einen Artikel über die Möglichkeit der Energieübertragung durch Mikrowellen.
1964 : William Brown und Walter Cronict demonstrieren auf dem Kanal CBS-Nachrichten Modell eines Hubschraubers, der die gesamte benötigte Energie aus einem Mikrowellenstrahl erhält.
1968 : Peter Glazer bietet drahtlose Übertragung an Solarenergie aus dem Weltraum mithilfe der Energy Beam-Technologie. Dies gilt als Erstbeschreibung eines orbitalen Energiesystems.
1973 : Weltweit erstes passives RFID-System im Los Alamos National Laboratory vorgeführt.
1975 : Der Goldstone Deep Space Communications Complex experimentiert mit der Stromübertragung von mehreren zehn Kilowatt.
2007 : Ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Marin Soljachich vom Massachusetts Institute of Technology übertrug drahtlos über eine Entfernung von 2 m die Leistung, die ausreicht, um eine 60-W-Glühbirne zum Leuchten zu bringen, mit einem Wirkungsgrad von 60 W. 40 %, bei Verwendung von zwei Spulen mit einem Durchmesser von 60 cm.
2008 : Bombardier bietet ein neues drahtloses Übertragungsprodukt PRIMOVE an, ein leistungsstarkes System für Straßenbahn- und Stadtbahnanwendungen.
2008 : Intel reproduziert die Experimente von Nikola Tesla aus dem Jahr 1894 und John Browns Gruppe aus dem Jahr 1988 zur drahtlosen Energieübertragung auf lichteffiziente Glühlampen. 75 %.
2009 : Ein Konsortium interessierter Unternehmen namens Wireless Power Consortium hat die bevorstehende Fertigstellung eines neuen Industriestandards für Induktionsladegeräte mit geringem Stromverbrauch angekündigt.
2009 : Eine industrielle Taschenlampe wird vorgestellt, die in einer mit brennbaren Gasen gesättigten Atmosphäre sicher betrieben und berührungslos aufgeladen werden kann. Dieses Produkt wurde von der norwegischen Firma Wireless Power & Communication entwickelt.
2009 : Die Haier Group stellte den weltweit ersten vollständig drahtlosen LCD-Fernseher vor, der auf der Forschung von Professor Marin Soljacic zur drahtlosen Energieübertragung und zur drahtlosen digitalen Heimschnittstelle (WHDI) basiert.

Technologie (Ultraschallverfahren)

Die Erfindung von Studenten der University of Pennsylvania. Erstmals wurde die Installation 2011 bei The All Things Digital (D9) der breiten Öffentlichkeit präsentiert. Wie bei anderen Methoden der drahtlosen Übertragung von etwas werden ein Empfänger und ein Sender verwendet. Der Sender sendet Ultraschall aus, der Empfänger wiederum wandelt das Gehörte in Strom um. Zum Zeitpunkt der Präsentation beträgt die Übertragungsreichweite 7-10 Meter, eine direkte Sichtverbindung zwischen Empfänger und Sender ist erforderlich. Von den bekannten Eigenschaften erreicht die übertragene Spannung 8 Volt, die resultierende Stromstärke wird jedoch nicht angegeben. Die verwendeten Ultraschallfrequenzen haben keine Auswirkungen auf den Menschen. Es gibt auch keine Hinweise auf negative Auswirkungen auf Tiere.

Elektromagnetische Induktionsmethode

Bei der drahtlosen elektromagnetischen Induktionsübertragungstechnik wird ein nahes elektromagnetisches Feld in Abständen von etwa einem Sechstel einer Wellenlänge verwendet. Die Nahfeldenergie selbst ist keine Strahlung, es treten jedoch dennoch einige Strahlungsverluste auf. Darüber hinaus treten in der Regel auch Widerstandsverluste auf. Aufgrund der elektrodynamischen Induktion erzeugt ein durch die Primärwicklung fließender elektrischer Wechselstrom ein magnetisches Wechselfeld, das auf die Sekundärwicklung einwirkt und darin einen elektrischen Strom induziert. Um eine hohe Effizienz zu erreichen, muss die Wechselwirkung ausreichend eng sein. Wenn sich die Sekundärwicklung von der Primärwicklung entfernt, erreicht ein immer größerer Teil des Magnetfelds die Sekundärwicklung nicht. Selbst über relativ kurze Entfernungen wird die induktive Kopplung äußerst ineffizient und verschwendet einen Großteil der übertragenen Energie.

Ein elektrischer Transformator ist das einfachste Gerät zur drahtlosen Energieübertragung. Die Primär- und Sekundärwicklung eines Transformators sind nicht direkt miteinander verbunden. Die Energieübertragung erfolgt durch einen Prozess, der als gegenseitige Induktion bekannt ist. Die Hauptfunktion eines Transformators besteht darin, die Primärspannung zu erhöhen oder zu verringern. Kontaktlose Ladegeräte für Mobiltelefone und elektrische Zahnbürsten sind Beispiele für die Nutzung des Prinzips der elektrodynamischen Induktion. Auch Induktionsherde nutzen diese Methode. Der Hauptnachteil der drahtlosen Übertragungsweise ist die extrem geringe Reichweite. Der Empfänger muss sich in unmittelbarer Nähe des Senders befinden, um effektiv mit ihm kommunizieren zu können.

Durch den Einsatz von Resonanz erhöht sich die Übertragungsreichweite etwas. Bei der Resonanzinduktion sind Sender und Empfänger auf die gleiche Frequenz abgestimmt. Die Leistung kann weiter verbessert werden, indem die Wellenform des Antriebsstroms von sinusförmigen zu nicht-sinusförmigen Übergangswellenformen geändert wird. Die gepulste Energieübertragung erfolgt über mehrere Zyklen. Somit kann eine beträchtliche Leistung zwischen zwei aufeinander abgestimmten LC-Schaltkreisen mit einem relativ geringen Kopplungsfaktor übertragen werden. Die Sende- und Empfangsspulen sind in der Regel einschichtige Magnetspulen oder Flachspulen mit einem Satz Kondensatoren, mit denen Sie das Empfangselement auf die Frequenz des Senders abstimmen können.

Eine häufige Anwendung der resonanten elektrodynamischen Induktion ist das Laden von Batterien in tragbaren Geräten wie Laptops und Mobiltelefonen, medizinischen Implantaten und Elektrofahrzeugen. Die lokalisierte Ladetechnik nutzt die Auswahl einer geeigneten Sendespule in einer mehrschichtigen Wicklungsarraystruktur. Resonanz wird sowohl im kabellosen Ladepad (Sendeschleife) als auch im Empfängermodul (in die Last eingebaut) verwendet, um eine maximale Effizienz der Energieübertragung zu gewährleisten. Diese Übertragungstechnik eignet sich für universelle kabellose Ladepads zum Laden tragbarer Elektronikgeräte wie Mobiltelefone. Die Technik wurde als Teil des Qi-Standards für kabelloses Laden übernommen.

Die resonante elektrodynamische Induktion wird auch zur Stromversorgung batterieloser Geräte wie RFID-Tags und kontaktloser Smartcards sowie zur Übertragung elektrischer Energie vom Primärinduktor zum spiralförmigen Tesla-Transformatorresonator verwendet, der auch ein drahtloser Sender elektrischer Energie ist.

elektrostatische Induktion

Wechselstrom kann durch Schichten der Atmosphäre mit einem Atmosphärendruck von weniger als 135 mm Hg übertragen werden. Kunst. Der Strom fließt durch elektrostatische Induktion durch die untere Atmosphäre in etwa 2 bis 3 Meilen Höhe über dem Meeresspiegel und durch Ionenfluss, d. h. elektrische Leitung, durch eine ionisierte Region in einer Höhe über 5 km. Intensive vertikale Strahlen ultravioletter Strahlung können verwendet werden, um atmosphärische Gase direkt über den beiden erhöhten Terminals zu ionisieren, was zur Bildung von Hochspannungs-Plasmastromleitungen führt, die direkt zu den leitenden Schichten der Atmosphäre führen. Dadurch entsteht ein elektrischer Stromfluss zwischen den beiden erhöhten Enden, der zur Troposphäre, durch diese hindurch und zurück zum anderen Endpunkt verläuft. Durch die kapazitive Plasmaentladung in einer ionisierten Atmosphäre wird eine elektrische Leitfähigkeit durch die Schichten der Atmosphäre ermöglicht.

Nikola Tesla entdeckte, dass Elektrizität sowohl durch die Erde als auch durch die Atmosphäre übertragen werden kann. Im Zuge seiner Forschungen gelang ihm die Zündung einer Lampe auf mäßige Distanzen und die Aufzeichnung der Übertragung von Elektrizität über weite Distanzen. Der Wardenclyffe Tower wurde als kommerzielles Projekt für transatlantische drahtlose Telefonie konzipiert und wurde zu einer echten Demonstration der Möglichkeit der drahtlosen Übertragung von Elektrizität auf globaler Ebene. Die Installation konnte aufgrund unzureichender Finanzierung nicht abgeschlossen werden.

Die Erde ist ein natürlicher Leiter und bildet einen Stromkreis. Der Rückweg verläuft durch die obere Troposphäre und die untere Stratosphäre in einer Höhe von etwa 4,5 Meilen (7,2 km).

Ein globales System zur drahtlosen Übertragung von Elektrizität, das sogenannte „World Wireless System“, basierend auf der hohen elektrischen Leitfähigkeit des Plasmas und der hohen elektrischen Leitfähigkeit der Erde, wurde Anfang 1904 von Nikola Tesla vorgeschlagen und könnte durchaus die Ursache dafür gewesen sein Tunguska-Meteorit, entstanden durch einen „Kurzschluss“ zwischen einer geladenen Atmosphäre und der Erde.

Weltweites drahtloses System

Die frühen Experimente des berühmten serbischen Erfinders Nikola Tesla befassten sich mit der Ausbreitung gewöhnlicher Radiowellen, also Hertzscher Wellen, elektromagnetischer Wellen, die sich durch den Weltraum ausbreiten.

Im Jahr 1919 schrieb Nikola Tesla: „Es wird angenommen, dass ich 1893 mit der Arbeit an der drahtlosen Übertragung begonnen habe, aber tatsächlich habe ich die beiden Jahre zuvor mit der Erforschung und dem Entwurf von Geräten verbracht.“ Mir war von Anfang an klar, dass Erfolg durch eine Reihe radikaler Entscheidungen erreicht werden kann. Zunächst sollten Hochfrequenzgeneratoren und elektrische Oszillatoren geschaffen werden. Ihre Energie musste in effiziente Sender umgewandelt und von geeigneten Empfängern aus der Ferne empfangen werden. Ein solches System wäre wirksam, wenn jegliche Einmischung von außen ausgeschlossen wäre und seine volle Exklusivität gewährleistet wäre. Mit der Zeit wurde mir jedoch klar, dass Geräte dieser Art nur dann effektiv funktionieren, wenn sie unter Berücksichtigung der physikalischen Eigenschaften unseres Planeten entwickelt werden.

Eine der Voraussetzungen für die Schaffung eines weltweiten drahtlosen Systems ist der Bau resonanter Empfänger. Als solcher können ein geerdeter Tesla-Spulen-Spiralresonator und ein erhöhter Anschluss verwendet werden. Tesla hat persönlich wiederholt die drahtlose Übertragung elektrischer Energie von der sendenden zur empfangenden Tesla-Spule demonstriert. Dies wurde Teil seines drahtlosen Übertragungssystems (US-Patent Nr. 1,119,732, Apparatus for Transmitting Electrical Power, 18. Januar 1902). Tesla schlug vor, weltweit mehr als dreißig Empfangs- und Sendestationen zu installieren. In diesem System fungiert die Aufnehmerspule als Abwärtstransformator mit hohem Ausgangsstrom. Die Parameter der Sendespule sind identisch mit denen der Empfangsspule.

Das Ziel des weltweiten drahtlosen Systems von Tesla bestand darin, die Stromübertragung mit Rundfunk und gerichteter drahtloser Kommunikation zu kombinieren, wodurch die vielen Hochspannungsleitungen entfallen und die Verbindung von Stromerzeugungsanlagen auf globaler Ebene erleichtert werden würde.

siehe auch

Energiestrahl

Anmerkungen

„Elektrizität auf der Columbian Exposition“, von John Patrick Barrett. 1894, S. 168-169
Experimente mit Wechselströmen sehr hoher Frequenz und ihre Anwendung auf Methoden der künstlichen Beleuchtung, AIEE, Columbia College, N.Y., 20. Mai 1891
Experimente mit Wechselströmen mit hohem Potenzial und hoher Frequenz, IEE-Adresse, London, Februar 1892
Über Licht und andere Hochfrequenzphänomene, Franklin Institute, Philadelphia, Februar 1893 und National Electric Light Association, St. Louis, März 1893
Das Werk von Jagdish Chandra Bose: 100 Jahre mm-Wellenforschung
Jagadish Chandra Bose
Nikola Tesla über seine Arbeit mit Wechselströmen und ihre Anwendung in der drahtlosen Telegrafie, Telefonie und Energieübertragung, S. 26-29. (Englisch)
5. Juni 1899, Nikola Tesla Colorado Frühlingsnotizen 1899-1900, Nolit, 1978 (Englisch)
Nikola Tesla: Lenkwaffen und Computertechnologie
Der Elektriker(London), 1904 (Englisch)
Die Vergangenheit scannen: Eine Geschichte der Elektrotechnik aus der Vergangenheit, Hidetsugu Yagi
Eine Untersuchung der Elemente der Energieübertragung durch Mikrowellenstrahlen, 1961 IRE Int. Konf. Rec., Bd. 9, Teil 3, S. 93–105
IEEE-Mikrowellentheorie und -techniken, Bill Browns herausragende Karriere
Kraft aus der Sonne: Ihre Zukunft, Science Vol. 162, S. 957-961 (1968)
Patent für Solarstromsatelliten
Geschichte von RFID
Weltraum-Solarenergie-Initiative
Drahtlose Energieübertragung für Solarstromsatelliten (SPS) (Zweiter Entwurf von N. Shinohara), Space Solar Power Workshop, Georgia Institute of Technology
W. C. Brown: The History of Power Transmission by Radio Waves: Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on September, 1984, v. 32 (9), S. 1230-1242 (Englisch)
Drahtlose Energieübertragung über stark gekoppelte magnetische Resonanzen. Wissenschaft (7. Juni 2007). Archiviert,
Verdient eine neue Methode zur drahtlosen Übertragung von Elektrizität (rus.). MEMBRANA.RU (8. Juni 2007). Archiviert vom Original am 29. Februar 2012. Abgerufen am 6. September 2010.
Bombardier PRIMOVE-Technologie
Intel stellt sich kabellose Stromversorgung für Ihren Laptop vor
Spezifikation für drahtlosen Strom steht kurz vor der Fertigstellung
TX40 und CX40, Ex-zugelassene Taschenlampe und Ladegerät
Dem drahtlosen HDTV von Haier fehlen Kabel, schlankes Profil (Video) (Englisch) ,
Drahtloser Strom überraschte seine Schöpfer (Russisch). MEMBRANA.RU (16. Februar 2010). Archiviert vom Original am 26. Februar 2012. Abgerufen am 6. September 2010.
Eric Giler demonstriert drahtlosen Strom | Video auf TED.com
„Nikola Tesla und der Durchmesser der Erde: Eine Diskussion über eine der vielen Betriebsarten des Wardenclyffe Tower“, K. L. Corum und J. F. Corum, Ph.D. 1996
William Beaty, Yahoo Wireless Energy Transmission Tech Group Nachricht Nr. 787, abgedruckt in WIRELESS TRANSMISSION THEORY.
Wait, James R., Die alte und moderne Geschichte der EM-Bodenwellenausbreitung, IEEE-Antennen- und Ausbreitungsmagazin, Bd. 40, nein. 5. Oktober 1998.
SYSTEM DER ÜBERTRAGUNG ELEKTRISCHER ENERGIE, Sept. 2, 1897, USA Patent-Nr. 645.576, März. 20, 1900.

Ich muss hier sagen, dass mir bereits klar war, als ich am 2. September 1897 die Anmeldungen zur Energieübertragung einreichte, in denen diese Methode offenbart wurde, dass ich keine Terminals in so großer Höhe benötigen würde, sondern ich habe unter meiner Unterschrift nie etwas verkündet, was ich nicht vorher bewiesen hätte. Aus diesem Grund wurde keiner meiner Aussagen jemals widersprochen, und ich glaube auch nicht, dass dies der Fall sein wird, denn wenn ich etwas veröffentliche, gehe ich es zuerst experimentell durch, dann berechne ich anhand des Experiments, und wenn Theorie und Praxis aufeinander treffen Ich gebe die Ergebnisse bekannt.

Damals war ich absolut sicher, dass ich eine kommerzielle Anlage errichten könnte, wenn ich nichts anderes tun könnte als das, was ich in meinem Labor in der Houston Street getan hatte; aber ich hatte bereits berechnet und festgestellt, dass ich keine großen Höhen benötigte, um diese Methode anzuwenden. Mein Patent besagt, dass ich die Atmosphäre „am oder in der Nähe“ des Terminals zerlege. Wenn sich meine leitende Atmosphäre 2 oder 3 Meilen über der Anlage befindet, betrachte ich dies als sehr nahe am Terminal im Vergleich zur Entfernung meines Empfangsterminals, das möglicherweise auf der anderen Seite des Pazifiks liegt. Das ist einfach ein Ausdruck. . . .

Nikola Tesla über seine Arbeit mit Wechselströmen und ihre Anwendung in der drahtlosen Telegrafie, Telefonie und Energieübertragung

Der Geschichte zufolge wurde das revolutionäre Technologieprojekt eingefroren, weil Tesla nicht über ausreichende finanzielle Mittel verfügte (dieses Problem verfolgte den Wissenschaftler fast während seiner gesamten Zeit in Amerika). Im Allgemeinen kam der Hauptdruck auf ihn von einem anderen Erfinder – Thomas Edison und seinen Unternehmen, die die Gleichstromtechnologie förderten, während Tesla sich mit Wechselstrom beschäftigte (der sogenannte „Stromkrieg“). Die Geschichte hat alles an seinen Platz gebracht: Mittlerweile wird in städtischen Stromnetzen fast überall Wechselstrom verwendet, obwohl Echos der Vergangenheit bis in unsere Tage reichen (z. B. ist einer der genannten Gründe für die Ausfälle der berüchtigten Hyundai-Züge die Verwendung von Gleichstrom). aktuelle Stromleitungen in einigen Abschnitten der ukrainischen Eisenbahn).

Wardenclyffe Tower, wo Nikola Tesla seine Experimente mit Elektrizität durchführte (Foto aus dem Jahr 1094)

Was den Wardenclyffe Tower betrifft, so demonstrierte Tesla der Legende nach einem der Hauptinvestoren, J.P. Morgan, Anteilseigner des weltweit ersten Wasserkraftwerks und der Kupferwerke in Niagara (Kupfer wird bekanntermaßen in Drähten verwendet), einer funktionierenden Anlage zur drahtlosen Stromübertragung, deren Kosten für die Verbraucher (mit solchen Anlagen auf einem Industriegelände verdienen) lägen Maßstab) für die Verbraucher um eine Größenordnung billiger, woraufhin er die Finanzierung des Projekts kürzte. Was auch immer es war, erst 90 Jahre später, im Jahr 2007, begannen sie ernsthaft über die drahtlose Übertragung von Elektrizität zu sprechen. Und obwohl es noch ein langer Weg ist, bis Stromleitungen vollständig aus der städtischen Landschaft verschwinden, sind angenehme Kleinigkeiten wie das kabellose Laden eines Mobilgeräts bereits verfügbar.

Der Fortschritt schlich sich unbemerkt ein

Wenn wir die Archive der IT-Nachrichten vor mindestens zwei Jahren durchsehen, dann finden wir in solchen Sammlungen nur seltene Berichte darüber, dass bestimmte Unternehmen drahtlose Ladegeräte entwickeln, und kein Wort über fertige Produkte und Lösungen (außer den Grundprinzipien und dem Allgemeinen). Schemata). Heutzutage ist kabelloses Laden nicht mehr etwas besonders Originelles oder Konzeptionelles. Solche Geräte werden mit Nachdruck verkauft (z. B. stellte LG seine Ladegeräte auf dem MWC 2013 vor), werden für Elektrofahrzeuge getestet (Qualcomm ist daran beteiligt) und werden sogar in verwendet an öffentlichen Orten(zum Beispiel an einigen europäischen Bahnhöfen). Darüber hinaus gibt es bereits mehrere Standards für eine solche Stromübertragung und mehrere Allianzen, die diese fördern und weiterentwickeln.

Für das kabellose Laden mobiler Geräte sind ähnliche Spulen zuständig, von denen sich eine im Telefon und die andere im Ladegerät selbst befindet.

Der bekannteste dieser Standards ist der vom Wireless Power Consortium entwickelte Qi-Standard, zu dem namhafte Unternehmen wie HTC, Huawei, LG Electronics, Motorola Mobility, Nokia, Samsung, Sony und etwa hundert weitere Organisationen gehören. Dieses Konsortium wurde 2008 mit dem Ziel gegründet, ein universelles Ladegerät für Geräte verschiedener Hersteller und Marken zu entwickeln. Der Standard nutzt in seiner Arbeit das Prinzip der magnetischen Induktion, wobei die Basisstation aus einer Induktionsspule besteht, die bei Wechselstromversorgung aus dem Netz ein elektromagnetisches Feld erzeugt. Im zu ladenden Gerät gibt es eine ähnliche Spule, die auf dieses Feld reagiert und die durch sie empfangene Energie in Gleichstrom umwandeln kann, der zum Laden der Batterie verwendet wird (mehr über das Funktionsprinzip erfahren Sie im Konsortium). Website http://www.wirelesspowerconsortium.com/what -we-do/how-it-works/). Darüber hinaus unterstützt Qi das 2Kb/s-Datenübertragungsprotokoll zwischen Ladegeräten und Ladegeräten, das zum Übertragen von Daten verwendet wird benötigte Lautstärke Laden und Ausführen des gewünschten Vorgangs.

Das kabellose Laden nach dem Qi-Standard wird derzeit von vielen Smartphones unterstützt, Ladegeräte sind universell für alle Geräte, die diesen Standard unterstützen.

Qi hat auch einen ernsthaften Konkurrenten – die Power Matters Alliance, zu der AT&T, Duracell, Starbucks, PowerKiss und Powermat Technologies gehören. Diese Namen stehen in der Welt der Informationstechnologie bei weitem nicht an vorderster Front (insbesondere die Kaffeekette Starbucks, die aufgrund der Tatsache, dass sie überall in ihren Betrieben implementiert wird, in einer Allianz ist). diese Technologie), - sie sind speziell auf Energiethemen spezialisiert. Diese Allianz wurde vor nicht allzu langer Zeit, im März 2012, im Rahmen eines der IEEE-Programme (Institute of Electrical and Electronics Engineers) gegründet. Der von ihnen geförderte PMA-Standard basiert auf dem Prinzip der gegenseitigen Induktion – einem besonderen Beispiel für elektromagnetische Induktion (die nicht mit der von Qi verwendeten magnetischen Induktion verwechselt werden sollte), wenn eine Änderung des Stroms in einem der Leiter oder eine Änderung des Stroms in einem der Leiter auftritt Die relative Position der Leiter ändert den magnetischen Fluss durch den Stromkreis des zweiten, erzeugten Magnetfelds, das durch den Strom im ersten Leiter erzeugt wird, was das Auftreten verursacht elektromotorische Kraft im zweiten Leiter und (sofern der zweite Leiter geschlossen ist) der Induktionsstrom. Dieser Strom wird dann wie beim Qi in Gleichstrom umgewandelt und in die Batterie eingespeist.

Vergessen Sie nicht die Alliance for Wireless Power, zu der Samsung, Qualcomm, Ever Win Industries, Gill Industries, Peiker Acustic, SK Telecom, SanDisk usw. gehören. Diese Organisation wurde noch nicht vorgestellt fertige Lösungen, aber zu seinen Zielen gehört unter anderem die Entwicklung von Ladegeräten, die durch nichtmetallische Oberflächen funktionieren und keine Spulen verwenden.

Eines der Ziele der Alliance for Wireless Power ist das Laden unabhängig von einem bestimmten Ort und einer bestimmten Oberfläche.

Aus all dem können wir eine einfache Schlussfolgerung ziehen: In ein oder zwei Jahren wird die Mehrheit sein moderne Geräte kann ohne herkömmliche Ladegeräte aufgeladen werden. Mittlerweile reicht die kabellose Ladeleistung vor allem für Smartphones, bald werden solche Geräte aber auch für Tablets und Laptops auf den Markt kommen (Apple hat kürzlich das kabellose Laden für das iPad patentiert). Das bedeutet, dass das Problem der Entladung von Geräten fast vollständig gelöst ist: Platzieren oder platzieren Sie das Gerät an einem bestimmten Ort, und selbst während des Betriebs lädt es sich auf (oder entlädt sich je nach Leistung viel langsamer). Es besteht kein Zweifel daran, dass sich ihre Reichweite im Laufe der Zeit erweitern wird (jetzt müssen Sie eine spezielle Matte oder einen speziellen Ständer verwenden, auf dem das Gerät liegt, oder es muss sehr nahe beieinander sein), und sie werden überall in Autos, Zügen und sogar installiert. möglicherweise Flugzeuge.

Nun, und noch eine Schlussfolgerung: Höchstwahrscheinlich wird es nicht möglich sein, einen weiteren Krieg der Formate zwischen verschiedenen Standards und Allianzen, die sie fördern, zu vermeiden.

Werden wir Kabel los?

Das kabellose Laden von Geräten ist natürlich eine gute Sache. Aber die Kraft, die daraus entsteht, reicht nur für die genannten Zwecke aus. Mit Hilfe dieser Technologien ist es noch nicht einmal möglich, ein Haus zu beleuchten, geschweige denn den Betrieb großer Haushaltsgeräte. Dennoch werden Experimente zur drahtlosen Hochleistungsübertragung von Elektrizität durchgeführt, die unter anderem auf Teslas Materialien basieren. Der Wissenschaftler selbst schlug vor, auf der ganzen Welt (hier waren damals höchstwahrscheinlich entwickelte Länder gemeint, die viel kleiner waren als heute) mehr als 30 Empfangs- und Sendestationen zu installieren, die Energieübertragung mit Rundfunk und gerichteter drahtloser Kommunikation kombinieren würden würde die Abschaffung zahlreicher Hochspannungsleitungen ermöglichen und die Vernetzung von Stromerzeugungsanlagen auf globaler Ebene fördern.

Heutzutage gibt es mehrere Methoden zur Lösung des Problems der drahtlosen Energieübertragung, alle erlauben jedoch bisher weltweit unbedeutende Ergebnisse; Dabei geht es nicht einmal um Kilometer. Methoden wie Ultraschall-, Laser- und elektromagnetische Übertragung weisen erhebliche Einschränkungen auf (kurze Entfernungen, die Notwendigkeit einer direkten Sichtbarkeit der Sender, ihre Größe und im Fall elektromagnetischer Wellen eine sehr geringe Effizienz und Gesundheitsschäden durch ein starkes Feld). Daher sind die vielversprechendsten Entwicklungen mit der Verwendung eines Magnetfelds bzw. einer resonanten magnetischen Wechselwirkung verbunden. Eines davon ist WiTricity, entwickelt von der WiTricity Corporation, gegründet von MIT-Professor Marin Solyachich und einigen seiner Kollegen.

So gelang es ihnen im Jahr 2007, einen Strom von 60 W in einer Entfernung von 2 m zu übertragen. Das reichte aus, um eine Glühbirne zum Leuchten zu bringen, und der Wirkungsgrad betrug 40 %. Der unbestreitbare Vorteil der verwendeten Technologie bestand jedoch darin, dass sie praktisch weder mit Lebewesen interagiert (die Feldstärke ist laut den Autoren zehntausendmal schwächer als im Kern eines Magnetresonanztomographen) noch mit medizinische Ausrüstung(Herzschrittmacher usw.) und auch nicht mit anderen Strahlungen, was bedeutet, dass sie beispielsweise den Betrieb desselben WLANs nicht beeinträchtigen.

Was ist am interessantesten? Systemeffizienz WiTricity wird nicht nur durch die Größe, Geometrie und Anordnung der Spulen sowie deren Abstand zueinander beeinflusst, sondern auch durch die Anzahl der Verbraucher, und zwar im positiven Sinne. Zwei Empfangsgeräte, die in einem Abstand von 1,6 bis 2,7 m auf beiden Seiten der Sendeantenne platziert wurden, zeigten einen um 10 % besseren Wirkungsgrad als einzeln – dies löst das Problem, viele Geräte an eine Stromquelle anzuschließen.

Tatsächlich verwirklichte er in den 1970er Jahren technisch die Träume der NATO und der Vereinigten Staaten von ständigen Luftpatrouillen im Irak (Libyen, Syrien usw.) mit Drohnen und Kameras, um „Terroristen“ rund um die Uhr online zu jagen (oder zu fixieren). .

Im Jahr 1968 schlug der amerikanische Weltraumforschungsspezialist Peter E. Glaser vor, große Sonnenkollektoren in einer geostationären Umlaufbahn zu platzieren und die von ihnen erzeugte Energie (5-10 GW-Niveau) mit einem gut fokussierten Strahl aus Mikrowellenstrahlung auf die Erdoberfläche zu übertragen und dann umzuwandeln wandeln Sie es in Gleich- oder Wechselstromenergie technischer Frequenz um und verteilen Sie diese an Verbraucher.

Ein solches Schema ermöglichte es, den intensiven Fluss der Sonnenstrahlung in der geostationären Umlaufbahn (~ 1,4 kW/m²) zu nutzen und die empfangene Energie unabhängig von der Tageszeit und den Wetterbedingungen kontinuierlich an die Erdoberfläche zu übertragen . Aufgrund der natürlichen Neigung der Äquatorialebene zur Ebene der Ekliptik mit einem Winkel von 23,5 Grad wird ein Satellit, der sich in einer geostationären Umlaufbahn befindet, fast kontinuierlich von einem Fluss der Sonnenstrahlung beleuchtet, mit Ausnahme kurzer Zeiträume in der Nähe der Tage die Frühlings- und Herbst-Tagundnachtgleiche, wenn dieser Satellit in den Schatten der Erde fällt. Diese Zeiträume sind genau vorhersehbar und betragen insgesamt nicht mehr als 1 % der Gesamtlänge des Jahres.

Die Frequenz der elektromagnetischen Schwingungen des Mikrowellenstrahls muss den Bereichen entsprechen, die für den Einsatz in Industrie, wissenschaftlicher Forschung und Medizin vorgesehen sind. Wenn diese Frequenz mit 2,45 GHz gewählt wird, haben meteorologische Bedingungen, einschließlich dichter Wolken und starker Niederschläge, kaum Einfluss auf die Effizienz der Energieübertragung. Das 5,8-GHz-Band ist verlockend, weil es die Möglichkeit bietet, die Größe der Sende- und Empfangsantennen zu reduzieren. Der Einfluss meteorologischer Bedingungen bedarf hier jedoch bereits weiterer Untersuchungen.

Der aktuelle Entwicklungsstand der Mikrowellenelektronik lässt uns von einer recht hohen Effizienz der Energieübertragung durch einen Mikrowellenstrahl von einer geostationären Umlaufbahn zur Erdoberfläche sprechen – etwa 70 % ÷ 75 %. In diesem Fall wird der Durchmesser der Sendeantenne üblicherweise mit 1 km gewählt, und die bodengestützte Rectenna hat Abmessungen von 10 km x 13 km für einen Breitengrad von 35 Grad. SCES mit einer Ausgangsleistung von 5 GW hat eine Strahlungsleistungsdichte in der Mitte der Sendeantenne von 23 kW/m², in der Mitte der Empfangsantenne - 230 W/m².

Es wurden verschiedene Arten von Festkörper- und Vakuum-Mikrowellengeneratoren für die SCES-Sendeantenne untersucht. William Brown zeigte insbesondere, dass Magnetrons, die von der Industrie gut beherrscht werden und für Mikrowellenherde entwickelt wurden, auch in Sendeantennenarrays von SCES verwendet werden können, wenn jedes von ihnen mit einem eigenen Gegenkopplungskreis in Bezug auf die Phase ausgestattet ist an ein externes Synchronisationssignal (sogenannter Magnetron Directional Amplifier - MDA).

Die aktivste und systematischste Forschung im Bereich SCES wurde von Japan durchgeführt. Im Jahr 1981 wurde unter der Leitung der Professoren M. Nagatomo (Makoto Nagatomo) und S. Sasaki (Susumu Sasaki) am japanischen Weltraumforschungsinstitut mit der Forschung begonnen, um einen SCES-Prototyp mit einer Leistung von 10 MW zu entwickeln, der dies könnte mit vorhandenen Trägerraketen erstellt werden. Die Erstellung eines solchen Prototyps ermöglicht es, technologische Erfahrungen zu sammeln und die Grundlage für die Bildung kommerzieller Systeme zu schaffen.

Das Projekt erhielt den Namen SKES2000 (SPS2000) und fand in vielen Ländern der Welt Anerkennung.

Im Jahr 2008 wurde Marin Soljačić, Assistenzprofessor für Physik am Massachusetts Institute of Technology (MIT), durch das anhaltende Piepen eines Mobiltelefons aus seinem süßen Schlaf geweckt. „Das Telefon hörte nicht auf und verlangte, dass ich es auflade“, sagte Soljacic. Müde und nicht bereit aufzustehen, begann er zu träumen, dass sich das Telefon, sobald er zu Hause war, von selbst aufladen würde.

Im Jahr 2012-2015 Ingenieure der University of Washington haben eine Technologie entwickelt, die es ermöglicht, WLAN als Energiequelle für die Stromversorgung tragbarer Geräte und das Laden von Gadgets zu nutzen. Die Technologie wurde bereits vom Magazin Popular Science als eine der besten Innovationen des Jahres 2015 ausgezeichnet. Die Allgegenwart der drahtlosen Datenübertragungstechnologie selbst hat eine echte Revolution bewirkt. Und jetzt ist die drahtlose Energieübertragung über die Luft an der Reihe, die die Entwickler der University of Washington (von Power Over WiFi) nannten.

Während der Testphase konnten die Forscher erfolgreich Lithium-Ionen- und Nickel-Metallhydrid-Batterien mit geringer Kapazität laden. Verwendung des Asus RT-AC68U-Routers und mehrerer Sensoren, die sich in einem Abstand von 8,5 Metern davon befinden. Diese Sensoren wandeln lediglich die Energie einer elektromagnetischen Welle in einen Gleichstrom mit einer Spannung von 1,8 bis 2,4 Volt um, der zur Stromversorgung von Mikrocontrollern und Sensorsystemen erforderlich ist. Die Besonderheit der Technologie besteht darin, dass sich die Qualität des Arbeitssignals nicht verschlechtert. Es reicht aus, den Router neu zu starten, und Sie können ihn wie gewohnt verwenden und Geräte mit geringem Stromverbrauch mit Strom versorgen. Bei einer Demonstration wurde erfolgreich eine kleine verdeckte Überwachungskamera mit niedriger Auflösung betrieben, die mehr als 5 Meter von einem Router entfernt war. Anschließend wurde der Jawbone Up24 Fitness-Tracker zu 41 % aufgeladen, es dauerte 2,5 Stunden.

Auf die knifflige Frage, warum sich diese Prozesse nicht negativ auf die Qualität des Netzwerkkommunikationskanals auswirken, antworteten die Entwickler, dass dies dadurch möglich sei, dass ein geflashter Router während seiner Arbeit auf unbelegten Informationsübertragungskanälen Energiepakete aussendet. Sie kamen zu dieser Entscheidung, als sie herausfanden, dass in Zeiten der Stille Energie einfach aus dem System abfließt und tatsächlich für die Stromversorgung von Geräten mit geringem Stromverbrauch verwendet werden kann.

Während der Studie wurde das PoWiFi-System in sechs Häusern installiert und die Bewohner wurden aufgefordert, das Internet wie gewohnt zu nutzen. Laden Sie Webseiten, schauen Sie sich Streaming-Videos an und teilen Sie ihnen dann mit, was sich geändert hat. Dabei stellte sich heraus, dass sich die Netzwerkleistung in keiner Weise veränderte. Das heißt, das Internet funktionierte wie gewohnt und das Vorhandensein der zusätzlichen Option war nicht erkennbar. Und das waren erst die ersten Tests, bei denen über WLAN relativ wenig Energie gesammelt wurde.

In Zukunft könnte die PoWiFi-Technologie durchaus dazu dienen, in Haushaltsgeräten und Militärgeräten eingebaute Sensoren mit Strom zu versorgen, um diese drahtlos zu steuern und Fernladungen/-aufladungen durchzuführen.

Relevant ist die Energieübertragung für UAVs (höchstwahrscheinlich bereits durch Technologie oder von einem Trägerflugzeug):

Die Idee sieht ziemlich verlockend aus. Statt der heutigen 20-30 Minuten Flugzeit:
→
→

→ Intel leitete die Drohnenshow während Lady Gagas US-Super-Bowl-Halbzeitvorstellung-
Erhalten Sie 40–80 Minuten, indem Sie Drohnen drahtlos aufladen.

Lassen Sie mich erklären:
-Austausch von M/Y-Drohnen weiterhin notwendig (Schwarmalgorithmus);
- Der Austausch von M / Y-Drohnen und Flugzeugen (Gebärmutter) ist ebenfalls erforderlich (Kontrollzentrum, Korrektur der Wissensbasis, Neuausrichtung, Befehl zur Beseitigung, Verhinderung von „Friendly Fire“, Übertragung von Geheimdienstinformationen und Befehlen zur Verwendung).

Wer steht als nächstes an der Reihe?

Notiz: Eine typische WiMAX-Basisstation strahlt mit etwa +43 dBm (20 W), während eine Mobilstation typischerweise mit +23 dBm (200 mW) sendet.

Die zulässigen Strahlungswerte von Mobilfunkbasisstationen (900 und 1800 MHz, der Gesamtwert aller Quellen) in der Sanitär- und Wohnzone unterscheiden sich in einigen Ländern deutlich:
Ukraine: 2,5 µW/cm². (die härteste Hygienestandard in Europa)
Russland, Ungarn: 10 µW/cm².
Moskau: 2,0 µW/cm². (Die Norm bestand bis Ende 2009)
USA, skandinavische Länder: 100 µW/cm².

Vorübergehend zulässiges Niveau(VDU) von mobilen Funktelefonen (MRT) für Benutzer von Funktelefonen in der Russischen Föderation ist als 10 μW/cm² definiert (Abschnitt IV – Hygieneanforderungen für mobile Landfunkstationen SanPiN 2.1.8 / 2.2.4.1190-03).

In den USA wird das Zertifikat von der Federal Communications Commission (FCC) für Mobilfunkgeräte ausgestellt, deren maximaler SAR-Wert 1,6 W/kg nicht überschreitet (außerdem ist die absorbierte Strahlungsleistung auf 1 Gramm menschliches Gewebe reduziert).

In Europa sollte gemäß der internationalen Richtlinie der Kommission zum Schutz vor nichtionisierender Strahlung (ICNIRP) der SAR-Wert eines Mobiltelefons 2 W/kg nicht überschreiten (wobei die absorbierte Strahlungsleistung auf 10 Gramm menschliches Gewebe bezogen wird).

In jüngerer Zeit galt im Vereinigten Königreich ein Wert von 10 W/kg als sicherer SAR-Wert. Ein ähnliches Muster war auch in anderen Ländern zu beobachten. Der in der Norm akzeptierte maximale SAR-Wert (1,6 W/kg) kann nicht einmal sicher auf „harte“ oder „weiche“ Standards zurückgeführt werden. Die Standards zur Bestimmung des SAR-Werts gelten sowohl in den USA als auch in Europa (die gesamte Regulierung der Mikrowellenstrahlung von Mobiltelefonen basiert ausschließlich auf dem thermischen Effekt, der mit der Erwärmung menschlichen Gewebes verbunden ist).

VOLLSTÄNDIGES CHAOS.

Die Medizin hat noch keine eindeutige Antwort auf die Frage gegeben: Ist Mobilfunk/WLAN schädlich und wie stark? Und wie sieht es mit der drahtlosen Übertragung von Strom per Mikrowellentechnik aus?

Hier beträgt die Leistung nicht Watt und Meilen von Watt, sondern bereits kW ...

Links, verwendete Dokumente, Fotos und Videos:
„(JOURNAL OF RADIOELECTRONICS!“ N 12, 2007 (ELEKTRISCHER STROM AUS DEM WELTRAUM – SOLAR-WELTRAUMKRAFTWERKE, V. A. Banke)
„Mikrowellenelektronik – Perspektiven in der Weltraumenergie“ V. Banke, Ph.D.
www.nasa.gov
www. whdi.org
www.defense.gov
www.witricity.com
www.ru.pinterest.com
www. raytheon.com
www. ausairpower.net
www. wikipedia.org
www.slideshare.net
www.homes.cs.washington.edu
www.dailywireless.org
www.digimedia.ru
www. powercoup.by
www.researchgate.net
www. proelectro.info
www.youtube.com

Das einfache Schaltung, die eine Glühbirne ohne Kabel mit Strom versorgen kann, und das in einem Abstand von fast 2,5 cm! Diese Schaltung fungiert sowohl als Aufwärtswandler als auch als drahtloser Leistungssender und -empfänger. Es ist sehr einfach herzustellen und kann, wenn es verbessert wird, verwendet werden verschiedene Wege. Also lasst uns anfangen!

Schritt 1. Notwendige Materialien und Werkzeuge.

NPN-Transistor. Ich habe 2N3904 verwendet, aber Sie können jeden NPN-Transistor wie BC337, BC547 usw. verwenden. (Jeder PNP-Transistor funktioniert, achten Sie nur auf die Polarität der Anschlüsse.)
Wickel- oder isolierter Draht. Etwa 3-4 Meter Draht sollten ausreichen (Wickeldrähte, lediglich Kupferdrähte mit sehr dünner Lackisolierung). Die Kabel der meisten elektronischen Geräte funktionieren, z. B. Transformatoren, Lautsprecher, Motoren, Relais usw.
Widerstand mit einem Widerstand von 1 kOhm. Dieser Widerstand dient dazu, den Transistor vor dem Durchbrennen im Falle einer Überlastung oder Überhitzung zu schützen. Sie können höhere Widerstandswerte bis 4-5 kΩ verwenden. Es ist möglich, keinen Widerstand zu verwenden, es besteht jedoch die Gefahr, dass die Batterie schneller entladen wird.
Leuchtdiode. Ich habe eine 2 mm ultrahelle weiße LED verwendet. Sie können jede LED verwenden. Tatsächlich besteht der Zweck der LED hier nur darin, den Zustand des Schaltkreises anzuzeigen.
Batterie der Größe AA, 1,5 Volt. (Verwenden Sie keine Hochspannungsbatterien, es sei denn, Sie möchten den Transistor beschädigen.)

Notwendige Werkzeuge:

1) Schere oder Messer.

2) Lötkolben (optional). Wenn Sie keinen Lötkolben haben, können Sie die Drähte einfach verdrillen. Ich habe das gemacht, als ich keinen Lötkolben hatte. Wenn Sie die Schaltung ohne Löten ausprobieren möchten, sind Sie herzlich willkommen.

3) Leichter (optional). Mit einem Feuerzeug brennen wir die Isolierung am Draht ab und kratzen dann mit einer Schere oder einem Messer die restliche Isolierung ab.

Schritt 2: Sehen Sie sich das Video an, um zu sehen, wie es geht.

Schritt 3: Kurze Wiederholung aller Schritte.

Zunächst müssen Sie also die Drähte nehmen und eine Spule herstellen, indem Sie 30 Windungen um einen runden zylindrischen Gegenstand wickeln. Nennen wir diese Spule A. Beginnen Sie mit dem gleichen runden Gegenstand mit der Herstellung der zweiten Spule. Nachdem Sie die 15. Windung gewickelt haben, formen Sie aus dem Draht einen Zweig in Form einer Schleife und wickeln Sie dann weitere 15 Windungen auf die Spule. Jetzt haben Sie also eine Spule mit zwei Enden und einem Zweig. Nennen wir diese Spule B. Machen Sie Knoten an den Enden der Drähte, damit sie sich nicht von selbst abwickeln. Verbrennen Sie die Isolierung an den Enden der Drähte und am Abzweig beider Spulen. Sie können die Isolierung auch mit einer Schere oder einem Messer abisolieren. Achten Sie darauf, dass Durchmesser und Windungszahl beider Spulen gleich sind!

Bauen Sie den Sender: Nehmen Sie den Transistor und platzieren Sie ihn mit der flachen Seite nach oben und in Ihre Richtung. Der linke Pin wird mit dem Emitter verbunden, der mittlere Pin ist der Basispin und der rechte Pin wird mit dem Kollektor verbunden. Nehmen Sie einen Widerstand und verbinden Sie eines seiner Enden mit dem Basisanschluss des Transistors. Nehmen Sie das andere Ende des Widerstands und verbinden Sie es mit einem Ende (nicht dem Abgriff) von Spule B. Nehmen Sie das andere Ende von Spule B und verbinden Sie es mit dem Kollektor des Transistors. Wenn Sie möchten, können Sie ein kleines Stück Draht an den Emitter des Transistors anschließen (dies funktioniert als Verlängerung des Emitters).

Richten Sie den Empfänger ein. Um einen Empfänger zu erstellen, nehmen Sie Spule A und befestigen Sie ihre Enden an verschiedenen Stiften Ihrer LED.

Du hast die Blaupause!

Schritt 4: Schematische Darstellung.

Hier sehen wir Schaltplan unsere Verbindung. Wenn Sie einige Symbole im Diagramm nicht kennen, machen Sie sich keine Sorgen. Die folgenden Bilder zeigen alles.

Schritt 5. Zeichnung der Stromkreisverbindungen.

Hier sehen wir eine erklärende Zeichnung der Anschlüsse unserer Schaltung.

Schritt 6. Verwenden des Schemas.

Nehmen Sie einfach einen Zweig der Spule B und verbinden Sie ihn mit dem Pluspol der Batterie. Verbinden Sie den Minuspol der Batterie mit dem Emitter des Transistors. Wenn man nun die LED-Spule in die Nähe von Spule B bringt, leuchtet die LED auf!

Schritt 7. Wie wird das wissenschaftlich erklärt?

(Ich werde einfach versuchen, die Wissenschaft dieses Phänomens mit einfachen Worten und Analogien zu erklären, und ich weiß, dass ich mich irren kann. Um dieses Phänomen richtig zu erklären, muss ich auf alle Details eingehen, was mir nicht gelingt zu tun, deshalb möchte ich nur Analogien verallgemeinern, um das Schema zu erklären.

Die soeben erstellte Senderschaltung ist die Oszillatorschaltung. Sie haben vielleicht schon von der sogenannten Joule-Thief-Schaltung gehört, und sie weist eine verblüffende Ähnlichkeit mit der von uns entwickelten Schaltung auf. Die Joule Thief-Schaltung wird von einer 1,5-Volt-Batterie mit Strom versorgt und gibt Strom mit einer höheren Spannung aus, jedoch mit Tausenden von Intervallen dazwischen. Die LED benötigt zum Leuchten nur 3 Volt, kann in dieser Schaltung aber durchaus mit einer 1,5-Volt-Batterie leuchten. Daher ist die Joule-Thief-Schaltung als Spannungsaufwärtswandler und auch als Emitter bekannt. Die von uns erstellte Schaltung ist auch ein Emitter und ein Spannungserhöhungswandler. Es kann sich jedoch die Frage stellen: „Wie zündet man eine LED aus der Ferne?“ Dies ist auf die Induktion zurückzuführen. Hierzu können Sie beispielsweise einen Transformator verwenden. Ein Standardtransformator hat auf beiden Seiten einen Kern. Gehen Sie davon aus, dass die Drähte auf beiden Seiten des Transformators gleich groß sind. Wenn ein elektrischer Strom durch eine Spule fließt, werden die Transformatorspulen zu Elektromagneten. Fließt ein Wechselstrom durch die Spule, so treten die Spannungsschwankungen entlang einer Sinuskurve auf. Wenn daher ein Wechselstrom durch die Spule fließt, nimmt der Draht die Eigenschaften eines Elektromagneten an und verliert dann wieder Elektromagnetismus, wenn die Spannung abfällt. Die Drahtspule wird zu einem Elektromagneten und verliert dann ihre elektromagnetischen Eigenschaften mit der gleichen Geschwindigkeit, mit der sich der Magnet aus der zweiten Spule herausbewegt. Wenn sich der Magnet schnell durch die Drahtspule bewegt, wird Elektrizität erzeugt, sodass die oszillierende Spannung einer Spule am Transformator Elektrizität in der anderen Drahtspule induziert und Elektrizität ohne Drähte von einer Spule zur anderen übertragen wird. In unserem Schaltkreis besteht der Kern der Spule aus Luft, und eine Wechselspannung fließt durch die erste Spule, wodurch Spannung in der zweiten Spule entsteht und die Glühbirnen leuchten!!

Schritt 8. Vorteile und Verbesserungstipps.

In unserer Schaltung haben wir also lediglich eine LED verwendet, um die Wirkung der Schaltung anzuzeigen. Aber wir könnten mehr tun! Der Empfängerkreis bezieht seinen Strom aus Wechselstrom, sodass wir ihn zum Beleuchten verwenden können Leuchtstofflampen! Außerdem können Sie mit unserem Schema interessante Zaubertricks, lustige Geschenke usw. machen. Um die Ergebnisse zu maximieren, können Sie mit dem Durchmesser der Spulen und der Anzahl der Umdrehungen der Spulen experimentieren. Sie können auch versuchen, die Spulen abzuflachen und sehen, was passiert! Die Möglichkeiten sind endlos!!

Schritt 9. Gründe, warum das Schema möglicherweise nicht funktioniert.

Auf welche Probleme können Sie stoßen und wie Sie diese beheben können:

Der Transistor wird zu heiß!

Lösung: Haben Sie den Widerstand mit der richtigen Größe verwendet? Ich habe den Widerstand beim ersten Mal nicht verwendet und der Transistor begann zu rauchen. Wenn das nicht hilft, versuchen Sie es mit einem Schrumpfschlauch oder verwenden Sie einen höherwertigen Transistor.

Die LED ist aus!

Lösung: Es kann viele Gründe geben. Überprüfen Sie zunächst alle Verbindungen. Ich habe versehentlich Basis und Kollektor in meiner Verbindung geändert und es wurde großes Problem für mich. Überprüfen Sie daher zunächst alle Verbindungen. Wenn Sie über ein Gerät wie zum Beispiel ein Multimeter verfügen, können Sie damit alle Verbindungen überprüfen. Achten Sie außerdem darauf, dass beide Spulen den gleichen Durchmesser haben. Überprüfen Sie, ob in Ihrem Netzwerk ein Kurzschluss vorliegt.

Weitere Probleme sind mir nicht bekannt. Aber wenn Sie immer noch auf sie stoßen, lassen Sie es mich wissen! Ich werde versuchen, auf jede erdenkliche Weise zu helfen. Außerdem bin ich Schülerin der 9. Klasse der Schule und meine wissenschaftliches Wissen sind äußerst begrenzt. Wenn Sie also Fehler bei mir finden, lassen Sie es mich bitte wissen. Verbesserungsvorschläge sind herzlich willkommen. Viel Glück mit Ihrem Projekt!

Die Menschheit strebt eine völlige Ablehnung von Drähten an, da sie nach Meinung vieler die Möglichkeiten einschränken und kein völlig freies Handeln ermöglichen. Und was wäre, wenn dies bei der Kraftübertragung möglich wäre? Die Antwort auf diese Frage finden Sie in diese Rezension, dem ein Video über die Herstellung einer selbstgebauten Struktur gewidmet ist, die in kleinen Größen die Möglichkeit darstellt, Strom zu übertragen, ohne Kabel direkt anzuschließen.

Wir brauchen:
- Kupferkabel kleiner Durchmesser 7 m lang;
- ein Zylinder mit einem Durchmesser von 4 cm;
- Fingerbatterie;
- Batteriefach
- 10 Ohm Widerstand;
- Transistor C2482;
- Leuchtdiode.

Wir nehmen einen 4 Meter langen Draht und biegen ihn in zwei Hälften, sodass an einem Ende zwei Drähte übrig bleiben und der gebogene Teil am anderen Ende liegt.

Wir nehmen einen Draht, biegen ihn in eine beliebige Richtung und fangen an, ihn auf den Zylinder zu wickeln.

In der Mitte angekommen, verlassen wir auch den Doppelposten in eine beliebige Richtung und wickeln weiter, bis ein kleines Stück übrig bleibt, das ebenfalls übrig bleiben muss.

Der resultierende Ring mit drei Enden muss vom Zylinder entfernt und mit Isolierband gesichert werden.

Nun nehmen wir das zweite 3 m lange Kabelstück und wickeln es wie gewohnt auf. Das heißt, in diesem Fall müssen wir nicht drei Enden bekommen, wie im Fall der letzten Wicklung, sondern zwei.

Der resultierende Ring wird erneut mit Isolierband fixiert.

Die Enden des Drahtes müssen gereinigt werden, da dieser mit einer schützenden Lackschicht überzogen ist.

Um den selbstgemachten Montageprozess zu vereinfachen, präsentieren wir Ihnen den Anschlussplan des Autors.

Das Diagramm zeigt, dass die Spule mit drei Ausgängen für den Anschluss der Stromversorgung des Widerstands und des Transistors ausgelegt ist, und an der zweiten Spule, die zwei Enden hat, müssen Sie die LED anbringen.

Auf diese Weise erhalten Sie ein völlig spektakuläres und interessantes hausgemachtes Produkt, das auf Wunsch durch Hinzufügen der Anzahl der Umdrehungen und Experimentieren aufgewertet und leistungsfähiger gemacht werden kann. Wir machen Sie auch darauf aufmerksam, dass die Beleuchtung der LED-Lampe, die auch als Tester dient, von der Seite der zueinander geführten Spulen abhängt. Das heißt, wenn das Licht bei der ersten Präsentation nicht aufleuchtete, sollten Sie versuchen, die Spule umzudrehen und es erneut zu tun.