Energian siirto etäältä ilman johtoja. Virran siirto ilman johtoja induktiolla

Langaton sähkön siirto

Langaton sähkön siirto- menetelmä sähköenergian siirtämiseksi ilman johtavien elementtien käyttöä sähköpiirissä. Vuoteen mennessä oli suoritettu onnistuneita kokeita energian siirtämisestä kymmenien kilowattien luokkaa olevalla teholla mikroaaltoalueella noin 40 prosentin hyötysuhteella - vuonna 1975 Kalifornian Goldstonessa ja vuonna 1997 Grand Bassinissa Reunionissa. Saari (kilometrin luokkaa, tutkimus kylän sähkönjakelun alalla ilman kaapelin asettamista sähköverkkoihin). Tällaisen lähetyksen teknologisia periaatteita ovat induktiivinen (lyhyillä etäisyyksillä ja suhteellisen pienillä tehoilla), resonanssi (käytetään kontaktittomissa älykorteissa ja RFID-siruissa) ja suunnattu sähkömagneettinen suhteellisen pitkiä etäisyyksiä ja tehoja varten (alueella ultraviolettisäteilystä mikroaaltoon).

Langattoman voimansiirron historia

• 1820 : André Marie Ampère löysi lain (myöhemmin nimetty löytäjän mukaan, Ampèren laki), joka osoittaa, että sähkövirta tuottaa magneettikentän.
• 1831 Tarina: Michael Faraday löysi induktiolain, tärkeän sähkömagnetismin peruslain.
• 1862 : Carlo Matteuchi oli ensimmäinen, joka suoritti kokeita sähköisen induktion lähettämisestä ja vastaanottamisesta litteät kierteiset kelat.
• 1864 : James Maxwell systematisoi kaikki aiemmat havainnot, kokeet ja yhtälöt sähkön, magnetismin ja optiikan alalla yhtenäiseksi teoriaksi ja tiukkaan matemaattisen kuvauksen sähkömagneettisen kentän käyttäytymisestä.
• 1888 : Heinrich Hertz vahvisti sähkömagneettisen kentän olemassaolon. " Laitteet sähkömagneettisen kentän muodostamiseen» Hertz oli mikroaalto- tai UHF-kipinä "radioaaltolähetin".
• 1891 : Nikola Tesla paransi RF-virtalähteen Hertzian-aaltolähetintä patentissaan nro. 454.622, "Sähköinen valaistusjärjestelmä."
• 1893 : Tesla esittelee langatonta loistelamppua Columbian maailmannäyttelyssä Chicagossa.
• 1894 : Tesla sytyttää hehkulampun langattomasti Fifth Avenue Laboratoryssa ja myöhemmin Houston Street Laboratoryssa New Yorkissa "elektrodynaamisella induktiolla" eli langattomalla resonanssilla keskinäisellä induktiolla.
• 1894 : Jagdish Chandra Bose sytyttää etänä ruudin ja lyö kelloa käyttämällä sähkömagneettisia aaltoja, mikä osoittaa, että viestintäsignaaleja voidaan lähettää langattomasti.
• 1895 : A. S. Popov esitteli keksimäänsä radiovastaanotinta Venäjän fysikaalis-kemian seuran fysiikan osaston kokouksessa 25. huhtikuuta (7. toukokuuta)
• 1895 : Bosche lähettää signaalin noin yhden mailin etäisyydellä.
• 1896 : Guglielmo Marconi hakee radion keksintöä 2.6.1896.
• 1896 V: Tesla lähettää signaalin noin 48 kilometrin etäisyydellä.
• 1897 : Guglielmo Marconi lähettää morsekoodin tekstiviestin noin 6 km:n etäisyydellä radiolähettimen avulla.
• 1897 : Tesla hakee ensimmäisen langattoman tiedonsiirron patenttinsa.
• 1899 : Colorado Springsissä Tesla kirjoittaa: "Induktiomenetelmän epäonnistuminen näyttää valtavalta verrattuna maa- ja ilmavarausherätysmenetelmä».
• 1900 : Guglielmo Marconi ei pystynyt saamaan patenttia radion keksinnölle Yhdysvalloissa.
• 1901 : Marconi lähettää signaalin Atlantin valtameren yli käyttämällä Tesla-laitetta.
• 1902 : Tesla v. Reginald Fessenden: Yhdysvaltain patentin nro. 21.701 "Signaalinsiirtojärjestelmä (langaton). Hehkulamppujen valikoiva päällekytkentä, elektroniset logiikkaelementit yleensä.
• 1904 : St. Louisin maailmannäyttelyssä myönnetään palkinto onnistuneesta yrityksestä hallita 0,1 hv:n ilmalaivan moottoria. (75 W) tehosta, joka lähetetään etänä alle 100 jalan (30 metrin) etäisyyksillä.
• 1917 : Wardenclyffe Tower, jonka Nikola Tesla rakensi suorittaakseen kokeita suuren tehon langattomasta siirrosta, tuhoutuu.
• 1926 : Shintaro Uda ja Hidetsugu Yagi julkaisevat ensimmäisen artikkelin noin korkean vahvistuksen ohjattu suuntalinkki”, joka tunnetaan myös nimellä ”Yagi-Uda-antenni” tai ”aaltokanava-antenni”.
• 1961 : William Brown julkaisee artikkelin mahdollisuudesta siirtää energiaa mikroaaltojen kautta.
• 1964 : William Brown ja Walter Cronict osoittavat mieltään kanavalla CBS-uutiset helikopterimalli, joka saa kaiken tarvitsemansa energian mikroaaltouunista.
• 1968 : Peter Glaser ehdottaa aurinkoenergian langatonta siirtoa avaruudesta käyttämällä "Power Beam" -tekniikkaa. Tätä pidetään ensimmäisenä orbitaalisen voimajärjestelmän kuvauksena.
• 1973 : Maailman ensimmäinen passiivinen RFID-järjestelmä esiteltiin Los Alamos National Laboratoryssa.
• 1975 : Goldstone Deep Space Communications Complex kokeilee kymmenien kilowattien tehonsiirtoa.
• 2007 : Massachusetts Institute of Technologyn professori Marin Soljachichin johtama tutkimusryhmä lähetti langattomasti 2 metrin etäisyydelle tehon, joka riittää sytyttämään 60 W hehkulampun teholla 60 W. 40%, käyttämällä kahta kelaa, joiden halkaisija on 60 cm.
• 2008 : Bombardier tarjoaa uuden langattoman lähetystuotteen PRIMOVE, tehokkaan järjestelmän raitiovaunu- ja kevyen raideliikenteen sovelluksiin.
• 2008 : Intel toistaa Nikola Teslan vuonna 1894 ja John Brownin ryhmän vuonna 1988 tekemät kokeet langattomasta energian siirtämisestä valotehokkaisiin hehkulamppuihin. 75 %.
• 2009 : Kiinnostuneista yrityksistä koostuva yhteenliittymä Wireless Power Consortium on ilmoittanut saavansa pian päätökseen uuden alan standardin pienitehoisille induktiolatureille.
• 2009 : Teollisuustaskulamppu otetaan käyttöön, joka voi toimia ja ladata turvallisesti ilman kosketusta syttyvän kaasun kyllästetyssä ilmakehässä. Tämän tuotteen on kehittänyt norjalainen Wireless Power & Communication - yritys .
• 2009 : Haier Group esitteli maailman ensimmäisen täysin langattoman LCD-television, joka perustuu professori Marin Soljacicin tutkimukseen langattomasta tehonsiirrosta ja langattomasta kodin digitaalisesta rajapinnasta (WHDI).

Tekniikka (ultraäänimenetelmä)

Pennsylvanian yliopiston opiskelijoiden keksintö. Installaatio esiteltiin ensimmäistä kertaa suurelle yleisölle The All Things Digital (D9) -tapahtumassa vuonna 2011. Kuten muissakin menetelmissä jonkin asian langattomassa lähettämisessä, käytetään vastaanotinta ja lähetintä. Lähetin lähettää ultraääntä, vastaanotin puolestaan ​​muuntaa kuullun sähköksi. Esityshetkellä lähetysetäisyys on 7-10 metriä, vastaanottimeen ja lähettimeen tarvitaan suora näköyhteys. Tunnetuista ominaisuuksista - lähetetty jännite saavuttaa 8 volttia, mutta tuloksena olevaa virran voimakkuutta ei raportoida. Käytetyillä ultraäänitaajuuksilla ei ole vaikutusta ihmisiin. Ei myöskään ole näyttöä negatiivisista vaikutuksista eläimiin.

Sähkömagneettinen induktiomenetelmä

Sähkömagneettisen induktion langaton lähetystekniikka käyttää lähellä sähkömagneettista kenttää noin kuudesosan aallonpituuden etäisyyksillä. Lähikenttäenergia itsessään ei ole säteilyä, mutta joitain säteilyhäviöitä esiintyy silti. Lisäksi yleensä esiintyy myös resistiivisiä häviöitä. Elektrodynaamisesta induktiosta johtuen ensiökäämin läpi kulkeva vaihtosähkövirta muodostaa vaihtuvan magneettikentän, joka vaikuttaa toisiokäämiin ja indusoi siihen sähkövirran. Korkean hyötysuhteen saavuttamiseksi vuorovaikutuksen tulee olla riittävän läheistä. Kun toisiokäämi siirtyy pois ensiökäämistä, yhä suurempi osa magneettikentästä ei saavuta toisiokäämiä. Jopa suhteellisen lyhyillä etäisyyksillä induktiivisesta kytkennästä tulee erittäin tehotonta, mikä tuhlaa suuren osan siirretystä energiasta.

Sähkömuuntaja on yksinkertaisin laite langattomaan tehonsiirtoon. Muuntajan ensiö- ja toisiokäämiä ei ole kytketty suoraan. Energian siirto tapahtuu prosessin kautta, joka tunnetaan nimellä keskinäinen induktio. Muuntajan päätehtävä on lisätä tai vähentää ensiöjännitettä. Matkapuhelimien ja sähköhammasharjojen kontaktittomat laturit ovat esimerkkejä sähködynaamisen induktion periaatteen käytöstä. Myös induktiokeittimet käyttävät tätä menetelmää. Langattoman tiedonsiirtomenetelmän suurin haitta on sen erittäin lyhyt kantama. Vastaanottimen on oltava lähellä lähetintä, jotta se voi kommunikoida tehokkaasti sen kanssa.

Resonanssin käyttö lisää hieman lähetysaluetta. Resonanssiinduktiolla lähetin ja vastaanotin viritetään samalle taajuudelle. Suorituskykyä voidaan edelleen parantaa muuttamalla käyttövirran aaltomuotoa sinimuotoisesta ei-sinimuotoiseen transienttiaaltomuotoon. Pulssienergian siirto tapahtuu useiden jaksojen aikana. Näin ollen kahden keskenään viritetyn LC-piirin välillä voidaan siirtää merkittävää tehoa suhteellisen pienellä kytkentäkertoimella. Lähetys- ja vastaanottokelat ovat pääsääntöisesti yksikerroksisia solenoideja tai litteää kelaa, jossa on joukko kondensaattoreita, joiden avulla voit virittää vastaanottoelementin lähettimen taajuudelle.

Resonoivan elektrodynaamisen induktion yleinen sovellus on akkujen lataaminen kannettavissa laitteissa, kuten kannettavissa tietokoneissa ja matkapuhelimissa, lääketieteellisissä implanteissa ja sähköajoneuvoissa. Lokalisoitu lataustekniikka käyttää sopivan lähetyskelan valintaa monikerroksisessa käämiryhmärakenteessa. Resonanssia käytetään sekä langattomassa latausalustassa (lähetyssilmukka) että vastaanotinmoduulissa (rakennettu kuormaan) maksimaalisen tehonsiirron varmistamiseksi. Tämä siirtotekniikka sopii yleiskäyttöisille langattomille lataustyynyille kannettavan elektroniikan, kuten matkapuhelimien, lataamiseen. Tekniikka on otettu käyttöön osana langatonta Qi-latausstandardia.

Resonanssisähködynaamista induktiota käytetään myös akkuttomien laitteiden, kuten RFID-tunnisteiden ja kontaktittomien älykorttien, virtalähteenä sekä sähköenergian siirtämiseen primaariinduktorista kierteiseen Tesla-muuntajaresonaattoriin, joka on myös langaton sähköenergian lähetin.

sähköstaattinen induktio

Vaihtovirta voidaan siirtää ilmakehän kerrosten läpi, joiden ilmanpaine on alle 135 mmHg. Taide. Virta kulkee sähköstaattisella induktiolla alemman ilmakehän läpi noin 2-3 mailia merenpinnan yläpuolella ja ionivuolla, eli sähkönjohtamisella yli 5 km:n korkeudessa sijaitsevan ionisoidun alueen läpi. Voimakkaita pystysuoraa ultraviolettisäteilyn säteitä voidaan käyttää ilmakehän kaasujen ionisoimiseen suoraan kahden kohotetun terminaalin yläpuolelle, mikä johtaa korkeajännitteisten plasmavoimalinjojen muodostumiseen, jotka johtavat suoraan ilmakehän johtaviin kerroksiin. Tämän seurauksena kahden korotetun navan väliin muodostuu sähkövirta, joka kulkee troposfääriin, sen läpi ja takaisin toiseen liittimeen. Sähkönjohtavuus ilmakehän kerrosten läpi tulee mahdolliseksi kapasitiivisen plasmapurkauksen ansiosta ionisoidussa ilmakehässä.

Nikola Tesla havaitsi, että sähköä voidaan siirtää sekä maan että ilmakehän läpi. Tutkimuksensa aikana hän saavutti lampun syttymisen kohtalaisilla etäisyyksillä ja tallensi sähkön siirtymisen pitkiä matkoja. Wardenclyffe Tower suunniteltiin transatlanttisen langattoman puhelintoiminnan kaupalliseksi hankkeeksi, ja siitä tuli todellinen osoitus mahdollisuudesta siirtää sähköä langattomasti maailmanlaajuisesti. Asennusta ei saatu päätökseen riittämättömän rahoituksen vuoksi.

Maa on luonnollinen johdin ja muodostaa yhden johtavan piirin. Paluulenkki toteutetaan troposfäärin ylemmän ja alemman stratosfäärin läpi noin 4,5 mailin (7,2 km) korkeudessa.

Nikola Tesla ehdotti vuoden 1904 alussa maailmanlaajuista sähkönsiirtojärjestelmää ilman johtoja, niin sanottua "World Wireless System" -järjestelmää, joka perustuu plasman korkeaan sähkönjohtavuuteen ja maan korkeaan sähkönjohtavuuteen, ja se olisi voinut aiheuttaa Tunguska-meteoriitti, joka johtuu varautuneen ilmakehän ja maan välisestä "oikosulusta".

Maailmanlaajuinen langaton järjestelmä

Kuuluisan serbialaisen keksijän Nikola Teslan varhaiset kokeet koskivat tavallisten radioaaltojen eli hertsiaaltojen, sähkömagneettisten aaltojen leviämistä avaruudessa.

Vuonna 1919 Nikola Tesla kirjoitti: ”Olen oletettavasti aloittanut langattoman tiedonsiirron työskentelyn vuonna 1893, mutta itse asiassa vietin kaksi edellistä vuotta laitteiden tutkimiseen ja suunnitteluun. Minulle oli alusta asti selvää, että menestystä voidaan saavuttaa useilla radikaaleilla päätöksillä. Ensin oli tarkoitus luoda suurtaajuusgeneraattorit ja sähköoskillaattorit. Niiden energia oli muutettava tehokkaiksi lähettimiksi ja vastaanotettava etäältä oikeilla vastaanottimilla. Tällainen järjestelmä olisi tehokas, jos kaikki ulkopuoliset häiriöt suljetaan pois ja sen täysi yksinoikeus varmistetaan. Ajan myötä ymmärsin kuitenkin, että jotta tällaiset laitteet toimisivat tehokkaasti, niiden suunnittelussa on otettava huomioon planeettamme fyysiset ominaisuudet.

Yksi maailmanlaajuisen langattoman järjestelmän luomisen edellytyksistä on resonanssivastaanottimien rakentaminen. Sellaisenaan voidaan käyttää maadoitettua Tesla-kelakierukkaresonaattoria ja korotettua päätelaitetta. Tesla esitti henkilökohtaisesti toistuvasti sähköenergian langattoman siirron lähettävästä Tesla-kelasta vastaanottavaan. Tästä tuli osa hänen langatonta siirtojärjestelmäänsä (US-patentti nro 1 119 732, Apparatus for Transmitting Electrical Power, 18. tammikuuta 1902). Tesla ehdotti yli kolmenkymmenen vastaanotto- ja lähetysaseman asentamista ympäri maailmaa. Tässä järjestelmässä ottokäämi toimii alennusmuuntajana, jolla on korkea lähtövirta. Lähetyskelan parametrit ovat samat kuin vastaanottokelan.

Teslan Worldwide Wireless Systemin tavoitteena oli yhdistää voimansiirto yleisradiotoimintaan ja suuntaavaan langattomaan tietoliikenteeseen, mikä eliminoisi lukuisat korkeajännitteiset voimalinjat ja helpottaisi sähköntuotantolaitosten yhteenliittämistä maailmanlaajuisesti.

Katso myös

• energiasäde

Huomautuksia

1. "Sähkö Columbian näyttelyssä", kirjoittanut John Patrick Barrett. 1894, s. 168-169
2. Kokeet erittäin korkeataajuisilla vaihtovirroilla ja niiden soveltaminen keinovalaistusmenetelmiin, AIEE, Columbia College, N.Y., 20. toukokuuta 1891
3. Kokeilut korkeapotentiaalisten ja korkeataajuisten vaihtoehtoisten virtojen kanssa, IEE-osoite, Lontoo, helmikuu 1892
4. On Light and Other High Frequency Phenomena, Franklin Institute, Philadelphia, helmikuu 1893 ja National Electric Light Association, St. Louis, maaliskuu 1893
5. Jagdish Chandra Bosen työ: 100 vuotta mm-aaltotutkimusta
6. Jagadish Chandra Bose
7. Nikola Tesla työstään vaihtovirtojen parissa ja niiden soveltamisesta langattomaan lennätykseen, puheluihin ja voimansiirtoon, s. 26-29. (Englanti)
8. 5. kesäkuuta 1899, Nikola Tesla Colorado Spring Notes 1899-1900, Nolit, 1978 (englanniksi)
9. Nikola Tesla: Ohjatut aseet ja tietokonetekniikka
10. Sähköasentaja(Lontoo), 1904 (englanniksi)
11. Scanning the Past: Sähkötekniikan historia menneisyydestä, Hidetsugu Yagi
12. Selvitys voimansiirron elementeistä mikroaaltosäteellä, vuonna 1961 IRE Int. Conf. Rec., vol. 9, osa 3, s. 93-105
13. IEEE Microwave Theory and Techniques, Bill Brownin ansiokas ura
14. Voimaa auringosta: sen tulevaisuus, Science Vol. 162, s. 957-961 (1968)
15. Solar Power Satellite -patentti
16. RFID:n historia
17. Space Solar Energy -aloite
18. Langaton sähkönsiirto aurinkoenergiasatelliittiin (SPS) (N. Shinoharan toinen luonnos), Space Solar Power Workshop, Georgia Institute of Technology
19. W. C. Brown: The History of Power Transmission by Radio Waves: Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions syyskuussa 1984, v. 32 (9), s. 1230-1242 (englanniksi)
20. Langaton tehonsiirto vahvasti kytkettyjen magneettiresonanssien kautta. Tiede (7. kesäkuuta 2007). arkistoitu,
    Ansaittu uusi menetelmä langattomaan sähkönsiirtoon (rus.). MEMBRNA.RU (8. kesäkuuta 2007). Arkistoitu alkuperäisestä 29. helmikuuta 2012. Haettu 6. syyskuuta 2010.
21. Bombardier PRIMOVE -tekniikka
22. Intel kuvittelee kannettavan tietokoneen langattoman tehon
23. langattoman sähkön erittely valmistumassa
24. TX40 ja CX40, Ex-hyväksytty taskulamppu ja laturi
25. Haierin langattomasta HDTV:stä puuttuu johdot, hoikka profiili (video) (englanniksi),
    Langaton sähkö hämmästytti luojiaan (venäläinen). MEMBRANA.RU (16. helmikuuta 2010). Arkistoitu alkuperäisestä 26. helmikuuta 2012. Haettu 6. syyskuuta 2010.
26. Eric Giler esittelee langatonta sähköä | Video osoitteessa TED.com
27. "Nikola Tesla ja maan halkaisija: keskustelu yhdestä Wardenclyffe Towerin monista toimintatavoista", K. L. Corum ja J. F. Corum, Ph.D. 1996
28. William Beaty, Yahoo Wireless Energy Transmission Tech Group Message #787, uusintapainos WIRELESS TRANSMISSION THEORY -julkaisussa.
29. Odota, James R., The Ancient and Modern History of EM Ground-Wave Propagation" IEEE Antennas and Propagation Magazine, Voi. 40, ei. 5, lokakuuta 1998.
30. SÄHKÖENERGIAN SIIRTOJÄRJESTELMÄ, syyskuu. 2, 1897, U.S. Patentti nro 645,576, maaliskuu 20, 1900.

31. Minun on sanottava tässä, että kun jätin 2. syyskuuta 1897 hakemukset energian siirtoa varten, jossa tämä menetelmä paljastettiin, minulle oli jo selvää, että minulla ei tarvinnut olla päätteitä näin korkealla, mutta minä Allekirjoitukseni yläpuolella ei ole koskaan ilmoitettu mitään, mitä en ole todistanut ensin. Tästä syystä yhtään väitettäni ei koskaan kiistetty, enkä usko, että se tulee olemaan, koska aina kun julkaisen jotain, käyn sen ensin läpi kokeilemalla, sitten kokeesta lasken ja kun teoria ja käytäntö kohtaavat. Ilmoitan tulokset.

    Tuolloin olin aivan varma, että pystyisin rakentamaan kaupallisen tehtaan, jos en voisi tehdä muuta kuin mitä olin tehnyt laboratoriossani Houston Streetillä; mutta olin jo laskenut ja todennut, etten tarvinnut suuria korkeuksia soveltaakseni tätä menetelmää. Patenttini sanoo, että hajoitan ilmakehän "terminaalissa tai lähellä". Jos johtava ilmapiirini on 2 tai 3 mailia laitoksen yläpuolella, pidän tätä hyvin lähellä terminaalia verrattuna vastaanottopäätteeni etäisyyteen, joka voi olla Tyynenmeren toisella puolella. Se on yksinkertaisesti ilmaisu. . . .

32. Nikola Tesla työstään vaihtovirtojen parissa ja niiden soveltamisesta langattomaan lennätykseen, puheluihin ja voimansiirtoon

Historian mukaan vallankumouksellinen teknologinen projekti jäädytettiin Teslan kunnollisten taloudellisten resurssien puutteen vuoksi (tämä ongelma vaivasi tiedemiestä lähes koko sen ajan, kun hän työskenteli Amerikassa). Yleisesti ottaen suurin paine häntä kohtaan tuli toiselta keksijältä - Thomas Edisonilta ja hänen yrityksiltä, ​​jotka edistivät tasavirtatekniikkaa, kun taas Tesla harjoitti vaihtovirtaa (ns. "Current War"). Historia on asettanut kaiken paikoilleen: nyt vaihtovirtaa käytetään melkein kaikkialla kaupunkien sähköverkoissa, vaikka menneisyyden kaiut ulottuvat meidän päiviimme (esim. yksi syynä pahamaineisten Hyundai-junien rikkoontumiseen on suoran sähkön käyttö nykyiset voimalinjat joillakin Ukrainan rautatien osilla).

Wardenclyffe Tower, jossa Nikola Tesla suoritti kokeitaan sähköllä (kuva vuodelta 1094)

Mitä tulee Wardenclyffen torniin, legendan mukaan Tesla osoitti yhdelle tärkeimmistä sijoittajista, J.P. Morgan, maailman ensimmäisen Niagaran vesivoimalaitoksen ja kuparivoimaloiden (kuparin tiedetään käytettävän johtimissa) osakkeenomistaja, toimiva asennus virran langattomaan siirtoon, jonka kustannukset kuluttajille olisi mittakaavassa) kuluttajille suuruusluokkaa halvemmaksi, minkä jälkeen hän supisti hankkeen rahoitusta. Olipa se mikä tahansa, he alkoivat puhua vakavasti langattomasta sähkönsiirrosta vasta 90 vuotta myöhemmin, vuonna 2007. Ja vaikka sähkölinjojen kokonaan katoamiseen kaupunkimaisemasta on vielä pitkä matka, miellyttävät pienet asiat, kuten mobiililaitteen langaton lataus, ovat jo saatavilla.

Edistys hiipi huomaamatta

Jos katsomme IT-uutisten arkistoja ainakin kaksi vuotta sitten, niin tällaisista kokoelmista löytyy vain harvoja raportteja siitä, että tietyt yritykset kehittävät langattomia latureita, eikä sanaakaan valmiista tuotteista ja ratkaisuista (paitsi perusperiaatteet ja yleiset suunnitelmat). Nykyään langaton lataus ei ole enää mitään superalkuperäistä tai käsitteellistä. Tällaisia ​​laitteita myydään yhdessä (esimerkiksi LG esitteli latureitaan MWC 2013:ssa), testataan sähköajoneuvoihin (Qualcomm tekee tämän) ja niitä käytetään jopa julkisilla paikoilla (esimerkiksi joillakin Euroopan rautatieasemilla). Lisäksi tällaiselle sähkönsiirrolle on jo olemassa useita standardeja ja useita niitä edistäviä ja kehittäviä liittoutumia.

Samanlaiset kelat vastaavat mobiililaitteiden langattomasta latauksesta, joista toinen on puhelimessa ja toinen itse laturissa.

Tunnetuin tällainen standardi on Wireless Power Consortiumin kehittämä Qi-standardi, johon kuuluu tunnettuja yrityksiä, kuten HTC, Huawei, LG Electronics, Motorola Mobility, Nokia, Samsung, Sony ja noin sata muuta organisaatiota. Konsortio perustettiin vuonna 2008 tavoitteenaan luoda universaali laturi eri valmistajien ja merkkien laitteille. Standardi käyttää työssään magneettisen induktion periaatetta, jolloin tukiasema koostuu induktiokelasta, joka muodostaa sähkömagneettisen kentän, kun vaihtovirtaa syötetään verkosta. Ladattavassa laitteessa on samanlainen kela, joka reagoi tähän kenttään ja pystyy muuttamaan sen kautta vastaanotetun energian tasavirraksi, jota käytetään akun lataamiseen (toimintaperiaatteesta saat lisätietoja konsortiosta verkkosivusto http://www.wirelesspowerconsortium.com/what -we-do/how-it-works/). Lisäksi Qi tukee laturien ja ladattavien laitteiden välistä 2Kb/s tiedonsiirtoprotokollaa, jonka avulla viestitään tarvittava latausmäärä ja tarvittava toiminta.

Monet älypuhelimet tukevat tällä hetkellä Qi-standardin mukaista langatonta latausta, ja laturit ovat yleiskäyttöisiä kaikille tätä standardia tukeville laitteille.

Qilla on myös vakava kilpailija - Power Matters Alliance, johon kuuluvat AT&T, Duracell, Starbucks, PowerKiss ja Powermat Technologies. Nämä nimet eivät ole tietotekniikan maailman kärjessä (etenkään Starbucks-kahviketju, joka on liittoutumassa, koska se aikoo ottaa tämän teknologian käyttöön kaikkialla toimipaikoissaan) - ne ovat erikoistuneet erityisesti energiakysymyksiin. Tämä allianssi perustettiin ei niin kauan sitten, maaliskuussa 2012, yhden IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) -ohjelman puitteissa. Niiden edistämä PMA-standardi toimii keskinäisen induktion periaatteella - erityinen esimerkki sähkömagneettisesta induktiosta (jota ei pidä sekoittaa Qi:n käyttämään magneettiseen induktioon), kun jossakin johtimessa tapahtuu muutos tai johtimien muutos. johtimien suhteellinen sijainti aiheuttaa muutoksen magneettivuossa toisen, luodun magneettikentän piirin läpi ensimmäisessä johtimessa, mikä aiheuttaa sähkömotorisen voiman esiintymisen toisessa johtimessa ja (jos toinen johdin on suljettu) induktiovirta. Aivan kuten Qi:n tapauksessa, tämä virta muunnetaan tasavirraksi ja syötetään akkuun.

No, älä unohda Alliance for Wireless Power -järjestöä, johon kuuluvat Samsung, Qualcomm, Ever Win Industries, Gill Industries, Peiker Acustic, SK Telecom, SanDisk jne. Tämä organisaatio ei ole vielä esitellyt valmiita ratkaisuja, mutta se on yksi sen tavoitteista. , mukaan lukien sellaisten laturien kehittäminen, jotka toimisivat ei-metallisten pintojen läpi ja jotka eivät käyttäisi keloja.

Yksi Alliance for Wireless Powerin tavoitteista on kyky ladata ilman, että se on sidottu tiettyyn paikkaan ja pintatyyppiin.

Kaikesta yllä olevasta voimme tehdä yksinkertaisen johtopäätöksen: vuoden tai kahden kuluttua useimmat nykyaikaiset laitteet voivat ladata ilman perinteisiä latureita. Sillä välin langaton latausteho riittää pääasiassa älypuhelimille, mutta tällaisia ​​laitteita ilmestyy pian myös tableteille ja kannettaville tietokoneille (Apple patentoi hiljattain langattoman latauksen iPadille). Tämä tarkoittaa, että laitteiden purkamisongelma ratkeaa melkein kokonaan - laita tai aseta laite tiettyyn paikkaan, ja jopa käytön aikana se latautuu (tai tehosta riippuen purkautuu paljon hitaammin). Ajan myötä ei ole epäilystäkään siitä, että niiden valikoima laajenee (nyt sinun on käytettävä erityistä mattoa tai jalustaa, jolla laite sijaitsee, tai sen on oltava hyvin lähellä), ja ne asennetaan kaikkialle autoihin, juniin ja jopa, mahdollisesti lentokoneita.

No, ja vielä yksi johtopäätös - todennäköisimmin ei ole mahdollista välttää uutta muotojen sotaa eri standardien ja niitä edistävien liittoutumien välillä.

Päästäänkö johdoista eroon?

Laitteiden langaton lataus on tietysti hyvä asia. Mutta siitä syntyvä voima riittää vain ilmoitettuihin tarkoituksiin. Näiden tekniikoiden avulla ei ole vielä mahdollista edes valaista taloa, puhumattakaan suurten kodinkoneiden toiminnasta. Siitä huolimatta kokeita suuritehoisesta langattomasta sähkönsiirrosta tehdään ja ne perustuvat muun muassa Teslan materiaaleihin. Tiedemies itse ehdotti asentamaan ympäri maailmaa (tässä todennäköisimmin tarkoitettiin tuolloin kehittyneitä maita, jotka olivat paljon pienempiä kuin nyt) yli 30 vastaanotto- ja lähetysasemaa, jotka yhdistäisivät energiansiirron yleisradiotoimintaan ja suuntaavaan langattomaan viestintään. mahdollistaisi eroon lukuisista suurjännitesiirtolinjoista ja edisti sähköntuotantolaitosten yhteenliittämistä maailmanlaajuisesti.

Nykyään on olemassa useita menetelmiä langattoman voimansiirron ongelman ratkaisemiseksi, mutta ne kaikki mahdollistavat toistaiseksi maailmanlaajuisesti merkityksettömien tulosten saavuttamisen; Kyse ei ole edes kilometreistä. Ultraääni-, laser- ja sähkömagneettisen lähetyksen kaltaisilla menetelmillä on merkittäviä rajoituksia (lyhyet etäisyydet, lähettimien suoran näkyvyyden tarve, niiden koko ja sähkömagneettisten aaltojen tapauksessa erittäin alhainen tehokkuus ja voimakkaan kentän terveyshaitat). Siksi lupaavimmat kehityssuunnat liittyvät magneettikentän tai pikemminkin resonoivan magneettisen vuorovaikutuksen käyttöön. Yksi niistä on MIT:n professori Marin Solyachich ja useat hänen kollegansa perustaman WiTricity-yhtiön kehittämä WiTricity.

Joten vuonna 2007 he onnistuivat välittämään 60 W:n virran 2 m:n etäisyydellä. Hehkulampun sytyttäminen riitti ja hyötysuhde oli 40%. Mutta käytetyn tekniikan kiistaton etu oli, että se ei käytännössä ole vuorovaikutuksessa elävien olentojen kanssa (kentänvoimakkuus on tekijöiden mukaan 10 tuhatta kertaa heikompi kuin magneettiresonanssitomografin ytimessä) tai lääketieteellisten laitteiden kanssa. ( sydämentahdistimet jne.) tai muulla säteilyllä, mikä tarkoittaa, että se ei häiritse esimerkiksi saman Wi-Fi-verkon toimintaa.

Mielenkiintoisinta WiTricity-järjestelmän tehokkuuteen ei vaikuta pelkästään kelojen koko, geometria ja asetus sekä niiden välinen etäisyys, vaan myös kuluttajien määrä, ja positiivisella tavalla. Kaksi vastaanottolaitetta, jotka oli sijoitettu 1,6–2,7 metrin etäisyydelle lähettävän "antennin" molemmille puolille, osoittivat 10% paremman hyötysuhteen kuin erikseen - tämä ratkaisee ongelman, joka liittyy useiden laitteiden liittämiseen yhteen virtalähteeseen.

Itse asiassa 1970-luvulla hän toteutti teknisesti Naton ja Yhdysvaltojen unelmat jatkuvasta Irakin (Libya, Syyria jne.) ilmavartioinnista kameroiduilla droneilla, "terroristien" metsästämisestä (tai korjaamisesta) verkossa 24 tuntia vuorokaudessa. .

Vuonna 1968 amerikkalainen avaruustutkimuksen asiantuntija Peter E. Glaser ehdotti suurten aurinkopaneelien sijoittamista geostationaariselle kiertoradalle ja niiden tuottaman energian (5-10 GW:n taso) välittämistä maan pinnalle hyvin kohdistetulla mikroaaltosäteilysäteellä ja sitten muuntamista. sen teknisen taajuuden tasa- tai vaihtovirtaenergiaksi ja jakaa se kuluttajille.

Tällainen järjestelmä mahdollisti geostationaarisella kiertoradalla olevan auringon intensiivisen säteilyvuon (~ 1,4 kW/m²) hyödyntämisen ja vastaanotetun energian välittämisen maan pinnalle jatkuvasti kellonajasta ja sääolosuhteista riippumatta. . Päiväntasaajan luonnollisen kaltevuuden vuoksi ekliptiikan tasoon nähden 23,5 asteen kulmassa geostationaarisella kiertoradalla olevaa satelliittia valaisee auringon säteilyvirta lähes jatkuvasti, lukuun ottamatta lyhyitä aikoja lähellä ekliptikan päiviä. kevät- ja syyspäiväntasaus, jolloin tämä satelliitti putoaa Maan varjoon. Nämä ajanjaksot voidaan ennustaa tarkasti, eivätkä ne yhteensä ylitä 1 % vuoden kokonaispituudesta.

Mikroaaltosäteen sähkömagneettisten värähtelyjen taajuuden tulee vastata niitä alueita, jotka on varattu käytettäväksi teollisuudessa, tieteellisessä tutkimuksessa ja lääketieteessä. Jos tälle taajuudelle valitaan 2,45 GHz, sääolosuhteet, mukaan lukien paksut pilvet ja kovat sateet, eivät vaikuta voimansiirron tehokkuuteen. 5,8 GHz:n kaista on houkutteleva, koska sen avulla voit pienentää lähetys- ja vastaanottoantennien kokoa. Sääolosuhteiden vaikutus täällä vaatii kuitenkin jo lisätutkimuksia.

Mikroaaltoelektroniikan nykyinen kehitystaso antaa meille mahdollisuuden puhua melko korkeasta energiansiirron tehokkuudesta mikroaaltosäteen avulla geostationaariselta kiertoradalta maan pinnalle - noin 70% ÷ 75%. Tällöin lähettävän antennin halkaisijaksi valitaan yleensä 1 km, ja maanpäällisen suoran antennin mitat ovat 10 km x 13 km 35 asteen leveysasteella. SCES:n lähtötehotasolla 5 GW on säteilytehon tiheys lähetysantennin keskellä 23 kW/m², vastaanottoantennin keskellä - 230 W/m².

Eri tyyppisiä puolijohde- ja tyhjiömikroaaltogeneraattoreita SCES-lähetysantennille tutkittiin. William Brown osoitti erityisesti, että alan hyvin hallitsemia mikroaaltouuneihin suunniteltuja magnetroneja voidaan käyttää myös SCES:n antenniryhmien lähettämiseen, jos jokaisessa niistä on oma negatiivinen takaisinkytkentäpiirinsä vaiheittain. ulkoiseen synkronointisignaaliin (ns. Magnetron Directional Amplifier - MDA).

Aktiivisin ja systemaattisin tutkimus SCES:n alalla tehtiin Japanissa. Vuonna 1981 Japanin avaruustutkimusinstituutissa aloitettiin professorien M. Nagatomon (Makoto Nagatomo) ja S. Sasakin (Susumu Sasaki) johdolla tutkimus SCES-prototyypin kehittämiseksi, jonka tehotaso on 10 MW. luotu käyttämällä olemassa olevia kantoraketteja. Tällaisen prototyypin luominen mahdollistaa teknologisen kokemuksen keräämisen ja perustan valmistelemisen kaupallisten järjestelmien muodostamiselle.

Projekti sai nimekseen SKES2000 (SPS2000) ja sai tunnustusta monissa maailman maissa.

Vuonna 2008 Massachusetts Institute of Technologyn (MIT) fysiikan apulaisprofessori Marin Soljačić heräsi makeasta unesta matkapuhelimen jatkuvaan piippaukseen. "Puhelin ei pysähtynyt vaatien minua lataamaan sen", Soljacic sanoi. Väsyneenä eikä aio nousta ylös, hän alkoi haaveilla siitä, että kotona ollessaan puhelin alkaisi latautua itsestään.

Vuosina 2012-2015 Washingtonin yliopiston insinöörit ovat kehittäneet teknologiaa, jonka avulla Wi-Fi-yhteyttä voidaan käyttää energialähteenä kannettavien laitteiden ja laitteiden lataamiseen. Popular Science -lehti on tunnustanut teknologian jo yhdeksi vuoden 2015 parhaista innovaatioista. Langattoman tiedonsiirtotekniikan yleisyys itsessään on tehnyt todellisen vallankumouksen. Ja nyt on vuorossa langaton sähkönsiirto ilmassa, jota Washingtonin yliopiston kehittäjät kutsuivat (sanomasta Power Over WiFi).

Testausvaiheen aikana tutkijat onnistuivat lataamaan pienikapasiteettisia litiumioniakkuja ja nikkelimetallihydridiakkuja. Käyttämällä Asus RT-AC68U -reititintä ja useita antureita, jotka sijaitsevat 8,5 metrin etäisyydellä siitä. Nämä anturit vain muuttavat sähkömagneettisen aallon energian tasavirraksi, jonka jännite on 1,8–2,4 volttia, mikä on välttämätöntä mikro-ohjainten ja anturijärjestelmien virran saamiseksi. Tekniikan erikoisuus on, että työsignaalin laatu ei huonone. Riittää vain reitittimen päivittäminen, ja voit käyttää sitä tavalliseen tapaan sekä syöttää virtaa pienitehoisille laitteille. Yhdessä esittelyssä onnistui virta pieni, matalaresoluutioinen peitetty valvontakamera, joka sijaitsee yli 5 metrin päässä reitittimestä. Sitten Jawbone Up24 -kuntomittarin lataus oli 41%, se kesti 2,5 tuntia.

Hankaliin kysymyksiin siitä, miksi nämä prosessit eivät vaikuta negatiivisesti verkkoviestintäkanavan laatuun, kehittäjät vastasivat, että tämä tulee mahdolliseksi, koska flash-reititin lähettää energiapaketteja työskennellessään tyhjillä tiedonsiirtokanavilla. He päätyivät tähän päätökseen, kun he huomasivat, että hiljaisuuden aikana energiaa yksinkertaisesti virtaa ulos järjestelmästä, ja itse asiassa se voidaan ohjata tehoa vaativiin laitteisiin.

Selvityksen aikana PoWiFi-järjestelmä sijoitettiin kuuteen taloon ja asukkaita kutsuttiin käyttämään Internetiä normaalisti. Lataa verkkosivuja, katso suoratoistovideoita ja kerro sitten heille, mikä on muuttunut. Tuloksena kävi ilmi, että verkon suorituskyky ei muuttunut millään tavalla. Eli Internet toimi tavalliseen tapaan, ja lisätyn vaihtoehdon läsnäolo ei ollut havaittavissa. Ja nämä olivat vasta ensimmäisiä testejä, kun suhteellisen pieni määrä energiaa kerättiin Wi-Fin kautta.

Tulevaisuudessa PoWiFi-tekniikka voi hyvinkin toimia kodinkoneisiin ja sotilasvarusteisiin sisäänrakennettujen antureiden virtalähteenä, jotta niitä voidaan ohjata langattomasti ja suorittaa etälataus/lataus.

Merkityksellistä on energian siirto UAV:ille (todennäköisimmin jo tekniikan avulla tai kantajalentokoneesta):

Ajatus näyttää varsin houkuttelevalta. Tämän päivän 20-30 minuutin lentoajan sijaan:
→
→

→ Intel järjesti drone-shown Lady Gagan USA:n Super Bowlin puoliajalla -
saada 40-80 minuuttia lataamalla droneja langattomasti.

Anna minun selittää:
-m / y droonien vaihto on edelleen tarpeen (parvialgoritmi);
- myös m / y -droneiden ja lentokoneiden vaihto on tarpeen (ohjauskeskus, tietokannan korjaus, uudelleenkohdistaminen, eliminointikomento, "ystävällisen tulipalon" estäminen, tiedustelutietojen ja käskyjen siirto).

Kuka on seuraavana jonossa?

Huomautus: Tyypillinen WiMAX-tukiasema säteilee noin +43 dBm (20 W), kun taas matkaviestin lähettää tyypillisesti +23 dBm (200 mW).

Mobiilitukiasemien sallitut säteilytasot (900 ja 1800 MHz, kokonaistaso kaikista lähteistä) saniteetti-asuinalueella eroavat joissakin maissa huomattavasti:
Ukraina: 2,5 µW/cm². (tiukimmat saniteettistandardit Euroopassa)
Venäjä, Unkari: 10 µW/cm².
Moskova: 2,0 µW/cm². (normi oli voimassa vuoden 2009 loppuun asti)
USA, Skandinavian maat: 100 µW/cm².

Venäjän federaation radiopuhelinten käyttäjien matkaviestimien (MRT) tilapäinen sallittu taso (TDU) on 10 μW / cm² (IV jakso - Matkaviestimien maaradioasemien hygieniavaatimukset SanPiN 2.1.8 / 2.2.4.1190-03) .

USA:ssa Federal Communications Commission (FCC) myöntää sertifikaatin solukkolaitteille, joiden maksimi SAR-taso ei ylitä 1,6 W/kg (lisäksi absorboitunut säteilyteho pienenee 1 grammaan ihmiskudosta).

Euroopassa ionisoimattoman säteilyn suojelukomission (ICNIRP) kansainvälisen direktiivin mukaan matkapuhelimen SAR-arvo ei saa ylittää 2 W / kg (absorboituneen säteilyn tehon ollessa annettu 10 grammaa ihmiskudosta).

Viime aikoina Yhdistyneessä kuningaskunnassa 10 W/kg:n tasoa pidettiin turvallisena SAR-tasona. Samanlainen kuvio havaittiin myös muissa maissa. Standardissa hyväksyttyä suurinta SAR-arvoa (1,6 W/kg) ei voida turvallisesti edes laskea koville tai pehmeille standardeille. Sekä Yhdysvalloissa että Euroopassa otetut standardit SAR-arvon määrittämiseksi (kaikki kyseisten matkapuhelimien mikroaaltosäteilyn säätely perustuu vain lämpövaikutukseen eli ihmiskudosten kuumenemiseen).

TÄYDELLINEN KAAOS.

Lääketiede ei ole vielä antanut selkeää vastausta kysymykseen: onko mobiili / WiFi haitallista ja kuinka paljon? Entä sähkön langaton siirto mikroaaltouunitekniikalla?

Tässä teho ei ole wattia ja mailia wattia, vaan jo kW ...

Linkkejä, käytettyjä asiakirjoja, valokuvia ja videoita:
"(JOURNAL OF RADIOELECTRONICS!" N 12, 2007 (SÄHKÖVOIMAA AVARUUKSISTA - AURINKOAVARUUDEN VOIMALAITOT, V. A. Banke)
"Mikroaaltoelektroniikka - avaruusenergian näkymät" 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

Tämä on yksinkertainen piiri, joka antaa virran hehkulampulle ilman johtoja, lähes 2,5 cm:n etäisyydeltä! Tämä piiri toimii sekä tehostusmuuntimena että langattomana teholähettimenä ja -vastaanottimena. Se on erittäin helppo valmistaa, ja jos se on täydellinen, sitä voidaan käyttää monin eri tavoin. Joten aloitetaan!

Vaihe 1. Tarvittavat materiaalit ja työkalut.

1. NPN transistori. Käytin 2N3904:ää, mutta voit käyttää mitä tahansa NPN-transistoria, kuten BC337, BC547 jne. (Kaikki PNP-transistorit toimivat, ole vain varovainen liitäntöjen napaisuuden suhteen.)
2. Käämitys tai eristetty johto. Noin 3-4 metriä lankaa pitäisi riittää (käämilangat, vain kuparilangat, joissa on erittäin ohut emalieristys). Useimpien elektronisten laitteiden johdot, kuten muuntajat, kaiuttimet, moottorit, releet jne., toimivat.
3. Vastus, jonka resistanssi on 1 kOhm. Tätä vastusta käytetään suojaamaan transistoria palamiselta ylikuormituksen tai ylikuumenemisen yhteydessä. Voit käyttää suurempia vastusarvoja 4-5 kΩ asti. On mahdollista olla käyttämättä vastusta, mutta on olemassa vaara, että akku tyhjenee nopeammin.
4. Valodiodi. Käytin 2mm ultrakirkasta valkoista LEDiä. Voit käyttää mitä tahansa LED-valoa. Itse asiassa LED-valon tarkoitus on tässä vain näyttää piirin kunto.
5. AA-kokoinen akku, 1,5 volttia. (Älä käytä suurjänniteakkuja, ellet halua vahingoittaa transistoria.)

Tarvittavat työkalut:

1) Sakset tai veitsi.

2) Juotosrauta (valinnainen). Jos sinulla ei ole juotosrautaa, voit yksinkertaisesti kiertää johdot. Tein tämän, kun minulla ei ollut juotosrautaa. Jos haluat kokeilla piiriä ilman juottamista, olet erittäin tervetullut.

3) Sytytin (valinnainen). Poltamme sytyttimellä langan eristeen ja kaavimme sitten saksilla tai veitsellä jäljellä olevan eristeen.

Vaihe 2: Katso video nähdäksesi kuinka.

Vaihe 3: Kaikkien vaiheiden lyhyt toisto.

Joten ensin sinun on otettava johdot ja tehtävä kela kiertämällä 30 kierrosta pyöreän lieriömäisen esineen ympäri. Kutsutaan tätä kelaa A. Aloita toisen kelan tekeminen samalla pyöreällä esineellä. Kierrättyäsi 15. kierroksen, luo lankasta silmukan muotoinen haara ja kierrä sitten vielä 15 kierrosta kelaan. Joten nyt sinulla on kela, jossa on kaksi päätä ja yksi haara. Kutsutaan tätä kelaa B. Tee solmuja johtojen päissä, jotta ne eivät purkaudu itsestään. Polta eristys johtojen päissä ja molemmissa keloissa haarassa. Voit myös käyttää saksia tai veistä eristeen kuorimiseen. Varmista, että molempien kelojen halkaisijat ja kierrosten lukumäärä ovat samat!

Rakenna lähetin: Ota transistori ja aseta se litteä puoli ylöspäin ja itseäsi päin. Vasemmanpuoleinen nasta kytketään emitteriin, keskimmäinen on pohjanasta ja oikeanpuoleinen nasta kytketään kollektoriin. Ota vastus ja liitä yksi sen päistä transistorin perusliittimeen. Ota vastuksen toinen pää ja liitä se kelan B toiseen päähän (ei hanaan). Ota kelan B toinen pää ja liitä se transistorin kollektoriin. Halutessasi voit kytkeä pienen johdon transistorin emitteriin (Tämä toimii emitterin jatkeena.)

Aseta vastaanotin. Luo vastaanotin ottamalla kela A ja kiinnittämällä sen päät LEDin eri nastoihin.

Sinulla on suunnitelma!

Vaihe 4: Kaaviokaavio.

Tässä näemme kytkentäkaavion. Jos et tiedä joitain kaavion symboleja, älä huoli. Seuraavat kuvat näyttävät kaiken.

Vaihe 5. Piiriliitäntöjen piirustus.

Tässä näemme selittävän piirustuksen piirimme kytkennöistä.

Vaihe 6. Kaavan käyttäminen.

Ota vain kelan B haara ja liitä se akun positiiviseen päähän. Kytke akun negatiivinen napa transistorin emitteriin. Nyt jos tuot LED-käämin lähelle käämiä B, LED syttyy!

Vaihe 7. Miten tämä selitetään tieteellisesti?

(Yritän vain selittää tämän ilmiön tiedettä yksinkertaisilla sanoilla ja analogioilla, ja tiedän, että voin olla väärässä. Jotta voisin selittää tämän ilmiön oikein, minun on mentävä kaikkiin yksityiskohtiin, joihin en pysty tehdä, joten haluan vain yleistää analogioita järjestelmän selittämiseksi).

Juuri luomamme lähetinpiiri on oskillaattoripiiri. Olet ehkä kuullut niin kutsutusta Joule Thief -piiristä, ja se muistuttaa hämmästyttävän paljon luomaamme piiriä. Joule Thief -piiri ottaa virran 1,5 voltin akusta, tuottaa tehoa korkeammalla jännitteellä, mutta niiden välillä on tuhansia jaksoja. LED tarvitsee vain 3 volttia syttyäkseen, mutta tässä piirissä se voi hyvinkin syttyä 1,5 voltin akulla. Joten Joule Thief -piiri tunnetaan jännitteen korotusmuuntimena ja myös emitterina. Luomamme piiri on myös emitteri ja jännitteen korotusmuunnin. Mutta kysymys voi syntyä: "Kuinka valaista LED kaukaa?" Tämä johtuu induktiosta. Voit tehdä tämän esimerkiksi muuntajan avulla. Tavallisessa muuntajassa on sydän molemmilla puolilla. Oletetaan, että muuntajan molemmilla puolilla olevat johdot ovat samankokoisia. Kun sähkövirta kulkee yhden kelan läpi, muuntajan käämeistä tulee sähkömagneetteja. Jos käämin läpi kulkee vaihtovirta, jännitevaihtelut tapahtuvat siniaaltoa pitkin. Siksi, kun vaihtovirta kulkee kelan läpi, lanka saa sähkömagneetin ominaisuudet ja menettää sitten jälleen sähkömagnetismin jännitteen laskeessa. Lankakela muuttuu sähkömagneettiksi ja menettää sitten sähkömagneettiset ominaisuutensa samalla nopeudella kuin magneetti liikkuu pois toisesta kelasta. Kun magneetti liikkuu nopeasti lankakelan läpi, syntyy sähköä, jolloin muuntajan yhden kelan värähtelyjännite indusoi sähköä toiseen lankakelaan ja sähkö siirtyy kelasta toiseen ilman johtoja. Meidän piirissämme kelan ydin on ilmaa ja ensimmäisen kelan läpi kulkee vaihtovirta, mikä aiheuttaa jännitteen toisessa kelassa ja sytyttää polttimot!!

Vaihe 8. Edut ja parannusvinkit.

Joten piirissämme käytimme vain LEDiä osoittamaan piirin vaikutusta. Mutta voisimme tehdä enemmän! Vastaanotinpiiri saa sähkönsä vaihtovirrasta, joten voisimme käyttää sitä loistelamppujen sytyttämiseen! Lisäksi järjestelmämme avulla voit tehdä mielenkiintoisia taikatemppuja, hauskoja lahjoja jne. Maksimoidaksesi tulokset, voit kokeilla kelojen halkaisijaa ja kelojen kierrosten määrää. Voit myös yrittää litistää keloja ja katsoa mitä tapahtuu! Mahdollisuudet ovat rajattomat!!

Vaihe 9. Syyt, miksi järjestelmä ei ehkä toimi.

Mitä ongelmia saatat kohdata ja miten voit korjata ne:

1. Transistori kuumenee liikaa!

Ratkaisu: Käytitkö oikean kokoista vastusta? En käyttänyt vastusta ensimmäistä kertaa ja transistori alkoi savuta. Jos se ei auta, kokeile käyttää lämpökutistetta tai korkealaatuista transistoria.

1. LED ei pala!

Ratkaisu: Syitä voi olla monia. Tarkista ensin kaikki liitännät. Vaihdoin vahingossa liitännän alustan ja keräimen ja siitä tuli minulle suuri ongelma. Tarkista siis ensin kaikki liitännät. Jos sinulla on laite, kuten yleismittari, voit tarkistaa sen avulla kaikki liitännät. Varmista myös, että molemmat kelat ovat halkaisijaltaan samanlaisia. Tarkista, onko verkossasi oikosulku.

En ole tietoinen muista ongelmista. Mutta jos vielä kohtaat niitä, kerro minulle! Yritän auttaa kaikin mahdollisin tavoin. Lisäksi olen 9. luokan opiskelija ja tieteellinen tietämykseni on erittäin rajallinen, joten jos huomaat minussa virheitä, ilmoita siitä minulle. Parannusehdotukset ovat enemmän kuin tervetulleita. Onnea projektillesi!

Ihmiskunta pyrkii johtojen täydelliseen hylkäämiseen, koska monien mielestä ne rajoittavat mahdollisuuksia eivätkä salli toimia täysin vapaasti. Entä jos se olisi mahdollista tehdä voimansiirron tapauksessa? Löydät vastauksen tähän kysymykseen tässä katsauksessa, joka on omistettu videolle kotitekoisen suunnittelun tekemisestä, joka pienissä koossa edustaa mahdollisuutta siirtää sähköä ilman suoraa johtojen kytkentää.

Tarvitsemme:
- kuparilanka, halkaisijaltaan pieni, 7 m pitkä;
- sylinteri, jonka halkaisija on 4 cm;
- sormen akku;
-akkulaatikko
- 10 ohmin vastus;
- transistori C2482;
- Valodiodi.

Otetaan 4 metriä pitkä lanka ja taivutetaan se puoliksi niin, että toisessa päässä jää kaksi lankaa ja toisessa päässä taivutettu osa.

Otamme yhden langan, taivutamme sitä mihin tahansa suuntaan ja alamme kelata sitä sylinterille.

Keskipisteeseen päästyämme jätämme myös kaksoispylvään mihin tahansa suuntaan ja jatkamme kelausta, kunnes jäljelle jää pieni pala, joka on myös jätettävä.

Tuloksena oleva kolmipäinen rengas on poistettava sylinteristä ja kiinnitettävä eristeteipillä.

Otetaan nyt toinen 3 m pitkä johdinkappale ja kierretään se tavalliseen tapaan. Eli tässä tapauksessa meidän ei tarvitse saada kolmea päätä, kuten viimeisen käämin tapauksessa, vaan kaksi.

Tuloksena oleva rengas kiinnitetään jälleen sähköteipillä.

Langan päät on puhdistettava, koska se on peitetty suojaavalla lakkakerroksella.

Kotitekoisen kokoonpanoprosessin yksinkertaistamiseksi esittelemme huomiosi tekijän kytkentäkaavion.

Kaavio osoittaa, että kolmella lähdöllä varustettu kela on suunniteltu kytkemään vastuksen ja transistorin virtalähde, ja toiseen kelaan, jolla on kaksi päätä, on kiinnitettävä LED.

Siten voit saada täysin näyttävän ja mielenkiintoisen kotitekoisen tuotteen, jota voidaan haluttaessa päivittää ja tehdä tehokkaammaksi lisäämällä kierrosten määrää ja kokeilemalla. Kiinnitämme huomiosi myös siihen, että myös testaajana toimivan LED-polttimoiden valaistus riippuu kelojen toistensa puolelta. Tämä tarkoittaa, että jos valo ei syty ensimmäisen esityksen aikana, sinun tulee yrittää kääntää kela ympäri ja tehdä se uudelleen.