Ecologia consumului Tehnologii: Oamenii de știință de la American Disney Research Laboratory au dezvoltat o metodă de încărcare fără fir care face ca firele și încărcătoarele să nu fie necesare.

Telefoanele inteligente, tabletele, laptopurile și alte dispozitive portabile de astăzi au putere și performanță enormă. Dar, pe lângă toate avantajele electronicelor mobile, are și un dezavantaj - nevoia constantă de reîncărcare prin fire. În ciuda întregii tehnologii noi a bateriei, această necesitate reduce confortul dispozitivelor și limitează mișcarea acestora.

Oamenii de știință de la Laboratorul american de cercetare Disney au găsit o soluție la această problemă. Ei au dezvoltat o metodă de încărcare fără fir care a făcut ca firele și încărcătoarele să nu fie necesare. Mai mult, metoda lor vă permite să încărcați simultan nu numai gadget-uri, ci și, de exemplu, aparate de uz casnic și iluminat.

„Metoda noastră inovatoare face curentul electric la fel de omniprezent ca Wi-Fi”, spune Alanson Sample, co-director și om de știință senior la laborator. „Deschide calea unor dezvoltări ulterioare în robotică, limitată anterior de capacitatea bateriei. Până acum am demonstrat funcționarea instalației într-o încăpere mică, dar nu există obstacole în calea creșterii capacității acesteia la dimensiunea unui depozit.”

Un sistem de transmitere fără fir a energiei electrice a fost dezvoltat încă din anii 1890 de celebrul om de știință Nikola Tesla, dar invenția nu a primit distribuție în masă. Sistemele de transmisie fără fir de astăzi a energiei funcționează în principal în spații extrem de restrânse.

Metoda, numită rezonanță a cavității quasistatice (QSCR), implică aplicarea curentului pe pereții, podeaua și tavanul unei încăperi. Ele, la rândul lor, generează câmpuri magnetice care acționează asupra unui receptor care conține o bobină conectată la dispozitivul care se încarcă. Electricitatea generată în acest fel este transferată în baterie, trecând anterior prin condensatoare care exclud influența altor câmpuri.

Testele au arătat că în acest fel pot fi transmise până la 1,9 kilowați de putere printr-o rețea electrică obișnuită. Această energie este suficientă pentru a încărca simultan până la 320 de smartphone-uri. Mai mult, potrivit oamenilor de știință, o astfel de tehnologie nu este costisitoare și producția sa comercială poate fi ușor stabilită.

Testele au avut loc într-o încăpere special creată din structuri de aluminiu de 5 pe 5 metri. Sample a subliniat că pereții metalici ar putea să nu fie necesari în viitor. Se vor putea folosi panouri conductoare sau vopsea specială.

Dezvoltatorii susțin că metoda lor de transmitere a energiei prin aer nu reprezintă nicio amenințare pentru sănătatea umană sau pentru orice alte ființe vii. Siguranța acestora este asigurată de condensatoare discrete care acționează ca un izolator împotriva câmpurilor electrice potențial periculoase. publicat

Transmisia fără fir pentru livrarea energiei electrice are capacitatea de a oferi progrese majore în industriile și aplicațiile care se bazează pe contactul fizic al conectorului. Acest lucru, la rândul său, poate fi nesigur și poate duce la eșec. Transmisia de putere fără fir a fost demonstrată pentru prima dată de Nikola Tesla în anii 1890. Cu toate acestea, abia în ultimul deceniu tehnologia a fost folosită până la punctul în care oferă beneficii reale, tangibile pentru aplicațiile din lumea reală. În special, dezvoltarea sistemelor de alimentare fără fir rezonante pentru piața de electronice de larg consum a arătat că încărcarea inductivă aduce noi niveluri de confort milioanelor de dispozitive de zi cu zi.

Puterea în cauză este cunoscută pe scară largă prin mulți termeni. Inclusiv transmisie inductivă, comunicare, rețea fără fir rezonantă și aceeași revenire a tensiunii. Fiecare dintre aceste condiții descrie în esență același proces fundamental. Transmiterea fără fir de electricitate sau putere de la sursa de alimentare la tensiunea de sarcină fără conectori printr-un spațiu de aer. Baza este două bobine - un transmițător și un receptor. Primul este excitat de un curent alternativ pentru a genera un câmp magnetic, care la rândul său induce o tensiune în al doilea.

Cum funcționează sistemul în cauză

Elementele de bază ale puterii fără fir implică distribuirea energiei de la un transmițător la un receptor printr-un câmp magnetic oscilant. Pentru a realiza acest lucru, curentul continuu furnizat de sursa de alimentare este transformat în curent alternativ de înaltă frecvență. Folosind electronice special concepute încorporate în transmițător. Curentul alternativ activează o bobină de sârmă de cupru în dozator, care generează un câmp magnetic. Când a doua înfășurare (de primire) este plasată în imediata apropiere. Câmpul magnetic poate induce un curent alternativ în bobina receptoare. Elementele electronice din primul dispozitiv convertesc apoi AC înapoi în DC, care devine puterea de intrare.

Circuitul de transmisie a puterii fără fir

Tensiunea de „rețea” este convertită într-un semnal AC, care este apoi trimis către bobina emițătorului printr-un circuit electronic. Curgerea prin înfășurarea distribuitorului induce un câmp magnetic. Aceasta, la rândul său, se poate răspândi la bobina receptor, care se află în relativă apropiere. Câmpul magnetic generează apoi un curent care curge prin înfășurarea receptorului. Procesul prin care energia este propagată între bobinele de transmisie și cea de recepție este denumit și cuplare magnetică sau rezonantă. Și acest lucru se realizează folosind ambele înfășurări care funcționează la aceeași frecvență. Curentul care curge în bobina receptorului este convertit în curent continuu de către circuitul receptor. Apoi poate fi folosit pentru alimentarea dispozitivului.

Ce înseamnă rezonanță?

Distanța pe care energia (sau puterea) poate fi transmisă crește dacă bobinele emițătorului și receptorului rezonează la aceeași frecvență. La fel cum un diapazon oscilează la o anumită înălțime și poate atinge o amplitudine maximă. Aceasta se referă la frecvența la care un obiect vibrează în mod natural.

Avantajele transmisiei fără fir

Care sunt beneficiile? Pro:

• Reduce costurile asociate cu menținerea conectorilor drepti (cum ar fi într-un inel colector industrial tradițional);
• confort sporit pentru încărcarea dispozitivelor electronice comune;
• transfer sigur la aplicații care trebuie să rămână închise ermetic;
• electronicele pot fi complet ascunse, reducând riscul coroziunii de la elemente precum oxigenul și apa;
• Livrare fiabilă și consecventă a energiei către echipamente industriale rotative și foarte mobile;
• Oferă transfer fiabil de putere către sistemele critice în medii umede, murdare și în mișcare.

Indiferent de aplicație, eliminarea conexiunii fizice oferă o serie de avantaje față de conectorii tradiționali de alimentare prin cablu.

Eficiența transferului de energie în cauză

Eficiența generală a unui sistem de alimentare fără fir este cel mai important factor în determinarea performanței acestuia. Eficiența sistemului măsoară cantitatea de putere transferată între sursa de alimentare (adică, priza de perete) și dispozitivul de recepție. Aceasta, la rândul său, determină aspecte precum viteza de încărcare și intervalul de propagare.

Sistemele de comunicații fără fir variază în funcție de nivelul lor de eficiență pe baza unor factori precum configurația și designul bobinei, distanța de transmisie. Un dispozitiv mai puțin eficient va genera mai multe emisii și va duce la trecerea mai puțină a puterii prin dispozitivul de recepție. În mod obișnuit, tehnologiile de transmitere a energiei fără fir pentru dispozitive precum smartphone-urile pot atinge performanțe de 70%.

Cum se măsoară eficiența?

În sensul că este cantitatea de putere (în procente) care este transferată de la sursa de alimentare către dispozitivul receptor. Adică, transmisia wireless de putere pentru un smartphone cu o eficiență de 80% înseamnă că 20% din puterea de intrare se pierde între priza de perete și bateria pentru gadgetul care se încarcă. Formula de măsurare a randamentului de funcționare este: productivitatea = curent continuu de ieșire, împărțit la intrare, rezultatul obținut înmulțit cu 100%.

Metode fără fir de transmitere a energiei electrice

Puterea se poate propaga prin rețeaua în cauză în aproape toate materialele nemetalice, inclusiv, dar fără a se limita la acestea. Acestea includ solide precum lemnul, plasticul, textilele, sticla și cărămida, precum și gazele și lichidele. Când un material metalic sau conductiv electric (adică este plasat în imediata apropiere a unui câmp electromagnetic, obiectul absoarbe putere din acesta și se încălzește ca rezultat. Acest lucru, la rândul său, afectează eficiența sistemului. Acesta este modul în care funcționează gătitul prin inducție. , de exemplu, transferul ineficient de putere de la plită creează căldură pentru gătit.

Pentru a crea un sistem wireless de transmisie a energiei, este necesar să revenim la originile subiectului în cauză. Sau, mai exact, omului de știință și inventator de succes Nikola Tesla, care a creat și brevetat un generator capabil să preia putere fără diverși conductori materialiști. Așadar, pentru a implementa un sistem fără fir, este necesară asamblarea tuturor elementelor și pieselor importante, ca urmare va fi implementat un mic dispozitiv care creează un câmp electric de înaltă tensiune în aerul din jurul său. În același timp, există o putere de intrare mică, oferă transfer de energie wireless la distanță.

Una dintre cele mai importante metode de transfer de energie este cuplarea inductivă. Este folosit în principal pentru câmpul apropiat. Caracterizat prin faptul că atunci când curentul trece printr-un fir, o tensiune este indusă la capetele celuilalt. Transferul de putere are loc prin reciprocitate între cele două materiale. Un exemplu comun este un transformator. Transmiterea energiei cu microunde ca idee a fost dezvoltată de William Brown. Întregul concept implică conversia puterii AC în putere RF și transmiterea acesteia în spațiu și retransmiterea acesteia la puterea AC la receptor. În acest sistem, tensiunea este generată folosind surse de energie cu microunde. Cum ar fi klystronul. Și această putere este transmisă printr-un ghid de undă, care protejează împotriva puterii reflectate. Și, de asemenea, un tuner care potrivește impedanța sursei de microunde cu alte elemente. Secțiunea de recepție este formată dintr-o antenă. Acceptă puterea microundelor și un circuit de potrivire a impedanței și a filtrului. Această antenă de recepție, împreună cu dispozitivul de redresare, poate fi un dipol. Corespunde semnalului de ieșire cu o notificare sonoră similară a unității de redresor. Blocul receptor constă, de asemenea, dintr-o secțiune similară constând din diode, care sunt utilizate pentru a converti semnalul într-o alarmă DC. Acest sistem de transmisie folosește frecvențe în intervalul de la 2 GHz la 6 GHz.

Transmiterea fără fir a energiei electrice folosind un generator care utilizează oscilații magnetice similare. Concluzia este că acest dispozitiv a funcționat datorită a trei tranzistoare.

Folosind un fascicul laser pentru a transmite putere sub formă de energie luminoasă, care este convertită în energie electrică la capătul receptor. Materialul în sine primește energie folosind surse precum Soarele sau orice generator de electricitate. Și, în consecință, realizează lumină focalizată de intensitate ridicată. Mărimea și forma fasciculului sunt determinate de setul de optice. Și această lumină laser transmisă este primită de celulele fotovoltaice, care o transformă în semnale electrice. De obicei, folosește cabluri de fibră optică pentru transmisie. Ca și într-un sistem de energie solară de bază, receptorul utilizat în propagarea pe bază de laser este o serie de celule fotovoltaice sau un panou solar. Acestea, la rândul lor, pot transforma divagarea în electricitate.

Caracteristicile esențiale ale dispozitivului

Puterea unei bobine Tesla provine dintr-un proces numit inducție electromagnetică. Adică, un domeniu în schimbare creează potențial. Determină curgerea curentului. Când electricitatea curge printr-o bobină de sârmă, generează un câmp magnetic care umple zona din jurul bobinei într-un anumit mod. Spre deosebire de alte experimente de înaltă tensiune, bobina Tesla a rezistat multor teste și încercări. Procesul a fost destul de intensiv în muncă și a consumat timp, dar rezultatul a fost de succes și, prin urmare, a fost brevetat cu succes de către om de știință. Puteți crea o astfel de bobină dacă aveți anumite componente. Pentru implementare veți avea nevoie de următoarele materiale:

1. lungime 30 cm PVC (cu cat este mai lung, cu atat mai bine);
2. sârmă de cupru emailat (sârmă secundară);
3. placa de mesteacan pentru baza;
4. tranzistor 2222A;
5. fir de conectare (primar);
6. rezistor 22 kOhm;
7. întrerupătoare și fire de conectare;
8. baterie 9 volți.

Etapele implementării dispozitivului Tesla

Pentru a începe, trebuie să plasați un mic fant în partea de sus a țevii pentru a înfășura un capăt al firului. Înfășurați bobina încet și cu grijă, având grijă să nu suprapuneți firele sau să nu creați goluri. Acest pas este partea cea mai dificilă și plictisitoare, dar timpul petrecut va produce o bobină de foarte bună calitate și bună. La fiecare 20 de ture, inele de bandă de mascare sunt plasate în jurul înfășurării. Acţionează ca o barieră. În cazul în care bobina începe să se desfacă. După ce ați terminat, înfășurați o bandă grea în jurul părții de sus și de jos a foliei și pulverizați-o cu 2 sau 3 straturi de email.

Apoi, trebuie să conectați bateria primară și secundară la baterie. După aceea, porniți tranzistorul și rezistența. Înfășurarea mai mică este înfășurarea primară, iar înfășurarea mai lungă este înfășurarea secundară. În plus, puteți instala o sferă de aluminiu deasupra țevii. De asemenea, conectați capătul deschis al secundarului la cel adăugat, care va acționa ca o antenă. Totul trebuie construit cu mare grijă pentru a evita atingerea dispozitivului secundar la pornire.

Dacă este utilizat independent, există riscul de incendiu. Trebuie să răsuciți comutatorul, să instalați o lampă incandescentă lângă dispozitivul de transmisie wireless a energiei și să vă bucurați de spectacolul de lumini.

Transmitere fără fir prin sistem de energie solară

Configurațiile tradiționale de implementare a energiei cu fir necesită de obicei fire între dispozitivele distribuite și unitățile de consum. Acest lucru creează multe restricții, cum ar fi costul costurilor pentru cablurile de sistem. Pierderile suferite în transport. Și, de asemenea, deșeuri în distribuție. Numai rezistența liniei de transmisie duce la o pierdere de aproximativ 20-30% din energia generată.

Unul dintre cele mai moderne sisteme wireless de transmisie a puterii se bazează pe transmiterea energiei solare folosind un cuptor cu microunde sau un fascicul laser. Satelitul este plasat pe orbită geostaționară și este format din celule fotovoltaice. Ele transformă lumina soarelui în curent electric, care este folosit pentru a alimenta un generator de microunde. Și, în consecință, realizează puterea cuptorului cu microunde. Această tensiune este transmisă prin intermediul comunicațiilor radio și recepționată la stația de bază. Este o combinație între o antenă și un redresor. Și este transformat înapoi în energie electrică. Necesită alimentare AC sau DC. Satelitul poate transmite până la 10 MW de putere de radiofrecvență.

Dacă vorbim despre un sistem de distribuție DC, atunci chiar și acest lucru este imposibil. Pentru că aceasta necesită un conector între sursa de alimentare și dispozitiv. Există o imagine: un sistem complet lipsit de fire, unde puteți obține curent alternativ în case fără dispozitive suplimentare. Unde este posibil să vă încărcați telefonul mobil fără a fi nevoie să vă conectați fizic la o priză. Desigur, un astfel de sistem este posibil. Și mulți cercetători moderni încearcă să creeze ceva modernizat, studiind în același timp rolul dezvoltării de noi metode de transmitere fără fir a electricității la distanță. Deși, din punct de vedere al componentei economice, nu va fi pe deplin profitabil pentru state dacă astfel de dispozitive sunt introduse peste tot și electricitatea standard este înlocuită cu electricitate naturală.

Origini și exemple de sisteme fără fir

Acest concept nu este de fapt nou. Toată această idee a fost dezvoltată de Nicholas Tesla în 1893. Când a dezvoltat un sistem de iluminare a tuburilor vidate folosind tehnici de transmisie fără fir. Este imposibil de imaginat că lumea ar exista fără diverse surse de încărcare, care sunt exprimate în formă materială. Pentru a face posibil ca telefoanele mobile, roboții de acasă, playerele MP3, computerele, laptopurile și alte gadgeturi transportabile să se încarce independent, fără conexiuni suplimentare, eliberând utilizatorii de fire constante. Este posibil ca unele dintre aceste dispozitive să nu necesite nici măcar multe elemente. Istoria transferului de energie fără fir este destul de bogată, în principal datorită dezvoltării Tesla, Volta și alții. Dar astăzi acestea rămân doar date în știința fizică.

Principiul de bază este de a converti puterea AC în tensiune DC folosind redresoare și filtre. Și apoi - pentru a reveni la valoarea inițială la frecvență înaltă folosind invertoare. Această putere de curent alternativ de joasă tensiune, cu fluctuații mari, se transferă apoi de la transformatorul primar la cel secundar. Se convertește la tensiune DC folosind un redresor, un filtru și un regulator. Semnalul AC devine direct din cauza sunetului curentului. Și, de asemenea, utilizarea secțiunii redresorului în punte. Semnalul DC rezultat trece printr-o înfășurare de feedback, care acționează ca un circuit oscilator. În același timp, forțează tranzistorul să-l conducă în convertorul primar în direcția de la stânga la dreapta. Când curentul trece prin înfășurarea de feedback, un curent corespunzător curge către primarul transformatorului în direcția de la dreapta la stânga.

Așa funcționează metoda ultrasonică de transfer de energie. Semnalul este generat prin convertorul primar pentru ambele semicicluri ale alarmei AC. Frecvența sunetului depinde de indicatorii cantitativi ai oscilațiilor circuitelor generatoare. Acest semnal de curent alternativ apare pe înfășurarea secundară a transformatorului. Și când este conectat la convertorul primar al altui obiect, tensiunea AC este de 25 kHz. O citire apare prin ea în transformatorul descendente.

Această tensiune de curent alternativ este egalizată folosind un redresor în punte. Și apoi filtrat și reglat pentru a produce o ieșire de 5V pentru a conduce LED-ul. Tensiunea de ieșire de 12 V de la condensator este utilizată pentru a alimenta motorul ventilatorului de curent continuu pentru al opera. Deci, din punct de vedere al fizicii, transportul de energie electrică este un domeniu destul de dezvoltat. Cu toate acestea, după cum arată practica, sistemele fără fir nu sunt complet dezvoltate și îmbunătățite.

Acesta este un circuit simplu care poate alimenta un bec fără fire, la o distanță de aproape 2,5 cm! Acest circuit acționează atât ca un convertor de tensiune de creștere, cât și ca un transmițător și receptor de putere fără fir. Este foarte simplu de făcut și, dacă este perfecționat, poate fi folosit într-o varietate de moduri. Deci haideți să începem!

Pasul 1. Materialele și instrumentele necesare.

1. tranzistor NPN. Am folosit 2N3904, dar puteți folosi orice tranzistor NPN, de exemplu, BC337, BC547 etc. (Orice tranzistor PNP va funcționa, doar asigurați-vă că păstrați polaritatea conexiunilor.)
2. Fir înfăşurat sau izolat. Aproximativ 3-4 metri de sârmă ar trebui să fie suficienți (sârme de înfășurare, doar fire de cupru cu izolație emailă foarte subțire). Firele de la majoritatea dispozitivelor electronice precum transformatoare, difuzoare, motoare electrice, relee etc. vor funcționa.
3. Rezistor cu o rezistență de 1 kOhm. Acest rezistor va fi folosit pentru a proteja tranzistorul de ardere în caz de suprasarcină sau supraîncălzire. Puteți utiliza valori mai mari de rezistență de până la 4-5 kOhm. Puteți omite rezistența, dar riscați să descărcați bateria mai repede.
4. LED Am folosit un LED alb ultra strălucitor de 2 mm. Puteți folosi orice LED. De fapt, scopul LED-ului aici este doar de a arăta funcționalitatea circuitului.
5. Baterie de dimensiune AA cu o tensiune de 1,5 Volți. (Nu folosiți baterii de înaltă tensiune decât dacă doriți să deteriorați tranzistorul.)

Instrumente necesare:

1) Foarfece sau cuțit.

2) Fier de lipit (Opțional). Dacă nu aveți un fier de lipit, puteți pur și simplu să răsuciți firele. Am făcut asta când nu aveam fier de lipit. Dacă doriți să încercați un circuit fără lipire, este binevenit.

3) Brichetă (Opțional). Vom folosi o brichetă pentru a arde izolația de pe sârmă și apoi vom folosi foarfece sau un cuțit pentru a îndepărta orice izolație rămasă.

Pasul 2: Urmăriți videoclipul pentru a afla cum să o faceți

Pasul 3: Scurtă trecere în revistă a tuturor pașilor.

Deci, în primul rând, trebuie să luați firele și să faceți o bobină înfășurând 30 de spire în jurul unui obiect cilindric rotund. Să numim această bobină A. Cu același obiect rotund, începem să facem o a doua bobină. După înfășurarea a 15-a tură, creați o ramură sub forma unei bucle din fir și apoi înfășurați alte 15 spire pe bobină. Deci acum aveți o bobină cu două capete și o ramură. Să numim această bobină B. Faceți noduri la capetele firelor, astfel încât acestea să nu se desfășoare singure. Ardeți izolația la capetele firelor și la robinetul de pe ambele bobine. De asemenea, puteți folosi foarfece sau un stripper. Asigurați-vă că diametrele și numărul de spire ale ambelor bobine sunt egale!

Creați un transmițător: luați tranzistorul și plasați-l astfel încât partea plată să fie în sus și cu fața spre dvs. Pinul din stânga va fi conectat la emițător, cel din mijloc va fi pinul de bază, iar pinul din dreapta va fi conectat la colector. Luați un rezistor și conectați unul dintre capetele acestuia la borna de bază a tranzistorului. Luați celălalt capăt al rezistorului și conectați-l la unul dintre capetele (nu robinetul) bobinei B. Luați celălalt capăt al bobinei B și conectați-l la colectorul tranzistorului. Dacă doriți, puteți conecta o mică bucată de fir la emițătorul tranzistorului (va funcționa ca o extensie a emițătorului.)

Configurați receptorul. Pentru a crea un receptor, luați bobina A și conectați-i capetele la diferiții pini ai LED-ului.

Ai completat diagrama!

Pasul 4: Schema circuitului.

Aici vedem o diagramă schematică a conexiunii noastre. Dacă nu cunoașteți unele dintre simbolurile de pe diagramă, nu vă faceți griji. Următoarele imagini arată totul.

Pasul 5: Desenarea conexiunilor circuitelor.

Aici vedem un desen explicativ al conexiunilor circuitului nostru.

Pasul 6. Folosind diagrama.

Pur și simplu luați bobina B și conectați-o la capătul pozitiv al bateriei. Conectați borna negativă a bateriei la emițătorul tranzistorului. Acum, dacă mutați bobina LED mai aproape de bobina B, LED-ul se aprinde!

Pasul 7: Cum se explică acest lucru științific?

(Voi încerca doar să explic știința acestui fenomen în cuvinte simple și analogii și știu că s-ar putea să greșesc. Pentru a explica corect acest fenomen, va trebui să intru în toate detaliile, pe care le-am nu pot face, așa că vreau doar să dau o analogie generală pentru a explica circuitul).

Circuitul transmițător pe care tocmai l-am creat este un circuit Oscilator. Poate că ați auzit de așa-numitul circuit Thief Joule, dar seamănă izbitor cu circuitul creat de noi. Circuitul Joule Thief acceptă electricitate de la o baterie de 1,5 volți, scoate electricitate la o tensiune mai mare, dar cu mii de intervale între ele. LED-ul are nevoie de doar 3 volți pentru a se aprinde, dar în acest circuit se poate aprinde cu ușurință cu o baterie de 1,5 volți. Deci, circuitul Joule Thief este cunoscut ca un convertor de creștere a tensiunii, precum și ca un emițător. Circuitul creat de noi este, de asemenea, un emițător și un convertor care mărește tensiunea. Dar poate apărea întrebarea: „Cum să aprinzi un LED de la distanță?” Acest lucru se întâmplă din cauza inducției. Pentru aceasta puteți, de exemplu, să folosiți un transformator. Un transformator standard are un miez pe ambele părți. Să presupunem că firul de pe fiecare parte a transformatorului are dimensiuni egale. Când curentul electric trece printr-o bobină, bobinele transformatorului devin electromagneți. Dacă curentul alternativ trece prin bobină, atunci tensiunea oscilează de-a lungul unei sinusoide. Prin urmare, atunci când curentul alternativ trece prin bobină, firul dobândește proprietățile unui electromagnet și apoi pierde din nou electromagnetismul atunci când tensiunea scade. Bobina de sârmă devine un electromagnet și apoi își pierde proprietățile electromagnetice la aceeași viteză cu care magnetul iese din a doua bobină. Când un magnet se mișcă rapid printr-o bobină de sârmă, se generează electricitate, astfel încât tensiunea oscilantă a unei bobine de pe un transformator induce electricitate în cealaltă bobină de sârmă, iar electricitatea este transferată de la o bobină la alta fără fire. În circuitul nostru, miezul bobinei este aer și tensiunea AC trece prin prima bobină, inducând astfel tensiune în a doua bobină și aprinde becurile!!

Pasul 8. Beneficii și sfaturi pentru îmbunătățire.

Deci, în circuitul nostru am folosit pur și simplu un LED pentru a arăta efectul circuitului. Dar am putea face mai mult! Circuitul receptor își obține electricitatea din curent alternativ, așa că l-am putea folosi pentru a aprinde tuburi fluorescente! De asemenea, puteți folosi circuitul nostru pentru a face trucuri interesante, cadouri amuzante etc. Pentru a maximiza rezultatele, puteți experimenta cu diametrul bobinelor și numărul de spire ale bobinelor. De asemenea, puteți încerca să faceți bobinele plate și să vedeți ce se întâmplă! Posibilitățile sunt nesfârșite!!

Pasul 9. Motive pentru care circuitul poate să nu funcționeze.

Ce probleme puteți întâmpina și cum să le remediați:

1. Tranzistorul se încălzește prea mult!

Soluție: Ați folosit un rezistor cu parametrii necesari? Nu am folosit un rezistor prima dată și mi-a fumuit tranzistorul. Dacă acest lucru nu funcționează, încercați să utilizați termocontractabil sau folosiți un tranzistor de calitate superioară.

1. LED-ul nu se aprinde!

Soluție: Ar putea fi multe motive. În primul rând, verificați toate conexiunile. Am schimbat din greșeală baza și colectorul în conexiunea mea și a devenit o mare problemă pentru mine. Deci, verificați mai întâi toate conexiunile. Dacă aveți un dispozitiv, cum ar fi un multimetru, îl puteți utiliza pentru a verifica toate conexiunile. De asemenea, asigurați-vă că ambele bobine au același diametru. Verificați dacă există un scurtcircuit în rețeaua dvs.

Nu sunt conștient de alte probleme. Dar dacă le întâlnești, anunță-mă! Voi încerca să ajut cât de mult pot. În plus, sunt elev în clasa a IX-a și cunoștințele mele științifice sunt extrem de limitate, așa că dacă găsiți vreo greșeală la mine, vă rog să-mi spuneți. Sugestiile de îmbunătățire sunt mai mult decât binevenite. Mult succes cu proiectul tau!

Transmisia de putere fără fir DIY

Vă propun una dintre modalitățile de a transmite energie wireless la distanță.

Pentru a efectua experimente de energie fără fir, sunt necesare mai multe componente:

• Aproape orice rolă de sârmă va funcționa
• Multe tranzistoare NPN se potrivesc
• rezistență 1 kOhm
• Sursa de alimentare si LED.
• Circuitul dispozitivului este foarte simplu

Pentru a face o bobină transmițătoare, se înfășoară mai întâi 15 spire pe cadrul care îți place cu firul pe care îl ai, apoi se face un robinet și continuăm înfășurarea în aceeași direcție încă 15 spire. Acest lucru are ca rezultat o retragere din mijlocul înfășurării. Bobina este gata. Am folosit un cadru de bandă de mascare ca cadru și un miez dintr-un cablu UTP ca fir, dar este mai bine să luați un fir mai subțire și în izolație cu lac, de exemplu de la un transformator vechi.

Apoi, o rezistență de 1 kOhm este lipită la fiecare capăt al bobinei transmițătorului, la care este lipită baza tranzistorului. Colectorul tranzistorului este lipit la celălalt capăt al bobinei transmițătorului. Emițătorul este gata!

Acum conectăm puterea conform diagramei din video, și anume PLUS la robinetul din mijlocul înfășurării și MINUS la emițătorul tranzistorului.
Pentru experimente cu diferiți tranzistori, se folosește o sursă de alimentare cu control continuu al tensiunii, astfel încât prin utilizarea diferitelor tranzistoare și creșterea treptată a tensiunii, puteți observa diferite praguri de răspuns ale diferitelor tranzistoare.

Pentru acest videoclip am folosit un tranzistor 2SC2625

Iar tranzistorul este 2N3053. Frecvențele de funcționare ale emițătorului cu diferiți tranzistori sunt diferite.

Pentru a realiza un receptor, se înfășoară 30 de spire cu același fir și de preferință pe același cadru. Dar puteți folosi și diverse bobine existente.

În 1968, specialistul american în cercetare spațială Peter E. Glaser a propus plasarea panourilor solare mari pe orbită geostaționară și transmiterea energiei pe care o generează (nivel de 5-10 GW) la suprafața Pământului cu un fascicul bine focalizat de radiații cu microunde, apoi convertiți-l în energie de curent continuu sau alternativ de frecvență tehnică și distribuiți-l consumatorilor.

Această schemă a făcut posibilă utilizarea fluxului intens de radiație solară existent pe orbită geostaționară (~ 1,4 kW/mp) și transmiterea energiei rezultate pe suprafața Pământului în mod continuu, indiferent de ora din zi și de condițiile meteorologice. Datorită înclinării naturale a planului ecuatorial față de planul ecliptic cu un unghi de 23,5 grade, un satelit situat pe o orbită geostaționară este iluminat de fluxul radiației solare aproape continuu, cu excepția unor perioade scurte de timp în apropierea zilelor de echinocțiul de primăvară și toamnă, când acest satelit cade în umbra Pământului. Aceste perioade de timp pot fi prezise cu acuratețe, iar în total nu depășesc 1% din durata totală a anului.

Frecvența oscilațiilor electromagnetice ale fasciculului cu microunde trebuie să corespundă acelor intervale care sunt alocate pentru utilizare în industrie, cercetare științifică și medicină. Dacă această frecvență este aleasă să fie de 2,45 GHz, atunci condițiile meteorologice, inclusiv nori groși și precipitații abundente, nu au practic niciun efect asupra eficienței transmisiei de energie. Banda de 5,8 GHz este atractivă deoarece oferă posibilitatea de a reduce dimensiunea antenelor de transmisie și recepție. Cu toate acestea, influența condițiilor meteorologice aici necesită un studiu suplimentar.

Nivelul actual de dezvoltare a electronicii cu microunde ne permite să vorbim despre o eficiență destul de ridicată a transferului de energie printr-un fascicul de microunde de pe orbita geostaționară la suprafața Pământului - aproximativ 70-75%. În acest caz, diametrul antenei de transmisie este de obicei ales să fie de 1 km, iar rectena de la sol are dimensiuni de 10 km x 13 km pentru o latitudine de 35 de grade. Un SCES cu un nivel de putere de ieșire de 5 GW are o densitate de putere radiată în centrul antenei de emisie de 23 kW/mp, iar în centrul antenei de recepție – 230 W/mp.

Au fost investigate diferite tipuri de generatoare de microunde în stare solidă și în vid pentru antena de transmisie SKES. William Brown a arătat, în special, că magnetronii, bine dezvoltati de industrie, destinati cuptoarelor cu microunde, pot fi, de asemenea, utilizați în antene de transmisie ale SKES, dacă fiecare dintre ele este echipat cu propriul circuit de feedback negativ în fază în raport cu semnal de sincronizare extern (așa numitul Magnetron Directional Amplifier - MDA).

Cea mai activă și sistematică cercetare în domeniul SCES a fost realizată de Japonia. În 1981, sub conducerea profesorilor M. Nagatomo și S. Sasaki de la Institutul de Cercetare Spațială din Japonia, au început cercetările privind dezvoltarea unui prototip SCES cu un nivel de putere de 10 MW, care ar putea fi creat folosind vehiculele de lansare existente. Crearea unui astfel de prototip permite acumularea de experiență tehnologică și pregătirea bazei pentru formarea sistemelor comerciale.

Proiectul a fost numit SKES2000 (SPS2000) și a primit recunoaștere în multe țări din întreaga lume.

În 2008, Marin Soljačić, profesor asistent de fizică la Massachusetts Institute of Technology (MIT), a fost trezit dintr-un somn dulce de sunetul persistent al telefonului său mobil. „Telefonul nu a încetat să vorbească, cerând să-l pun la încărcare”, spune Soljacic. Obosit și fără să se ridice, a început să viseze că telefonul, odată ajuns acasă, va începe să se încarce singur..

În 2012-2015 Inginerii de la Universitatea din Washington au dezvoltat o tehnologie care permite ca Wi-Fi să fie folosit ca sursă de energie pentru alimentarea dispozitivelor portabile și încărcarea gadgeturilor. Tehnologia a fost deja recunoscută de revista Popular Science drept una dintre cele mai bune inovații ale anului 2015. Ubicuitatea tehnologiei de transmitere a datelor fără fir a produs în sine o adevărată revoluție. Și acum este rândul transmisiei wireless de energie prin aer, pe care dezvoltatorii de la Universitatea din Washington au numit-o PoWiFi (de la Power Over WiFi).

În timpul fazei de testare, cercetătorii au reușit să încarce cu succes baterii cu litiu-ion și nichel-hidrură metal de capacitate mică. Folosind routerul Asus RT-AC68U si mai multi senzori situati la o distanta de 8,5 metri de acesta. Acești senzori transformă energia undei electromagnetice în curent continuu cu o tensiune de 1,8 până la 2,4 volți, care este necesar pentru alimentarea microcontrolerelor și sistemelor de senzori. Particularitatea tehnologiei este că calitatea semnalului de lucru nu se deteriorează. Trebuie doar să reîncărcați routerul și îl puteți utiliza ca de obicei, plus alimentarea dispozitivelor cu putere redusă. Într-o demonstrație, o cameră de supraveghere mică, de joasă rezoluție, situată la mai mult de 5 metri de router, a fost alimentată cu succes. Apoi trackerul de fitness Jawbone Up24 a fost încărcat la 41%, ceea ce a durat 2,5 ore.

La întrebări dificile despre motivul pentru care aceste procese nu afectează negativ calitatea canalului de comunicație în rețea, dezvoltatorii au răspuns că acest lucru devine posibil datorită faptului că routerul reflashat, în timpul funcționării sale, trimite pachete de energie prin canale neocupate de transmiterea informațiilor. Ei au ajuns la această decizie când au descoperit că, în perioadele de liniște, energia pur și simplu curge din sistem, dar poate fi folosită pentru alimentarea dispozitivelor cu putere redusă.

În timpul cercetării, sistemul PoWiFi a fost amplasat în șase case, iar rezidenții au fost rugați să folosească Internetul ca de obicei. Încărcați pagini web, vizionați videoclipuri în flux, apoi spuneți-ne ce s-a schimbat. Drept urmare, s-a dovedit că performanța rețelei nu s-a schimbat deloc. Adică, Internetul a funcționat ca de obicei, iar prezența opțiunii adăugate nu a fost remarcată. Și acestea au fost doar primele teste, când o cantitate relativ mică de energie a fost colectată prin Wi-Fi.

În viitor, tehnologia PoWiFi ar putea servi la alimentarea senzorilor încorporați în aparatele de uz casnic și echipamentele militare, pentru a le controla fără fir și pentru a efectua încărcare/reîncărcare de la distanță.

Actual este transferul de energie pentru UAV-uri (cel mai probabil folosind tehnologia PoWiMax sau de la radarul aeronavei de transport):

Pentru un UAV, negativul din legea inversului pătratului (antena cu radiație izotropă) este parțial „compensat” de lățimea fasciculului antenei și modelul de radiație:

La urma urmei, radarul unei aeronave poate produce 17 kW de energie EMP într-un impuls.

Aceasta nu este o comunicare celulară - unde celula trebuie să furnizeze o comunicare la 360 de grade elementelor finale.
Să presupunem această variație:
Aeronava de transport (pentru Perdix) acest F-18 are (acum) radar AN/APG-65:


putere radiata medie maxima de 12000 W

Sau în viitor va avea AN/APG-79 AESA:


într-un impuls ar trebui să producă 15 kW de energie EMP

Acest lucru este suficient pentru a prelungi viața activă a micro-dronelor Perdix de la actualele 20 de minute la o oră și poate mai mult.

Cel mai probabil, va fi folosită o dronă intermediară Perdix Middle, care va fi iradiată la o distanță suficientă de radarul luptătorului și, la rândul său, va „distribui” energie fraților mai mici ai Perdix Micro-Drones prin PoWiFi/PoWiMax , în timp ce schimbă simultan informații cu aceștia (zbor, acrobație, sarcini țintă, coordonare roi).

Poate că în curând se va ajunge la încărcarea telefoanelor mobile și a altor dispozitive mobile care se află în raza Wi-Fi, Wi-Max sau 5G?

Postfață: 10-20 de ani, după introducerea pe scară largă a numeroase emițătoare electromagnetice de microunde în viața de zi cu zi (Telefoane mobile, Cuptoare cu microunde, Calculatoare, WiFi, instrumente Blu etc.), gândacii din marile orașe s-au transformat brusc într-o raritate! Acum gândacul este o insectă care poate fi găsită doar într-o grădină zoologică. Au dispărut brusc din casele pe care le-au iubit cândva atât de mult.

GANACI CARL!
Acești monștri, lideri ai listei „organismelor radiorezistente”, au capitulat fără rușine!
Referinţă
LD50 este doza letală medie, adică doza ucide jumătate din organismele din experiment; LD 100 - doza letală ucide toate organismele din experiment.

Cine urmează pe rând?

Nivelurile admisibile de radiații de la stațiile de bază de comunicații mobile (900 și 1800 MHz, nivel total din toate sursele) în zonele sanitare și rezidențiale din unele țări diferă semnificativ:
Ucraina: 2,5 µW/cm². (cel mai strict standard sanitar din Europa)
Rusia, Ungaria: 10 µW/cm².
Moscova: 2,0 µW/cm². (norma a existat până la sfârșitul anului 2009)
SUA, țări scandinave: 100 µW/cm².
Nivelul temporar admisibil (TLA) de la radiotelefoanele mobile (MRT) pentru utilizatorii de radiotelefonie din Federația Rusă este determinat a fi de 10 μW/cm² (Secțiunea IV - Cerințe de igienă pentru stațiile mobile de comunicații radio terestre SanPiN 2.1.8/2.2.4.1190-03 „Cerințe igienice pentru amplasarea și operarea mijloacelor de comunicații radio mobile terestre”).
În SUA, Certificatul este emis de Comisia Federală de Comunicații (FCC) pentru dispozitivele celulare al căror nivel maxim SAR nu depășește 1,6 W/kg (și puterea de radiație absorbită este redusă la 1 gram de țesut de organ uman).
În Europa, conform directivei internaționale a Comisiei pentru protecția împotriva radiațiilor neionizante (ICNIRP), valoarea SAR a unui telefon mobil nu trebuie să depășească 2 W/kg (puterea radiațiilor absorbite este redusă la 10 grame de țesut de organe umane) .
Mai recent, în Marea Britanie, un nivel SAR sigur a fost considerat a fi de 10 W/kg. O imagine similară a fost observată și în alte țări.
Valoarea maximă SAR adoptată în standard (1,6 W/kg) nici măcar nu poate fi atribuită cu încredere standardelor „dure” sau „moale”.
Standardele adoptate atât în ​​SUA, cât și în Europa pentru determinarea valorii SAR (toată reglementarea radiației cu microunde de la telefoanele mobile, despre care se discută, se bazează numai pe efectul termic, adică asociat cu încălzirea țesuturilor organelor umane).
HASOS COMPLET.
Medicina nu a dat încă un răspuns clar la întrebarea: mobilul/WiFi-ul este dăunător și în ce măsură?
Ce se va întâmpla cu transmiterea fără fir a energiei electrice folosind tehnologii cu microunde?
Aici puterea nu este wați și mile de wați, ci kW...

Nota: O stație de bază WiMAX tipică emite putere la aproximativ +43 dBm (20 W), iar o stație mobilă transmite de obicei la +23 dBm (200 mW).

Etichete:

• Electricitate
• cuptor cu microunde
• PoWiFi
• drone
• UAV

Adăugați etichete