การถ่ายโอนพลังงานเหนี่ยวนำทำเอง บทนำเกี่ยวกับการส่งพลังงานไฟฟ้าแบบไร้สาย มีเทคโนโลยีอื่น ๆ ที่ช่วยให้คุณส่งกระแสไฟฟ้าโดยไม่ต้องใช้สายไฟ สิ่งที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือ

มนุษย์พยายามที่จะปฏิเสธสายไฟอย่างสมบูรณ์เพราะตามที่หลายคนจำกัดความเป็นไปได้และไม่อนุญาตให้ดำเนินการอย่างอิสระอย่างสมบูรณ์ และถ้าเป็นไปได้ในกรณีของการส่งกำลังล่ะ? คุณสามารถค้นหาคำตอบสำหรับคำถามนี้ในการตรวจสอบนี้ซึ่งอุทิศให้กับวิดีโอเกี่ยวกับการออกแบบโฮมเมดซึ่งมีขนาดเล็กแสดงถึงความเป็นไปได้ในการส่งกระแสไฟฟ้าโดยไม่ต้องต่อสายไฟโดยตรง

เราจะต้อง:
- ลวดทองแดงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กยาว 7 ม.
- กระบอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 ซม.
- แบตเตอรี่นิ้ว
- กล่องแบตเตอรี่
- ตัวต้านทาน 10 โอห์ม;
- ทรานซิสเตอร์ C2482;
- ไดโอดเปล่งแสง

เราใช้ลวดยาว 4 เมตรแล้วงอครึ่งหนึ่งเพื่อให้ลวดสองเส้นอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งและส่วนที่งออยู่ที่ปลายอีกด้านหนึ่ง

เราใช้ลวดเส้นเดียวงอไปในทิศทางใดก็ได้แล้วเริ่มม้วนเข้ากับกระบอกสูบ

เมื่อไปถึงตรงกลางแล้วเราก็ปล่อยโพสต์สองครั้งในทิศทางใดก็ได้และหมุนต่อไปจนกว่าจะมีชิ้นเล็ก ๆ เหลืออยู่ซึ่งต้องทิ้งไว้ด้วย

ต้องถอดวงแหวนที่มีปลายสามด้านออกจากกระบอกสูบและยึดด้วยเทปฉนวน

ตอนนี้เราใช้สายไฟชิ้นที่สองยาว 3 ม. แล้วม้วนตามปกติ นั่นคือในกรณีนี้เราไม่จำเป็นต้องได้รับปลายทั้งสามอย่างเช่นในกรณีของการม้วนสุดท้าย แต่เป็นสองอัน

วงแหวนที่เกิดขึ้นจะได้รับการแก้ไขอีกครั้งด้วยเทปไฟฟ้า

ต้องทำความสะอาดปลายลวดเพราะเคลือบด้วยสารเคลือบเงา

เพื่อให้กระบวนการประกอบแบบโฮมเมดง่ายขึ้นเราขอนำเสนอไดอะแกรมการเชื่อมต่อของผู้เขียน

แผนภาพแสดงให้เห็นว่าขดลวดที่มีสามเอาต์พุตได้รับการออกแบบมาเพื่อเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟของตัวต้านทานและทรานซิสเตอร์และคุณต้องติด LED บนขดลวดที่สองซึ่งมีปลายทั้งสองด้าน

ด้วยวิธีนี้ คุณจะได้รับผลิตภัณฑ์โฮมเมดที่สวยงามและน่าสนใจ ซึ่งหากต้องการ คุณสามารถอัปเกรดและทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นได้โดยการเพิ่มจำนวนรอบและการทดลอง นอกจากนี้เรายังให้ความสนใจกับข้อเท็จจริงที่ว่าแสงของหลอดไฟ LED ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวทดสอบนั้นขึ้นอยู่กับด้านของขดลวดที่นำมาต่อเข้าด้วยกัน ซึ่งหมายความว่าหากไฟไม่สว่างขึ้นในระหว่างการนำเสนอครั้งแรก คุณควรลองกลับขดลวดแล้วทำอีกครั้ง

เมื่อ Apple เปิดตัวที่ชาร์จไร้สายเครื่องแรกสำหรับโทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์ต่างๆ หลายคนมองว่านี่เป็นการปฏิวัติและก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในการส่งพลังงานแบบไร้สาย

แต่พวกเขาเป็นผู้บุกเบิกหรือแม้แต่ก่อนหน้าพวกเขา มีใครจัดการทำสิ่งที่คล้ายกันได้ ทั้งๆ ที่ไม่มีการตลาดและการประชาสัมพันธ์ที่เหมาะสมหรือไม่? ปรากฎว่าเมื่อนานมาแล้วและมีผู้ประดิษฐ์เช่นนี้มากมาย

ย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2436 นิโคลา เทสลา ผู้มีชื่อเสียงได้แสดงแสงของหลอดฟลูออเรสเซนต์ให้สาธารณชนได้ตื่นตาตื่นใจ แม้ว่าพวกเขาจะไม่มีสายไฟก็ตาม

ตอนนี้นักเรียนทุกคนสามารถทำซ้ำกลอุบายดังกล่าวได้โดยออกไปในทุ่งโล่งและยืนอยู่กับหลอดฟลูออเรสเซนต์ใต้สายไฟฟ้าแรงสูง 220 kV ขึ้นไป

หลังจากนั้นไม่นาน Tesla ก็สามารถจุดไฟหลอดไส้ฟอสเฟอร์ด้วยวิธีไร้สายแบบเดียวกันได้แล้ว

ในรัสเซียในปี พ.ศ. 2438 A. Popov แสดงเครื่องรับวิทยุเครื่องแรกของโลกที่ใช้งานอยู่ แต่โดยรวมแล้วนี่เป็นการส่งพลังงานแบบไร้สายด้วย

คำถามที่สำคัญที่สุดและในขณะเดียวกันปัญหาของเทคโนโลยีการชาร์จแบบไร้สายทั้งหมดและวิธีการที่คล้ายกันนั้นอยู่ในสองประเด็น:

• วิธีนี้จะสามารถส่งกระแสไฟฟ้าได้ไกลแค่ไหน

• และจำนวนเท่าใด

เริ่มต้นด้วยการหาว่าเครื่องใช้ไฟฟ้าและเครื่องใช้ในครัวเรือนรอบตัวเรามีพลังงานเท่าใด ตัวอย่างเช่น โทรศัพท์ สมาร์ทวอทช์ หรือแท็บเล็ตต้องการไฟสูงสุด 10-12W

แล็ปท็อปมีคำขอเพิ่มเติม - 60-80W สามารถเปรียบเทียบได้กับหลอดไส้ทั่วไป แต่เครื่องใช้ในครัวเรือนโดยเฉพาะเครื่องใช้ในครัวกินไฟไปแล้วหลายพันวัตต์

ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญมากที่จะไม่ประหยัดจำนวนเต้ารับในครัว

ดังนั้นวิธีการและวิธีการในการส่งพลังงานไฟฟ้าโดยไม่ต้องใช้สายเคเบิลหรือตัวนำอื่น ๆ ที่มนุษยชาติคิดขึ้นในช่วงหลายปีที่ผ่านมาคืออะไร และที่สำคัญที่สุด เหตุใดพวกเขาจึงยังไม่ได้รับการแนะนำให้รู้จักอย่างจริงจังในชีวิตของเราอย่างที่เราต้องการ

ใช้เครื่องใช้ในครัวเดียวกัน มาทำความเข้าใจในรายละเอียดเพิ่มเติมกันเถอะ

การถ่ายโอนพลังงานผ่านขดลวด

วิธีที่ง่ายที่สุดคือการใช้ตัวเหนี่ยวนำ

นี่คือหลักการที่ง่ายมาก นำขดลวด 2 อันมาวางใกล้กัน หนึ่งในนั้นคือการจัดเลี้ยง อีกคนเล่นเป็นผู้รับ

เมื่อกระแสถูกปรับหรือเปลี่ยนในแหล่งจ่ายไฟ ฟลักซ์แม่เหล็กบนขดลวดที่สองจะเปลี่ยนโดยอัตโนมัติเช่นกัน ดังที่กฎของฟิสิกส์กล่าวไว้ ในกรณีนี้ EMF จะเกิดขึ้นและจะขึ้นอยู่กับอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์นี้โดยตรง

ดูเหมือนว่าทุกอย่างจะง่าย แต่ข้อบกพร่องทำให้ภาพสีดอกกุหลาบทั้งหมดเสียไป สามข้อเสีย:

• พลังน้อย

ด้วยวิธีนี้ คุณจะไม่ถ่ายโอนข้อมูลจำนวนมากและจะไม่สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่ทรงพลังได้ และถ้าคุณพยายามทำสิ่งนี้ให้ละลายขดลวดทั้งหมด

• ระยะทางสั้น ๆ

อย่าคิดแม้แต่จะถ่ายโอนไฟฟ้าไปยังหลายสิบหรือหลายร้อยเมตรที่นี่ วิธีนี้มีผลจำกัด

เพื่อให้เข้าใจทางกายภาพว่าสิ่งเลวร้ายเป็นอย่างไร ให้ใช้แม่เหล็ก 2 อันและหาว่าจะต้องแยกห่างกันเท่าใดเพื่อให้แม่เหล็กหยุดดึงดูดหรือผลักกัน นั่นคือประสิทธิภาพที่เท่ากันสำหรับขดลวด

แน่นอน คุณสามารถประดิษฐ์และทำให้แน่ใจว่าองค์ประกอบทั้งสองนี้อยู่ใกล้กันเสมอ ตัวอย่างเช่น รถยนต์ไฟฟ้าและถนนชาร์จพิเศษ

แต่การก่อสร้างทางหลวงดังกล่าวจะมีค่าใช้จ่ายเท่าไร?

• ประสิทธิภาพต่ำ

ปัญหาอีกประการหนึ่งคือประสิทธิภาพต่ำ ไม่เกิน 40% ปรากฎว่าคุณจะไม่สามารถส่งกระแสไฟฟ้าจำนวนมากในระยะทางไกลได้ด้วยวิธีนี้

N. Tesla คนเดียวกันชี้ให้เห็นสิ่งนี้ในปี 1899 ต่อมาเขาเปลี่ยนไปทำการทดลองเกี่ยวกับไฟฟ้าในบรรยากาศโดยหวังว่าจะพบเบาะแสและวิธีแก้ปัญหาในนั้น

อย่างไรก็ตาม ไม่ว่าสิ่งเหล่านี้จะดูไร้ประโยชน์เพียงใด ก็ยังสามารถใช้จัดแสงสีและการแสดงดนตรีที่สวยงามได้

หรือรีชาร์จอุปกรณ์ขนาดใหญ่กว่าโทรศัพท์ ตัวอย่างเช่น รถจักรยานไฟฟ้า

การถ่ายโอนพลังงานเลเซอร์

แต่จะถ่ายโอนพลังงานได้มากขึ้นในระยะทางที่ไกลขึ้นได้อย่างไร? ลองนึกถึงภาพยนตร์ที่เราเห็นเทคโนโลยีนี้บ่อยมาก

สิ่งแรกที่แม้แต่เด็กนักเรียนนึกถึงก็คือ Star Wars เลเซอร์ และไลท์เซเบอร์

แน่นอนด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา คุณสามารถถ่ายโอนไฟฟ้าจำนวนมากในระยะทางที่เหมาะสม แต่อีกครั้งปัญหาเล็กน้อยทำให้เสียทุกอย่าง

โชคดีสำหรับเรา แต่โชคไม่ดีสำหรับเลเซอร์ โลกมีชั้นบรรยากาศ และมันก็ดูดซับได้ดีและกินพลังงานส่วนใหญ่ของรังสีเลเซอร์ทั้งหมด ดังนั้นด้วยเทคโนโลยีนี้ คุณต้องไปในอวกาศ

บนโลกยังมีความพยายามและการทดลองเพื่อทดสอบประสิทธิภาพของวิธีการ Nasa ยังเป็นเจ้าภาพจัดการแข่งขันส่งพลังงานไร้สายด้วยเลเซอร์โดยมีเงินรางวัลรวมต่ำกว่า 1 ล้านเหรียญสหรัฐ

ในที่สุด Laser Motive ก็ชนะ ผลลัพธ์ที่ชนะคือ 1 กม. และ 0.5kW ของกำลังส่งต่อเนื่อง จริงอยู่ ในกระบวนการส่งสัญญาณ นักวิทยาศาสตร์สูญเสีย 90% ของพลังงานดั้งเดิมทั้งหมด

แต่ถึงกระนั้น แม้จะมีประสิทธิภาพถึงสิบเปอร์เซ็นต์ ผลลัพธ์ก็ถือว่าประสบความสำเร็จ

จำได้ว่าหลอดไฟธรรมดามีพลังงานที่มีประโยชน์ซึ่งส่งตรงไปยังแสงหรือน้อยกว่านั้น ดังนั้นจึงเป็นประโยชน์ในการสร้างเครื่องทำความร้อนอินฟราเรดจากพวกเขา

ไมโครเวฟ

ไม่มีวิธีอื่นใดที่ได้ผลจริง ๆ ในการส่งกระแสไฟฟ้าโดยไม่ใช้สายไฟ มี และมันถูกประดิษฐ์ขึ้นก่อนความพยายามและเกมสำหรับเด็กในสตาร์วอร์ส

ปรากฎว่าไมโครเวฟพิเศษที่มีความยาว 12 ซม. (ความถี่ 2.45 GHz) นั้นโปร่งใสต่อบรรยากาศและไม่รบกวนการแพร่กระจาย

ไม่ว่าสภาพอากาศจะเลวร้ายเพียงใด เมื่อส่งสัญญาณโดยใช้ไมโครเวฟ คุณจะสูญเสียเพียง 5 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น! แต่สำหรับสิ่งนี้ ก่อนอื่นคุณต้องแปลงกระแสไฟฟ้าเป็นไมโครเวฟ จากนั้นจับมันและกลับสู่สภาพเดิมอีกครั้ง

นักวิทยาศาสตร์แก้ปัญหาแรกเมื่อนานมาแล้ว พวกเขาคิดค้นอุปกรณ์พิเศษสำหรับสิ่งนี้และเรียกมันว่าแมกนีตรอน

นอกจากนี้ยังทำอย่างมืออาชีพและปลอดภัยซึ่งทุกวันนี้คุณแต่ละคนมีอุปกรณ์ดังกล่าวที่บ้าน เข้าไปในครัวและดูไมโครเวฟของคุณ

เธอมีแมกนีตรอนตัวเดียวกันอยู่ภายในด้วยประสิทธิภาพ 95%

แต่นี่คือวิธีการแปลงกลับ และนี่คือสองแนวทางที่ได้รับการพัฒนา:

• อเมริกัน

• โซเวียต

ย้อนกลับไปในทศวรรษที่หกสิบเศษ นักวิทยาศาสตร์ W. Brown ได้คิดค้นเสาอากาศในสหรัฐอเมริกาซึ่งทำหน้าที่ที่จำเป็น นั่นคือมันแปลงรังสีที่ตกกระทบกลับเป็นกระแสไฟฟ้า

เขายังตั้งชื่อให้เธอว่า - เร็กเทนนา

หลังจากการประดิษฐ์ การทดลองตามมา และในปี 1975 ด้วยความช่วยเหลือของ rectenna พลังงานมากถึง 30 กิโลวัตต์ถูกส่งและรับในระยะทางมากกว่าหนึ่งกิโลเมตร การสูญเสียการส่งเพียง 18%

เกือบครึ่งศตวรรษต่อมา ยังไม่มีใครสามารถก้าวข้ามประสบการณ์นี้ไปได้ ดูเหมือนว่าจะพบวิธีการแล้ว เหตุใดจึงไม่นำเรคเทนนาเหล่านี้ออกสู่มวลชน

และนี่คือข้อบกพร่องอีกครั้ง Rectennas ถูกประกอบขึ้นบนพื้นฐานของเซมิคอนดักเตอร์ขนาดเล็ก งานปกติของพวกเขาคือการส่งพลังงานเพียงไม่กี่วัตต์

และถ้าคุณต้องการถ่ายโอนพลังงานหลายสิบหรือหลายร้อยกิโลวัตต์ เตรียมประกอบแผงขนาดยักษ์ได้เลย

และนี่คือจุดที่ปัญหาที่แก้ไขไม่ได้ปรากฏขึ้น ประการแรกคือการปล่อยซ้ำ

ไม่เพียงแต่คุณจะสูญเสียพลังงานไปบางส่วนเท่านั้น แต่คุณจะไม่สามารถเข้าไปใกล้แผงควบคุมได้โดยไม่เสียสุขภาพด้วย

อาการปวดหัวที่สองคือความไม่เสถียรของเซมิคอนดักเตอร์ในแผงควบคุม มันก็เพียงพอแล้วที่จะทำให้ไฟไหม้เนื่องจากการโอเวอร์โหลดเล็กน้อยและส่วนที่เหลือล้มเหลวเหมือนหิมะถล่มเหมือนไม้ขีดไฟ

ในสหภาพโซเวียต สิ่งต่าง ๆ ค่อนข้างแตกต่างออกไป ไม่เสียเปล่าที่กองทัพของเรามั่นใจว่าแม้จะมีการระเบิดของนิวเคลียร์ อุปกรณ์ต่างประเทศทั้งหมดจะล้มเหลวในทันที แต่ของโซเวียตจะไม่เป็นเช่นนั้น ความลับทั้งหมดอยู่ในตะเกียง

ที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก นักวิทยาศาสตร์สองคนของเรา V. Savin และ V. Vanke ได้ออกแบบเครื่องแปลงพลังงานที่เรียกว่าไซโคลตรอน มีขนาดที่เหมาะสมเนื่องจากประกอบขึ้นจากเทคโนโลยีหลอดไฟ

ภายนอกเป็นท่อยาว 40 ซม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 15 ซม. ประสิทธิภาพของชุดหลอดไฟนี้น้อยกว่าของเซมิคอนดักเตอร์ของอเมริกาเล็กน้อย - มากถึง 85%

แต่แตกต่างจากเครื่องตรวจจับเซมิคอนดักเตอร์ เครื่องแปลงพลังงานไซโคลตรอนมีข้อดีที่สำคัญหลายประการ:

• ความน่าเชื่อถือ

• พลังอันยิ่งใหญ่

• ความต้านทานเกิน

• ไม่มีการรีไทร์

• ต้นทุนการผลิตต่ำ

อย่างไรก็ตาม แม้จะมีทั้งหมดข้างต้น ทั่วโลก มันเป็นวิธีการเซมิคอนดักเตอร์สำหรับการดำเนินโครงการที่ถือว่าขั้นสูง นอกจากนี้ยังมีองค์ประกอบของแฟชั่นที่นี่

หลังจากการปรากฏตัวครั้งแรกของเซมิคอนดักเตอร์ ทุกคนก็เริ่มละทิ้งเทคโนโลยีท่อในทันที แต่ประสบการณ์จริงชี้ให้เห็นว่านี่เป็นวิธีที่ผิด

แน่นอน โทรศัพท์หลอดหนักเครื่องละ 20 กก. หรือคอมพิวเตอร์ที่ใช้พื้นที่ทั้งห้องก็ไม่เป็นที่สนใจของใคร

แต่บางครั้งวิธีการแบบเก่าที่ได้รับการพิสูจน์แล้วเท่านั้นที่สามารถช่วยเราในสถานการณ์ที่สิ้นหวังได้

ด้วยเหตุนี้ เราจึงมีความเป็นไปได้ 3 ประการในการถ่ายโอนพลังงานโดยไม่ต้องใช้สายไฟ สิ่งแรกที่พิจารณาถูกจำกัดด้วยระยะทางและกำลัง

แต่นี่ก็เพียงพอแล้วสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ของสมาร์ทโฟน แท็บเล็ต หรือสิ่งที่ใหญ่กว่า แม้ว่าประสิทธิภาพจะน้อย แต่วิธีการนี้ยังคงใช้งานได้

คนแรกเริ่มต้นได้อย่างมีความหวังมาก ในช่วงทศวรรษที่ 2000 บนเกาะเรอูนียง จำเป็นต้องมีการส่งพลังงานอย่างต่อเนื่อง 10 กิโลวัตต์ในระยะทาง 1 กม.

ภูมิประเทศที่เป็นภูเขาและพืชพันธุ์ในท้องถิ่นไม่อนุญาตให้วางสายไฟเหนือศีรษะหรือสายเคเบิลไว้ที่นั่น

การเคลื่อนไหวทั้งหมดบนเกาะจนถึงจุดนี้ดำเนินการโดยเฮลิคอปเตอร์เท่านั้น

เพื่อแก้ปัญหานี้ ทีมที่ดีที่สุดจากประเทศต่างๆ ได้รวมตัวกันเป็นทีมเดียว นักวิทยาศาสตร์ของเราจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก V. Vanke และ V. Savin รวมถึงสิ่งที่กล่าวมาก่อนหน้านี้ในบทความ

อย่างไรก็ตาม ในช่วงเวลาที่พวกเขาควรจะเริ่มดำเนินการจริงและก่อสร้างเครื่องส่งและรับพลังงาน โครงการก็ถูกระงับและหยุดลง และเมื่อเกิดวิกฤตในปี 2551 พวกเขาละทิ้งมันโดยสิ้นเชิง

ในความเป็นจริงนี่เป็นเรื่องที่น่าผิดหวังมากเนื่องจากงานทางทฤษฎีที่ทำนั้นใหญ่โตและควรค่าแก่การนำไปปฏิบัติ

โครงการที่สองดูบ้าคลั่งกว่าโครงการแรก อย่างไรก็ตามมีการจัดสรรเงินจริงสำหรับมัน แนวคิดนี้แสดงออกมาในปี 1968 โดยนักฟิสิกส์จากสหรัฐอเมริกา พี. เกลเซอร์

เขาเสนอในเวลานั้นไม่ใช่ความคิดปกติ - ให้ส่งดาวเทียมขนาดใหญ่ขึ้นสู่วงโคจร geostationary ที่ความสูง 36,000 กม. เหนือพื้นโลก วางแผงโซลาร์เซลล์ที่จะรวบรวมพลังงานฟรีจากดวงอาทิตย์

จากนั้นทั้งหมดนี้ควรเปลี่ยนเป็นลำคลื่นไมโครเวฟและส่งไปยังพื้นดิน

ประเภทของ "ดาวมรณะ" ในความเป็นจริงบนโลกของเรา

บนพื้นดินลำแสงจะต้องถูกจับโดยเสาอากาศขนาดยักษ์และเปลี่ยนเป็นไฟฟ้า

เสาอากาศเหล่านี้ต้องมีขนาดใหญ่แค่ไหน? ลองนึกภาพว่าถ้าดาวเทียมมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 กม. บนพื้นดินเครื่องรับควรมีขนาดใหญ่ขึ้น 5 เท่า - 5 กม. (ขนาดของวงแหวนสวน)

แต่ขนาดเป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของปัญหา หลังจากคำนวณทั้งหมดแล้ว ปรากฎว่าดาวเทียมดังกล่าวจะผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยความจุ 5 GW เมื่อถึงพื้นจะเหลือเพียง 2 GW ตัวอย่างเช่น Krasnoyarsk HPP ให้บริการ 6GW

ดังนั้นความคิดของเขาจึงถูกพิจารณา นับ และวางเฉย เนื่องจากในตอนแรกทุกอย่างขึ้นอยู่กับราคา ค่าใช้จ่ายของโครงการอวกาศในสมัยนั้นพุ่งขึ้นกว่า 1 ล้านล้านดอลลาร์

แต่โชคดีที่วิทยาศาสตร์ไม่หยุดนิ่ง เทคโนโลยีเริ่มดีขึ้นและถูกลง หลายประเทศกำลังพัฒนาสถานีอวกาศพลังงานแสงอาทิตย์อยู่แล้ว แม้ว่าในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 คนเก่งเพียงคนเดียวก็เพียงพอสำหรับการส่งไฟฟ้าแบบไร้สาย

ต้นทุนรวมของโครงการลดลงจากเดิมเหลือ 2.5 หมื่นล้านดอลลาร์ คำถามยังคงอยู่ - เราจะเห็นการใช้งานในอนาคตอันใกล้นี้หรือไม่?

น่าเสียดายที่ไม่มีใครสามารถให้คำตอบที่ชัดเจนแก่คุณได้ การเดิมพันจะเกิดขึ้นในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษนี้เท่านั้น ดังนั้นสำหรับตอนนี้ เรามาพอใจกับเครื่องชาร์จไร้สายสำหรับสมาร์ทโฟนและหวังว่านักวิทยาศาสตร์จะสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ หรือท้ายที่สุด Nikola Tesla คนที่สองจะเกิดบนโลก

เมื่อมันปรากฏขึ้น ไฟฟ้ากระแสสลับดูน่าอัศจรรย์ Nikola Tesla นักประดิษฐ์ที่เก่งกาจได้ศึกษาปัญหาการส่งกระแสไฟฟ้าแบบไร้สายในระยะทางไกลในช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 19 และ 20 จนถึงตอนนี้ ปัญหานี้ยังไม่ได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์ แต่ผลลัพธ์ที่ได้นั้นน่าสนับสนุน

อัลตราซาวนด์สำหรับการถ่ายโอนพลังงาน

คลื่นใดมีพลังงาน รวมทั้งคลื่นเสียงความถี่สูง มีสามวิธีในการส่งไฟฟ้าแบบไร้สาย:

• การส่งพลังงานไฟฟ้าผ่านการแปลงเป็นพลังงานชนิดอื่นในแหล่งกำเนิดและการแปลงกลับเป็นไฟฟ้าในอุปกรณ์รับ
• การสร้างและการใช้ตัวนำไฟฟ้าทางเลือก (ช่องพลาสมา, คอลัมน์ของอากาศที่แตกตัวเป็นไอออน, ฯลฯ );
• การใช้คุณสมบัติการนำไฟฟ้าของธรณีภาคของโลก

วิธีการใช้อัลตราซาวนด์เป็นวิธีแรก ในแหล่งกำเนิดอัลตราซาวนด์ชนิดพิเศษ เมื่อมีการใช้พลังงาน ลำแสงของคลื่นเสียงความถี่สูงจะถูกสร้างขึ้น เมื่อกระทบกับเครื่องรับ พลังงานของคลื่นเสียงจะถูกแปลงเป็นกระแสไฟฟ้า

ระยะการส่งไฟฟ้าสูงสุดโดยไม่ใช้สายไฟคือ 10 เมตร ผลลัพธ์ได้รับในปี 2554 โดยตัวแทนของมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียในระหว่างการนำเสนอในนิทรรศการ "The All Things Digital" วิธีนี้ไม่ถือว่าได้ผลดีเนื่องจากมีข้อบกพร่องหลายประการ ได้แก่ ประสิทธิภาพต่ำ แรงดันไฟฟ้าที่เป็นผลต่ำ และข้อจำกัดด้านความแรงของรังสีอัลตราซาวนด์ตามมาตรฐานสุขอนามัย

การประยุกต์ใช้การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

แม้ว่าคนส่วนใหญ่จะไม่รู้ด้วยซ้ำว่าวิธีนี้ใช้กันมานานมากแล้วตั้งแต่เริ่มใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ หม้อแปลงไฟฟ้ากระแสสลับที่พบมากที่สุดคืออุปกรณ์ส่งพลังงานแบบไร้สายที่ง่ายที่สุด ระยะการส่งสั้นมากเท่านั้น

ขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไม่ได้เชื่อมต่ออยู่ในวงจรเดียว และเมื่อกระแสสลับไหลในขดลวดปฐมภูมิ กระแสไฟฟ้าจะเกิดขึ้นในวงจรทุติยภูมิ การถ่ายโอนพลังงานในกรณีนี้เกิดขึ้นผ่านสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้นวิธีการส่งไฟฟ้าแบบไร้สายนี้จึงใช้การแปลงพลังงานจากรูปแบบหนึ่งไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่ง

อุปกรณ์จำนวนหนึ่งที่ใช้วิธีนี้ได้รับการพัฒนาแล้วและประสบความสำเร็จในการใช้งานในชีวิตประจำวัน เหล่านี้คือเครื่องชาร์จไร้สายสำหรับโทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์อื่นๆ และเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนที่ใช้พลังงานต่ำระหว่างการใช้งาน (กล้องวิดีโอวงจรปิดขนาดกะทัดรัด เซ็นเซอร์ทุกชนิด และแม้แต่ทีวี LCD)

ผู้เชี่ยวชาญหลายคนแย้งว่ายานยนต์ไฟฟ้าในอนาคตจะใช้เทคโนโลยีไร้สายสำหรับชาร์จแบตเตอรี่หรือผลิตกระแสไฟฟ้าเพื่อการเคลื่อนที่ ขดลวดเหนี่ยวนำ (อะนาล็อกของขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลง) จะติดตั้งบนถนน พวกเขาจะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งเมื่อรถแล่นผ่านมัน จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหลในขดลวดรับในตัว การทดลองครั้งแรกได้ดำเนินการไปแล้วและผลลัพธ์ที่ได้ทำให้เกิดการมองโลกในแง่ดี

ข้อดีของวิธีนี้สามารถสังเกตได้:

• ประสิทธิภาพสูงสำหรับระยะทางสั้น ๆ (ตามลำดับหลายเมตร)
• ความเรียบง่ายของการออกแบบและเทคโนโลยีการใช้งานที่เชี่ยวชาญ
• ความปลอดภัยสัมพัทธ์ต่อสุขภาพของมนุษย์

ข้อเสียของวิธีการ - ระยะทางเล็กน้อยที่การถ่ายโอนพลังงานมีประสิทธิภาพ - ลดขอบเขตของไฟฟ้าไร้สายลงอย่างมากตามการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

การใช้ไมโครเวฟที่แตกต่างกัน

วิธีนี้ยังขึ้นอยู่กับการแปลงพลังงานประเภทต่างๆ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูงพิเศษทำหน้าที่เป็นพาหะของพลังงาน วิธีนี้ได้รับการอธิบายครั้งแรกและนำไปใช้จริงในการติดตั้งโดยนักฟิสิกส์และวิศวกรวิทยุชาวญี่ปุ่น Hidetsugu Yagi ในช่วงยี่สิบของศตวรรษที่ผ่านมา ความถี่ของคลื่นวิทยุสำหรับการส่งกระแสไฟฟ้าโดยไม่ใช้สายไฟอยู่ในช่วง 2.4 ถึง 5.8 GHz การติดตั้งทดลองได้รับการทดสอบแล้วและได้รับผลตอบรับในเชิงบวก ซึ่งจะกระจาย Wi-Fi และจ่ายไฟให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนที่ใช้พลังงานต่ำไปพร้อมกัน

ลำแสงเลเซอร์ยังเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า แต่มีคุณสมบัติพิเศษคือการเชื่อมโยงกัน ช่วยลดการสูญเสียพลังงานระหว่างการส่งและเพิ่มประสิทธิภาพ จากข้อดีสามารถสังเกตได้ดังต่อไปนี้:

• ความเป็นไปได้ของการส่งสัญญาณในระยะทางไกล (หลายสิบกิโลเมตรในชั้นบรรยากาศของโลก)
• ความสะดวกและง่ายต่อการติดตั้งสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำ
• การปรากฏตัวของการควบคุมด้วยสายตาของกระบวนการส่งสัญญาณ - ลำแสงเลเซอร์สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

วิธีเลเซอร์ยังมีข้อเสีย ได้แก่ ประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ (45–50%) การสูญเสียพลังงานเนื่องจากปรากฏการณ์ในชั้นบรรยากาศ (ฝน หมอก เมฆฝุ่น) และความจำเป็นในการค้นหาตัวส่งและตัวรับในมุมมอง

ความเข้มของแสงแดดนอกชั้นบรรยากาศโลกนั้นสูงกว่าพื้นผิวโลกหลายสิบเท่า ดังนั้นในอนาคตตามที่นักอนาคตวิทยากล่าวว่าโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์จะตั้งอยู่ในวงโคจรใกล้โลก และในความเห็นของพวกเขาการถ่ายโอนไฟฟ้าสะสมจะดำเนินการโดยไม่มีสายไฟที่มีกระแสไฟฟ้า วิธีการส่งที่คัดลอกการปล่อยฟ้าผ่าจะได้รับการพัฒนาและนำไปใช้ โดยมีการวางแผนที่จะสร้างไอออนไนซ์ในอากาศไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง และการทดลองครั้งแรกในทิศทางนี้ได้ดำเนินการไปแล้ว วิธีนี้ขึ้นอยู่กับการสร้างตัวนำกระแสไฟฟ้าไร้สายทางเลือก

ไฟฟ้าไร้สายที่ได้รับด้วยวิธีนี้จากวงโคจรใกล้โลกนั้นหุนหันพลันแล่น ดังนั้นสำหรับการใช้งานจริง จึงจำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุที่ทรงพลังและราคาไม่แพง และยังจำเป็นต้องพัฒนาวิธีการสำหรับการคายประจุอย่างค่อยเป็นค่อยไป

วิธีที่มีประสิทธิภาพสูงสุด

Planet Earth เป็นตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ ธรณีภาคส่วนใหญ่นำไฟฟ้า ยกเว้นพื้นที่เล็กๆ มีทฤษฎีที่ว่าการส่งพลังงานแบบไร้สายสามารถทำได้ผ่านเปลือกโลก สาระสำคัญคือ:แหล่งที่มาปัจจุบันสัมผัสกับพื้นผิวโลกได้อย่างน่าเชื่อถือกระแสสลับของความถี่ที่แน่นอนไหลจากแหล่งที่มาไปยังเปลือกโลกและกระจายไปทุกทิศทางตัวรับกระแสไฟฟ้าจะถูกวางไว้ที่พื้นในช่วงเวลาหนึ่งซึ่งจะถูกส่งไปยัง ผู้บริโภค

สาระสำคัญของทฤษฎีคือการยอมรับและใช้กระแสของความถี่ที่กำหนดเพียงความถี่เดียว เช่นเดียวกับความถี่ในการรับคลื่นวิทยุในเครื่องรับวิทยุ ดังนั้นในเครื่องรับไฟฟ้าดังกล่าว ความถี่ของกระแสที่ได้รับจะถูกปรับ ในทางทฤษฎี โดยวิธีนี้ จะสามารถส่งกระแสไฟฟ้าในระยะทางที่ไกลมากๆ ได้ ถ้าความถี่ของไฟฟ้ากระแสสลับต่ำ คือไม่กี่เฮิรตซ์

อนาคตของการส่งไฟฟ้าแบบไร้สาย

ในอนาคตอันใกล้นี้ คาดว่าจะมีการแนะนำระบบ PoWiFi ครั้งใหญ่ในชีวิตประจำวัน ซึ่งประกอบด้วยเราเตอร์ที่มีฟังก์ชันส่งกระแสไฟฟ้าได้ไกลหลายสิบเมตร และเครื่องใช้ในครัวเรือนซึ่งใช้พลังงานจากคลื่นวิทยุ ขณะนี้ระบบดังกล่าวกำลังอยู่ในระหว่างการทดสอบอย่างแข็งขันและกำลังเตรียมพร้อมสำหรับการใช้งานอย่างแพร่หลาย ไม่ได้เปิดเผยรายละเอียด แต่ตามข้อมูลที่มีอยู่ "ความสนุก" คือการซิงโครไนซ์สนามแม่เหล็กไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดและตัวรับของไฟฟ้าไร้สาย

ในอนาคตอันไกลโพ้น มีการพิจารณาทางเลือกในการละทิ้งการใช้โรงไฟฟ้าแบบดั้งเดิมในระดับโลก - สถานีพลังงานแสงอาทิตย์จะใช้ในวงโคจรระดับต่ำของโลกที่เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า ไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังพื้นผิวของดาวเคราะห์โดยสันนิษฐานว่าผ่านอากาศที่แตกตัวเป็นไอออนหรือช่องพลาสมา และบนพื้นผิวโลกเอง สายไฟฟ้าแบบเดิมจะหายไป ระบบที่กะทัดรัดและมีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับการส่งกระแสไฟฟ้าผ่านธรณีพิภพจะถูกยึดแทนที่

ในปี พ.ศ. 2511 ผู้เชี่ยวชาญด้านการวิจัยอวกาศชาวอเมริกัน ปีเตอร์ อี. กลาเซอร์ เสนอให้วางแผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ในวงโคจรที่อยู่นิ่งๆ และส่งพลังงานที่พวกเขาสร้างขึ้น (ระดับ 5-10 GW) ไปยังพื้นผิวโลกด้วยลำแสงรังสีไมโครเวฟที่มีความเข้มข้นดี จากนั้นแปลงเป็น ให้เป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงหรือกระแสสลับตามความถี่ทางเทคนิคแล้วจำหน่ายให้แก่ผู้บริโภค

โครงร่างดังกล่าวทำให้สามารถใช้ฟลักซ์เข้มข้นของรังสีดวงอาทิตย์ที่มีอยู่ในวงโคจร geostationary (~ 1.4 กิโลวัตต์/ตร.ม.) และถ่ายโอนพลังงานที่ได้รับไปยังพื้นผิวโลกอย่างต่อเนื่องโดยไม่คำนึงถึงช่วงเวลาของวันและสภาพอากาศ เงื่อนไข. เนื่องจากความเอียงตามธรรมชาติของระนาบเส้นศูนย์สูตรกับระนาบสุริยุปราคาที่มีมุม 23.5 องศา ดาวเทียมที่อยู่ในวงโคจร geostationary จะได้รับแสงสว่างจากฟลักซ์ของรังสีดวงอาทิตย์เกือบตลอดเวลา ยกเว้นช่วงสั้นๆ ใกล้กับช่วงฤดูใบไม้ผลิ และฤดูใบไม้ร่วง equinox เมื่อดาวเทียมดวงนี้ตกลงสู่เงาของโลก ช่วงเวลาเหล่านี้สามารถคาดการณ์ได้อย่างแม่นยำ และโดยรวมแล้วไม่เกิน 1% ของระยะเวลาทั้งหมดของปี

ความถี่ของการสั่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของลำคลื่นไมโครเวฟต้องสอดคล้องกับช่วงที่ได้รับการจัดสรรเพื่อใช้ในอุตสาหกรรม การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ และการแพทย์ หากเลือกความถี่นี้เป็น 2.45 GHz สภาพทางอุตุนิยมวิทยา รวมถึงเมฆหนาและฝนที่ตกหนัก จะมีผลเพียงเล็กน้อยต่อประสิทธิภาพของการส่งกำลัง ย่านความถี่ 5.8 GHz น่าดึงดูดเพราะช่วยให้คุณลดขนาดเสารับและส่งสัญญาณลงได้ อย่างไรก็ตามอิทธิพลของสภาพอากาศที่นี่ต้องมีการศึกษาเพิ่มเติม

ระดับการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไมโครเวฟในปัจจุบันช่วยให้เราสามารถพูดถึงประสิทธิภาพการถ่ายโอนพลังงานที่ค่อนข้างสูงโดยลำแสงไมโครเวฟจากวงโคจร geostationary ไปยังพื้นผิวโลก - ประมาณ 70-75% ในกรณีนี้ เส้นผ่านศูนย์กลางของเสาอากาศส่งสัญญาณมักจะเลือกเป็น 1 กม. และเรคเทนนาภาคพื้นดินจะมีขนาด 10 กม. x 13 กม. สำหรับละติจูด 35 องศา SCES ที่มีระดับกำลังขับ 5 GW มีความหนาแน่นของพลังงานที่แผ่กระจายอยู่ตรงกลางของเสาอากาศส่งสัญญาณที่ 23 กิโลวัตต์/ตร.ม. ที่กึ่งกลางของเสาอากาศรับสัญญาณ - 230 วัตต์/ตร.ม.

ตรวจสอบเครื่องกำเนิดไมโครเวฟโซลิดสเตตและสุญญากาศประเภทต่างๆ สำหรับเสาอากาศส่งสัญญาณ SCES โดยเฉพาะอย่างยิ่ง วิลเลียม บราวน์ แสดงให้เห็นว่าแมกนีตรอนซึ่งเชี่ยวชาญเป็นอย่างดีในอุตสาหกรรมซึ่งออกแบบมาสำหรับเตาไมโครเวฟ ยังสามารถนำมาใช้ในการส่งสัญญาณอาร์เรย์เสาอากาศของ SCES ได้ หากแต่ละแม่เหล็กมีวงจรป้อนกลับเชิงลบในเฟสด้วยความเคารพ ไปยังสัญญาณซิงโครไนซ์ภายนอก (เรียกว่า Magnetron Directional Amplifier - MDA)

การวิจัยที่กระตือรือร้นและเป็นระบบที่สุดในสาขา SCES ดำเนินการโดยประเทศญี่ปุ่น ในปี 1981 ภายใต้การแนะนำของศาสตราจารย์ M. Nagatomo (Makoto Nagatomo) และ S. Sasaki (Susumu Sasaki) การวิจัยเริ่มต้นขึ้นที่สถาบันวิจัยอวกาศแห่งประเทศญี่ปุ่นเพื่อพัฒนา SCES ต้นแบบที่มีระดับพลังงาน 10 MW ซึ่งอาจเป็นได้ สร้างโดยใช้ยานพาหนะเปิดตัวที่มีอยู่ การสร้างต้นแบบดังกล่าวช่วยให้สามารถสะสมประสบการณ์ทางเทคโนโลยีและเตรียมพื้นฐานสำหรับการก่อตัวของระบบเชิงพาณิชย์

โครงการนี้มีชื่อว่า SKES2000 (SPS2000) และได้รับการยอมรับในหลายประเทศทั่วโลก

ในปี 2008 Marin Soljačić ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ถูกปลุกให้ตื่นขึ้นจากการหลับใหลด้วยเสียงบี๊บของโทรศัพท์มือถือ “โทรศัพท์จะไม่หยุดทำงานโดยเรียกร้องให้ฉันชาร์จ” Soljacic กล่าว เหนื่อยจนลุกไม่ขึ้น เขาเริ่มฝันว่าโทรศัพท์เมื่ออยู่ที่บ้านจะเริ่มชาร์จด้วยตัวเอง.

ในปี 2555-2558 วิศวกรของมหาวิทยาลัยวอชิงตันได้พัฒนาเทคโนโลยีที่ช่วยให้สามารถใช้ Wi-Fi เป็นแหล่งพลังงานเพื่อจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์พกพาและอุปกรณ์ชาร์จต่างๆ เทคโนโลยีนี้ได้รับการยอมรับจากนิตยสาร Popular Science ว่าเป็นหนึ่งในนวัตกรรมที่ดีที่สุดของปี 2015 ความแพร่หลายของเทคโนโลยีการรับส่งข้อมูลแบบไร้สายทำให้เกิดการปฏิวัติอย่างแท้จริง และตอนนี้ก็ถึงคราวของการส่งพลังงานแบบไร้สายไปในอากาศ ซึ่งนักพัฒนาจาก University of Washington เรียกว่า PoWiFi (จาก Power Over WiFi)

ในระหว่างขั้นตอนการทดสอบ นักวิจัยสามารถชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและนิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ความจุต่ำได้สำเร็จ ใช้เราเตอร์ Asus RT-AC68U และเซ็นเซอร์หลายตัวที่อยู่ห่างจากเราเตอร์ 8.5 เมตร เซ็นเซอร์เหล่านี้เพียงแค่แปลงพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรงที่มีแรงดันไฟฟ้า 1.8 ถึง 2.4 โวลต์ ซึ่งจำเป็นต่อการจ่ายไฟให้กับไมโครคอนโทรลเลอร์และระบบเซ็นเซอร์ ลักษณะเฉพาะของเทคโนโลยีคือคุณภาพของสัญญาณการทำงานไม่ลดลง แค่รีเฟรชเราเตอร์ก็เพียงพอแล้ว และคุณสามารถใช้งานได้ตามปกติ รวมทั้งจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำ การสาธิตครั้งหนึ่งประสบความสำเร็จในการขับเคลื่อนกล้องวงจรปิดแอบแฝงขนาดเล็กที่มีความละเอียดต่ำซึ่งอยู่ห่างจากเราเตอร์มากกว่า 5 เมตร จากนั้นเครื่องติดตามฟิตเนส Jawbone Up24 ถูกชาร์จเป็น 41% ใช้เวลา 2.5 ชั่วโมง

สำหรับคำถามที่ยุ่งยากเกี่ยวกับสาเหตุที่กระบวนการเหล่านี้ไม่ส่งผลเสียต่อคุณภาพของช่องทางการสื่อสารเครือข่าย นักพัฒนาตอบว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากเราเตอร์ที่กะพริบระหว่างการทำงานจะส่งแพ็กเก็ตพลังงานผ่านช่องทางการถ่ายโอนข้อมูลที่ว่าง พวกเขามาถึงการตัดสินใจนี้เมื่อพบว่าในช่วงเวลาแห่งความเงียบงัน พลังงานจะไหลออกจากระบบ และแท้จริงแล้วพลังงานนั้นสามารถส่งไปยังอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำได้

ในระหว่างการศึกษา ระบบ PoWiFi ถูกวางในบ้าน 6 หลัง และเชิญผู้อยู่อาศัยให้ใช้อินเทอร์เน็ตได้ตามปกติ โหลดหน้าเว็บ ดูการสตรีมวิดีโอ แล้วบอกว่ามีอะไรเปลี่ยนแปลงบ้าง เป็นผลให้ประสิทธิภาพของเครือข่ายไม่เปลี่ยนแปลง แต่อย่างใด นั่นคืออินเทอร์เน็ตใช้งานได้ตามปกติและไม่เห็นตัวเลือกที่เพิ่มเข้ามา และนี่เป็นเพียงการทดสอบครั้งแรก เมื่อมีการรวบรวมพลังงานผ่าน Wi-Fi จำนวนค่อนข้างน้อย.

ในอนาคต เทคโนโลยี PoWiFi อาจใช้กับเซ็นเซอร์พลังงานที่ติดตั้งในเครื่องใช้ในครัวเรือนและอุปกรณ์ทางการทหาร เพื่อควบคุมอุปกรณ์เหล่านั้นแบบไร้สายและดำเนินการชาร์จ/ชาร์จแบตเตอรี่ระยะไกล

ความเกี่ยวข้องคือการถ่ายโอนพลังงานสำหรับ UAV (ส่วนใหญ่แล้วใช้เทคโนโลยี PoWiMax หรือจากเรดาร์ของเครื่องบินบรรทุก):

สำหรับ UAV ค่าลบจากกฎกำลังสองผกผัน (เสาอากาศเปล่งคลื่นแบบไอโซโทรป) จะ "ชดเชย" บางส่วนสำหรับความกว้างลำแสงของเสาอากาศและรูปแบบการแผ่รังสี:

ท้ายที่สุดแล้ว เรดาร์ LA ในแรงกระตุ้นสามารถผลิตพลังงาน EMP ได้ต่ำกว่า 17 กิโลวัตต์

นี่ไม่ใช่การเชื่อมต่อเซลลูลาร์ - โดยที่เซลล์ต้องมีการเชื่อมต่อแบบ 360 องศากับองค์ประกอบปลายทาง
มารูปแบบนี้กันเถอะ:
เรือบรรทุกเครื่องบิน (สำหรับ Perdix) คือ F-18 มี (ตอนนี้) เรดาร์ AN / APG-65:


กำลังแผ่เฉลี่ยสูงสุด 12000 W

หรือในอนาคตจะมี AN/APG-79 AESA:


ในแรงกระตุ้นควรให้พลังงาน EMP ต่ำกว่า 15 กิโลวัตต์

ซึ่งเพียงพอที่จะยืดอายุการใช้งานของ Perdix Micro-Drones จากปัจจุบัน 20 นาทีเป็นหนึ่งชั่วโมงหรือมากกว่านั้น

เป็นไปได้มากว่าจะใช้โดรนระดับกลาง Perdix Middle ซึ่งเรดาร์ของเครื่องบินรบฉายรังสีในระยะที่เพียงพอ และจะ "กระจาย" พลังงานให้กับน้องชาย Perdix Micro-Drones ผ่าน PoWiFi / PoWiMax พร้อมกัน แลกเปลี่ยนข้อมูลกับพวกเขา (บิน-บิน, ภารกิจเป้าหมาย, การประสานฝูง)

บางทีเร็ว ๆ นี้จะมาถึงการชาร์จโทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์มือถืออื่น ๆ ที่อยู่ในช่วงของ Wi-Fi, Wi-Max หรือ 5G?

Afterword: 10-20 ปี หลังจากที่มีการนำเครื่องปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจำนวนมากเข้ามาใช้ในชีวิตประจำวันอย่างแพร่หลาย (โทรศัพท์มือถือ เตาไมโครเวฟ คอมพิวเตอร์ WiFi เครื่องมือ Blu ฯลฯ) จู่ๆ แมลงสาบในเมืองใหญ่ก็กลายเป็นของหายาก! ตอนนี้แมลงสาบเป็นแมลงที่พบได้ในสวนสัตว์เท่านั้น จู่ๆพวกเขาก็หายไปจากบ้านที่พวกเขาเคยรักมาก

แมลงสาบคาร์ล!
สัตว์ประหลาดเหล่านี้ซึ่งเป็นผู้นำของรายการ "สิ่งมีชีวิตที่ทนต่อรังสี" ยอมจำนนอย่างไร้ยางอาย!
อ้างอิง
LD 50 - ปริมาณเฉลี่ยที่ทำให้เสียชีวิต นั่นคือ ปริมาณที่ฆ่าสิ่งมีชีวิตครึ่งหนึ่งในการทดลอง LD 100 - ปริมาณที่ทำให้ตายได้ฆ่าสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในการทดลอง

ใครต่อแถว?

ระดับรังสีที่อนุญาตจากสถานีฐานเคลื่อนที่ (900 และ 1800 MHz ซึ่งเป็นระดับรวมจากทุกแหล่ง) ในเขตที่อยู่อาศัยสุขาภิบาลในบางประเทศแตกต่างกันอย่างชัดเจน:
ยูเครน: 2.5 µW/ซม.² (มาตรฐานสุขอนามัยที่เข้มงวดที่สุดในยุโรป)
รัสเซีย ฮังการี: 10 µW/ตร.ซม.
มอสโก: 2.0 µW/ซม.² (บรรทัดฐานมีอยู่จนถึงสิ้นปี 2552)
สหรัฐอเมริกา, กลุ่มประเทศสแกนดิเนเวีย: 100 µW/cm²
ระดับที่อนุญาตชั่วคราว (TDL) จากวิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่ (MRT) สำหรับผู้ใช้วิทยุโทรศัพท์ในสหพันธรัฐรัสเซียกำหนดไว้ที่ 10 μW / cm² (ส่วนที่ IV - ข้อกำหนดด้านสุขอนามัยสำหรับสถานีวิทยุเคลื่อนที่ทางบก SanPiN 2.1.8 / 2.2.4.1190-03 " ข้อกำหนดด้านสุขอนามัยสำหรับการจัดวางและวิธีการใช้งานของวิทยุสื่อสารเคลื่อนที่ทางบก)
ในสหรัฐอเมริกา ใบรับรองนี้ออกโดย Federal Communications Commission (FCC) สำหรับอุปกรณ์เซลลูลาร์ที่มีระดับ SAR สูงสุดไม่เกิน 1.6 วัตต์/กก. (ยิ่งไปกว่านั้น พลังงานรังสีที่ดูดกลืนยังลดลงเหลือ 1 กรัมของเนื้อเยื่อมนุษย์)
ในยุโรป ตามคำสั่งระหว่างประเทศของคณะกรรมาธิการว่าด้วยการป้องกันรังสีที่ไม่ก่อตัวเป็นไอออน (ICNIRP) ค่า SAR ของโทรศัพท์มือถือไม่ควรเกิน 2 วัตต์/กก. (ด้วยพลังการแผ่รังสีที่ดูดกลืนให้กับเนื้อเยื่อของมนุษย์ 10 กรัม)
เมื่อไม่นานมานี้ ในสหราชอาณาจักร ระดับ 10 วัตต์/กก. ถือเป็นระดับ SAR ที่ปลอดภัย รูปแบบที่คล้ายกันนี้ถูกพบในประเทศอื่นๆ เช่นกัน
ค่า SAR สูงสุดที่ยอมรับในมาตรฐาน (1.6 วัตต์/กก.) ไม่สามารถระบุได้อย่างปลอดภัยว่าเป็นมาตรฐาน "แข็ง" หรือ "อ่อน"
มาตรฐานสำหรับการกำหนดค่า SAR ที่นำมาใช้ทั้งในสหรัฐอเมริกาและในยุโรป (กฎระเบียบทั้งหมดของรังสีไมโครเวฟจากโทรศัพท์มือถือซึ่งเรากำลังพูดถึงนั้นขึ้นอยู่กับผลกระทบทางความร้อนเท่านั้นซึ่งเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่เนื้อเยื่อของอวัยวะของมนุษย์ ).
เติมความโกลาหล
ยายังไม่ได้ให้คำตอบที่ชัดเจนสำหรับคำถาม: มือถือ / WiFi เป็นอันตรายหรือไม่และเท่าไหร่?
แล้วการส่งไฟฟ้าแบบไร้สายด้วยเทคโนโลยีไมโครเวฟล่ะ?
ที่นี่กำลังไม่ใช่วัตต์และไมล์ของวัตต์ แต่เป็นกิโลวัตต์แล้ว ...

บันทึก:สถานีฐาน WiMAX ทั่วไปส่งสัญญาณที่ประมาณ +43 dBm (20 W) ในขณะที่สถานีเคลื่อนที่โดยทั่วไปส่งสัญญาณที่ +23 dBm (200 mW)

แท็ก:

• ไฟฟ้า
• ไมโครเวฟ
• ไวไฟ
• ลูกกระจ๊อก
• ยูเอวี

เพิ่มแท็ก

นี่เป็นวงจรง่าย ๆ ที่สามารถจ่ายไฟให้กับหลอดไฟโดยไม่ต้องใช้สายไฟในระยะเกือบ 2.5 ซม.! วงจรนี้ทำหน้าที่เป็นทั้งตัวแปลงบูสต์และตัวส่งและตัวรับพลังงานแบบไร้สาย มันง่ายมากที่จะทำและถ้าสมบูรณ์แบบก็สามารถนำมาใช้ได้หลากหลายวิธี เริ่มกันเลย!

ขั้นตอนที่ 1 วัสดุและเครื่องมือที่จำเป็น

1. ทรานซิสเตอร์ NPN ฉันใช้ 2N3904 แต่คุณสามารถใช้ทรานซิสเตอร์ NPN ใดก็ได้เช่น BC337, BC547 เป็นต้น (ทรานซิสเตอร์ PNP ทุกตัวจะทำงานได้ แต่ระวังขั้วของการเชื่อมต่อด้วย)
2. ลวดม้วนหรือฉนวน ลวดประมาณ 3-4 เมตรก็เพียงพอแล้ว (สายม้วนแค่สายทองแดงที่มีฉนวนเคลือบบางมาก) สายไฟจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่จะใช้งานได้ เช่น หม้อแปลง ลำโพง มอเตอร์ รีเลย์ ฯลฯ
3. ตัวต้านทานที่มีความต้านทาน 1 kOhm ตัวต้านทานนี้จะใช้เพื่อป้องกันทรานซิสเตอร์จากการไหม้ในกรณีที่โอเวอร์โหลดหรือความร้อนสูงเกินไป คุณสามารถใช้ค่าความต้านทานที่สูงขึ้นได้ถึง 4-5 kΩ เป็นไปได้ที่จะไม่ใช้ตัวต้านทาน แต่มีความเสี่ยงที่แบตเตอรี่จะหมดเร็วขึ้น
4. ไดโอดเปล่งแสง. ฉันใช้ LED สีขาวสว่างพิเศษ 2 มม. คุณสามารถใช้ LED ใดก็ได้ ในความเป็นจริงแล้ว จุดประสงค์ของ LED ในที่นี้คือเพื่อแสดงความสมบูรณ์ของวงจรเท่านั้น
5. แบตเตอรี่ขนาด AA 1.5 โวลท์ (อย่าใช้แบตเตอรี่ไฟฟ้าแรงสูง เว้นแต่คุณต้องการทำให้ทรานซิสเตอร์เสียหาย)

เครื่องมือที่จำเป็น:

1) กรรไกรหรือมีด

2) หัวแร้ง (อุปกรณ์เสริม) หากคุณไม่มีหัวแร้ง คุณสามารถบิดสายไฟได้ ฉันทำสิ่งนี้เมื่อฉันไม่มีหัวแร้ง หากคุณต้องการทดลองวงจรโดยไม่ต้องบัดกรี เรายินดีเป็นอย่างยิ่ง

3) ไฟแช็ก (อุปกรณ์เสริม) เราจะใช้ไฟแช็กเผาฉนวนที่สายไฟแล้วใช้กรรไกรหรือมีดขูดฉนวนที่เหลือออก

ขั้นตอนที่ 2: ดูวิดีโอเพื่อดูวิธีการ

ขั้นตอนที่ 3: ทำซ้ำขั้นตอนทั้งหมดโดยย่อ

ก่อนอื่นคุณต้องนำสายไฟและทำขดลวดโดยการพัน 30 รอบรอบวัตถุทรงกระบอกกลม เรียกขดลวดนี้ว่า A ด้วยวัตถุทรงกลมเดียวกัน เริ่มสร้างขดลวดที่สอง หลังจากหมุนรอบที่ 15 ให้สร้างสาขาในรูปแบบของการวนซ้ำจากเส้นลวดแล้วหมุนอีก 15 รอบบนขดลวด ตอนนี้คุณมีขดลวดที่มีปลายสองด้านและกิ่งเดียว เรียกขดลวดนี้ว่า B. ผูกปมที่ปลายสายเพื่อไม่ให้คลายออกเอง เผาฉนวนที่ปลายสายและที่กิ่งของขดทั้งสอง คุณยังสามารถใช้กรรไกรหรือมีดเพื่อปอกฉนวนได้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเส้นผ่านศูนย์กลางและจำนวนรอบของขดลวดทั้งสองเท่ากัน!

สร้างเครื่องส่งสัญญาณ: นำทรานซิสเตอร์มาวางโดยให้ด้านเรียบหันขึ้นและหันเข้าหาคุณ พินทางด้านซ้ายจะเชื่อมต่อกับอิมิตเตอร์ พินตรงกลางจะเป็นพินฐาน และพินทางขวาจะเชื่อมต่อกับคอลเลกเตอร์ ใช้ตัวต้านทานและต่อปลายด้านหนึ่งเข้ากับขั้วฐานของทรานซิสเตอร์ ใช้ปลายอีกด้านของตัวต้านทานและต่อเข้ากับปลายด้านหนึ่ง (ไม่ใช่ก๊อก) ของคอยล์ B ใช้ปลายอีกด้านของคอยล์ B แล้วต่อเข้ากับตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ หากต้องการ คุณสามารถต่อลวดเส้นเล็กๆ กับอิมิตเตอร์ของทรานซิสเตอร์ได้ (ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นส่วนขยายของอิมิตเตอร์)

ตั้งค่าเครื่องรับ ในการสร้างเครื่องรับ ให้ใช้คอยล์ A และต่อปลายเข้ากับพินต่างๆ บน LED ของคุณ

คุณมีพิมพ์เขียวแล้ว!

ขั้นตอนที่ 4: แผนผังไดอะแกรม

ที่นี่เราเห็นแผนผังของการเชื่อมต่อของเรา หากคุณไม่ทราบสัญลักษณ์บางอย่างบนไดอะแกรม ไม่ต้องกังวล รูปภาพต่อไปนี้แสดงทุกอย่าง

ขั้นตอนที่ 5 การวาดการเชื่อมต่อวงจร

ที่นี่เราจะเห็นภาพวาดอธิบายการเชื่อมต่อของวงจรของเรา

ขั้นตอนที่ 6 การใช้โครงร่าง

เพียงใช้สาขาของคอยล์ B และต่อเข้ากับปลายด้านบวกของแบตเตอรี่ ต่อขั้วลบของแบตเตอรี่เข้ากับอิมิตเตอร์ของทรานซิสเตอร์ ตอนนี้ถ้าคุณนำขดลวด LED ไปใกล้กับขดลวด B ไฟ LED จะสว่างขึ้น!

ขั้นตอนที่ 7 สิ่งนี้อธิบายทางวิทยาศาสตร์ได้อย่างไร

(ผมจะพยายามอธิบายวิทยาศาสตร์ของปรากฏการณ์นี้ด้วยคำง่ายๆ และการเปรียบเทียบ และผมรู้ว่าผมผิดได้ เพื่ออธิบายปรากฏการณ์นี้อย่างถูกต้อง ผมจะต้องลงรายละเอียดทั้งหมด ซึ่งผมไม่สามารถ ต้องทำดังนั้นฉันแค่ต้องการสรุปการเปรียบเทียบเพื่ออธิบายโครงร่าง)

วงจรเครื่องส่งสัญญาณที่เราเพิ่งสร้างคือวงจรออสซิลเลเตอร์ คุณอาจเคยได้ยินสิ่งที่เรียกว่าวงจร Joule Thief และมีความคล้ายคลึงกับวงจรที่เราสร้างขึ้นอย่างเห็นได้ชัด วงจร Joule Thief ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ 1.5 โวลต์ จ่ายไฟออกที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า แต่มีระยะห่างระหว่างกันหลายพัน LED ต้องการเพียง 3 โวลต์ในการสว่าง แต่ในวงจรนี้อาจสว่างขึ้นด้วยแบตเตอรี่ 1.5 โวลต์ ดังนั้นวงจร Joule Thief จึงเรียกว่าตัวแปลงเพิ่มแรงดันและเป็นตัวปล่อย วงจรที่เราสร้างขึ้นยังเป็นอิมิตเตอร์และตัวแปลงเพิ่มแรงดัน แต่คำถามอาจเกิดขึ้น: "จะจุดไฟ LED จากระยะไกลได้อย่างไร" นี่เป็นเพราะการเหนี่ยวนำ ในการทำเช่นนี้คุณสามารถใช้หม้อแปลงไฟฟ้าได้ หม้อแปลงมาตรฐานมีแกนทั้งสองด้าน สมมติว่าลวดแต่ละด้านของหม้อแปลงมีขนาดเท่ากัน เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดหนึ่งขดลวด ขดลวดของหม้อแปลงจะกลายเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า หากกระแสสลับไหลผ่านขดลวด ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าจะเกิดขึ้นตามไซน์ไซด์ ดังนั้นเมื่อกระแสสลับไหลผ่านขดลวด ลวดจะมีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า และจะสูญเสียแม่เหล็กไฟฟ้าอีกครั้งเมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลง ขดลวดกลายเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าแล้วสูญเสียคุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้าไปด้วยความเร็วเดียวกับที่แม่เหล็กเคลื่อนที่ออกจากขดลวดที่สอง เมื่อแม่เหล็กเคลื่อนที่ผ่านขดลวดอย่างรวดเร็ว กระแสไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้น ดังนั้นแรงดันการสั่นของขดลวดหนึ่งบนหม้อแปลงจะเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าในขดลวดอีกขดลวดหนึ่ง และไฟฟ้าจะถูกถ่ายโอนจากขดลวดหนึ่งไปยังอีกขดลวดหนึ่งโดยไม่ต้องใช้สายไฟ ในวงจรของเรา แกนของขดลวดเป็นอากาศ และแรงดันไฟ AC ผ่านขดลวดที่ 1 จึงทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าในขดลวดที่ 2 และหลอดไฟสว่าง!!

ขั้นตอนที่ 8 ประโยชน์และคำแนะนำสำหรับการปรับปรุง

ดังนั้นในวงจรของเรา เราแค่ใช้ LED เพื่อแสดงผลของวงจร แต่เราทำได้มากกว่านี้! วงจรรับสัญญาณรับไฟฟ้าจากไฟฟ้ากระแสสลับ ดังนั้นเราสามารถใช้มันเพื่อทำให้หลอดฟลูออเรสเซนต์สว่างขึ้นได้! นอกจากนี้ ด้วยแผนของเรา คุณสามารถเล่นมายากลที่น่าสนใจ ของขวัญตลกๆ ฯลฯ เพื่อให้ได้ผลลัพธ์สูงสุด คุณสามารถทดลองกับเส้นผ่านศูนย์กลางของขดลวดและจำนวนรอบของขดลวด คุณยังสามารถลองทำให้ขดลวดแบนลงและดูว่าเกิดอะไรขึ้น! ความเป็นไปได้ไม่มีที่สิ้นสุด!!

ขั้นตอนที่ 9 เหตุผลที่โครงร่างอาจไม่ทำงาน

ปัญหาที่คุณอาจพบและวิธีแก้ไข:

1. ทรานซิสเตอร์ร้อนเกินไป!

วิธีแก้ไข: คุณใช้ตัวต้านทานที่มีขนาดเหมาะสมหรือไม่ ฉันไม่ได้ใช้ตัวต้านทานในครั้งแรกและทรานซิสเตอร์เริ่มมีควัน หากไม่ได้ผล ให้ลองใช้การหดตัวด้วยความร้อนหรือใช้ทรานซิสเตอร์เกรดที่สูงขึ้น

1. ไฟ LED ดับ!

วิธีแก้ไข: อาจมีหลายสาเหตุ ก่อนอื่น ตรวจสอบการเชื่อมต่อทั้งหมด ฉันเปลี่ยนฐานและตัวสะสมในการเชื่อมต่อโดยไม่ได้ตั้งใจ และมันกลายเป็นปัญหาใหญ่สำหรับฉัน ดังนั้น ตรวจสอบการเชื่อมต่อทั้งหมดก่อน หากคุณมีอุปกรณ์ เช่น มัลติมิเตอร์ คุณสามารถใช้อุปกรณ์นั้นเพื่อตรวจสอบการเชื่อมต่อทั้งหมดได้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขดลวดทั้งสองมีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากัน ตรวจสอบว่ามีไฟฟ้าลัดวงจรในเครือข่ายของคุณหรือไม่

ฉันไม่ทราบถึงปัญหาอื่นๆ แต่ถ้าคุณยังเจอพวกเขาอยู่ แจ้งให้เราทราบ! ฉันจะพยายามช่วยทุกวิถีทางที่ทำได้ นอกจากนี้ ฉันเป็นนักเรียนเกรด 9 และความรู้ทางวิทยาศาสตร์ของฉันมีจำกัดมาก ดังนั้นหากคุณพบข้อผิดพลาดในตัวฉัน โปรดแจ้งให้เราทราบ คำแนะนำสำหรับการปรับปรุงยินดีเป็นอย่างยิ่ง โชคดีกับโครงการของคุณ!