Dasar-dasar Pengisian Nirkabel

Wireless Power Transmission (WPT) memberi kita kesempatan untuk menyingkirkan tirani kabel listrik. Teknologi ini sekarang menembus semua jenis perangkat dan sistem. Mari kita lihat dia!

Cara nirkabel

Sebagian besar bangunan perumahan dan komersial modern ditenagai oleh jaringan listrik. arus bolak-balik. Pembangkit listrik menghasilkan listrik AC, yang dikirim ke rumah dan kantor menggunakan saluran transmisi tegangan tinggi dan transformator step-down.

Listrik disuplai ke papan tombol, lalu kabel listrik menyalurkan listrik ke peralatan dan perangkat yang kita gunakan setiap hari: lampu, peralatan dapur, pengisi daya, dan sebagainya.

Semua komponen distandarisasi. Perangkat apa pun yang diberi peringkat untuk arus dan tegangan standar akan berfungsi dari outlet mana pun di seluruh negeri. Meskipun standar negara lain dan berbeda satu sama lain, khususnya sistem listrik perangkat apa pun akan berfungsi asalkan standar sistem ini dipatuhi.

Kabel di sini, kabel di sana... Sebagian besar perangkat listrik kita memiliki kabel listrik AC.

Teknologi transmisi daya nirkabel

Wireless Power Transmission (WPT) memungkinkan daya diterapkan melalui celah udara tanpa memerlukan kabel listrik. Transmisi daya nirkabel dapat memberikan daya AC ke baterai atau perangkat yang kompatibel tanpa konektor atau kabel fisik. Transmisi nirkabel energi listrik dapat mengisi daya ponsel dan komputer tablet, kendaraan udara tak berawak, mobil dan peralatan transportasi lainnya. Bahkan bisa memungkinkan untuk mengirimkan listrik secara nirkabel dari panel surya di luar angkasa.

Transmisi nirkabel energi listrik dimulai perkembangan cepat di daerah elektronik konsumen, mengganti pengisi daya berkabel. CES 2017 akan memamerkan banyak perangkat yang menggunakan transmisi daya nirkabel.

Namun, konsep transmisi nirkabel energi listrik berasal sekitar tahun 1890-an. Nikola Tesla di laboratoriumnya di Colorado Springs dapat menyala tanpa kabel bolam, menggunakan induksi elektrodinamik (digunakan dalam transformator resonansi).

Tiga bola lampu dinyalakan, ditempatkan 60 kaki (18 meter) dari sumber listrik, dan demonstrasi itu didokumentasikan. Tesla punya rencana besar, dia berharap menara Wardenclyffe miliknya, yang terletak di Long Island, akan mentransmisikan energi listrik secara nirkabel melintasi Samudra Atlantik. Hal ini tidak pernah terjadi karena berbagai masalah, termasuk pendanaan dan waktu.

Transmisi nirkabel energi listrik menggunakan medan yang diciptakan oleh partikel bermuatan untuk membawa energi melintasi celah udara antara pemancar dan penerima. Celah udara dihubung pendek dengan mengubah energi listrik menjadi bentuk yang dapat ditransfer melalui udara. Energi listrik diubah menjadi medan bolak-balik, ditransmisikan melalui udara, dan kemudian diubah oleh penerima menjadi energi yang dapat digunakan listrik. Tergantung pada daya dan jarak, energi listrik dapat secara efisien ditransmisikan melalui medan listrik, medan magnet, atau gelombang elektromagnetik seperti gelombang radio, radiasi gelombang mikro, atau bahkan cahaya.

PADA tabel berikut berbagai teknologi terdaftar transmisi nirkabel energi listrik, serta bentuk-bentuk transmisi energi.

Pengisian daya Qi, standar terbuka untuk pengisian daya nirkabel

Sementara beberapa perusahaan yang menjanjikan transmisi daya nirkabel masih mengerjakan produk mereka, standar pengisian Qi (diucapkan "qi") sudah ada, dan perangkat yang menggunakannya sudah tersedia. Wireless Power Consortium (WPC), yang didirikan pada tahun 2008, mengembangkan standar Qi untuk pengisian daya baterai. Standar ini mendukung teknologi pengisian induktif dan resonansi.

Dalam pengisian induktif, energi listrik ditransfer antara induktor di pemancar dan penerima yang terletak pada jarak dekat. Sistem induktif mengharuskan induktor berada dalam jarak dekat dan selaras satu sama lain; perangkat biasanya bersentuhan langsung dengan bantalan pengisi daya. Pengisian resonansi tidak memerlukan penyelarasan yang cermat, dan pengisi daya dapat mendeteksi dan mengisi daya perangkat hingga jarak 45mm; sehingga pengisi daya resonansi dapat dibangun ke dalam furnitur atau ditempatkan di antara rak.

Kehadiran logo Qi berarti perangkat tersebut terdaftar dan disertifikasi oleh Konsorsium Energi Elektromagnetik Nirkabel WPC.

Pada awal Qi, pengisian daya memiliki daya yang kecil, sekitar 5 watt. Smartphone pertama yang menggunakan pengisian daya Qi muncul pada tahun 2011. Pada tahun 2015, daya pengisian Qi meningkat menjadi 15W, yang memungkinkan pengisian cepat perangkat.

Gambar berikut dari Texas Instruments menunjukkan apa yang dicakup oleh standar Qi.

Hanya perangkat yang terdaftar dalam database pendaftaran Qi yang dapat dijamin kompatibel dengan Qi. Saat ini berisi lebih dari 700 produk. Penting untuk dipahami bahwa produk berlogo Qi telah diuji dan disertifikasi; dan medan magnet yang digunakan oleh perangkat ini tidak akan menyebabkan masalah untuk perangkat sensitif seperti ponsel atau ePassports. Perangkat terdaftar akan dijamin berfungsi dengan pengisi daya terdaftar.

Fisika transmisi nirkabel energi listrik

Transmisi nirkabel energi listrik untuk perangkat rumah tangga adalah teknologi baru, tetapi prinsip-prinsip yang mendasarinya telah dikenal sejak lama. Di mana listrik dan magnet terlibat, persamaan Maxwell masih diatur, dan pemancar mengirim energi ke penerima dengan cara yang sama seperti dalam bentuk lain. komunikasi nirkabel. Namun, transmisi nirkabel listrik berbeda dari mereka dalam tujuan utama, yaitu transmisi energi itu sendiri, dan bukan informasi yang dikodekan di dalamnya.

Medan elektromagnetik yang terlibat dalam transmisi nirkabel energi listrik bisa sangat kuat dan oleh karena itu keselamatan manusia harus diperhitungkan. Dampak radiasi elektromagnetik dapat menyebabkan masalah, dan ada juga kemungkinan bahwa medan yang dihasilkan oleh pemancar energi listrik dapat mengganggu pengoperasian perangkat medis yang dapat dikenakan atau ditanamkan.

Pemancar dan penerima dibangun ke dalam perangkat untuk transmisi nirkabel energi listrik dengan cara yang sama seperti baterai yang akan diisi oleh mereka. Skema konversi yang sebenarnya akan tergantung pada teknologi yang digunakan. Selain transmisi daya itu sendiri, sistem WPT harus menyediakan komunikasi antara pemancar dan penerima. Ini memastikan bahwa penerima dapat memberi tahu pengisi daya bahwa baterai terisi penuh. Komunikasi juga memungkinkan pemancar mendeteksi dan mengidentifikasi penerima untuk menyesuaikan jumlah daya yang dikirim ke beban, serta memantau suhu baterai, misalnya.

Dalam transmisi nirkabel energi listrik, pilihan konsep medan dekat atau medan jauh penting. Teknologi transmisi, jumlah daya yang dapat ditransmisikan, dan persyaratan jarak mempengaruhi apakah suatu sistem akan menggunakan radiasi medan dekat atau radiasi medan jauh.

Titik di mana jarak dari antena secara signifikan kurang dari satu panjang gelombang berada di medan dekat. Energi di zona dekat adalah nonradiatif, dan osilasi medan magnet dan listrik tidak tergantung satu sama lain. Kopling kapasitif (listrik) dan induktif (magnetik) dapat digunakan untuk mentransfer daya ke penerima yang terletak di dekat bidang pemancar.

Titik-titik yang jaraknya dari antena lebih besar dari sekitar dua panjang gelombang berada di zona jauh (ada daerah transisi antara zona dekat dan jauh). Energi di medan jauh ditransmisikan dalam bentuk radiasi elektromagnetik konvensional. Perpindahan energi di medan jauh disebut juga pancaran energi. Contoh transmisi medan jauh adalah sistem yang menggunakan laser berdaya tinggi atau gelombang mikro untuk mengirimkan energi jarak jauh.

Di mana transmisi daya nirkabel (WPT) bekerja?

Semua teknologi WPT saat ini sedang dalam penelitian aktif, sebagian besar berfokus pada memaksimalkan efisiensi transfer daya dan meneliti teknologi untuk kopling resonansi magnetik. Selain itu, yang paling ambisius adalah ide untuk melengkapi WPT dengan sistem kamar di mana seseorang akan berada, dan perangkat yang dikenakannya akan diisi secara otomatis.

Secara global, bus listrik menjadi norma; ada rencana untuk memperkenalkan pengisian nirkabel untuk bus bertingkat ikonik di London dengan cara yang mirip dengan sistem bus di Korea Selatan, negara bagian Utah di AS, dan Jerman.

Sistem eksperimental untuk drone bertenaga nirkabel telah didemonstrasikan. Dan, seperti disebutkan sebelumnya, penelitian dan pengembangan saat ini difokuskan pada prospek pemenuhan sebagian kebutuhan energi Bumi melalui penggunaan transmisi daya nirkabel dan panel surya yang terletak di luar angkasa.

WPT bekerja di mana-mana!

Kesimpulan

Sementara impian Tesla untuk mentransmisikan daya secara nirkabel ke konsumen mana pun masih jauh dari kenyataan, sejumlah besar perangkat dan sistem menggunakan beberapa bentuk transmisi daya nirkabel saat ini. Dari sikat gigi hingga ponsel, dari mobil pribadi sebelum transportasi umum, ada banyak aplikasi untuk transmisi nirkabel energi listrik.

Transmisi nirkabel untuk menghantarkan listrik memiliki kemampuan untuk memberikan kemajuan besar dalam industri dan aplikasi yang bergantung pada kontak fisik konektor. Ini, pada gilirannya, dapat menjadi tidak dapat diandalkan dan menyebabkan kegagalan. Transmisi listrik nirkabel pertama kali ditunjukkan oleh Nikola Tesla pada tahun 1890-an. Namun, baru dalam dekade terakhir teknologi telah digunakan sampai pada titik di mana ia menawarkan manfaat nyata dan nyata untuk aplikasi dunia nyata. Secara khusus, pengembangan sistem daya nirkabel yang beresonansi untuk pasar elektronik konsumen telah menunjukkan bahwa pengisian daya induktif membawa tingkat kenyamanan baru ke jutaan perangkat sehari-hari.

Kekuasaan yang dimaksud secara luas dikenal dengan banyak istilah. Termasuk transmisi induktif, kopling, resonansi jaringan nirkabel dan tegangan keluaran yang sama. Masing-masing kondisi ini pada dasarnya menggambarkan proses fundamental yang sama. Transmisi nirkabel listrik atau daya dari sumber listrik ke tegangan beban tanpa konektor melalui celah udara. Dasarnya adalah dua kumparan - pemancar dan penerima. Yang pertama bersemangat dengan arus bolak-balik untuk menghasilkan Medan gaya, yang, pada gilirannya, menginduksi tegangan di detik.

Bagaimana sistem yang dimaksud bekerja

Dasar-dasar daya nirkabel melibatkan pendistribusian daya dari pemancar ke penerima melalui medan magnet yang berosilasi. Untuk mencapai hal ini, arus searah yang disuplai oleh catu daya diubah menjadi arus bolak-balik frekuensi tinggi. Dengan elektronik yang dirancang khusus dibangun ke dalam pemancar. Arus bolak-balik mengaktifkan kumparan kawat tembaga di dispenser, yang menghasilkan medan magnet. Ketika belitan (penerima) kedua ditempatkan di dekat. Medan magnet dapat menginduksi arus bolak-balik pada kumparan penerima. Elektronik di perangkat pertama kemudian mengubah AC kembali ke DC, yang menjadi input daya.

Skema transmisi daya nirkabel

Tegangan "listrik" diubah menjadi sinyal AC, yang kemudian dikirim ke koil pemancar melalui sirkuit elektronik. Mengalir melalui belitan distributor, menginduksi medan magnet. Ini, pada gilirannya, dapat menyebar ke koil penerima, yang relatif dekat. Medan magnet kemudian menghasilkan arus yang mengalir melalui belitan perangkat penerima. Proses di mana energi didistribusikan antara koil pemancar dan penerima juga disebut sebagai kopling magnetik atau resonansi. Dan itu dicapai dengan bantuan kedua belitan yang beroperasi pada frekuensi yang sama. Arus yang mengalir pada koil penerima diubah menjadi DC oleh rangkaian penerima. Kemudian dapat digunakan untuk menyalakan perangkat.

Apa yang dimaksud dengan resonansi

Jarak di mana energi (atau daya) dapat ditransmisikan meningkat jika kumparan pemancar dan penerima beresonansi pada frekuensi yang sama. Sama seperti garpu tala yang berosilasi pada ketinggian tertentu dan dapat mencapai amplitudo maksimumnya. Ini mengacu pada frekuensi di mana suatu objek secara alami bergetar.

Manfaat Transmisi Nirkabel

Apa saja manfaatnya? Kelebihan:

• mengurangi biaya yang terkait dengan pemeliharaan konektor langsung (misalnya, dalam cincin slip industri tradisional);
• kenyamanan yang lebih besar untuk pengisian konvensional perangkat elektronik;
• transmisi aman ke aplikasi yang harus tetap tertutup rapat;
• elektronik dapat sepenuhnya disembunyikan, yang mengurangi risiko korosi karena unsur-unsur seperti oksigen dan air;
• catu daya yang andal dan konsisten untuk peralatan industri yang sangat bergerak dan berputar;
• menyediakan transmisi daya yang andal ke sistem kritis di lingkungan basah, kotor, dan bergerak.

Terlepas dari aplikasinya, menghilangkan koneksi fisik memberikan sejumlah keunggulan dibandingkan konektor daya kabel tradisional.

Efisiensi transfer energi yang dipertimbangkan

Efisiensi keseluruhan sistem tenaga nirkabel adalah yang paling faktor penting dalam menentukan kinerjanya. Efisiensi sistem mengukur jumlah daya yang ditransfer antara sumber daya (yaitu stopkontak) dan perangkat penerima. Ini, pada gilirannya, menentukan aspek-aspek seperti kecepatan pengisian dan jangkauan propagasi.

Sistem komunikasi nirkabel bervariasi dalam tingkat efisiensinya berdasarkan faktor-faktor seperti konfigurasi dan desain kumparan, jarak transmisi. Perangkat yang kurang efisien akan menghasilkan lebih banyak emisi dan menghasilkan lebih sedikit daya yang melewati perangkat penerima. Biasanya, teknologi nirkabel transmisi listrik untuk perangkat seperti smartphone dapat mencapai 70% dari kinerja.

Bagaimana efisiensi diukur

Dalam arti, sebagai jumlah daya (dalam persen) yang ditransmisikan dari sumber daya ke perangkat penerima. Artinya, transmisi daya nirkabel untuk smartphone dengan efisiensi 80% berarti 20% daya input hilang antara stopkontak dan baterai untuk gadget yang sedang diisi. Rumus untuk mengukur efisiensi kerja adalah : kinerja = arus searah yang keluar dibagi yang masuk, hasil yang diperoleh dikalikan 100%.

Metode transmisi daya nirkabel

Daya dapat didistribusikan melalui jaringan di bawah pertimbangan di hampir semua bahan non-logam, termasuk, tetapi tidak terbatas pada. Ini adalah padatan seperti kayu, plastik, tekstil, kaca dan batu bata, serta gas dan cairan. Ketika bahan konduktif logam atau listrik (yaitu ditempatkan di dekat medan elektromagnetik) objek menyerap daya darinya dan memanas sebagai hasilnya. Hal ini pada gilirannya mempengaruhi efisiensi sistem. Beginilah cara kerja memasak induksi, misalnya transfer daya yang tidak efisien dari kompor menciptakan panas untuk memasak.

Untuk membuat sistem transmisi daya nirkabel, perlu kembali ke asal topik yang sedang dipertimbangkan. Atau, lebih tepatnya, kepada ilmuwan dan penemu sukses Nikola Tesla, yang menciptakan dan mematenkan generator yang dapat mengambil daya tanpa berbagai konduktor materialistis. Maka untuk mengimplementasikan sebuah sistem nirkabel diperlukan perakitan semua elemen dan bagian penting, akibatnya akan diimplementasikan sebuah perangkat kecil, yaitu perangkat yang menciptakan medan listrik tegangan tinggi di udara di sekitarnya. Pada saat yang sama, ada daya input kecil, ia menyediakan transmisi energi nirkabel di kejauhan.

Salah satu cara terpenting untuk mentransfer energi adalah kopling induktif. Hal ini terutama digunakan untuk lapangan dekat. Hal ini ditandai oleh fakta bahwa ketika arus melewati satu kawat, tegangan diinduksi pada ujung yang lain. Perpindahan daya dilakukan secara timbal balik antara kedua bahan tersebut. Contoh umum adalah transformator. Transfer energi gelombang mikro, sebagai sebuah ide, dikembangkan oleh William Brown. Seluruh konsep melibatkan konversi daya AC menjadi daya RF dan mentransmisikannya di ruang angkasa dan kembali ke daya AC di penerima. Pada sistem ini tegangan dibangkitkan menggunakan sumber energi gelombang mikro. seperti klystron. Dan kekuatan ini ditransmisikan melalui pandu gelombang, yang melindungi dari kekuatan yang dipantulkan. Serta tuner yang mencocokkan impedansi sumber gelombang mikro dengan elemen lainnya. Bagian penerima terdiri dari antena. Ini menerima daya gelombang mikro dan sirkuit pencocokan impedansi dan filter. Antena penerima ini, bersama dengan perangkat penyearah, dapat berupa dipol. Sesuai dengan sinyal keluaran dengan peringatan suara serupa dari unit penyearah. Blok penerima juga terdiri dari bagian serupa yang terdiri dari dioda yang digunakan untuk mengubah sinyal menjadi peringatan DC. Sistem transmisi ini menggunakan frekuensi pada rentang 2 GHz hingga 6 GHz.

Transmisi nirkabel listrik dengan bantuan generator yang direalisasikan menggunakan osilasi magnetik serupa. Intinya adalah perangkat ini berfungsi berkat tiga transistor.

Penggunaan sinar laser untuk mentransmisikan daya dalam bentuk energi cahaya, yang diubah menjadi energi listrik di ujung penerima. Bahan itu sendiri ditenagai secara langsung menggunakan sumber seperti Matahari atau generator listrik apa pun. Dan, karenanya, menerapkan cahaya terfokus dengan intensitas tinggi. Ukuran dan bentuk balok ditentukan oleh himpunan optik. Dan sinar laser yang ditransmisikan ini diterima oleh sel fotovoltaik, yang mengubahnya menjadi sinyal listrik. Dia biasanya menggunakan kabel serat optik untuk transmisi. Seperti sistem tenaga surya dasar, penerima yang digunakan dalam propagasi berbasis laser adalah susunan sel fotovoltaik atau panel surya. Mereka, pada gilirannya, dapat mengubah yang tidak koheren menjadi listrik.

Fitur penting perangkat

Kekuatan kumparan Tesla terletak pada proses yang disebut induksi elektromagnetik. Artinya, bidang yang berubah menciptakan potensi. Itu membuat arus mengalir. Ketika listrik mengalir melalui kumparan kawat, itu menghasilkan medan magnet yang mengisi area di sekitar kumparan dengan cara tertentu. Tidak seperti beberapa eksperimen tegangan tinggi lainnya, kumparan Tesla telah melewati banyak tes dan uji coba. Prosesnya cukup melelahkan dan panjang, tetapi hasilnya berhasil, dan karenanya berhasil dipatenkan oleh ilmuwan. Anda dapat membuat koil seperti itu di hadapan komponen tertentu. Bahan-bahan berikut diperlukan untuk implementasi:

1. panjang 30 cm PVC (semakin banyak semakin baik);
2. kawat tembaga berenamel (kawat sekunder);
3. papan birch untuk alasnya;
4. 2222A transistor;
5. kabel koneksi (primer);
6. resistor 22 kΩ;
7. sakelar dan kabel penghubung;
8. baterai 9volt.

Tahapan Implementasi Perangkat Tesla

Pertama, Anda perlu menempatkan slot kecil di bagian atas pipa untuk membungkus salah satu ujung kawat. Gulung kumparan perlahan dan hati-hati, berhati-hatilah agar kabel tidak tumpang tindih atau membuat celah. Langkah ini adalah bagian yang paling sulit dan membosankan, tetapi waktu yang dihabiskan akan memberikan kualitas yang sangat tinggi dan koil yang bagus. Setiap 20 putaran atau lebih, cincin selotip ditempatkan di sekitar belitan. Mereka bertindak sebagai penghalang. Dalam kasus kumparan mulai terurai. Setelah selesai, bungkus selotip ketat di sekitar bagian atas dan bawah gulungan dan semprotkan dengan 2 atau 3 lapis enamel.

Maka Anda perlu menghubungkan baterai primer dan sekunder ke baterai. Setelah - nyalakan transistor dan resistor. Belitan yang lebih kecil adalah yang primer dan belitan yang lebih panjang adalah yang sekunder. Anda dapat secara opsional memasang bola aluminium di atas pipa. Juga, sambungkan ujung terbuka sekunder ke yang ditambahkan, yang akan bertindak sebagai antena. Anda harus membuat semuanya dengan sangat hati-hati agar tidak menyentuh perangkat sekunder saat Anda menghidupkan daya.

Ada risiko kebakaran jika dijual sendiri. Anda perlu menyalakan sakelar, memasang lampu pijar di sebelah perangkat nirkabel mentransfer energi dan menikmati pertunjukan cahaya.

Transmisi nirkabel melalui sistem tenaga surya

Konfigurasi distribusi daya kabel tradisional biasanya memerlukan kabel antara perangkat terdistribusi dan unit konsumen. Ini menciptakan banyak batasan karena biaya pemasangan kabel sistem. Kerugian yang terjadi dalam transmisi. Begitu juga dengan sampah yang di distribusikan. Resistensi saluran transmisi saja menyebabkan hilangnya sekitar 20-30% dari energi yang dihasilkan.

Salah satu sistem transmisi daya nirkabel paling modern didasarkan pada transmisi energi matahari menggunakan oven microwave atau sinar laser. Satelit ditempatkan di orbit geostasioner dan terdiri dari sel fotovoltaik. Mereka mengubah sinar matahari menjadi arus listrik, yang digunakan untuk menyalakan generator gelombang mikro. Dan, karenanya, menyadari kekuatan gelombang mikro. Tegangan ini ditransmisikan menggunakan komunikasi radio dan diterima di stasiun pangkalan. Ini adalah kombinasi dari antena dan penyearah. Dan itu diubah kembali menjadi listrik. Membutuhkan daya AC atau DC. Satelit dapat mengirimkan daya RF hingga 10 MW.

Jika kita berbicara tentang sistem distribusi DC, maka ini pun tidak mungkin. Karena membutuhkan konektor antara catu daya dan perangkat. Ada gambaran seperti itu: sistem benar-benar tanpa kabel, di mana Anda bisa mendapatkan daya AC di rumah tanpa perangkat tambahan. Di mana dimungkinkan untuk mengisi daya ponsel Anda tanpa harus terhubung secara fisik ke soket. Tentu saja, sistem seperti itu dimungkinkan. Dan banyak peneliti modern mencoba menciptakan sesuatu yang dimodernisasi, sambil mempelajari peran pengembangan metode baru transmisi nirkabel listrik di kejauhan. Meskipun, dari sudut pandang komponen ekonomi, tidak akan sepenuhnya bermanfaat bagi negara jika perangkat semacam itu diperkenalkan di mana-mana dan menggantikan listrik standar dengan listrik alami.

Asal usul dan contoh sistem nirkabel

Konsep ini sebenarnya tidak baru. Seluruh ide ini dikembangkan oleh Nicholas Tesla pada tahun 1893. Saat itu ia mengembangkan sistem penerangan tabung vakum menggunakan teknik transmisi nirkabel. Mustahil membayangkan bahwa dunia ada tanpa berbagai sumber pengisian, yang dinyatakan dalam bentuk materi. Untuk memungkinkan ponsel, robot rumahan, pemutar MP3, komputer, laptop, dan gadget portabel lainnya yang dapat mengisi daya sendiri tanpa koneksi tambahan, membebaskan pengguna dari kabel permanen. Beberapa perangkat ini bahkan mungkin tidak memerlukan banyak elemen. Sejarah transmisi daya nirkabel cukup kaya, dan, terutama, berkat perkembangan Tesla, Volta, dan lainnya, tetapi hari ini tetap hanya data dalam ilmu fisika.

Prinsip dasarnya adalah mengubah daya AC menjadi tegangan DC menggunakan penyearah dan filter. Dan kemudian - kembali ke nilai aslinya pada frekuensi tinggi menggunakan inverter. Tegangan rendah, daya AC berosilasi tinggi ini kemudian ditransfer dari trafo primer ke trafo sekunder. Dikonversi menjadi tegangan DC menggunakan penyearah, filter dan regulator. Sinyal AC menjadi langsung karena suara arus. Serta menggunakan bagian penyearah jembatan. Sinyal DC yang diterima melewati belitan masukan, yang bertindak sebagai rangkaian osilator. Pada saat yang sama, ia memaksa transistor untuk mengalirkannya ke konverter utama dengan arah dari kiri ke kanan. Ketika arus melewati belitan umpan balik, arus yang sesuai mengalir ke primer transformator dalam arah dari kanan ke kiri.

Beginilah cara kerja transfer energi ultrasonik. Sinyal dihasilkan melalui sensor untuk kedua setengah siklus peringatan AC. Frekuensi suara tergantung pada indikator kuantitatif getaran sirkuit generator. Sinyal AC ini muncul pada belitan sekunder transformator. Dan ketika dihubungkan ke transduser benda lain, tegangan AC adalah 25 kHz. Pembacaan muncul melaluinya dalam transformator step-down.

Tegangan AC ini disamakan dengan penyearah jembatan. Dan kemudian disaring dan diatur untuk mendapatkan output 5V untuk menggerakkan LED. Tegangan keluaran 12V dari kapasitor digunakan untuk menyalakan motor kipas DC untuk menjalankannya. Jadi, dari sudut pandang fisika, transmisi listrik adalah area yang cukup berkembang. Namun, seperti yang ditunjukkan oleh praktik, sistem nirkabel tidak sepenuhnya dikembangkan dan ditingkatkan.

dia sirkuit sederhana, yang dapat menyalakan bola lampu tanpa kabel, pada jarak hampir 2,5 cm! Sirkuit ini bertindak baik sebagai konverter boost dan sebagai pemancar nirkabel listrik dan penerima. Ini sangat sederhana untuk dibuat dan, jika ditingkatkan, Anda dapat menggunakannya cara yang berbeda. Jadi mari kita mulai!

Langkah 1. Bahan dan alat yang diperlukan.

1. transistor NPN. Saya menggunakan 2N3904 tetapi Anda dapat menggunakan transistor NPN seperti BC337, BC547 dll. (Transistor PNP apa pun akan berfungsi, berhati-hatilah dengan polaritas koneksi.)
2. Kawat berliku atau terisolasi. Sekitar 3-4 meter kawat harus cukup (kabel berliku, hanya kabel tembaga dengan insulasi enamel yang sangat tipis). Kabel dari sebagian besar perangkat elektronik akan berfungsi, seperti transformator, speaker, motor, relai, dll.
3. Resistor dengan resistansi 1 kOhm. Resistor ini akan digunakan untuk melindungi transistor agar tidak terbakar jika terjadi kelebihan beban atau panas berlebih. Anda dapat menggunakan nilai resistansi yang lebih tinggi hingga 4-5 kΩ. Dimungkinkan untuk tidak menggunakan resistor, tetapi ada risiko baterai lebih cepat habis.
4. Dioda pemancar cahaya. Saya menggunakan LED putih ultra terang 2mm. Anda dapat menggunakan LED apa pun. Padahal, tujuan LED di sini hanya untuk menunjukkan kesehatan sirkuit.
5. Baterai ukuran AA, 1,5 volt. (Jangan gunakan baterai bertegangan tinggi kecuali jika Anda ingin merusak transistor.)

Alat yang dibutuhkan:

1) Gunting atau pisau.

2) Besi solder (Opsional). Jika Anda tidak memiliki besi solder, Anda cukup memutar kabelnya. Saya melakukan ini ketika saya tidak memiliki besi solder. Jika Anda ingin mencoba sirkuit tanpa menyolder, Anda dipersilakan.

3) Lebih Ringan (Opsional). Kami akan menggunakan korek api untuk membakar insulasi pada kawat dan kemudian menggunakan gunting atau pisau untuk mengikis sisa insulasi.

Langkah 2: Tonton video untuk melihat caranya.

Langkah 3: Pengulangan singkat dari semua langkah.

Jadi, pertama-tama Anda harus mengambil kabel, dan membuat gulungan dengan memutar 30 putaran benda silinder. Sebut saja kumparan ini A. Dengan benda bulat yang sama, mulailah membuat kumparan kedua. Setelah melilitkan lilitan ke-15, buat cabang berupa lingkaran dari kawat dan kemudian lilitkan lagi 15 lilitan pada kumparan. Jadi sekarang Anda memiliki kumparan dengan dua ujung dan satu cabang. Sebut saja kumparan ini B. Ikat simpul di ujung kabel agar tidak lepas sendiri. Bakar insulasi di ujung kabel dan di cabang di kedua gulungan. Anda juga dapat menggunakan gunting atau pisau untuk mengupas insulasi. Pastikan diameter dan jumlah lilitan kedua kumparan sama!

Bangun Pemancar: Ambil transistor dan letakkan dengan sisi datar menghadap ke atas dan menghadap Anda. Pin di sebelah kiri akan terhubung ke emitor, pin tengah akan menjadi pin basis, dan pin di sebelah kanan akan terhubung ke kolektor. Ambil resistor dan hubungkan salah satu ujungnya ke terminal basis transistor. Ambil ujung lain dari resistor dan hubungkan ke salah satu ujung (bukan keran) dari Coil B. Ambil ujung Coil B yang lain dan hubungkan ke kolektor transistor. Jika Anda suka, Anda dapat menghubungkan sepotong kecil kabel ke emitor transistor (Ini akan berfungsi sebagai perpanjangan dari Emitor.)

Siapkan penerima. Untuk membuat penerima, ambil Coil A dan pasang ujungnya ke pin yang berbeda pada LED Anda.

Anda sudah mendapatkan cetak birunya!

Langkah 4: Diagram skematik.

Di sini kita melihat diagram sirkuit koneksi kami. Jika Anda tidak mengetahui beberapa simbol pada diagram, jangan khawatir. Gambar-gambar berikut menunjukkan semuanya.

Langkah 5. Menggambar koneksi sirkuit.

Di sini kita melihat gambar penjelasan dari koneksi sirkuit kita.

Langkah 6. Menggunakan skema.

Cukup ambil cabang Coil B dan hubungkan ke ujung positif baterai. Hubungkan kutub negatif baterai ke emitor transistor. Sekarang jika Anda mendekatkan koil LED ke koil B, LED menyala!

Langkah 7. Bagaimana ini dijelaskan secara ilmiah?

(Saya hanya akan mencoba menjelaskan ilmu tentang fenomena ini secara sederhana dan analogi, dan saya tahu saya bisa saja salah. Untuk menjelaskan fenomena ini dengan benar, saya harus membahas semua detail, yang tidak dapat saya lakukan, jadi saya hanya ingin menggambar analogi umum untuk menjelaskan rangkaian).

Rangkaian transmitter yang baru saja kita buat adalah rangkaian Oscillator. Anda mungkin pernah mendengar apa yang disebut sirkuit Joule Thief, dan ini memiliki kemiripan yang mencolok dengan sirkuit yang kami buat. Sirkuit Joule Thief mengambil daya dari baterai 1,5 volt, mengeluarkan daya pada tegangan yang lebih tinggi, tetapi dengan ribuan interval di antaranya. LED hanya membutuhkan 3 volt untuk menyala, tetapi di sirkuit ini mungkin menyala dengan baterai 1,5 volt. Sehingga rangkaian Joule Thief dikenal sebagai voltage boost converter dan juga sebagai emitor. Rangkaian yang kami buat juga merupakan emitor dan konverter penambah tegangan. Tetapi pertanyaan mungkin muncul: "Bagaimana cara menyalakan LED dari kejauhan?" Ini karena induksi. Untuk melakukan ini, Anda dapat, misalnya, menggunakan transformator. Sebuah transformator standar memiliki inti di kedua sisinya. Asumsikan bahwa kawat pada setiap sisi trafo berukuran sama. Ketika arus listrik melewati satu kumparan, kumparan transformator menjadi elektromagnet. Jika arus bolak-balik mengalir melalui kumparan, maka fluktuasi tegangan terjadi di sepanjang sinusoidal. Oleh karena itu, ketika arus bolak-balik mengalir melalui kumparan, kawat mengambil sifat-sifat elektromagnet, dan kemudian kehilangan elektromagnetisme lagi ketika tegangan turun. Kumparan kawat menjadi elektromagnet dan kemudian kehilangan karakteristik elektromagnetiknya pada kecepatan yang sama dengan magnet yang bergerak keluar dari kumparan kedua. Ketika magnet bergerak cepat melalui kumparan kawat, listrik dihasilkan, sehingga tegangan osilasi dari satu kumparan pada transformator menginduksi listrik pada kumparan kawat lainnya, dan listrik ditransfer dari satu kumparan ke yang lain tanpa kabel. Di sirkuit kami, inti kumparan adalah udara, dan tegangan AC melewati kumparan pertama, sehingga menyebabkan tegangan pada kumparan kedua dan menyalakan lampu!!

Langkah 8. Manfaat dan tips untuk perbaikan.

Jadi di sirkuit kami, kami hanya menggunakan LED untuk menunjukkan efek sirkuit. Tapi kita bisa berbuat lebih banyak! Rangkaian penerima mendapat listrik dari AC, jadi kita bisa menggunakannya untuk menyalakan lampu neon! Juga, dengan skema kami, Anda dapat melakukan trik sulap yang menarik, hadiah lucu, dll. Untuk memaksimalkan hasil, Anda dapat bereksperimen dengan diameter gulungan dan jumlah putaran pada gulungan. Anda juga dapat mencoba meratakan gulungan dan lihat apa yang terjadi! Kemungkinannya tidak terbatas!!

Langkah 9. Alasan mengapa skema mungkin tidak berhasil.

Masalah apa yang mungkin Anda temui dan bagaimana Anda dapat memperbaikinya:

1. Transistor menjadi terlalu panas!

Solusi: Apakah Anda menggunakan resistor berukuran tepat? Saya tidak menggunakan resistor pertama kali dan transistor mulai berasap. Jika itu tidak membantu, coba gunakan heat shrink atau gunakan transistor kelas yang lebih tinggi.

1. LEDnya mati!

Solusi: Mungkin ada banyak alasan. Pertama, periksa semua koneksi. Saya tidak sengaja mengubah basis dan kolektor dalam koneksi saya dan itu menjadi masalah besar bagi saya. Jadi, periksa semua koneksi terlebih dahulu. Jika Anda memiliki perangkat seperti multimeter, Anda dapat menggunakannya untuk memeriksa semua koneksi. Pastikan juga bahwa kedua kumparan memiliki diameter yang sama. Periksa apakah ada korsleting di jaringan Anda.

Saya tidak mengetahui adanya masalah lain. Tetapi jika Anda masih menemukan mereka, beri tahu saya! Saya akan mencoba membantu dengan cara apa pun yang saya bisa. Juga, saya adalah siswa kelas 9 dan pengetahuan ilmiah saya sangat terbatas, jadi jika Anda menemukan kesalahan dalam diri saya, tolong beri tahu saya. Saran untuk perbaikan lebih dari diterima. Semoga sukses dengan proyek Anda!

Bahkan, pada 1970-an, ia secara teknis mewujudkan impian NATO dan Amerika Serikat tentang patroli udara konstan Irak (Libya, Suriah, dll.) Dengan drone dengan kamera, berburu (atau memperbaiki) "teroris" online 24 jam .

Pada tahun 1968 spesialis Amerika di bidang penelitian ruang angkasa, Peter E. Glaser (Peter E. Glaser) mengusulkan untuk menempatkan panel surya besar di orbit geostasioner, dan energi yang dihasilkan (5-10 GW) untuk ditransmisikan ke permukaan bumi dengan sinar yang terfokus dengan baik radiasi gelombang mikro, kemudian mengubahnya menjadi energi arus searah atau bolak-balik frekuensi teknis dan mendistribusikan ke konsumen.

Skema semacam itu memungkinkan untuk menggunakan fluks intens radiasi matahari yang ada di orbit geostasioner (~ 1,4 kW/sq.m.) dan mengirimkan energi yang diterima ke permukaan bumi secara terus menerus, terlepas dari waktu hari dan kondisi cuaca. . Karena kemiringan alami bidang khatulistiwa ke bidang ekliptika dengan sudut 23,5 derajat, satelit yang terletak di orbit geostasioner diterangi oleh fluks radiasi matahari hampir terus menerus, kecuali untuk periode waktu yang singkat di dekat hari-hari musim semi. dan ekuinoks musim gugur, ketika satelit ini jatuh ke dalam bayangan Bumi. Periode waktu ini dapat diprediksi secara akurat, dan secara total tidak melebihi 1% dari total panjang tahun.

Frekuensi osilasi elektromagnetik dari pancaran gelombang mikro harus sesuai dengan rentang yang dialokasikan untuk digunakan dalam industri, penelitian ilmiah, dan kedokteran. Jika frekuensi ini dipilih menjadi 2,45 GHz, maka kondisi meteorologi, termasuk awan tebal dan hujan lebat, memiliki sedikit pengaruh pada efisiensi transmisi daya. Pita 5,8 GHz menggoda karena memungkinkan Anda mengurangi ukuran antena pengirim dan penerima. Namun, pengaruh kondisi meteorologi di sini sudah membutuhkan studi lebih lanjut.

Tingkat perkembangan elektronik gelombang mikro saat ini memungkinkan kita untuk berbicara tentang efisiensi transfer energi yang agak tinggi oleh sinar gelombang mikro dari orbit geostasioner ke permukaan bumi - sekitar 70% 75%. Dalam hal ini, diameter antena pemancar biasanya dipilih 1 km, dan rectenna berbasis darat memiliki dimensi 10 km x 13 km untuk garis lintang 35 derajat. SCES dengan tingkat daya keluaran 5 GW memiliki kerapatan daya terpancar di tengah antena pemancar 23 kW/m², di tengah antena penerima - 230 W/m².

telah diteliti jenis yang berbeda generator gelombang mikro solid-state dan vakum untuk antena pemancar SKES. William Brown menunjukkan, khususnya, bahwa magnetron, yang dikuasai dengan baik oleh industri, dirancang untuk oven microwave, juga dapat digunakan dalam mentransmisikan susunan antena SCES, jika masing-masing dilengkapi dengan rangkaian umpan balik negatifnya sendiri dalam fase sehubungan dengan ke sinyal sinkronisasi eksternal (disebut Magnetron Directional Amplifier - MDA).

Penelitian paling aktif dan sistematis di bidang SCES dilakukan oleh Jepang. Pada tahun 1981, di bawah bimbingan profesor M. Nagatomo (Makoto Nagatomo) dan S. Sasaki (Susumu Sasaki), penelitian dimulai di Space Research Institute of Japan untuk mengembangkan prototipe SCES dengan tingkat daya 10 MW, yang dapat dibuat menggunakan kendaraan peluncuran yang ada. Penciptaan prototipe semacam itu memungkinkan seseorang untuk mengumpulkan pengalaman teknologi dan mempersiapkan dasar untuk pembentukan sistem komersial.

Proyek tersebut diberi nama SKES2000 (SPS2000) dan mendapat pengakuan di banyak negara di dunia.

Pada tahun 2008, Associate Professor Fisika MIT Marin Soljačić terbangun dari tidurnya yang manis dengan bunyi bip terus-menerus. telepon genggam. “Ponsel tidak mau berhenti, menuntut saya untuk mengisi dayanya,” kata Soljacic. Lelah dan tidak mau bangun, dia mulai bermimpi bahwa telepon, begitu di rumah, akan mulai mengisi daya dengan sendirinya.

Tahun 2012-2015 Insinyur Universitas Washington telah mengembangkan teknologi yang memungkinkan Anda menggunakan Wi-Fi sebagai sumber energi untuk memberi daya perangkat portabel dan pengisian gadget. Teknologi tersebut telah diakui oleh majalah Popular Science sebagai salah satu inovasi terbaik tahun 2015. Di mana-mana teknologi transmisi data nirkabel itu sendiri telah membuat revolusi nyata. Dan sekarang giliran transmisi daya nirkabel melalui udara, yang disebut oleh pengembang dari University of Washington (dari Power Over WiFi).

Selama fase pengujian, para peneliti berhasil mengisi baterai lithium-ion dan nikel-metal hidrida berkapasitas rendah. Menggunakan router Asus RT-AC68U dan beberapa sensor yang terletak pada jarak 8,5 meter darinya. Sensor ini hanya mengubah energi gelombang elektromagnetik menjadi arus searah dengan tegangan 1,8 hingga 2,4 volt, yang diperlukan untuk memberi daya pada mikrokontroler dan sistem sensor. Keunikan teknologinya adalah kualitas sinyal kerja tidak memburuk. Cukup dengan mem-flash router, dan Anda dapat menggunakannya seperti biasa, ditambah pasokan daya ke perangkat berdaya rendah. Satu demonstrasi berhasil menyalakan kamera CCTV kecil dengan resolusi rendah terletak pada jarak lebih dari 5 meter dari router. Kemudian fitness tracker Jawbone Up24 di charge sampai 41%, butuh waktu 2,5 jam.

Untuk pertanyaan rumit tentang mengapa proses ini tidak berdampak negatif pada kualitas saluran komunikasi jaringan, pengembang menjawab bahwa ini menjadi mungkin karena fakta bahwa router yang di-flash mengirimkan paket energi selama bekerja pada saluran transfer informasi yang tidak terisi. Mereka sampai pada keputusan ini ketika mereka menemukan bahwa selama periode hening, energi hanya mengalir keluar dari sistem, dan sebenarnya energi itu dapat diarahkan ke perangkat berdaya rendah.

Selama penelitian, sistem PoWiFi ditempatkan di enam rumah, dan warga diajak menggunakan internet seperti biasa. Muat halaman web, tonton video streaming, lalu beri tahu mereka apa yang berubah. Hasilnya, ternyata kinerja jaringan tidak berubah sama sekali. Artinya, Internet berfungsi seperti biasa, dan keberadaan opsi tambahan tidak terlihat. Dan ini hanya tes pertama, ketika sejumlah kecil energi dikumpulkan melalui Wi-Fi.

Di masa depan, teknologi PoWiFi dapat berfungsi dengan baik untuk memberi daya pada sensor yang terpasang pada peralatan rumah tangga dan peralatan militer untuk mengontrolnya secara nirkabel dan melakukan pengisian/pengisian ulang jarak jauh.

Yang relevan adalah transfer energi untuk UAV (kemungkinan besar, sudah oleh teknologi atau dari pesawat pengangkut):

Idenya terlihat cukup menggiurkan. Alih-alih 20-30 menit waktu penerbangan hari ini:
→
→

Mari saya jelaskan:
-pertukaran drone m / y masih diperlukan (algoritma gerombolan);
- pertukaran m / y drone dan pesawat (rahim) juga diperlukan (pusat kendali, koreksi basis pengetahuan, penargetan ulang, perintah untuk menghilangkan, mencegah "tembakan ramah", transfer informasi intelijen dan perintah untuk digunakan).

Siapa yang berikutnya dalam antrean?

Catatan: Pemancar WiMAX tipikal memancarkan sekitar +43 dBm (20 W) dan stasiun komunikasi seluler biasanya mentransmisikan pada +23 dBm (200 mW).

Tingkat radiasi yang diizinkan dari stasiun pangkalan bergerak (900 dan 1800 MHz, tingkat total dari semua sumber) di zona sanitasi-perumahan di beberapa negara sangat berbeda:
Ukraina: 2,5 W/cm². (yang terberat standar sanitasi di Eropa)
Rusia, Hongaria: 10 W/cm².
Moskow: 2,0 W/cm². (norma ada sampai akhir 2009)
AS, negara Skandinavia: 100 W/cm².

Tingkat sementara yang diizinkan (TDU) dari telepon radio seluler (MRT) untuk pengguna telepon radio di Federasi Rusia didefinisikan sebagai 10 W / cm² (Bagian IV - Persyaratan higienis untuk stasiun radio darat bergerak SanPiN 2.1.8 / 2.2.4.1190-03) .

Di AS, Sertifikat dikeluarkan oleh Federal Communications Commission (FCC) untuk perangkat seluler yang tingkat SAR maksimumnya tidak melebihi 1,6 W/kg (selain itu, daya radiasi yang diserap berkurang menjadi 1 gram jaringan manusia).

Di Eropa, menurut arahan internasional Komisi Perlindungan Radiasi Non-Pengion (ICNIRP), nilai SAR ponsel tidak boleh melebihi 2 W / kg (dengan daya radiasi yang diserap diberikan ke 10 gram jaringan manusia).

Relatif baru-baru ini di Inggris aman tingkat SAR tingkat 10 W/kg dianggap. Pola serupa juga diamati di negara lain. Nilai SAR maksimum yang diterima dalam standar (1,6 W/kg) bahkan tidak dapat dengan aman dikaitkan dengan standar "keras" atau "lunak". Standar untuk menentukan nilai SAR diadopsi baik di AS maupun di Eropa (semua regulasi radiasi gelombang mikro dari ponsel yang bersangkutan hanya didasarkan pada efek termal, yaitu, terkait dengan pemanasan jaringan manusia).

CHAOS LENGKAP.

Obat belum memberikan jawaban yang jelas untuk pertanyaan: apakah seluler / WiFi berbahaya dan berapa banyak? Dan bagaimana dengan transmisi nirkabel listrik dengan teknologi microwave?

Di sini dayanya bukan watt dan mil watt, tetapi sudah kW ...

Tautan, dokumen bekas, foto, dan video:
"(JOURNAL OF RADIOELEECTRONICS!" N 12, 2007 (DAYA LISTRIK DARI RUANG - PLTS RUANG SURYA, V. A. Banke)
"Elektronik gelombang mikro - prospek energi luar angkasa" 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. proelektro.info
www.youtube.com

Kapan perusahaan apel memperkenalkan pengisi daya nirkabel pertamanya untuk ponsel dan gadget, banyak yang menganggapnya sebagai revolusi dan lompatan besar ke depan dalam transmisi daya nirkabel.

Tetapi apakah mereka pionir atau bahkan sebelum mereka, apakah seseorang berhasil melakukan hal serupa, meskipun tanpa pemasaran dan PR yang tepat? Ternyata ada, apalagi, waktu yang sangat lama yang lalu dan ada banyak penemu seperti itu.

Jadi kembali pada tahun 1893, Nikola Tesla yang terkenal mendemonstrasikan kepada publik yang tercengang cahaya lampu neon. Terlepas dari kenyataan bahwa mereka semua tanpa kabel.

Sekarang setiap siswa dapat mengulangi trik seperti itu dengan pergi ke lapangan terbuka dan berdiri dengan lampu neon di bawah saluran tegangan tinggi 220 kV ke atas.

Beberapa saat kemudian, Tesla sudah berhasil menyalakan bola lampu pijar fosfor dengan cara nirkabel yang sama.

Di Rusia pada tahun 1895 A. Popov menunjukkan penerima radio pertama di dunia yang beroperasi. Tetapi pada umumnya, ini juga merupakan transmisi energi nirkabel.

Paling pertanyaan utama dan pada saat yang sama, masalah seluruh teknologi pengisian nirkabel dan metode serupa terletak pada dua poin:

• seberapa jauh listrik dapat ditransmisikan dengan cara ini?

• dan berapa banyak

Untuk memulainya, mari kita cari tahu berapa banyak perangkat listrik dan peralatan rumah tangga di sekitar kita. Misalnya, ponsel, jam tangan pintar, atau tablet membutuhkan daya maksimum 10-12W.

Laptop memiliki lebih banyak permintaan - 60-80W. Ini dapat dibandingkan dengan bola lampu pijar rata-rata. Tetapi peralatan rumah tangga, terutama peralatan dapur, sudah mengkonsumsi beberapa ribu watt.

Karena itu, sangat penting untuk tidak menghemat jumlah outlet di dapur.

Jadi apa metode dan metode untuk transmisi energi listrik tanpa menggunakan kabel atau konduktor lain yang telah ditemukan manusia selama bertahun-tahun. Dan yang paling penting, mengapa mereka belum diperkenalkan secara aktif ke dalam hidup kita seperti yang kita inginkan.

Ambil peralatan dapur yang sama. Mari kita pahami lebih detail.

Transfer daya melalui kumparan

Cara yang paling mudah diterapkan adalah dengan menggunakan induktor.

Di sini prinsipnya sangat sederhana. 2 kumparan diambil dan ditempatkan saling berdekatan. Salah satunya adalah katering. Yang lain berperan sebagai penerima.

Ketika arus diatur atau diubah pada catu daya, fluks magnet pada kumparan kedua secara otomatis juga berubah. Seperti yang dikatakan hukum fisika, dalam hal ini, EMF akan muncul dan akan secara langsung bergantung pada laju perubahan fluks ini.

Tampaknya semuanya sederhana. Tetapi kekurangannya merusak keseluruhan gambar yang cerah. Tiga kontra:

• sedikit kekuatan

Dengan cara ini, Anda tidak akan mentransfer volume besar dan tidak akan dapat menghubungkan perangkat yang kuat. Dan jika Anda mencoba melakukan ini, maka lelehkan saja semua belitannya.

• jarak dekat

Jangan berpikir untuk mentransfer listrik ke puluhan atau ratusan meter di sini. Metode ini memiliki efek terbatas.

Untuk memahami secara fisik betapa buruknya hal-hal itu, ambil dua magnet dan cari tahu seberapa jauh mereka perlu dipisahkan sehingga mereka berhenti menarik atau menolak satu sama lain. Itu tentang efisiensi yang sama untuk kumparan.

Tentu saja, Anda dapat membuat dan memastikan bahwa kedua elemen ini selalu dekat satu sama lain. Misalnya, mobil listrik dan jalan pengisian khusus.

Tapi berapa biaya pembangunan jalan raya seperti itu?

• efisiensi rendah

Masalah lainnya adalah efisiensi yang rendah. Itu tidak melebihi 40%. Ternyata Anda tidak akan dapat mengirimkan banyak listrik jarak jauh dengan cara ini.

N. Tesla yang sama menunjukkan hal ini pada tahun 1899. Kemudian, ia beralih ke eksperimen dengan listrik atmosfer, berharap menemukan petunjuk dan solusi untuk masalah di dalamnya.

Namun, tidak peduli betapa tidak bergunanya semua hal ini, mereka masih dapat digunakan untuk mengatur cahaya yang indah dan pertunjukan musik.

Atau isi ulang peralatan yang jauh lebih besar dari telepon. Misalnya, sepeda listrik.

Transfer energi laser

Tetapi bagaimana cara mentransfer lebih banyak energi melalui jarak yang lebih jauh? Pikirkan tentang film di mana kita sering melihat teknologi ini.

Hal pertama yang terlintas dalam pikiran bahkan untuk anak sekolah adalah Star Wars, laser dan lightsaber.

Tentu saja, dengan bantuan mereka, Anda dapat mentransfer sejumlah besar listrik melalui jarak yang sangat baik. Tapi sekali lagi, masalah kecil merusak segalanya.

Untungnya bagi kita, tetapi sayangnya untuk laser, Bumi memiliki atmosfer. Dan itu hanya meredam dengan baik dan memakan sebagian besar seluruh energi radiasi laser. Karena itu, dengan teknologi ini, Anda perlu pergi ke luar angkasa.

Di Bumi, ada juga upaya dan eksperimen untuk menguji kinerja metode tersebut. NASA bahkan menyelenggarakan kompetisi transmisi daya nirkabel laser dengan total hadiah di bawah $1 juta.

Pada akhirnya, Motif Laser menang. Hasil kemenangan mereka adalah 1km dan 0,5kW daya terus menerus yang ditransmisikan. Benar, dalam proses transmisi, para ilmuwan kehilangan 90% dari semua energi asli.

Tapi tetap saja, meski dengan efisiensi sepuluh persen, hasilnya dianggap berhasil.

Ingatlah bahwa bola lampu sederhana memiliki energi berguna yang langsung menuju ke cahaya, dan bahkan lebih sedikit. Oleh karena itu, menguntungkan untuk membuat pemanas inframerah dari mereka.

gelombang mikro

Apakah benar-benar tidak ada cara lain yang benar-benar berfungsi untuk mengirimkan listrik tanpa kabel. Ada, dan itu ditemukan sebelum upaya dan permainan anak-anak di perang bintang.

Ternyata gelombang mikro khusus dengan panjang 12 cm (frekuensi 2,45 GHz), seolah-olah transparan ke atmosfer dan tidak mengganggu perambatannya.

Tidak peduli seberapa buruk cuacanya, saat mentransmisikan menggunakan gelombang mikro, Anda hanya akan kehilangan lima persen! Tetapi untuk ini, Anda harus terlebih dahulu mengubah arus listrik menjadi gelombang mikro, kemudian menangkapnya dan mengembalikannya ke keadaan semula lagi.

Para ilmuwan memecahkan masalah pertama sejak lama. Mereka menemukan perangkat khusus untuk ini dan menyebutnya magnetron.

Selain itu, dilakukan dengan sangat profesional dan aman sehingga hari ini Anda masing-masing memiliki perangkat seperti itu di rumah. Pergilah ke dapur dan lihat microwave Anda.

Dia memiliki magnetron yang sama di dalam dengan efisiensi 95%.

Tapi di sini bagaimana melakukan transformasi terbalik? Dan di sini dua pendekatan telah dikembangkan:

• Amerika

• Soviet

Kembali pada tahun enam puluhan, ilmuwan W. Brown menemukan antena di AS, yang melakukan tugas yang diperlukan. Artinya, ia mengubah radiasi yang jatuh di atasnya kembali menjadi arus listrik.

Dia bahkan memberinya namanya - rectenna.

Setelah penemuan, eksperimen diikuti. Dan pada tahun 1975, dengan bantuan rectenna, daya sebanyak 30 kW ditransmisikan dan diterima pada jarak lebih dari satu kilometer. Kehilangan transmisi hanya 18%.

Hampir setengah abad kemudian, belum ada yang bisa melampaui pengalaman ini sejauh ini. Tampaknya metode telah ditemukan, jadi mengapa rectennas ini tidak diluncurkan ke massa?

Dan di sini lagi-lagi kekurangan itu muncul. Rectennas dirakit berdasarkan semikonduktor mini. Pekerjaan normal mereka adalah mentransmisikan daya hanya beberapa watt.

Dan jika Anda ingin mentransfer puluhan atau ratusan kilowatt, maka bersiaplah untuk merakit panel raksasa.

Dan di sinilah kesulitan yang tak terpecahkan muncul. Pertama, re-emisi.

Anda tidak hanya akan kehilangan sebagian energi Anda karena itu, tetapi Anda tidak akan bisa mendekati panel tanpa kehilangan kesehatan Anda.

Sakit kepala kedua adalah ketidakstabilan semikonduktor di panel. Cukup untuk membakar satu karena kelebihan kecil, dan sisanya gagal seperti longsoran salju, seperti korek api.

Di Uni Soviet, segalanya agak berbeda. Tidak sia-sia bahwa militer kita yakin bahwa bahkan dengan ledakan nuklir, semua peralatan asing akan segera gagal, tetapi peralatan Soviet tidak. Seluruh rahasia ada di lampu.

Di Universitas Negeri Moskow, dua ilmuwan kami, V. Savin dan V. Vanke, merancang apa yang disebut konverter energi siklotron. Ini memiliki ukuran yang layak, karena dirakit berdasarkan teknologi lampu.

Dari luar, ini seperti tabung dengan panjang 40 cm dan diameter 15 cm. Efisiensi unit lampu ini sedikit kurang dari semikonduktor Amerika - hingga 85%.

Tetapi tidak seperti detektor semikonduktor, konverter energi siklotron memiliki sejumlah keunggulan signifikan:

• keandalan

• kekuatan besar

• resistensi yang berlebihan

• tidak ada remisi

• biaya produksi rendah

Namun, terlepas dari semua hal di atas, di seluruh dunia, metode semikonduktor untuk mengimplementasikan proyek dianggap maju. Ada juga unsur fashion di sini.

Setelah kemunculan pertama semikonduktor, semua orang tiba-tiba mulai meninggalkan teknologi tabung. Tetapi pengalaman praktis menunjukkan bahwa ini sering kali merupakan pendekatan yang salah.

Tentu saja, lampu Handphone Masing-masing 20kg atau komputer yang menempati seluruh ruangan tidak menarik bagi siapa pun.

Tetapi terkadang hanya metode lama yang terbukti dapat membantu kita dalam situasi tanpa harapan.

Akibatnya, hari ini kami memiliki tiga kemungkinan untuk mentransfer energi tanpa kabel. Yang pertama dari yang dianggap dibatasi oleh jarak dan kekuatan.

Tapi ini cukup untuk mengisi baterai smartphone, tablet atau sesuatu yang lebih besar. Meskipun efisiensinya kecil, metode ini masih berfungsi.

Yang pertama dimulai dengan sangat menjanjikan. Pada tahun 2000-an, di pulau Reunion, ada kebutuhan untuk transmisi daya 10 kW secara konstan pada jarak 1 km.

Medan pegunungan dan vegetasi lokal tidak memungkinkan untuk meletakkan kabel listrik atau kabel di sana.

Semua pergerakan di pulau hingga saat ini dilakukan secara eksklusif oleh helikopter.

Untuk mengatasi masalah tersebut, para pemikir terbaik dari berbagai negara dikumpulkan menjadi satu tim. Termasuk yang disebutkan sebelumnya dalam artikel, ilmuwan kami dari Universitas Negeri Moskow V. Vanke dan V. Savin.

Namun, pada saat mereka seharusnya memulai pelaksanaan praktis dan pembangunan pemancar dan penerima energi, proyek tersebut dibekukan dan dihentikan. Dan dengan terjadinya krisis pada tahun 2008, mereka benar-benar meninggalkannya.

Kenyataannya, ini sangat mengecewakan, karena karya teoretis yang dilakukan di sana sangat besar dan layak untuk diterapkan.

Proyek kedua terlihat lebih gila dari yang pertama. Namun, dana riil dialokasikan untuk itu. Ide itu sendiri diungkapkan pada awal tahun 1968 oleh seorang fisikawan dari Amerika Serikat, P. Glaser.

Dia mengusulkan pada waktu itu bukan ide yang normal - untuk menempatkan satelit besar ke orbit geostasioner 36.000 km di atas bumi. Di atasnya, letakkan panel surya yang akan mengumpulkan energi bebas dari matahari.

Kemudian semua ini harus diubah menjadi seberkas gelombang gelombang mikro dan ditransmisikan ke tanah.

Semacam "bintang kematian" dalam realitas duniawi kita.

Di tanah, sinar harus ditangkap oleh antena raksasa dan diubah menjadi listrik.

Seberapa besar antena ini perlu? Bayangkan jika satelit berdiameter 1 km, maka penerima di darat harus 5 kali lebih besar - 5 km (ukuran Cincin Taman).

Tapi ukuran hanya sebagian kecil dari masalah. Setelah semua perhitungan, ternyata satelit semacam itu akan menghasilkan listrik dengan kapasitas 5 GW. Setelah mencapai tanah, hanya 2 GW yang tersisa. Misalnya, HPP Krasnoyarsk menyediakan 6GW.

Oleh karena itu, idenya dipertimbangkan, dihitung dan dikesampingkan, karena semuanya pada awalnya bertumpu pada harga. Biaya proyek luar angkasa pada masa itu naik lebih dari $ 1 triliun.

Tapi sains, untungnya, tidak tinggal diam. Teknologi semakin baik dan murah. Beberapa negara sudah mengembangkan stasiun luar angkasa surya semacam itu. Meskipun pada awal abad kedua puluh, hanya satu orang brilian yang cukup untuk transmisi nirkabel listrik.

Total biaya proyek telah turun dari semula menjadi $25 miliar. Pertanyaannya tetap - akankah kita melihat implementasinya dalam waktu dekat?

Sayangnya tidak ada yang bisa memberi Anda jawaban yang jelas. Taruhan dibuat hanya pada paruh kedua abad ini. Jadi untuk saat ini mari kita berpuas diri pengisi daya nirkabel untuk smartphone dan berharap para ilmuwan dapat meningkatkan efisiensinya. Nah, atau pada akhirnya, Nikola Tesla kedua akan lahir di Bumi.