Pulmad 

Juhtmevabad energiaallikad. Juhtmeta jõuülekanne: ajalugu, tehnoloogia, seadmed. Kõige tõhusam meetod

Teadlased on aastaid maadelnud elektrikulude minimeerimise probleemiga. Sööma erinevatel viisidel ja ettepanekuid, kuid siiski on kõige kuulsam teooria elektri juhtmevaba edastamine. Teeme ettepaneku kaaluda, kuidas seda teostatakse, kes on selle leiutaja ja miks seda pole veel rakendatud.

teooria

Traadita elekter on sõna otseses mõttes elektrienergia ülekandmine ilma juhtmeteta. Inimesed võrdlevad sageli elektrienergia juhtmevaba edastamist teabe edastamisega, nagu raadiod, mobiiltelefonid või WiFi-ühendus. Peamine erinevus seisneb selles, et raadio- või mikrolaineülekanne on tehnoloogia, mille eesmärk on teabe taastamine ja edastamine, mitte aga edastamiseks algselt kulutatud energia.

Traadita elekter on suhteliselt uus piirkond tehnoloogia, kuid areneb üsna dünaamiliselt. Praegu töötatakse välja meetodeid, mis võimaldavad tõhusalt ja ohutult edastada energiat vahemaa tagant ilma katkestusteta.

Kuidas juhtmevaba elekter töötab?

Põhitöö põhineb spetsiaalselt magnetismil ja elektromagnetilisusel, nagu ka raadioringhäälingu puhul. Juhtmeta laadimine, tuntud ka kui induktiivne laadimine, põhineb mõnel lihtsal tööpõhimõttel, eelkõige nõuab tehnoloogia kahte pooli. Saatja ja vastuvõtja, mis koos genereerivad mittealalisvoolu vahelduva magnetvälja. See väli põhjustab omakorda pinge vastuvõtja poolis; seda saab kasutada mobiilseadme toiteks või aku laadimiseks.

Kui saadate elektrivoolu läbi juhtme, tekib kaabli ümber ümmargune magnetväli. Vaatamata asjaolule, et magnetväli mõjutab nii silmust kui ka mähist, on see kaablil kõige tugevam. Kui võtame teise juhtmepooli, mis ei saa seda läbivat elektrivoolu, ja koha, kus asetame mähise esimese mähise magnetvälja, edastatakse esimese mähise elektrivool läbi magnetvälja. ja läbi teise mähise, luues induktiivse sidestuse.

Võtame näiteks elektrilise hambaharja. Selles on laadija ühendatud pistikupessa, mis saadab laadija sees olevale keerdjuhtmele elektrivoolu, mis tekitab magnetvälja. Hambaharja sees on teine ​​mähis, kui vool hakkab liikuma ja tänu moodustunud MF-le hakkab hari laadima, ilma et see oleks otse 220 V toiteallikaga ühendatud.

Lugu

Traadita jõuülekande alternatiivina elektriliinide edastamisele ja jaotusele pakkus ja demonstreeris esmakordselt Nikola Tesla. 1899. aastal tutvustas Tesla juhtmevaba energia edastamist luminofoorlampide väljale, mis asub toiteallikast kahekümne viie miili kaugusel, ilma juhtmeid kasutamata. Aga tol ajal oli odavam juhtmestikku teha vasktraadid 25 miili, selle asemel, et ehitada spetsiaalseid elektrigeneraatoreid, mida Tesla kogemus nõuab. Talle ei antud kunagi patenti ja leiutis jäi teaduse soppi.

Kui Tesla demonstreeris 1899. aastal esimesena juhtmevaba side praktilisi võimalusi, siis tänapäeval on müügil väga vähe seadmeid, nagu juhtmevabad harjad, kõrvaklapid, telefonilaadijad jms.

Juhtmevaba tehnoloogia

Juhtmevaba energiaülekanne hõlmab elektrienergia või võimsuse ülekandmist vahemaa tagant ilma juhtmeteta. Seega põhineb põhitehnoloogia elektri, magnetismi ja elektromagnetismi kontseptsioonidel.

Magnetism

See on põhiline loodusjõud, mis paneb teatud tüüpi materjalid üksteist ligi tõmbama või tõrjuma. Ainsad püsimagnetid on Maa poolused. Kontuuris olev voovool tekitab magnetvälju, mis erinevad võnkuvatest magnetväljadest vahelduvvoolu (AC) genereerimiseks vajaliku kiiruse ja aja poolest. Sel juhul ilmnevad jõud on kujutatud alloleval diagrammil.

Nii ilmneb magnetism

Elektromagnetism on vahelduvate elektri- ja magnetväljade vastastikune sõltuvus.

Magnetiline induktsioon

Kui juhtiv ahel on ühendatud vahelduvvoolu toiteallikaga, tekitab see ahelas ja selle ümber võnkuva magnetvälja. Kui teine ​​juhtiv ahel asub piisavalt lähedal, võtab see osa sellest võnkumisest kinni magnetväli, mis omakorda tekitab või indutseerib teises mähises elektrivoolu.

Video: kuidas toimub juhtmevaba elektriülekanne

Seega toimub elektriline jõuülekanne ühelt tsüklilt või mähiselt teisele, mida nimetatakse magnetinduktsiooniks. Selle nähtuse näiteid kasutatakse elektritrafodes ja -generaatorites. See kontseptsioon põhineb Faraday elektromagnetilise induktsiooni seadustel. Seal nendib ta, et kui toimub muutus mähisega ühendavas magnetvoos, on mähises indutseeritud emf võrdne pooli keerdude arvu ja voo muutumise kiiruse korrutisega.


Toiteühendus

See osa on vajalik, kui üks seade ei saa energiat teisele seadmele edastada.

Magnetühendus tekib siis, kui objekti magnetväli on võimeline indutseerima elektrivoolu teistele selle levialas olevatele seadmetele.

Väidetavalt on kaks seadet vastastikku induktiivselt või magnetiliselt ühendatud, kui need on paigutatud nii, et voolu muutumine ühe juhtme korral indutseerib teise juhtme otstes elektromagnetilise induktsiooni abil pinge. See on tingitud vastastikusest induktiivsusest

Tehnoloogia


 Induktiivse sidumise põhimõte

Kaks üksteisega induktiivselt või magnetiliselt ühendatud seadet on konstrueeritud nii, et voolu muutumine, kui üks juhe indutseerib pinge teise juhtme otstes, tekib elektromagnetilise induktsiooni teel. See on tingitud vastastikusest induktiivsusest.
Induktiivühendus on eelistatud nii juhtmevaba töövõime kui ka põrutuskindluse tõttu.

Resonants-induktiivne sidestus on induktiivse sidestuse ja resonantsi kombinatsioon. Kasutades resonantsi kontseptsiooni, saate panna kaks objekti tööle sõltuvalt üksteise signaalidest.


Nagu ülaltoodud diagrammil näha, tagab resonantsi pooli induktiivsus. Kondensaator on ühendatud paralleelselt mähisega. Energia liigub pooli ümbritseva magnetvälja ja kondensaatorit ümbritseva elektrivälja vahel edasi-tagasi. Siin on kiirguskaod minimaalsed.

Samuti on olemas traadita ioniseeritud side mõiste.

Seda saab ka rakendada, kuid see nõuab veidi rohkem pingutust. See tehnika on looduses juba olemas, kuid selle rakendamine on vaevalt otstarbekas, kuna see nõuab suurt magnetvälja, alates 2,11 M/m. Selle töötas välja geniaalne teadlane Richard Walras, keerisegeneraatori arendaja, mis saadab ja edastab soojusenergiat suurte vahemaade taha, eelkõige spetsiaalsete kollektorite abil. Sellise ühenduse lihtsaim näide on välk.

Eelised ja miinused

Loomulikult on sellel leiutisel juhtmega meetoditega võrreldes oma eelised ja puudused. Kutsume teid üles neid kaaluma.

Eelised hõlmavad järgmist:

  1. juhtmete täielik puudumine;
  2. Toiteallikaid pole vaja;
  3. Aku vajadus on välistatud;
  4. Energiat edastatakse tõhusamalt;
  5. Hooldusvajadus on oluliselt väiksem.

Puuduste hulka kuuluvad järgmised:

  • Kaugus on piiratud;
  • magnetväljad ei ole inimestele nii ohutud;
  • juhtmevaba elektrienergia edastamine mikrolainete või muude teooriate abil on kodus ja oma kätega praktiliselt võimatu;
  • kõrge paigalduskulu.

Söömine mittemateriaalsel viisil Seadmed, elektrijuhtmetest vabanenud, on leiutajate meeled erutanud mitte esimest korda. Kuid nüüd on eksperdid jõudnud selleni, et õpetavad kaubanduslikke tolmuimejaid, põrandalampe, telereid, autosid, implantaate, mobiilseid roboteid ja sülearvuteid tõhusalt ja ohutult juhtmevabast allikast voolu vastu võtma.

Hiljuti astus Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi (MIT) teadlaste meeskond eesotsas Marin Soljačiciga järjekordse sammu, et muuta traadita elektritehnoloogia labori "trikist" paljundatavaks tehnoloogiaks. Üsna ootamatult avastasid nad efekti, mis võimaldab neil ülekande efektiivsust tõsta. Kuid enne uuest eksperimendist rääkimist tasub teha kõrvalepõik.

Sel juhul kasutatakse energiakandjana ligilähedast magnetvälja, mis võngub mitme megahertsi kõrgel sagedusel. Ülekandmiseks on vaja kahte magnetpooli, mis on häälestatud samale resonantssagedusele. Teadlased võrdlevad nendevahelist energiaülekannet resoneeriva klaasklaasi hävimisega, kui see "kuuleb" rangelt määratletud sagedusega heli.

Idealiseeritud (sellel joonisel) magnetpoolid ( kollane), mida ümbritsevad nende väljad (punane ja sinine), edastavad üksteisele energiat kaugusel D, mis on mitu korda suurem kui mähiste endi suurus. Seda nimetavad teadlased resonantsmagnetiliseks sidestuseks (või sidestuseks) - Resonant Magnetic Coupling (WiTricity illustratsioon).

Mähiste interaktsiooni tulemusena saadakse nn juhtmevaba elekter (WiTricity). Muide, see sõna on kaubamärk, mis kuulub Soljachichi ja mitmete tema kolleegide MIT-i asutatud samanimelisele korporatsioonile. Korporatsioon märgib, et see termin kehtib ainult tema tehnoloogia ja selle põhjal loodud toodete kohta. Palume teil mitte kasutada traadita energiaedastuse sünonüümina sõna "valgedus".

Samuti paluvad leiutajad mitte segi ajada WiTricityt energia ülekandmisega elektromagnetlainete kaudu: nad ütlevad, et uus meetod on "mittekiirgus".

Ja veel paar olulist “mittemärki”, millele tegijad viitavad. WiTricity ei ole mitme meetriga eraldatud mähistega trafo analoog (viimane lakkab sel juhul töötamast). See ei ole täiustatud elektriline hambahari: kuigi seda saab laadida ilma elektrikontaktita, tuleb see siiski paigutada "dokki", et viia saate- ja vastuvõtuinduktiivpool millimeetri kaugusele. "Whitecity" ei ole mikrolaineahi, mis suudab elusobjekti praadida, kuna WiTricity süsteemis töötav pulseeriv magnetväli inimest ei mõjuta. Lõpuks pole "Wireless Electricity" isegi mitte "salapärane ja kohutav" Tesla torn (Wardenclyffe'i torn), millega suur leiutaja mis on ette nähtud energia ülekandmise demonstreerimiseks kaugetel vahemaadel.

Marin ja tema kolleegid viisid 2007. aastal läbi esimese katse juhtmevaba energiaülekandeks WiTricity meetodil 60-vatisele lambipirnile, mis asub allikast rohkem kui kahe meetri kaugusel. Tõhusus oli madal – umbes 40%, kuid juba siis tõid leiutajad välja uue toote käegakatsutava eelise – ohutuse.

Süsteemis kasutatav väli on 10 tuhat korda nõrgem kui see, mis valitseb magnetresonantstomograafia skanneri südamikus. Nii et ei elusorganismid, meditsiinilised implantaadid, südamestimulaatorid ja muud sedalaadi tundlikud seadmed ega olmeelektroonika ei tunne selle välja mõju.


WiTricity peamised autorid: Marin Soljacic (vasakul), Aristeidis Karalis ja John Joannopoulos. Paremal: WiTicity vooluringi skeem. Saatemähis (vasakul) on ühendatud pistikupessa. Vastuvõtt - ühendatud tarbijaga. Esimese pooli (sinist värvi) magnetvälja jõujooned suudavad painduda ümber suhteliselt väikeste juhtivate takistuste (ja nad ei märka puitu, kangast, klaasi, betooni ega üldse inimest), edastades edukalt energiat (kollased jooned) vastuvõtusõrmus (foto MIT / Donna Coveney, illustratsioon WiTricity).

Nüüd on Soljachich ja tema kaaslased avastanud, et WiTricity süsteemi efektiivsust ei mõjuta mitte ainult mähiste suurus, geomeetria ja häälestus, aga ka nendevaheline kaugus, vaid ka tarbijate arv. Esmapilgul paradoksaalne, kuid kaks vastuvõtuseadet, mis olid paigutatud 1,6–2,7 meetri kaugusele saatva „antenni” mõlemale poole, näitasid 10% paremat efektiivsust kui siis, kui side toimuks ainult ühe allika ja tarbija vahel, nagu juhtus. varasemates katsetes.

Lisaks täheldati paranemist sõltumata sellest, milline oli saatja-vastuvõtja paaride efektiivsus eraldi. Teadlased on oletanud, et uute tarbijate lisandumisel suureneb efektiivsus veelgi, kuigi pole veel päris selge, kui palju. (Katse üksikasjad on avaldatud Applied Physics Lettersis.)

Uues katses oli saatemähise pindala 1 ruutmeetrit ja vastuvõtvate mähiste pindala oli ainult 0,07 m 2. Ja see on ka huvitav: eelmiste katsete "vastuvõtjate" mahukus seadis kahtluse alla seadmetootjate soovi varustada oma seadmeid selliste süsteemidega - vaevalt teile meeldiks iselaadiv sülearvuti, mille WiTricity seade on võrreldav. suurust arvutile endale.


Vasakul: 1 – spetsiaalne ahel muudab tavalise vahelduvvoolu kõrgsageduslikuks vooluks, see annab toite saatepoolile, mis tekitab võnkuva magnetvälja. 2 – tarbijaseadme vastuvõtupool peab olema häälestatud samale sagedusele. 3 – mähiste vaheline resonantsühendus muudab magnetvälja tagasi elektrivooluks, mis toidab lambipirni.
Paremal: Süsteemi autorite sõnul suudab üks laes olev mähis varustada energiaga kõiki ruumis olevaid kodumasinaid ja seadmeid – alates mitmest lambist ja telerist kuni sülearvuti ja DVD-mängijani (illustratsioon WiTricity).

Kuid peamine on see, et üldise efektiivsuse parandamine mitme tarbijaga samaaegselt töötades tähendab rohelist tuld Soljachichi sinisele unistusele - majale, mis on täidetud mitmesuguste seadmetega, mis saavad energiat nähtamatutelt "mittekiirguse tekitajatelt". peidetud ruumide lagedesse või seintesse.

Või äkki mitte ainult tubades, vaid ka garaažis? Muidugi saab elektriautot laadida tavapärasel viisil. WiTricity ilu seisneb aga selles, et sul pole vaja midagi kuhugi ühendada ega isegi meeles pidada – teoreetiliselt saab autot ennast garaaži (või ettevõtte parklasse) saabudes õpetada süsteemile “päringu” saatma. ja laadige akut põrandasse asetatud magnetpoolist.

Muide, mõnes katses suurendasid WiTricity spetsialistid edastusvõimsust kolme kilovatini (ja pidage meeles, et nad alustasid 60-vatise lambipirniga). Tõhusus varieerub sõltuvalt tervest parameetrite komplektist, kuid ettevõtte hinnangul võib see piisavalt tihedate mähiste korral ületada 95%.

Pole raske arvata, et paljutõotav viis elektrit mitme meetri ulatuses ilma juhtmeteta edastada ja mingisuguseid “jõukiire” sihtida peaks huvi pakkuma väga paljudele ettevõtetele. Mõned juba töötavad selles suunas omal käel.

Näiteks Soljachichi ja tema kolleegide poolt põhjendatud ja testitud põhimõtetest lähtudes töötab Intel nüüd välja oma resonantsjõuülekande modifikatsiooni – Wireless Resonant Energy Link (WREL). 2008. aastal saavutas ettevõte selles valdkonnas hiilgavaid tulemusi, demonstreerides "magnetilist" vooluülekannet efektiivsusega 75%.


Üks Intel WREL-i eksperimentaalsetest installatsioonidest, mis edastab juhtmevabalt toite (koos helisignaaliga) MP3-mängijalt väikesesse kõlarisse (foto saidilt gizmodo.com).

Sony viib nüüd läbi oma katseid, kordades Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi füüsikute katseid.

Soljačić on aga kindel, et tema uuendus ei kao kaaskonkurentide toodete hulka. Lõppude lõpuks kasutasid tehnoloogia pioneerid sellest maksimumi ning on valmis selle põhjalikuks uurimiseks ja täiustamiseks. Näiteks pole isegi paari mähise seadistamine nii lihtne, kui pealiskaudsel pilgul tundub. Teadlane tegi laboris katseid mitu aastat järjest, enne kui ta ehitas süsteemi, mis töötab tõeliselt usaldusväärselt.

Näidis LCD-ekraanist, mis saab elektritoidet WiTricity majapidamiskomplekti esimese prototüübi kaudu. Saatemähis asub põrandal, vastuvõtupool on laual (foto WiTricity).

"Wireless Electricity" oli selle autorite sõnul algselt mõeldud OEM-tootena. Seetõttu võime tulevikus oodata selle tehnoloogia ilmumist teiste ettevõtete toodetesse.

Ja prooviõhupall potentsiaalsete tarbijate suunas on juba välja lastud. Jaanuaris CES 2010 Las Vegases demonstreeris Hiina ettevõte Haier maailma esimest täielikult juhtmevaba HDTV-d. Selle ekraanile ei edastatud üle õhu mitte ainult pleieri videosignaal (selleks kasutati vaid kuu aega varem ametlikult sündinud Wireless Home Digital Interface standardit), vaid ka toiteallikat. Viimast pakkus just WiTicity tehnoloogia.

Soljachichi firma peab läbirääkimisi ka mööblitootjatega poolide paigaldamiseks laudadesse ja kappide seintesse. Esimene teade seeriatoote kohta WiTricity partnerilt on oodata 2010. aasta lõpuks.

Üldiselt ennustavad eksperdid tõeliste bestsellerite ilmumist turule – uusi tooteid, millel on sisseehitatud WiTricity vastuvõtja. Pealegi ei saa keegi veel kindlalt öelda, millised asjad need olema saavad.

Haier on üks maailma suurimaid olmeelektroonika tootjaid. Pole üllatav, et selle insenerid hakkasid ühendamise võimaluse vastu huvi tundma Uusimad tehnoloogiad HDTV-signaali ja juhtmevaba toiteallika traadita edastamine ning õnnestus isegi olla esimene, kes sellist seadet töös näitas (photos engadget.com, gizmodo.com).

Huvitaval kombel sai WiTricity lugu alguse mitu aastat tagasi Marini jaoks kahetsusväärsete ärkamiste jadaga. Kuu aja jooksul äratas ta mitu korda surnud telefoni heli peale, mis palus tal süüa. Mobiiltelefoni õigel ajal pistikupessa ühendamata unustanud teadlane oli üllatunud: kas pole naljakas, et telefon asub elektrivõrgust mõne meetri kaugusel, kuid ei suuda seda energiat vastu võtta. Pärast uuesti ärkamist öösel kell kolm mõtles Soljachich: oleks tore, kui telefon saaks ise laadimise eest hoolitseda.

Pange tähele, et me ei räägi kohe taskuseadmete laadimiseks mõeldud “mattide” uuest versioonist. Sellised süsteemid töötavad ainult siis, kui seade on asetatud otse "matile" ja unustavate inimeste jaoks pole see parem kui juhe lihtsalt pistikupessa ühendamine. Ei, telefon pidi saama elektrit kõikjal toas või isegi korteris ning vahet polnud, kas visata see lauale, diivanile või aknalauale.

Siin ei sobinud tavaline elektromagnetiline induktsioon, suunatud mikrolainekiirgus ja "ettevaatlikud" infrapunalaserid. Marin hakkas otsima muid võimalusi. Vaevalt võis ta siis arvata, et mõne aja pärast viib piiksuv ja “näljane” telefon ta oma ettevõtte loomiseni ja tehnoloogia tekkimiseni, mis suudab “pealkirjadesse jõuda” ja mis veelgi olulisem – tööstuspartneritele huvi pakkuv.

Olgu lisatud, et ettevõtte tegevdirektor Eric Giler rääkis kunagi üksikasjalikult WiTricity põhimõtetest, ajaloost ja tulevikust.

Elektri juhtmevaba edastamine

Elektri juhtmevaba edastamine- meetod elektrienergia edastamiseks ilma elektriahelas juhtivaid elemente kasutamata. Aastaks olid edukad katsed energiaülekandega, mille võimsus oli kümneid kilovatti mikrolaineahjus, mille efektiivsus oli umbes 40% - 1975. aastal Californias Goldstone'is ja 1997. aastal Grand Bassinis Reunioni saarel ( ulatus umbes kilomeeter, uuringud küla elektrivarustuse vallas ilma kaablit elektrivõrku vedamata). Sellise edastamise tehnoloogilised põhimõtted hõlmavad induktsiooni (lühikestel vahemaadel ja suhteliselt väikese võimsusega), resonantsi (kasutatakse kontaktivabades kiipkaartides ja RFID-kiipides) ja suunavat elektromagnetilist suhteliselt pikkade vahemaade ja võimsuste jaoks (vahemikus ultraviolettkiirgusest mikrolaineteni).

Juhtmeta jõuülekande ajalugu

  • 1820 : André Marie Ampère avastas seaduse (mis sai oma avastaja järgi nime, Ampère'i seadus), mis näitab, et elektrivool tekitab magnetvälja.
  • 1831 : Michael Faraday avastas induktsiooniseaduse, olulise elektromagnetismi põhiseaduse.
  • 1862 : Carlo Matteuci viis esmakordselt läbi katsed elektrilise induktsiooni edastamise ja vastuvõtmise kohta lamedad spiraalsed mähised.
  • 1864 : James Maxwell kodifitseeris kõik varasemad tähelepanekud, katsed ja võrrandid elektri, magnetismi ja optika vallas ühtseks teooriaks ja elektromagnetvälja käitumise rangeks matemaatiliseks kirjelduseks.
  • 1888 : Heinrich Hertz kinnitas elektromagnetvälja olemasolu. " Seadmed elektromagnetvälja tekitamiseks Hertz oli raadiolainete mikrolaine- või UHF-sädemesaatja.
  • 1891 : Nikola Tesla täiustas oma patendis nr. 454.622, elektriline valgustussüsteem.
  • 1893 : Tesla demonstreerib Chicagos toimuva Columbia maailmanäituse projekti raames juhtmevaba fluorestsentsvalgustust.
  • 1894 : Tesla süütab juhtmevabalt hõõglambi Fifth Avenue laboris ja hiljem New Yorgis Houston Streeti laboris, kasutades "elektrodünaamilist induktsiooni", see tähendab juhtmevaba vastastikuse resonantsi induktsiooni.
  • 1894 : Jagdish Chandra Bose süütab eemalt püssirohu ja lööb elektromagnetlainete abil kella, mis näitab, et sidesignaale saab saata juhtmevabalt.
  • 1895 : A. S. Popov demonstreeris enda leiutatud raadiovastuvõtjat Venemaa Füüsikalis-Keemia Seltsi füüsikaosakonna koosolekul 25. aprillil (7. mail)
  • 1895 : Bose edastab signaali umbes ühe miili kaugusel.
  • 1896 : Guglielmo Marconi esitab 2. juunil 1896 raadio leiutamise nõude.
  • 1896 : Tesla edastab signaali umbes 48 kilomeetri kaugusele.
  • 1897 : Guglielmo Marconi edastab raadiosaatja abil morsekoodis tekstisõnumi umbes 6 km kaugusel.
  • 1897 : Tesla esitab esimese traadita edastuse kasutamise patendi.
  • 1899 : Colorado Springsis kirjutab Tesla: "Induktsioonimeetodi ebaõnnestumine tundub tohutult võrreldes Maa ja õhu laengu ergutamise meetod».
  • 1900 : Guglielmo Marconil ei õnnestunud USA-s raadio leiutamiseks patenti saada.
  • 1901 : Marconi edastab Tesla aparaadi abil signaali üle Atlandi ookeani.
  • 1902 : Tesla vs. Reginald Fessenden: USA patent nr konflikt. 21.701 „Signaaliedastussüsteem (juhtmeta). Hõõglampide valikuline lülitamine, elektroonilised loogikaelemendid üldiselt.
  • 1904 : St. Louis'i maailmanäitusel pakutakse auhinda eduka katse eest juhtida 0,1 hj õhulaeva mootorit. (75 W) energiast, mis edastatakse kaugjuhtimisega vähem kui 30 m kaugusel.
  • 1917 : Wardenclyffe torn, mille Nikola Tesla ehitas suure võimsuse juhtmevaba edastamise katsete läbiviimiseks, hävib.
  • 1926 : Shintaro Uda ja Hidetsugu Yagi avaldavad esimese artikli reguleeritava suunaga suure võimendusega sidekanali kohta", tuntud kui "Yagi-Uda antenn" või "lainekanali" antenn.
  • 1961 : William Brown avaldab artikli, milles uuritakse energia edastamise võimalust mikrolainete kaudu.
  • 1964 : William Browni ja Walter Kronikti saade kanalil CBS uudised helikopteri mudel, mis saab kogu vajaliku energia mikrolaine kiirelt.
  • 1968 : Peter Glaser pakub välja päikeseenergia juhtmevaba edastamise kosmosest, kasutades Energy Beam tehnoloogiat. Seda peetakse orbitaalse elektrisüsteemi esimeseks kirjelduseks.
  • 1973 : Maailma esimest passiivset RFID-süsteemi demonstreeriti Los Alamose riiklikus laboris.
  • 1975 : Goldstone'i süvakosmose kommunikatsioonikompleks viib läbi katseid kümnete kilovattide jõuülekande kohta.
  • 2007 : Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi professori Marin Soljačići juhitud uurimisrühm edastas juhtmevabalt 2 m kaugusele võimsuse, mis on piisav 60 W lambipirni tõhusaks valgustamiseks. 40%, kasutades kahte pooli läbimõõduga 60 cm.
  • 2008 : Bombardier pakub Uus toode juhtmevaba ülekande jaoks PRIMOVE, võimas süsteem trammides ja kergraudteemootorites kasutamiseks.
  • 2008 : Intel kordab Nikola Tesla 1894. aasta ja John Browni 1988. aasta meeskonna katseid juhtmevabalt energia edastamisel tõhusatele hõõglampidele. 75%.
  • 2009 : Huvitatud ettevõtete konsortsium nimega Wireless Power Consortium on teatanud väikese võimsusega induktsioonlaadijate uue tööstusstandardi peatsest valmimisest.
  • 2009 : Esitatakse tööstuslik taskulamp, mis töötab ohutult ja mida saab kontaktivabalt laadida tuleohtlikust gaasist küllastunud atmosfääris. Selle toote töötas välja Norra ettevõte Wireless Power & Communication.
  • 2009 : Haier Group tutvustas maailma esimest täielikult juhtmevaba LCD-telerit, mis põhineb professor Marin Soljačići traadita jõuülekande ja juhtmevaba kodu digitaalse liidese (WHDI) uurimistööl.

Tehnoloogia (ultraheli meetod)

Pennsylvania ülikooli tudengite leiutis. Esiteks üldsusele installatsiooni esitleti 2011. aastal näitusel The All Things Digital (D9). Nagu ka teiste meetoditega millegi juhtmevabaks edastamiseks, kasutatakse vastuvõtjat ja saatjat. Saatja kiirgab ultraheli, vastuvõtja omakorda muundab kuuldu elektriks. Esitluse ajal ulatub edastuskaugus 7-10 meetrini, vajalik on vastuvõtja ja saatja vahetu nähtavus. Teadaolevatest omadustest ulatub edastatav pinge 8 voltini, kuid vastuvõetud voolutugevust ei teatata. Kasutatavad ultraheli sagedused ei mõjuta inimesi. Puudub ka teave negatiivsete mõjude kohta loomadele.

Elektromagnetilise induktsiooni meetod

Elektromagnetilise induktsiooni traadita edastustehnika kasutab lähivälja elektromagnetvälja umbes ühe kuuendiku lainepikkusest. Lähivälja energia ise ei ole kiirgav, kuid mõningaid kiirguskadusid esineb. Lisaks tekivad reeglina ka takistuskadud. Tänu elektrodünaamilisele induktsioonile tekitab primaarmähist läbiv vahelduv elektrivool vahelduva magnetvälja, mis mõjub sekundaarmähisele, indutseerides selles elektrivoolu. Kõrge efektiivsuse saavutamiseks peab suhtlus olema üsna tihe. Sekundaarmähise eemaldumisel primaarmähisest ei jõua järjest suurem osa magnetväljast sekundaarmähiseni. Isegi suhteliselt lühikestel vahemaadel muutub induktiivne sidumine äärmiselt ebaefektiivseks ja raiskab enamusülekantud energia läheb raisku.

Elektritrafo on lihtsaim seade juhtmevabaks energiaülekandeks. Trafo primaar- ja sekundaarmähised ei ole otseselt ühendatud. Energiaülekanne toimub vastastikuse induktsioonina tuntud protsessi kaudu. Trafo põhiülesanne on primaarpinge suurendamine või vähendamine. Elektrodünaamilise induktsiooni põhimõtte kasutamise näited on mobiiltelefonide ja elektriliste hambaharjade kontaktivabad laadijad. Seda meetodit kasutavad ka induktsioonpliidid. Juhtmeta edastusmeetodi peamiseks puuduseks on selle äärmiselt lühike leviulatus. Vastuvõtja peab olema saatja vahetus läheduses, et sellega tõhusalt suhelda.

Resonantsi kasutamine suurendab veidi ülekandeulatust. Resonantsinduktsiooni korral on saatja ja vastuvõtja häälestatud samale sagedusele. Toimivust saab veelgi parandada, muutes juhtvoolu lainekuju sinusoidselt mittesinusoidseteks siirdelainekujudeks. Impulssenergia ülekanne toimub mitme tsükli jooksul. Sel viisil saab märkimisväärset võimsust üle kanda kahe vastastikku häälestatud LC-ahela vahel, millel on suhteliselt madal sidestuskoefitsient. Saate- ja vastuvõtupoolid on tavaliselt ühekihilised solenoidid või lame spiraal koos kondensaatorite komplektiga, mis võimaldab vastuvõtvat elementi häälestada saatja sagedusele.

Resonantse elektrodünaamilise induktsiooni levinud rakendus on laadimine patareid kaasaskantavad seadmed, nagu sülearvutid ja mobiiltelefonid, meditsiinilised implantaadid ja elektrisõidukid. Lokaliseeritud laadimistehnika kasutab sobiva ülekandepooli valikut mitmekihilises mähismassiivi struktuuris. Maksimaalse jõuülekande efektiivsuse tagamiseks kasutatakse resonantsi nii juhtmevaba laadimispaneelis (edastusahel) kui ka vastuvõtjamoodulis (koormusse ehitatud). See edastustehnika sobib universaalsetele juhtmevabadele laadimispatjadele kaasaskantavate elektroonikaseadmete (nt mobiiltelefonide) laadimiseks. Tehnika on kasutusele võetud Qi traadita laadimisstandardi osana.

Resonants-elektrodünaamilist induktsiooni kasutatakse ka patareideta seadmete (nt RFID-märgised ja kontaktivabad kiipkaardid) toiteks, samuti elektrienergia ülekandmiseks primaardroslist Tesla trafo spiraalresonaatorisse, mis on ühtlasi ka juhtmevaba saatja. elektrienergiast.

Elektrostaatiline induktsioon

Vahelduvvoolu saab edastada läbi atmosfääri kihtide, mille atmosfäärirõhk on alla 135 mmHg. Art. Vool liigub elektrostaatilise induktsiooni teel läbi madalama atmosfääri umbes 2–3 miili kõrgusel merepinnast ja ioonivoo, st elektrijuhtivuse kaudu, läbi ioniseeritud piirkonna, mis asub kõrgemal kui 5 km. Ultraviolettkiirguse intensiivseid vertikaalseid kiirte saab kasutada õhugaaside ioniseerimiseks otse kahe kõrgendatud terminali kohal, mille tulemusena moodustuvad plasma kõrgepingeliinid, mis viivad otse atmosfääri juhtivatesse kihtidesse. Selle tulemusena moodustub kahe kõrgendatud klemmi vahel elektrivool, mis liigub üles troposfääri, läbi selle ja tagasi teise terminali. Elektrijuhtivus läbi atmosfääri kihtide on võimalik tänu mahtuvuslikule plasmalahendusele ioniseeritud atmosfääris.

Nikola Tesla avastas, et elektrit saab edastada nii maa kui ka atmosfääri kaudu. Uurimistöö käigus saavutas ta lambi süttimise mõõdukatel vahemaadel ja fikseeris elektri edastamise pikkadel vahemaadel. Wardenclyffe Tower loodi Atlandi-ülese traadita telefoni äriprojektina ja sellest sai tõeline demonstratsioon traadita jõuülekande võimalikkusest ülemaailmsel tasandil. Paigaldamine jäi ebapiisava rahastuse tõttu lõpule viimata.

Maa on loomulik juht ja moodustab ühe juhtiva ahela. Tagasipöördumine toimub läbi ülemise troposfääri ja madalama stratosfääri umbes 4,5 miili (7,2 km) kõrgusel.

Nikola Tesla pakkus 1904. aasta alguses välja ülemaailmse juhtmevaba elektri edastamise süsteemi, niinimetatud "Worldwide Wireless System", mis põhineb plasma kõrgel elektrijuhtivusel ja maa kõrgel elektrijuhtivusel ning see oleks võinud olla Tunguska meteoriidi põhjus, mis tekkis laetud atmosfääri ja maa vahelisest "lühisest".

Ülemaailmne traadita süsteem

Kuulsa serbia leiutaja Nikola Tesla varased katsed puudutasid tavaliste raadiolainete, st Hertz-lainete, kosmoses levivate elektromagnetlainete levikut.

1919. aastal kirjutas Nikola Tesla: „Arvatakse, et alustasin traadita edastusega tegelemist 1893. aastal, kuid tegelikult olin viimased kaks aastat tegelenud uurimistööga ja seadmete ehitamisega. Mulle oli algusest peale selge, et edu võib saavutada mitmete radikaalsete otsustega. Kõigepealt tuli luua kõrgsageduslikud ostsillaatorid ja elektrilised ostsillaatorid. Nende energia tuli muuta tõhusateks saatjateks ja sobivate vastuvõtjatega eemalt vastu võtta. Selline süsteem oleks tõhus, kui see välistaks igasuguse välise sekkumise ja tagaks selle täieliku ainuõiguse. Aja jooksul mõistsin aga, et seda tüüpi seadmed peavad tõhusalt töötama, peavad need olema projekteeritud meie planeedi füüsikalisi omadusi arvesse võttes.

Ülemaailmse traadita süsteemi loomise üheks tingimuseks on resonantsvastuvõtjate ehitamine. Sellisena saab kasutada Tesla pooli maandatud spiraalresonaatorit ja kõrgendatud terminali. Tesla demonstreeris korduvalt isiklikult elektrienergia juhtmevaba ülekandmist saatvast Tesla mähist vastuvõtvasse mähisesse. Sellest sai osa tema traadita edastussüsteemist (USA patent nr 1119732, Apparatus for Transmitting Electrical Energy, 18. jaanuar 1902). Tesla tegi ettepaneku paigaldada üle kolmekümne transiiverjaama üle maailma. Selles süsteemis toimib vastuvõtupool suure väljundvooluga astmelise trafona. Saatepooli parameetrid on identsed vastuvõtupooliga.

Tesla ülemaailmse juhtmevaba süsteemi eesmärk oli ühendada energiaedastus raadiolevi ja suunamisega traadita side, mis võimaldaks vabaneda arvukatest kõrgepingeliinidest ja soodustaks elektrit tootvate ettevõtete omavahelist sidumist maailma mastaabis.

Vaata ka

  • Energiakiir

Märkmed

  1. "Elekter Columbia näitusel", autor John Patrick Barrett. 1894, lk. 168-169 (inglise)
  2. Väga kõrge sagedusega vahelduvvoolude katsed ja nende rakendamine kunstliku valgustuse meetoditele, AIEE, Columbia College, N.Y., 20. mai 1891 (inglise)
  3. Katsed kõrge potentsiaaliga ja kõrge sagedusega vahelduvvooludega, IEE aadress, London, veebruar 1892
  4. On Light and Other High Frequency Phenomena, Franklin Institute, Philadelphia, veebruar 1893 ja National Electric Light Association, St. Louis, märts 1893 (inglise keeles)
  5. Jagdish Chandra Bose töö: 100 aastat mm-lainete uurimist (inglise keeles)
  6. Jagadish Chandra Bose
  7. Nikola Tesla oma tööst vahelduvvooludega ja nende rakendamisest traadita telegraafis, telefonis ja jõuülekandes, lk. 26-29. (Inglise)
  8. 5. juuni 1899, Nikola Tesla Colorado kevadised märkmed 1899-1900, Nolit, 1978 (inglise)
  9. Nikola Tesla: juhitavad relvad ja arvutitehnoloogia (inglise)
  10. Elektrik(London), 1904 (inglise)
  11. Mineviku skaneerimine: elektrotehnika ajalugu minevikust, Hidetsugu Yagi
  12. Ülevaade võimsuse elementide kohta Edastamine mikrolainekiirega, 1961. aastal IRE Int. Conf. Rec., vol.9, part 3, lk 93–105 (inglise keeles)
  13. IEEE mikrolaine teooria ja tehnikad, Bill Browni silmapaistev karjäär
  14. Päikesest pärit jõud: selle tulevik, Science, Vol. 162, lk. 957-961 (1968)
  15. Päikeseenergia satelliidi patent
  16. RFID ajalugu
  17. Kosmose päikeseenergia algatus
  18. Päikeseenergia satelliidi (SPS) juhtmevaba jõuülekanne (N. Shinohara teine ​​mustand), kosmose päikeseenergia töötuba, Georgia tehnoloogiainstituut (inglise)
  19. W. C. Brown: Raadiolainete abil jõuülekande ajalugu: mikrolaine teooria ja tehnikad, IEEE tehingud septembris 1984, v. 32 (9), lk. 1230-1242 (inglise)
  20. Traadita jõuülekanne tugevalt seotud magnetresonantsi kaudu. Teadus (7. juuni 2007). Arhiveeritud,
    Käivitatud on uus elektrienergia juhtmevaba ülekande meetod (vene keel). MEMBRNA.RU (8. juuni 2007). Arhiveeritud originaalist 29. veebruaril 2012. Vaadatud 6. septembril 2010.
  21. Bombardier PRIMOVE tehnoloogia
  22. Intel kujutab teie sülearvuti jaoks ette juhtmevaba toidet
  23. juhtmevaba elektri spetsifikatsioon on valmimas
  24. TX40 ja CX40, Ex heakskiidetud taskulamp ja laadija (inglise keeles)
  25. Haieri juhtmevaba HDTV-l puuduvad juhtmed, peenike profiil (video) (inglise keeles),
    Juhtmevaba elekter hämmastas selle loojaid (vene keel). MEMBRANA.RU (16. veebruar 2010). Arhiveeritud originaalist 26. veebruaril 2012. Vaadatud 6. septembril 2010.
  26. Eric Giler demos juhtmevaba elektrit | Video saidil TED.com
  27. "Nikola Tesla ja Maa läbimõõt: arutelu Wardenclyffe torni ühest paljudest töörežiimidest, K. L. Corum ja J. F. Corum, Ph.D. 1996
  28. William Beaty, Yahoo Wireless Energy Transmission Tech Group sõnum nr 787, kordustrükk juhtmevaba ülekande teoorias.
  29. Oota, James R., EM maapealsete lainete leviku iidne ja kaasaegne ajalugu. IEEE Antennas and Propagation Magazine, Vol. 40, nr. 5, oktoober 1998.
  30. ELEKTRIENERGIA EDASTUSÜSTEEM, sept. 2, 1897, USA Patent nr. 645.576, märts 20, 1900.
  31. Pean siinkohal ütlema, et kui esitasin 2. septembril 1897 avaldusi energia edastamiseks, milles see meetod avalikustati, oli mulle juba selge, et mul ei ole vaja terminale nii kõrgel, kuid pole kunagi peale minu allkirja kuulutanud midagi, mida ma enne ei tõestanud. See on põhjus, miks ühelegi minu väitele ei ole kunagi vastu vaieldud ja ma arvan, et ka ei hakka, sest alati, kui ma midagi avaldan, läbin selle kõigepealt katsega, seejärel arvutan katse põhjal ja kui mul on teooria ja praktika kohtunud. Teatan tulemused.
    Sel ajal olin täiesti kindel, et suudan rajada kaubandusliku tehase, kui ma ei suuda teha muud, kui seda, mida olin teinud oma laboris Houston Streetil; kuid ma olin juba arvutanud ja avastasin, et selle meetodi rakendamiseks pole mul vaja suuri kõrgusi. Minu patent ütleb, et ma purustan atmosfääri terminalis või selle läheduses. Kui mu juhtiv atmosfäär on 2–3 miili kõrgusel jaamast, siis pean seda terminali väga lähedal asuvaks võrreldes minu vastuvõtuterminali kaugusega, mis võib asuda üle Vaikse ookeani. See on lihtsalt väljend. . . .
  32. Nikola Tesla oma tööst vahelduvvooludega ja nende rakendamisest traadita telegraafis, telefonis ja jõuülekandes
Energia kauguse ülekandmise probleem pole veel lahendatud. Kuigi see lavastati sajandivahetusel. Esimene, kes suutis selle unistuse ellu viia, oli Nikola Tesla: "Energia ülekandmine ilma juhtmeteta ei ole teooria ja mitte ainult tõenäosus, nagu enamik inimesi arvab, vaid nähtus, mida olen mitu aastat eksperimentaalselt demonstreerinud. Idee ise ei ilmunud mulle kohe, vaid pika ja järkjärgulise arengu tulemusena ning sai minu uurimistöö loogiliseks tagajärjeks, mida veenvalt demonstreeriti 1893. aastal, kui ma esimest korda maailmale oma traadita edastussüsteemi skeemi esitlesin. energiat igasugustel eesmärkidel.Minu katsed kõrgsagedusvooludega olid esimesed avalikult tehtud ja need äratasid suurt huvi nii nende pakutavate võimaluste kui ka hämmastav loodus nähtused ise. Vähesed kaasaegseid seadmeid tundvad spetsialistid hindavad selle ülesande keerukust, kui minu käsutuses olid primitiivsed seadmed.

Nikola Tesla konstrueeris 1891. aastal kuni miljonivoldise amplituudiga kõrgsageduslikke pingekõikumisi võimaldava resonantstrafo (Tesla trafo) ning juhtis esimesena tähelepanu kõrgsagedusvoolude füsioloogilistele mõjudele. Äikese ajal täheldatud elektrivälja seisulained viisid Tesla mõttele võimalusest luua süsteem generaatorist kaugemal asuvate energiatarbijate elektriga varustamiseks ilma juhtmeid kasutamata. Algselt kasutati Tesla mähist energia edastamiseks pikkadel vahemaadel ilma juhtmeteta, kuid peagi vajus see idee tagaplaanile, kuna sel viisil on peaaegu võimatu energiat kaugelt edastada, on selle põhjuseks seadme madal efektiivsus. Tesla mähis.

Tesla trafo ehk Tesla mähis on Nikola Tesla leiutistest ainus, mis tänapäeval tema nime kannab. See on klassikaline resonantstrafo, mis toodab kõrgel sagedusel kõrget pinget. Seda seadet kasutas teadlane oma katseteks mitmes suuruses ja variatsioonis. Seade kuulutati patendiga nr 568176, dateeritud 22. septembril 1896, kui "Seade kõrge sagedusega ja potentsiaaliga elektrivoolude tootmiseks".

Tesla pooli on kolme tüüpi:

SGTC-sädevahe Tesla mähis - Tesla mähis sädemevahel.
VTTC-vaakumtoru Tesla mähis - Tesla mähis raadiotorul.
SSTC-tahke Tesla mähis – Tesla mähis keerukamatel osadel.

Trafo konstruktsiooni kirjeldus. Elementaarsel kujul koosneb see kahest mähisest - primaarsest ja sekundaarsest, samuti rakmest, mis koosneb sädemevahest (kaitselüliti, sageli leidub Spark Gapi ingliskeelset versiooni), kondensaatorist ja terminalist (näidatud kui "väljund"). diagrammil). Erinevalt paljudest teistest trafodest puudub ferrimagnetiline südamik. Seega on kahe pooli vastastikune induktiivsus palju väiksem kui tavalistel ferrimagnetilise südamikuga trafodel. Sellel trafol puudub praktiliselt ka magnethüsterees, magnetilise induktsiooni muutuste viivitus voolu muutuste suhtes ja muud puudused, mis tulenevad ferromagneti olemasolust trafo väljas. Primaarmähis koos kondensaatoriga moodustab võnkeahela, mis sisaldab mittelineaarset elementi - sädevahet (sädevahe). Piiritaja on lihtsaimal juhul tavaline gaas; tavaliselt valmistatud massiivsetest elektroodidest.

Sekundaarmähis moodustab ka võnkeahela, kus kondensaatori rolli täidab mahtuvuslik ühendus toroidi, klemmseadme, pooli enda keerdude ja ahela teiste elektrit juhtivate elementide vahel Maaga. Lõpliku seadme (terminali) saab valmistada ketta, teritatud tihvti või kera kujul. Terminal on ette nähtud pikaajalise prognoositava sädelahenduse tekitamiseks. Tesla trafo osade geomeetria ja suhteline asend mõjutavad suuresti selle jõudlust, mis on sarnane mis tahes kõrgepinge- ja kõrgsagedusseadmete projekteerimise probleemidega.

Veel üks huvitav seade on Van de Graaffi generaator. Tegemist on kõrgepingegeneraatoriga, mille tööpõhimõte põhineb liikuva dielektrilise lindi elektrifitseerimisel. Esimese generaatori töötas välja Ameerika füüsik Robert Van de Graaff 1929. aastal ja see võimaldas saada kuni 80 kilovoldise potentsiaalivahe. 1931. ja 1933. aastal ehitati võimsamad generaatorid, mis võimaldasid jõuda kuni 7 miljoni voldise pingeni. Van de Graaffi generaatori ahel:


Suur õõnes metallelektrood, mis on kujundatud poolkerakujulise kupli kujul, on paigaldatud kõrgepinge isolatsioonisambale. Elektrilaengute konveieri lindi ülemine ots siseneb elektroodi õõnsusse, mis on tekstiilil põhinev lõputu kummilint, mis on venitatud kahele metallrattale ja liigub tavaliselt kiirusega 20 - 40 m/sek. Alumist metallplaadile paigaldatud rihmaratast pöörab elektrimootor. Ülemine rihmaratas asub kõrgepinge kuplielektroodi all ja on masina täispinge all. Samuti on olemas toitesüsteem iooniallika ja allika enda jaoks. Lindi alumine ots läbib elektroodi, mida toetab tavapärane kõrgepingeallikas maapinna suhtes kõrgel pingel kuni 100 kV. Koroonalahenduse tulemusena kanduvad elektronid lindilt elektroodile. Konveieri poolt tõstetud lindi positiivset laengut kompenseerivad ülaosas kupli elektronid, mis saavad positiivse laengu. Maksimaalset saavutatavat potentsiaali piiravad kolonni ja seda ümbritseva õhu isoleerivad omadused. Mida suurem on elektrood, seda suuremat potentsiaali see talub. Kui paigaldus on hermeetiliselt suletud ja siseruum täidetud kuiva surugaasiga, elektroodi mõõtmed jaoks antud potentsiaal võib vähendada. Laetud osakesed kiirendatakse tühjendatud torus, mis asub kõrgepingeelektroodi ja "maa" vahel või elektroodide vahel, kui neid on kaks. Van de Graaffi generaatori abil on võimalik saada väga kõrge potentsiaal, mis võimaldab kiirendada elektronid, prootonid ja deuteronid 10 MeV energiani ning topeltlaengut kandvad alfaosakesed 20 MeV-ni. Laetud osakeste energiat generaatori väljundis saab hõlpsasti ja suure täpsusega juhtida, mis teeb võimalikuks täpsed mõõtmised. Prootonkiire vool konstantses režiimis on 50 μA ja impulssrežiimis saab seda suurendada 5 mA-ni.

Tööpõhimõte ise on selgelt näidatud lihtsas käsitöö, milles LED saab juhtmevabalt süttida 2 cm kaugusel energiaallikast. Ahelat, mis toimib nii astmelise pingemuundurina kui ka juhtmevaba elektrienergia saatja ja vastuvõtjana, saab täiustada ja rakendada paljudes ajuprojektid.

1. samm: vajame

NPN transistor - kasutasin 2N3904, aga võid kasutada mis tahes NPN transistori (337, BC547 jne), PNP transistor ka töötab, ainult jälgi kindlasti ühenduste polaarsust.
mähis või isoleeritud traat - umbes 3-4 meetrit (juhtmeid saab "saada" paljudest seadmetest, trafodest, kõlaritest, mootoritest, releedest jne)
1 kOhm takisti - kasutatakse transistori kaitsmiseks läbipõlemise eest ülekoormuse korral, saab kasutada ka kuni 5 kOhm takisteid, saab isegi ilma takistita, aga siis tühjeneb aku kiiremini.
LED - kõik sobivad, peamine on diagrammi järgimine.
1,5 V aku – ära kasuta kõrgema pingega akusid, et mitte kahjustada transistori.
käärid või nuga.
jootekolb (valikuline).
tulemasin (valikuline) juhtmetelt isolatsiooni eemaldamiseks.

2. samm: vaadake protsessi videot

3. samm: video kokkuvõtte tegemine

Niisiis, kerime silindrilisele objektile 30 pöörde pikkuse mähise, see on mähis A. Järgmiseks kerime teise sama läbimõõduga mähise, kuid kõigepealt kerime 15 pööret ja teeme kraani ja siis veel 15 pööret, see on mähis B. Kindlustame mähised lahtikerimise vastu mis tahes sobival viisil, näiteks teeme mähise juhtmetest lihtsalt sõlmed. Oluline punkt: selle õigeks toimimiseks käsitöö Mõlema pooli läbimõõt ja keerdude arv peavad olema samad.

Puhastame mõlema pooli juhtmed ja jätkame ahela jootmist. Otsustame oma transistori emitteri, aluse ja kollektori üle ning jootme alusele takisti. Takisti teise klemmi jootsime pooli B vaba klemmi, mitte kraaniklemmi külge. Jootke pooli B teine ​​vaba klemm, jällegi mitte kraan, kollektori külge.

Mugavuse huvides võid emitteri külge jootma väikese juhtmejupi, nii on aku ühendamine lihtsam.

Vastuvõtja vooluringi on lihtne kokku panna: jootke mähise A klemmidele LED. JA aju trikk valmis!

4. samm: vooluringi skeem

5. samm: visuaalne joonistamine

6. samm: testimine


Tooma omatehtud tooted Tööolekus ühendame pooli B väljundi aku "plussiga" ja "miinus" transistori emitteriga. Siis toome poolid üksteisega paralleelselt ja diood süttib!

7. samm: selgitus

Lubage mul selgitada veidi, kuidas see kõik töötab.

Saatja meie käsitöö See on ostsillaatori ahel. Võib-olla olete kuulnud "Joule'i varastamise vooluringist", mis on hämmastavalt sarnane meie saatja vooluringiga. "Joule'i varastamise vooluringis" muundatakse 1,5 V akust saadav elekter kõrgemaks pingeks, kuid impulssiks. LED vajab 3V, kuid tänu “Joule’i varastamise vooluringile” helendab ilusti alates 1,5V.

"Joule'i varastamise vooluring" on tuntud kui muundur ja ostsillaator, meie loodud vooluahel on ka ostsillaator ja muundur. Ja energia tarnitakse LED-ile mähistes toimuva induktsiooni kaudu, mida saab selgitada aju näide tavaline trafo.

Oletame, et trafol on kaks identset mähist. Siis, kui elekter läbib ühte mähist, muutub see magnetiks, teine ​​mähis siseneb esimese magnetvälja ja selle tulemusena hakkab ka vool läbi selle voolama. Kui esimese mähise pinge on vahelduv, kaotavad selle impulsid oma magnetilised omadused, mis tähendab, et teine ​​mähis impulsseerib esimese mähise magnetvälja, see tähendab, et teises mähises tekib vahelduvpinge.

Meie isetehtud Saatja mähis loob magnetvälja, millesse siseneb vastuvõtja mähis, ühendatuna LED-iga, mis muundab vastuvõetud energia valguseks!

Esitatud aju trikk muundab saadud energia valguseks, kuid seda saab kasutada mitmekesisemalt. Saate ka selle põhimõtteid rakendada omatehtud tooted võlutrikkide, lõbusate kingituste loomiseks või teaduslikud projektid. Kui muudate poolide läbimõõtu ja pöörete arvu, saate seda saavutada maksimaalsed väärtused, või saab muuta poolide kuju jne, võimalused on piiramatud!

9. samm: tõrkeotsing

Selle loomisel omatehtud tooted Võimalikud on järgmised probleemid:
Transistor läheb liiga kuumaks - kontrollige takisti väärtust, võib olla vaja seda suurendada. Ma ei kasutanud alguses takistit ja transistor põles läbi. Või kasutage võimalusena transistori jaoks radiaatorit või võib-olla mõnda teist transistori, millel on suurem võimendusväärtus.
LED ei sütti – põhjuseid võib olla palju. Kontrollige ühenduse kvaliteeti, kas alus ja kollektor on õigesti joodetud, veenduge, et poolid oleksid võrdse läbimõõduga ja kas ahelas pole lühist.

Tänane induktsioonikatse on lõppenud, tänan tähelepanu eest ja edu loovuses!