În 1968, specialistul american în cercetare spațială Peter E. Glaser a propus plasarea unor panouri solare mari pe orbită geostaționară și transmiterea energiei pe care o generează (nivel de 5-10 GW) la suprafața Pământului cu un fascicul bine focalizat de radiații cu microunde, apoi convertirea acestora. o în energie de curent continuu sau alternativ de frecvență tehnică și să o distribuie consumatorilor.
O astfel de schemă a făcut posibilă utilizarea fluxului intens de radiație solară care există pe orbita geostaționară (~ 1,4 kW / mp) și transferul energiei primite pe suprafața Pământului în mod continuu, indiferent de ora din zi și de condițiile meteorologice . Datorită înclinării naturale a planului ecuatorial față de planul eclipticii cu un unghi de 23,5 grade, un satelit situat pe o orbită geostaționară este iluminat de un flux de radiație solară aproape continuu, cu excepția unor perioade scurte de timp în apropierea zilelor de echinocțiul de primăvară și toamnă, când acest satelit cade în umbra Pământului. Aceste perioade de timp pot fi prezise cu acuratețe, iar în total nu depășesc 1% din durata totală a anului.
Frecvența oscilațiilor electromagnetice ale fasciculului cu microunde trebuie să corespundă acelor intervale care sunt alocate pentru utilizare în industrie, cercetare științifică și medicină. Dacă această frecvență este aleasă să fie de 2,45 GHz, atunci condițiile meteorologice, inclusiv nori groși și precipitații abundente, au un efect redus asupra eficienței transmisiei de energie. Banda de 5,8 GHz este tentantă pentru că vă permite să reduceți dimensiunea antenelor de transmisie și recepție. Cu toate acestea, influența condițiilor meteorologice aici necesită deja un studiu suplimentar.
Nivelul actual de dezvoltare a electronicii cu microunde ne permite să vorbim despre o eficiență destul de ridicată a transferului de energie printr-un fascicul de microunde de pe o orbită geostaționară la suprafața Pământului - aproximativ 70-75%. În acest caz, diametrul antenei de transmisie este de obicei ales să fie de 1 km, iar rectena de la sol are dimensiuni de 10 km x 13 km pentru o latitudine de 35 de grade. SCES cu un nivel de putere de ieșire de 5 GW are o densitate de putere radiată în centrul antenei de emisie de 23 kW/mp, în centrul antenei de recepție - 230 W/mp.
Au fost investigate diferite tipuri de generatoare de microunde în stare solidă și în vid pentru antena de transmisie SCES. William Brown a arătat, în special, că magnetronii, bine dezvoltati de industrie, proiectați pentru cuptoarele cu microunde, pot fi utilizați și în rețelele de antene de transmisie ale SCES, dacă fiecare dintre ei este prevăzut cu propriul circuit negativ. părereîn fază în raport cu un semnal de ceas extern (așa-numitul Amplificator Direcțional Magnetron - MDA).
Cea mai activă și sistematică cercetare în domeniul SCES a fost realizată de Japonia. În 1981, sub îndrumarea profesorilor M. Nagatomo (Makoto Nagatomo) și S. Sasaki (Susumu Sasaki), au început cercetări la Institutul de Cercetare Spațială din Japonia pentru a dezvolta un prototip de SCES cu un nivel de putere de 10 MW, care ar putea fi creat folosind vehicule de lansare existente. Crearea unui astfel de prototip permite acumularea de experiență tehnologică și pregătirea bazei pentru formarea sistemelor comerciale.
Proiectul a fost numit SKES2000 (SPS2000) și a primit recunoaștere în multe țări ale lumii.
În 2008, Marin Soljačić, profesor asistent de fizică la Massachusetts Institute of Technology (MIT), a fost trezit dintr-un somn dulce de sunetul persistent al unui telefon mobil. „Telefonul nu s-a oprit, cerând să-l pun la încărcare”, spune Soljacic. Obosit și fără să se ridice, a început să viseze că telefonul, odată ajuns acasă, va începe să se încarce de la sine..
În 2012-2015 Inginerii de la Universitatea din Washington au dezvoltat o tehnologie care permite ca Wi-Fi să fie folosit ca sursă de energie pentru alimentarea dispozitivelor portabile și încărcarea gadgeturilor. Tehnologia a fost deja recunoscută de revista Popular Science drept una dintre cele mai bune inovații ale anului 2015. Ubicuitatea tehnologiei de transmitere a datelor fără fir în sine a făcut o adevărată revoluție. Și acum este rândul transmisiei wireless de putere prin aer, pe care dezvoltatorii de la Universitatea din Washington au numit-o PoWiFi (de la Power Over WiFi).
În timpul fazei de testare, cercetătorii au reușit să încarce cu succes baterii cu litiu-ion și nichel-metal hidrură de capacitate redusă. Folosind routerul Asus RT-AC68U si mai multi senzori situati la o distanta de 8,5 metri de acesta. Acești senzori doar convertesc energia unei unde electromagnetice într-un curent continuu cu o tensiune de 1,8 până la 2,4 volți, care este necesar pentru alimentarea microcontrolerelor și sistemelor de senzori. Particularitatea tehnologiei este că calitatea semnalului de lucru nu se deteriorează. Este suficient doar să reîncărcați routerul și îl puteți utiliza ca de obicei, plus alimentarea dispozitivelor cu putere redusă. O demonstrație a alimentat cu succes o mică cameră de supraveghere sub acoperire, cu rezoluție scăzută, situată la mai mult de 5 metri distanță de un router. Apoi trackerul de fitness Jawbone Up24 a fost încărcat la 41%, a durat 2,5 ore.
La întrebări dificile despre motivul pentru care aceste procese nu afectează negativ calitatea canalului de comunicație în rețea, dezvoltatorii au răspuns că acest lucru devine posibil datorită faptului că routerul re-flashed, în timpul funcționării sale, trimite pachete de energie prin canale care nu sunt ocupate. transmiterea de informații. Ei au ajuns la această decizie când au descoperit că în perioadele de liniște, energia pur și simplu curge din sistem și, de fapt, poate fi direcționată spre alimentarea dispozitivelor cu putere redusă.
În timpul studiului, sistemul PoWiFi a fost amplasat în șase case, iar locuitorii au fost invitați să folosească internetul ca de obicei. Încărcați pagini web, vizionați videoclipuri în flux și apoi spuneți-le ce s-a schimbat. Drept urmare, s-a dovedit că performanța rețelei nu s-a schimbat în niciun fel. Adică, Internetul a funcționat ca de obicei, iar prezența opțiunii adăugate nu a fost remarcată. Și acestea au fost doar primele teste, când o cantitate relativ mică de energie a fost colectată prin Wi-Fi..
În viitor, tehnologia PoWiFi poate servi la alimentarea senzorilor încorporați în aparatele de uz casnic și echipamentele militare, pentru a le controla fără fir și pentru a efectua încărcare/reîncărcare de la distanță.
Relevant este transferul de energie pentru UAV (cel mai probabil folosind deja tehnologia PoWiMax sau de la radarul aeronavei de transport): 
Pentru UAV, negativul din legea inversă a pătratului (antena care emite izotropic) „compensează” parțial pentru lățimea fasciculului antenei și modelul de radiație:
La urma urmei, radarul LA într-un impuls poate produce energie EMP sub 17 kW.
Aceasta nu este o conexiune celulară - unde celula trebuie să ofere o conexiune de 360 de grade la elementele finale.
Să avem această variație:
Portavionul (pentru Perdix) este F-18 are (acum) radar AN / APG-65: 
putere medie radiată maximă de 12000 W
Sau în viitor va avea AN/APG-79 AESA: 
într-un impuls ar trebui să elibereze sub 15 kW de energie EMP
Acest lucru este suficient pentru a prelungi viața activă a micro-dronelor Perdix de la actualele 20 de minute la o oră sau mai mult.
Cel mai probabil, va fi folosită o dronă intermediară Perdix Middle, care va fi iradiată la o distanță suficientă de radarul luptătorului, iar aceasta, la rândul său, va „distribui” energie pentru frații mai mici Perdix Micro-Drones prin PoWiFi / PoWiMax, simultan schimbul de informații cu aceștia (zbor-acrobatic, sarcini țintă, coordonare roi).
Poate că în curând se va ajunge la încărcarea telefoanelor mobile și a altor dispozitive mobile care se află în raza de acțiune a Wi-Fi, Wi-Max sau 5G?
Postfață: 10-20 de ani, după introducerea pe scară largă în viata de zi cu zi numeroși emițători electromagnetici de microunde (telefoane mobile, cuptorul cu microunde, Calculatoare, WiFi, instrumente Blu etc.) dintr-o dată, gândacii din marile orașe au devenit dintr-o dată o raritate! Acum gândacul este o insectă care poate fi găsită doar în grădina zoologică. Au dispărut brusc din casele pe care le iubeau atât de mult. 
GANACI CARL!
Acești monștri, liderii listei „organismelor radiorezistente” au capitulat fără rușine!
referinţă
LD 50 - doza letală medie, adică doza ucide jumătate din organismele din experiment; LD 100 - doza letală ucide toate organismele din experiment.
Cine urmează pe rând?
Nivelurile permise de radiație de la stațiile de bază mobile (900 și 1800 MHz, nivelul total din toate sursele) în zona sanitar-rezidențială din unele țări diferă semnificativ:
Ucraina: 2,5 µW/cm². (cel mai strict standard sanitar din Europa)
Rusia, Ungaria: 10 µW/cm².
Moscova: 2,0 µW/cm². (norma a existat până la sfârșitul anului 2009)
SUA, țări scandinave: 100 µW/cm².
Nivelul temporar admisibil (TDL) de la radiotelefoanele mobile (MRT) pentru utilizatorii de radiotelefoane din Federația Rusă este definit ca 10 μW / cm² (Secțiunea IV - Cerințe de igienă pentru stațiile radio mobile terestre SanPiN 2.1.8 / 2.2.4.1190-03 " Cerințe igienice pentru amplasarea și exploatarea mijloacelor de comunicații radio mobile terestre).
În SUA, certificatul este emis de Comisia Federală de Comunicații (FCC) pentru dispozitive celulare, nivel maxim Din care SAR nu depășește 1,6 W/kg (mai mult, puterea de radiație absorbită este dată la 1 gram de țesut uman).
În Europa, conform directivei internaționale a Comisiei pentru protecția împotriva radiațiilor neionizante (ICNIRP), valoarea SAR a unui telefon mobil nu trebuie să depășească 2 W/kg (în acest caz, puterea de radiație absorbită este dată la 10 grame de țesut uman).
Mai recent, în Marea Britanie, un nivel de 10 W/kg a fost considerat un nivel SAR sigur. Un model similar a fost observat și în alte țări.
Valoarea maximă SAR acceptată în standard (1,6 W/kg) nici măcar nu poate fi atribuită în siguranță standardelor „dure” sau „moale”.
Atât standardele din SUA, cât și din Europa pentru determinarea valorii SAR (toate reglementările privind radiațiile cu microunde de la telefoanele celulare, care în cauză se bazează numai pe efectul termic, adică asociat cu încălzirea țesuturilor organelor umane).
HASOS COMPLET.
Medicina nu a dat încă un răspuns clar la întrebarea: mobilul / WiFi este dăunător și cât de mult?
Și cum rămâne cu transmiterea fără fir a energiei electrice prin tehnologia cu microunde?
Aici puterea nu este wați și mile de wați, ci deja kW ...
Notă: O stație de bază WiMAX tipică radiază la aproximativ +43 dBm (20 W), în timp ce o stație mobilă transmite de obicei la +23 dBm (200 mW).
Etichete:
- Electricitate
- cuptor cu microunde
- Wifi
- drone
- UAV
În 1968, specialistul american în cercetare spațială Peter E. Glaser a propus plasarea unor panouri solare mari pe orbită geostaționară și transmiterea energiei pe care o generează (nivel de 5-10 GW) la suprafața Pământului cu un fascicul bine focalizat de radiații cu microunde, apoi convertirea acestora. o în energie de curent continuu sau alternativ de frecvență tehnică și să o distribuie consumatorilor.
O astfel de schemă a făcut posibilă utilizarea fluxului intens de radiație solară care există pe orbita geostaționară (~ 1,4 kW / mp) și transferul energiei primite pe suprafața Pământului în mod continuu, indiferent de ora din zi și de condițiile meteorologice . Datorită înclinării naturale a planului ecuatorial față de planul eclipticii cu un unghi de 23,5 grade, un satelit situat pe o orbită geostaționară este iluminat de un flux de radiație solară aproape continuu, cu excepția unor perioade scurte de timp în apropierea zilelor de echinocțiul de primăvară și toamnă, când acest satelit cade în umbra Pământului. Aceste perioade de timp pot fi prezise cu acuratețe, iar în total nu depășesc 1% din durata totală a anului.
Frecvența oscilațiilor electromagnetice ale fasciculului cu microunde trebuie să corespundă acelor intervale care sunt alocate pentru utilizare în industrie, cercetare științifică și medicină. Dacă această frecvență este aleasă să fie de 2,45 GHz, atunci condițiile meteorologice, inclusiv nori groși și precipitații abundente, au un efect redus asupra eficienței transmisiei de energie. Banda de 5,8 GHz este tentantă pentru că vă permite să reduceți dimensiunea antenelor de transmisie și recepție. Cu toate acestea, influența condițiilor meteorologice aici necesită deja un studiu suplimentar.
Nivelul actual de dezvoltare a electronicii cu microunde ne permite să vorbim despre o eficiență destul de ridicată a transferului de energie printr-un fascicul de microunde de pe o orbită geostaționară la suprafața Pământului - aproximativ 70-75%. În acest caz, diametrul antenei de transmisie este de obicei ales să fie de 1 km, iar rectena de la sol are dimensiuni de 10 km x 13 km pentru o latitudine de 35 de grade. SCES cu un nivel de putere de ieșire de 5 GW are o densitate de putere radiată în centrul antenei de emisie de 23 kW/mp, în centrul antenei de recepție - 230 W/mp.
Au fost investigate diferite tipuri de generatoare de microunde în stare solidă și în vid pentru antena de transmisie SCES. William Brown a arătat, în special, că magnetronii, bine dezvoltați de industrie, proiectați pentru cuptoarele cu microunde, pot fi utilizați și în rețelele de antene de transmisie ale SCES, dacă fiecare dintre ei este prevăzut cu propriul circuit de feedback negativ în fază în raport cu un semnal de sincronizare extern (așa-numitul, Magnetron Directional Amplifier - MDA).
Cea mai activă și sistematică cercetare în domeniul SCES a fost realizată de Japonia. În 1981, sub îndrumarea profesorilor M. Nagatomo (Makoto Nagatomo) și S. Sasaki (Susumu Sasaki), au început cercetări la Institutul de Cercetare Spațială din Japonia pentru a dezvolta un prototip de SCES cu un nivel de putere de 10 MW, care ar putea fi creat folosind vehicule de lansare existente. Crearea unui astfel de prototip permite acumularea de experiență tehnologică și pregătirea bazei pentru formarea sistemelor comerciale.
Proiectul a fost numit SKES2000 (SPS2000) și a primit recunoaștere în multe țări ale lumii.
În 2008, Marin Soljačić, profesor asistent de fizică la Massachusetts Institute of Technology (MIT), a fost trezit dintr-un somn dulce de sunetul persistent al unui telefon mobil. „Telefonul nu s-a oprit, cerând să-l pun la încărcare”, spune Soljacic. Obosit și fără să se ridice, a început să viseze că telefonul, odată ajuns acasă, va începe să se încarce de la sine..
În 2012-2015 Inginerii de la Universitatea din Washington au dezvoltat o tehnologie care permite ca Wi-Fi să fie folosit ca sursă de energie pentru alimentarea dispozitivelor portabile și încărcarea gadgeturilor. Tehnologia a fost deja recunoscută de revista Popular Science drept una dintre cele mai bune inovații ale anului 2015. Ubicuitatea tehnologiei de transmitere a datelor fără fir în sine a făcut o adevărată revoluție. Și acum este rândul transmisiei wireless de putere prin aer, pe care dezvoltatorii de la Universitatea din Washington au numit-o PoWiFi (de la Power Over WiFi).
În timpul fazei de testare, cercetătorii au reușit să încarce cu succes baterii cu litiu-ion și nichel-metal hidrură de capacitate redusă. Folosind routerul Asus RT-AC68U si mai multi senzori situati la o distanta de 8,5 metri de acesta. Acești senzori doar convertesc energia unei unde electromagnetice într-un curent continuu cu o tensiune de 1,8 până la 2,4 volți, care este necesar pentru alimentarea microcontrolerelor și sistemelor de senzori. Particularitatea tehnologiei este că calitatea semnalului de lucru nu se deteriorează. Este suficient doar să reîncărcați routerul și îl puteți utiliza ca de obicei, plus alimentarea dispozitivelor cu putere redusă. O demonstrație a alimentat cu succes o mică cameră de supraveghere sub acoperire, cu rezoluție scăzută, situată la mai mult de 5 metri distanță de un router. Apoi trackerul de fitness Jawbone Up24 a fost încărcat la 41%, a durat 2,5 ore.
La întrebări dificile despre motivul pentru care aceste procese nu afectează negativ calitatea canalului de comunicație în rețea, dezvoltatorii au răspuns că acest lucru devine posibil datorită faptului că routerul re-flashed, în timpul funcționării sale, trimite pachete de energie prin canale care nu sunt ocupate. transmiterea de informații. Ei au ajuns la această decizie când au descoperit că în perioadele de liniște, energia pur și simplu curge din sistem și, de fapt, poate fi direcționată spre alimentarea dispozitivelor cu putere redusă.
În timpul studiului, sistemul PoWiFi a fost amplasat în șase case, iar locuitorii au fost invitați să folosească internetul ca de obicei. Încărcați pagini web, vizionați videoclipuri în flux și apoi spuneți-le ce s-a schimbat. Drept urmare, s-a dovedit că performanța rețelei nu s-a schimbat în niciun fel. Adică, Internetul a funcționat ca de obicei, iar prezența opțiunii adăugate nu a fost remarcată. Și acestea au fost doar primele teste, când o cantitate relativ mică de energie a fost colectată prin Wi-Fi..
În viitor, tehnologia PoWiFi poate servi la alimentarea senzorilor încorporați în aparatele de uz casnic și echipamentele militare, pentru a le controla fără fir și pentru a efectua încărcare/reîncărcare de la distanță.
Relevant este transferul de energie pentru UAV (cel mai probabil folosind deja tehnologia PoWiMax sau de la radarul aeronavei de transport):
Pentru UAV, negativul din legea inversă a pătratului (antena care emite izotropic) „compensează” parțial pentru lățimea fasciculului antenei și modelul de radiație:
La urma urmei, radarul LA într-un impuls poate produce energie EMP sub 17 kW.
Aceasta nu este o conexiune celulară - unde celula trebuie să ofere o conexiune de 360 de grade la elementele finale.
Să avem această variație:
Portavionul (pentru Perdix) este F-18 are (acum) radar AN / APG-65:
putere medie radiată maximă de 12000 W
Sau în viitor va avea AN/APG-79 AESA:
într-un impuls ar trebui să elibereze sub 15 kW de energie EMP
Acest lucru este suficient pentru a prelungi viața activă a micro-dronelor Perdix de la actualele 20 de minute la o oră sau mai mult.
Cel mai probabil, va fi folosită o dronă intermediară Perdix Middle, care va fi iradiată la o distanță suficientă de radarul luptătorului, iar aceasta, la rândul său, va „distribui” energie pentru frații mai mici Perdix Micro-Drones prin PoWiFi / PoWiMax, simultan schimbul de informații cu aceștia (zbor-acrobatic, sarcini țintă, coordonare roi).
Poate că în curând se va ajunge la încărcarea telefoanelor mobile și a altor dispozitive mobile care se află în raza de acțiune a Wi-Fi, Wi-Max sau 5G?
Postfață: 10-20 de ani, după introducerea pe scară largă a numeroase emițătoare electromagnetice de microunde în viața de zi cu zi (Telefoane mobile, Cuptoare cu microunde, Calculatoare, WiFi, instrumente Blu etc.), gândacii din marile orașe s-au transformat brusc într-o raritate! Acum gândacul este o insectă care poate fi găsită doar în grădina zoologică. Au dispărut brusc din casele pe care le iubeau atât de mult.
GANACI CARL!
Acești monștri, liderii listei „organismelor radiorezistente” au capitulat fără rușine!
referinţă
LD 50 - doza letală medie, adică doza ucide jumătate din organismele din experiment; LD 100 - doza letală ucide toate organismele din experiment.
Cine urmează pe rând?
Nivelurile permise de radiație de la stațiile de bază mobile (900 și 1800 MHz, nivelul total din toate sursele) în zona sanitar-rezidențială din unele țări diferă semnificativ:
Ucraina: 2,5 µW/cm². (cel mai strict standard sanitar din Europa)
Rusia, Ungaria: 10 µW/cm².
Moscova: 2,0 µW/cm². (norma a existat până la sfârșitul anului 2009)
SUA, țări scandinave: 100 µW/cm².
Nivelul temporar admisibil (TDL) de la radiotelefoanele mobile (MRT) pentru utilizatorii de radiotelefoane din Federația Rusă este definit ca 10 μW / cm² (Secțiunea IV - Cerințe de igienă pentru stațiile radio mobile terestre SanPiN 2.1.8 / 2.2.4.1190-03 " Cerințe igienice pentru amplasarea și exploatarea mijloacelor de comunicații radio mobile terestre).
În SUA, Certificatul este emis de Federal Communications Commission (FCC) pentru dispozitivele celulare al căror nivel maxim SAR nu depășește 1,6 W/kg (mai mult, puterea de radiație absorbită este redusă la 1 gram de țesut uman).
În Europa, conform directivei internaționale a Comisiei pentru protecția împotriva radiațiilor neionizante (ICNIRP), valoarea SAR a unui telefon mobil nu trebuie să depășească 2 W/kg (în acest caz, puterea de radiație absorbită este dată la 10 grame de țesut uman).
Mai recent, în Marea Britanie, un nivel de 10 W/kg a fost considerat un nivel SAR sigur. Un model similar a fost observat și în alte țări.
Valoarea maximă SAR acceptată în standard (1,6 W/kg) nici măcar nu poate fi atribuită în siguranță standardelor „dure” sau „moale”.
Standardele pentru determinarea valorii SAR adoptate atât în SUA, cât și în Europa (toată reglementarea radiațiilor cu microunde de la telefoanele mobile, care se bazează numai pe efectul termic, adică asociat cu încălzirea țesuturilor organelor umane).
HASOS COMPLET.
Medicina nu a dat încă un răspuns clar la întrebarea: mobilul / WiFi este dăunător și cât de mult?
Și cum rămâne cu transmiterea fără fir a energiei electrice prin tehnologia cu microunde?
Aici puterea nu este wați și mile de wați, ci deja kW ...
Notă: O stație de bază WiMAX tipică radiază la aproximativ +43 dBm (20 W), în timp ce o stație mobilă transmite de obicei la +23 dBm (200 mW).
Etichete: Adăugați etichete
Bazele încărcării fără fir
Wireless Power Transmission (WPT) ne oferă șansa de a scăpa de tirania cablurilor de alimentare. Această tehnologie pătrunde acum toate tipurile de dispozitive și sisteme. Să aruncăm o privire la ea!
Mod wireless
Majoritatea clădirilor rezidențiale și comerciale moderne sunt alimentate cu curent alternativ. Centralele electrice generează curent alternativ, care este livrat la case și birouri folosind linii de transmisie de înaltă tensiune și transformatoare reducătoare.
Electricitatea intră în tablou, iar apoi cablurile electrice furnizează energie electrică către echipamentele și dispozitivele pe care le folosim zilnic: lămpi, aparate de bucătărie, dispozitiv de încărcare etc.
Toate componentele sunt standardizate. Orice dispozitiv evaluat pentru curent și tensiune standard va funcționa de la orice priză din toată țara. Deși standardele variază de la o țară la alta, orice dispozitiv dintr-un anumit sistem electric va funcționa atâta timp cât respectă standardele pentru acel sistem.
Un cablu aici, un cablu acolo... Majoritatea dispozitivelor noastre electrice au un cablu de alimentare CA.
Tehnologia de transmitere a puterii fără fir
Transmisia de putere fără fir (WPT) permite ca puterea să fie aplicată printr-un spațiu de aer fără a fi nevoie de fire electrice. Transmisia de putere fără fir poate furniza curent alternativ bateriilor sau dispozitivelor compatibile fără conectori fizici sau fire. Transmiterea fără fir a energiei electrice poate furniza încărcare pentru telefoane mobile și tablete, vehicule aeriene fără pilot, mașini și alte echipamente de transport. Ar putea chiar să facă posibilă transmiterea fără fir a electricității de la panourile solare în spațiu.
Transmisia fără fir a energiei electrice și-a început dezvoltarea rapidă în domeniul electronicelor de larg consum, înlocuind încărcătoarele cu fir. CES 2017 va prezenta multe dispozitive care folosesc transmisia wireless de putere.
Cu toate acestea, conceptul de transmitere fără fir a energiei electrice a apărut în jurul anilor 1890. Nikola Tesla, în laboratorul său din Colorado Springs, a putut aprinde un bec electric fără fir folosind inducția electrodinamică (folosită într-un transformator rezonant).
Au fost aprinse trei becuri, amplasate la 60 de picioare (18 metri) de sursa de alimentare, iar demonstrația a fost documentată. Tesla avea planuri mari, spera ca turnul său Wardenclyffe, situat pe Long Island, să transmită fără fir energie electrică prin Oceanul Atlantic. Acest lucru nu s-a întâmplat niciodată din cauza diverselor probleme, inclusiv de finanțare și calendar.
Transmisia fără fir a energiei electrice folosește câmpurile create de particulele încărcate pentru a transporta energie printr-un spațiu de aer dintre emițători și receptori. Spațiul de aer este scurtcircuitat prin conversia energiei electrice într-o formă care poate fi transferată prin aer. Energia electrică este transformată într-un câmp alternativ, transmisă prin aer și apoi transformată de un receptor în curent electric utilizabil. În funcție de putere și distanță, energia electrică poate fi transmisă eficient printr-un câmp electric, un câmp magnetic sau unde electromagnetice, cum ar fi undele radio, radiațiile cu microunde sau chiar lumina.
Următorul tabel enumeră diferitele tehnologii pentru transmiterea fără fir a energiei electrice, precum și formele de transmitere a energiei.
| Tehnologie | Purtător de energie electrică | Ceea ce face posibilă transmiterea energiei electrice |
|---|---|---|
| cuplaj inductiv | Campuri magnetice | bobine de sârmă |
| Cuplaj inductiv rezonant | Campuri magnetice | Circuite oscilatorii |
| cuplaj capacitiv | câmpuri electrice | Perechi de plăci conductoare |
| Conexiune magnetodinamică | Campuri magnetice | Rotația magneților permanenți |
| radiații cu microunde | undele de microunde | Rețele în faze de antene parabolice |
| radiatii optice | Lumină vizibilă / infraroșu / ultravioletă | Lasere, fotocelule |
Încărcare Qi, un standard deschis pentru încărcarea fără fir
În timp ce unele dintre companiile care promit transmisie wireless de energie încă lucrează la produsele lor, standardul de încărcare Qi (pronunțat „qi”) există deja, iar dispozitivele care îl folosesc sunt deja disponibile. Wireless Power Consortium (WPC), înființat în 2008, a dezvoltat standardul Qi pentru încărcarea bateriilor. Acest standard acceptă atât tehnologiile de încărcare inductivă, cât și rezonantă.
În încărcarea inductivă, energia electrică este transferată între inductoarele din emițător și receptor situate la distanță apropiată. Sistemele inductive necesită ca inductorii să fie în imediata apropiere și aliniați unul cu celălalt; dispozitivele sunt de obicei în contact direct cu suportul de încărcare. Încărcarea prin rezonanță nu necesită o aliniere atentă, iar încărcătoarele pot detecta și încărca un dispozitiv la o distanță de până la 45 mm; astfel încărcătoarele rezonante pot fi încorporate în mobilier sau plasate între rafturi.
Prezența siglei Qi înseamnă că dispozitivul este înregistrat și certificat de Consorțiul WPC pentru Energie Electromagnetică fără fir.
La începutul Qi, încărcarea avea o putere mică, aproximativ 5 wați. Primele smartphone-uri care folosesc încărcarea Qi au apărut în 2011. În 2015, puterea de încărcare Qi a crescut la 15W, ceea ce permite încărcarea rapidă a dispozitivelor.
Următoarea figură de la Texas Instruments arată ceea ce acoperă standardul Qi.
Numai dispozitivele enumerate în baza de date de înregistrare Qi pot fi garantate a fi compatibile cu Qi. În prezent conține peste 700 de produse. Este important să înțelegeți că produsele care poartă sigla Qi au fost testate și certificate; iar câmpurile magnetice utilizate de aceste dispozitive nu vor cauza probleme dispozitivelor sensibile precum telefoanele mobile sau pașapoartele electronice. Dispozitivele înregistrate vor fi garantate să funcționeze cu încărcătoarele înregistrate.
Fizica transmisiei fără fir a energiei electrice
Transmiterea fără fir a energiei electrice pentru aparatele electrocasnice este o tehnologie nouă, dar principiile care stau la baza acesteia sunt cunoscute de mult timp. Acolo unde sunt implicate electricitatea și magnetismul, ecuațiile lui Maxwell încă guvernează, iar emițătoarele trimit putere la receptori în același mod ca și în alte forme de comunicare fără fir. Cu toate acestea, transmisia fără fir a energiei electrice diferă de ele prin scopul principal, care este transmiterea energiei în sine, și nu informațiile codificate în aceasta.
Câmpurile electromagnetice implicate în transmiterea fără fir a energiei electrice pot fi destul de puternice și de aceea trebuie luată în considerare siguranța umană. Expunerea la radiații electromagnetice poate cauza probleme și există și posibilitatea ca câmpurile generate de transmițătoarele de energie electrică să interfereze cu funcționarea dispozitivelor medicale purtate sau implantate.
Emițătoarele și receptoarele sunt încorporate în dispozitive pentru transmiterea fără fir a energiei electrice, în același mod ca și bateriile care vor fi încărcate de acestea. Schemele reale de conversie vor depinde de tehnologia utilizată. Pe lângă transmisia de putere în sine, sistemul WPT trebuie să asigure comunicarea între emițător și receptor. Acest lucru asigură că receptorul poate notifica încărcătorul că bateria este complet încărcată. Comunicarea permite, de asemenea, emițătorului să detecteze și să identifice receptorul pentru a regla cantitatea de putere furnizată sarcinii, precum și pentru a monitoriza, de exemplu, temperatura bateriei.
În transmisia fără fir a energiei electrice, alegerea conceptului fie al câmpului apropiat, fie al câmpului îndepărtat contează. Tehnologiile de transmisie, cantitatea de putere care poate fi transmisă și cerințele de distanță influențează dacă un sistem va folosi radiații în câmp apropiat sau radiații în câmp îndepărtat.
Punctele pentru care distanța de la antenă este semnificativ mai mică de o lungime de undă sunt în câmpul apropiat. Energia din zona apropiată este neradiativă, iar oscilațiile câmpurilor magnetice și electrice sunt independente unele de altele. Cuplajul capacitiv (electric) și inductiv (magnetic) poate fi utilizat pentru a transfera puterea către un receptor situat în câmpul apropiat al emițătorului.
Punctele pentru care distanța de la antenă este mai mare de aproximativ două lungimi de undă se află în zona îndepărtată (există o regiune de tranziție între zonele apropiate și cele îndepărtate). Energia din câmpul îndepărtat este transmisă sub formă de radiație electromagnetică convențională. Transferul de energie în câmpul îndepărtat se mai numește și fascicul de energie. Exemple de transmisie în câmp îndepărtat sunt sistemele care utilizează lasere de mare putere sau microunde pentru a transmite energie pe distanțe lungi.
Unde funcționează transmisia wireless de putere (WPT)?
Toate tehnologiile WPT sunt în prezent în cercetare activă, o mare parte din acestea concentrate pe maximizarea eficienței transferului de putere și pe cercetarea tehnologiilor pentru cuplarea prin rezonanță magnetică. În plus, cele mai ambițioase sunt ideile de dotare a WPT-ului cu un sistem de încăperi în care se va afla o persoană, iar dispozitivele purtate de aceasta vor fi încărcate automat.
La nivel global, autobuzele electrice devin norma; există planuri de a introduce încărcare fără fir pentru autobuzele emblematice cu etaj din Londra, într-un mod similar cu sistemele de autobuze din Coreea de Sud, statul american Utah și Germania.
Un sistem experimental pentru drone alimentate fără fir a fost deja demonstrat. Și, așa cum am menționat mai devreme, cercetarea și dezvoltarea actuală se concentrează pe perspectiva satisfacerii unora dintre nevoile energetice ale Pământului prin utilizarea transmisiei de energie fără fir și a panourilor solare situate în spațiu.
WPT funcționează peste tot!
Concluzie
În timp ce visul Tesla de a transmite energie fără fir către orice consumator este departe de a fi realizat, o multitudine de dispozitive și sisteme folosesc o anumită formă de transmisie de energie fără fir chiar acum. De la periuțe de dinți la telefoane mobile, de la mașini private până la transportul public, există multe aplicații pentru transmisia de energie fără fir.
Aparatele electrocasnice care funcționează intangibil, eliberate de firele electrice, nu sunt prima dată când entuziasmează mințile inventatorilor. Dar chiar acum, experții au venit să învețe aspiratoarele în serie, lămpile de podea, televizoarele, mașinile, implanturile, roboții mobili și laptopurile să primească în mod eficient și în siguranță curent de la o sursă wireless.
Recent, o echipă de oameni de știință de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT), condusă de Marin Soljačic, a făcut un alt pas spre transformarea tehnologiei electrice fără fir dintr-un „focal” de laborator într-o tehnologie potrivită pentru replicare. În mod destul de neașteptat, au descoperit un efect care face posibilă creșterea eficienței transmisiei. Dar înainte de a vorbi despre un nou experiment, merită să facem o digresiune.
În acest caz, un câmp magnetic apropiat este folosit ca purtător de energie, oscilând la o frecvență înaltă de câțiva megaherți. Transferul necesită două bobine magnetice reglate la aceeași frecvență de rezonanță. Oamenii de știință compară transferul de energie dintre ei cu distrugerea unui pahar de sticlă rezonant atunci când „aude” un sunet cu o frecvență strict definită.
Idealizate (în această figură) bobinele magnetice (galbene), înconjurate de câmpurile lor (roșu și albastru), transferă energie între ele la o distanță D, de multe ori mai mare decât dimensiunea bobinelor în sine. Aceasta este ceea ce oamenii de știință numesc cuplare magnetică rezonantă (sau cuplare) - Resonant Magnetic Coupling (ilustrare WiTricity).
Ca urmare a interacțiunii bobinelor, se obține ceea ce s-a numit „electricitate fără fir” (WiTricity). Apropo, acest cuvânt este o marcă comercială care aparține corporației cu același nume, fondată de Soljachich și un număr de colegi de la MIT. Corporația indică faptul că termenul se aplică numai tehnologiei și produselor sale bazate pe acesta. O mare cerere este să nu folosiți „whitecity” ca sinonim pentru transmisia de energie fără fir în general.
De asemenea, inventatorii cer să nu confunde WiTricity cu transferul de energie prin unde electromagnetice: ei spun că noua metodă este „non-radiativă”.
Și încă câteva „nu” importante indicate de creatori. WiTricity nu este un analog al unui transformator cu înfășurări separate de câțiva metri (cel din urmă în acest caz nu mai funcționează). Aceasta nu este o periuță de dinți electrică îmbunătățită: deși poate fi încărcată fără contact electric, ea necesită totuși plasarea într-o „stație de andocare” pentru a apropia bobinele inductive de transmisie și de recepție la o distanță de un milimetru. Whitecity nu este un cuptor cu microunde capabil să prăjească un obiect viu, deoarece câmpul magnetic pulsatoriu care funcționează în sistemul WiTricity nu afectează o persoană. În cele din urmă, „Wireless Electricity” nu este nici măcar „misterioasa și teribilul” Turn Tesla (Wardenclyffe Tower), cu care marele inventator a intenționat să demonstreze transmiterea energiei pe distanțe lungi.
Marin și colegii săi au condus prima experiență în transmisia de energie fără fir folosind metoda WiTricity la un bec de 60 de wați, la mai mult de doi metri distanță de sursă, în 2007. Eficiența a fost scăzută - aproximativ 40%, dar și atunci inventatorii au indicat un plus tangibil al noutății - siguranță.
Câmpul aplicat în sistem este de 10 mii de ori mai slab decât cel care domnește în miezul scanerului de imagistică prin rezonanță magnetică. Deci nici organismele vii, nici implanturile medicale, nici stimulatoarele cardiace și alte echipamente sensibile de acest fel, nici electronicele de larg consum nu pot simți efectul acestui câmp.
Principalii autori ai lui WiTricity sunt Marin Soljacic (stânga), Aristeidis Karalis și John Joannopoulos. Dreapta: diagramă schematică a WiTricity. Bobina emițătorului (stânga) este conectată la priză. Recepție - conectat la consumator. Liniile de câmp magnetic ale primei bobine (albastre) sunt capabile să ocolească obstacole conductoare relativ mici (și nu observă deloc lemn, țesătură, sticlă, beton sau o persoană), transportând cu succes energie (linii galbene) către receptor. inel (foto de MIT / Donna Coveney, ilustrație WiTricity).
Acum, Soljacic și asociații săi au descoperit că eficiența sistemului WiTricity este afectată nu numai de dimensiunea, geometria și reglarea bobinelor, precum și de distanța dintre acestea, ci și de numărul de consumatori. În mod paradoxal, însă, la prima vedere, două dispozitive de recepție amplasate la o distanță de 1,6 până la 2,7 metri de fiecare parte a „antenei” de transmisie au prezentat o eficiență cu 10% mai bună decât dacă conexiunea s-ar fi realizat doar între o sursă și consumator, deoarece a fost cazul în experimentele anterioare.
Mai mult, îmbunătățirea a fost urmărită indiferent de eficiența pentru perechile emițător-receptor separat. Oamenii de știință au sugerat că, odată cu adăugarea suplimentară de noi consumatori, eficiența va crește în continuare, deși nu este încă clar cât de mult. (Detaliile experimentului sunt dezvăluite în Applied Physics Letters.)
Bobina de transmisie din noul experiment avea o suprafață de 1 metru pătrat, iar bobinele de recepție erau de numai 0,07 m 2 fiecare. Și acest lucru este, de asemenea, interesant: volumul „receptoarelor” din experimentele anterioare a pus sub semnul întrebării dorința producătorilor de tehnologie de a-și furniza echipamentele cu astfel de sisteme - cu greu ați dori un laptop cu autoîncărcare, al cărui bloc WiTricity este comparabil în dimensiunea computerului însuși.
Stânga: 1 - un circuit special convertește curentul alternativ obișnuit în frecvență înaltă, alimentează bobina de transmisie, care creează un câmp magnetic oscilant. 2 - bobina de recepție din dispozitivul de consum trebuie să fie reglată la aceeași frecvență. 3 - legătura rezonantă dintre bobine transformă câmpul magnetic înapoi într-un curent electric care alimentează becul.
Dreapta: Potrivit autorilor sistemului, o singură bobină de pe tavan poate alimenta toate aparatele și dispozitivele din cameră - de la mai multe lămpi și un televizor la un laptop și un DVD player (ilustrat de WiTricity).
Dar principalul lucru este că efectul de îmbunătățire a eficienței generale în timpul lucrului cu mai mulți consumatori înseamnă undă verde pentru visul albastru al lui Soljachich - o casă plină cu o varietate de aparate alimentate de „emițători neradianți” invizibili ascunși în tavane sau pereți. de camere.
Sau poate nu numai în camere, ci și în garaj? Desigur, puteți încărca o mașină electrică în mod obișnuit. Dar frumusețea WiTricity este că nu trebuie să conectați nimic nicăieri și chiar să vă amintiți acest lucru - teoretic, mașina în sine poate fi învățată la sosirea în garaj (sau la parcarea companiei) să trimită o „cerere” către sistem și alimentați bateria dintr-o bobină magnetică așezată în podea.
Apropo, în unele experimente, specialiștii WiTricity au crescut puterea de transmisie la trei kilowați (și am început, reamintim, cu un bec de 60 de wați). Eficiența variază în funcție de întregul set de parametri, însă, conform corporației, cu bobine suficient de apropiate, poate depăși 95%.
Nu este greu de ghicit că o metodă promițătoare de transmitere a energiei electrice a câțiva metri fără fire și nevoia de a viza un fel de „fasci de putere” ar trebui să fie de interes pentru o gamă largă de companii. Unii lucrează deja în această direcție pe cont propriu.
De exemplu, pornind de la principiile justificate și testate de Soljacic și colegii săi, Intel dezvoltă acum modificarea transmisiei de putere rezonantă - Wireless Resonant Energy Link (WREL). În 2008, compania a obținut un rezultat strălucit în acest domeniu, demonstrând un transfer de curent „magnetic” cu o eficiență de 75%.
Unul dintre prototipurile Intel WREL care transmite fără fir puterea (împreună cu un semnal audio) de la un player MP3 la un difuzor mic (foto de pe gizmodo.com).
Experimentele proprii, care reproduc experimentele fizicienilor de la Institutul Tehnologic din Massachusetts, sunt acum puse în scenă de Sony.
Cu toate acestea, Soljacic este încrezător că inovația sa nu se va pierde printre produsele colegilor concurenți. La urma urmei, descoperitorii tehnologiei au fost cei mai ales cei care au umplut conuri cu ea și sunt gata pentru studiul și îmbunătățirea ei aprofundată. Să spunem că instalarea chiar și a unei perechi de bobine nu este atât de simplă pe cât pare la o privire superficială. Omul de știință a efectuat experimente în laborator timp de câțiva ani la rând înainte de a construi un sistem care funcționează cu adevărat fiabil.
Demonstrarea unui ecran LCD alimentat de primul prototip al kit-ului de uz casnic WiTricity. Bobina de transmisie este pe podea, bobina de recepție este pe masă (foto de WiTricity).
„Wireless Electricity”, conform autorilor săi, a fost conceput inițial ca un produs OEM. Prin urmare, în viitor, ne putem aștepta la apariția acestei tehnologii în produsele altor companii.
Și un balon de probă către potențialii consumatori a fost deja lansat. În ianuarie, la CES 2010 din Las Vegas, compania chineză Haier a prezentat primul televizor HDTV complet wireless din lume. Nu doar semnalul video de la player a fost transmis pe ecranul acestuia prin aer (pentru care a fost folosit standardul Wireless Home Digital Interface, care s-a născut oficial cu doar o lună mai devreme), ci și sursa de alimentare. Acesta din urmă a fost furnizat tocmai de tehnologia WiTricity.
Și compania lui Soljachich negociază cu producătorii de mobilă despre instalarea bobinelor în mese și pereții dulapurilor. Primul anunț de produs în serie de la partenerul WiTricity este așteptat până la sfârșitul anului 2010.
În general, experții prevăd apariția unor adevărate bestselleruri pe piață - produse noi cu un receptor WiTricity încorporat. Și nimeni nu poate spune încă cu certitudine ce fel de lucruri vor fi.
Haier este unul dintre cei mai mari producători din lume de electronice de larg consum. Nu este surprinzător că inginerii săi au devenit interesați de posibilitatea combinării celor mai noi tehnologii pentru transmiterea fără fir a semnalului HDTV și a alimentării fără fir și chiar au reușit să fie primii care arăta un astfel de dispozitiv în acțiune (fotografii engadget.com, gizmodo. com).
În mod curios, istoria WiTricity a început cu câțiva ani în urmă cu o serie de treziri nefericite ale lui Marin. De câteva ori pe parcursul lunii a fost trezit de semnalul unui telefon descărcat, cerând „mâncare”. Omul de știință, care a uitat să conecteze la timp telefonul mobil la priză, a rămas surprins: nu este amuzant că telefonul se află la câțiva metri de rețeaua electrică, dar nu este capabil să primească această energie. După încă o trezire la trei dimineața, Soljacic s-a gândit: ar fi grozav dacă telefonul s-ar putea ocupa de propria încărcare.
Rețineți că nu vorbeam imediat despre o nouă versiune a „covoarelor” pentru încărcarea dispozitivelor de buzunar. Astfel de sisteme funcționează numai dacă dispozitivul este plasat direct pe „covoraș”, iar acest lucru nu este mai bun pentru oamenii uituci decât nevoia de a conecta pur și simplu firele la priză. Nu, telefonul trebuia să primească curent electric oriunde în cameră, sau chiar în apartament, și nu contează dacă l-ai lăsat pe o masă, canapea sau pervaz.
Aici inducția electromagnetică obișnuită, fasciculele direcționate cu microunde și laserele cu infraroșu „prevăzute” nu erau potrivite. Marin a început să caute alte opțiuni. Cu greu s-ar fi putut gândi atunci că, după un timp, un telefon bip și „foame” l-ar conduce să-și creeze propria companie și apariția unei tehnologii care ar putea „face titluri” și, mai important, să intereseze partenerii industriali.
Să adăugăm că directorul executiv al corporației, Eric Giler, a vorbit odată în detaliu despre principiile, istoria și viitorul WiTricity.
Ecologia consumului.Tehnologie:Oamenii de știință de la American Disney Research Laboratory au dezvoltat o metodă de încărcare fără fir care face ca firele și încărcătoarele să nu fie necesare.
Telefoanele inteligente, tabletele, laptopurile și alte dispozitive portabile de astăzi au o putere și performanță extraordinare. Dar, pe lângă toate avantajele electronicelor mobile, are și un dezavantaj - nevoia constantă de reîncărcare prin fire. În ciuda tuturor noilor tehnologii de baterie, această nevoie reduce confortul dispozitivelor și limitează mișcarea acestora.
Oamenii de știință de la Laboratorul american de cercetare Disney au găsit o soluție la această problemă. Ei au dezvoltat o metodă de încărcare fără fir care a făcut ca firele și încărcătoarele să nu fie necesare. Mai mult, metoda lor vă permite să încărcați simultan nu numai gadget-uri, ci și, de exemplu, aparate de uz casnic și iluminat.
„Metoda noastră inovatoare face curentul electric la fel de omniprezent ca Wi-Fi”, spune unul dintre directorii laboratorului și principalul om de știință, Alanson Semple. - Deschide calea unor dezvoltări ulterioare în domeniul roboticii, limitată anterior de capacitatea bateriei. Până acum, am demonstrat funcționarea fabricii într-o încăpere mică, dar nu există obstacole pentru a crește capacitatea acesteia la dimensiunea unui depozit.”
Sistemul de transmisie fără fir a puterii a fost dezvoltat încă din anii 1890 de celebrul om de știință Nikola Tesla, dar invenția nu a primit distribuție în masă. Sistemele de transmisie a energiei fără fir de astăzi funcționează în principal în spații extrem de restrânse.
Metoda, numită rezonanță a cavității cvasi-statice (QSCR), implică aplicarea curentului pe pereții, podeaua și tavanul unei încăperi. Acestea, la randul lor, genereaza campuri magnetice care actioneaza asupra unui receptor conectat la dispozitivul care se incarca, continand o bobina. Electricitatea generată în acest fel este transferată în baterie, trecând anterior prin condensatoare care exclud efectele altor câmpuri.
Testele au arătat că până la 1,9 kilowați de putere pot fi transmise printr-o rețea electrică convențională în acest fel. Această energie este suficientă pentru a încărca simultan până la 320 de smartphone-uri. Mai mult, potrivit oamenilor de știință, această tehnologie nu este costisitoare, iar lansarea sa comercială poate fi aranjată cu ușurință.
Testele au avut loc într-o încăpere de 5 pe 5 metri, special creată din structuri de aluminiu. Semple a subliniat că pereții metalici ar putea să nu fie necesari în viitor. Se vor putea folosi panouri conductoare sau vopsea specială.
Dezvoltatorii asigură că modul lor de transmitere a energiei prin aer nu reprezintă nicio amenințare pentru sănătatea umană și pentru orice alte ființe vii. Siguranța acestora este asigurată de condensatoare discrete, care acționează ca un izolator pentru câmpurile electrice potențial periculoase. publicat