Цахилгаан гүйдэл дамжуулах утасгүй дамжуулалт нь холбогчийн физик контактаас хамаарах салбар болон хэрэглээнд томоохон дэвшил гаргах чадвартай. Энэ нь эргээд найдваргүй, бүтэлгүйтэлд хүргэж болзошгүй юм. Утасгүй цахилгаан дамжуулалтыг анх 1890-ээд онд Никола Тесла үзүүлжээ. Гэсэн хэдий ч сүүлийн арван жилд л технологи нь бодит хэрэглээнд бодитой, бодит ашиг тусыг өгөх хэмжээнд хүртэл ашиглагдаж байна. Ялангуяа хэрэглээний цахилгаан барааны зах зээлд зориулсан цуурайтсан утасгүй эрчим хүчний системийг хөгжүүлснээр индуктив цэнэглэлт нь өдөр тутмын сая сая төхөөрөмжүүдэд тав тухыг шинэ түвшинд авчирдаг болохыг харуулсан.
Энэ хүчийг олон нэр томъёогоор мэддэг. Үүнд индуктив дамжуулалт, харилцаа холбоо, резонансын утасгүй сүлжээ, ижил хүчдэлийн өгөөж орно. Эдгээр нөхцөл бүр үндсэндээ ижил үндсэн үйл явцыг тодорхойлдог. Агаарын цоорхойгоор холбогчгүйгээр цахилгаан эсвэл тэжээлийн эх үүсвэрээс ачааллын хүчдэлд утасгүй дамжуулалт. Үүний үндэс нь хоёр ороомог юм- дамжуулагч ба хүлээн авагч. Эхнийх нь хувьсах гүйдлээр тэжээгдэж, соронзон орон үүсгэх ба энэ нь эргээд хоёр дахь нь хүчдэлийг өдөөдөг.
Энэ систем хэрхэн ажилладаг вэ
Утасгүй тэжээлийн үндэс нь хэлбэлзэгч соронзон орны тусламжтайгаар дамжуулагчаас хүлээн авагч руу хүчийг хуваарилах явдал юм. Үүнд хүрэхийн тулд цахилгаан тэжээлээс тэжээгддэг шууд гүйдлийг өндөр давтамжийн ээлжит гүйдэл болгон хувиргадаг. Дамжуулагчид суурилуулсан тусгайлан зохион бүтээсэн электроникийн тусламжтайгаар. Хувьсах гүйдэл нь диспансер дэх зэс утсан ороомогыг идэвхжүүлдэг бөгөөд энэ нь соронзон орон үүсгэдэг. Хоёр дахь (хүлээн авах) ороомогыг ойрхон байрлуулах үед. Соронзон орон нь хүлээн авагч ороомог дахь ээлжит гүйдлийг өдөөдөг. Эхний төхөөрөмжийн электрон төхөөрөмж дараа нь хувьсах гүйдлийг тогтмол гүйдэл болгон хувиргадаг бөгөөд энэ нь цахилгаан зарцуулалт болдог.
Утасгүй цахилгаан дамжуулах схем
"Сүлжээний" хүчдэлийг хувьсах гүйдлийн дохио болгон хувиргаж, дараа нь электрон хэлхээгээр дамжуулагчийн ороомог руу илгээдэг. Дистрибьютерийн ороомгийн дундуур урсах нь соронзон орныг өдөөдөг. Энэ нь эргээд харьцангуй ойрхон байгаа хүлээн авагчийн ороомог руу тархаж болно. Дараа нь соронзон орон нь хүлээн авах төхөөрөмжийн ороомгийн дундуур урсах гүйдлийг үүсгэдэг. Дамжуулах болон хүлээн авах ороомогуудын хооронд энерги хуваарилах процессыг соронзон эсвэл резонансын холболт гэж нэрлэдэг. Энэ нь ижил давтамжтай ажилладаг хоёр ороомгийн тусламжтайгаар хийгддэг. Хүлээн авагчийн ороомог дахь гүйдэл,хүлээн авагчийн хэлхээгээр тогтмол гүйдэл болгон хувиргадаг. Үүнийг дараа нь төхөөрөмжийг тэжээхэд ашиглаж болно.
Резонанс гэж юу гэсэн үг
Дамжуулагч болон хүлээн авагчийн ороомог ижил давтамжтай цуурайтаж байвал энерги (эсвэл хүч) дамжуулах зай нэмэгдэнэ. Яг л тааруулагч нь тодорхой өндөрт хэлбэлзэж, хамгийн их далайцдаа хүрч чаддаг шиг. Энэ нь объектын байгалийн чичиргээний давтамжийг хэлнэ.
Утасгүй дамжуулалтын давуу тал
Ямар давуу талтай вэ? Давуу тал:
- шулуун холбогчийг арчлахтай холбоотой зардлыг бууруулдаг (жишээ нь уламжлалт үйлдвэрлэлийн гулсалтын цагирагт);
- нийтлэг электрон төхөөрөмжийг цэнэглэхэд илүү тохиромжтой;
- герметик битүүмжилсэн байх ёстой програмууд руу найдвартай шилжүүлэх;
- электроникийг бүрэн нуух боломжтой тул хүчилтөрөгч, ус зэрэг элементүүдийн зэврэлтээс үүсэх эрсдлийг бууруулдаг;
- эргэдэг, өндөр хөдөлгөөнт үйлдвэрийн тоног төхөөрөмжийн найдвартай, тогтвортой цахилгаан хангамж;
- нойтон, бохир болон хөдөлгөөнт орчинд чухал системд найдвартай цахилгаан дамжуулалтыг хангана.
Хэрэглээнээс үл хамааран физик холболтыг арилгах нь уламжлалт кабелийн тэжээлийн холбогчоос хэд хэдэн давуу талтай.
Эрчим хүчний дамжуулалтын үр ашиг
Утасгүй эрчим хүчний системийн нийт үр ашиг нь түүнийг тодорхойлох хамгийн чухал хүчин зүйл юмгүйцэтгэл. Системийн үр ашиг нь тэжээлийн эх үүсвэр (жишээ нь ханын залгуур) болон хүлээн авагч төхөөрөмжийн хооронд дамжуулсан эрчим хүчний хэмжээг хэмждэг. Энэ нь эргээд цэнэглэх хурд, тархалтын хүрээ зэрэг талуудыг тодорхойлдог.
Утасгүй холбооны систем нь ороомгийн тохиргоо, дизайн, дамжуулах зай зэрэг хүчин зүйлээс хамаарч үр ашгийн түвшиндээ өөр өөр байдаг. Үр ашиг багатай төхөөрөмж нь илүү их ялгаруулалтыг бий болгож, хүлээн авагч төхөөрөмжөөр бага цахилгаан дамжуулахад хүргэдэг. Ухаалаг утас зэрэг төхөөрөмжүүдэд зориулсан утасгүй цахилгаан дамжуулах технологи нь ихэвчлэн 70%-ийн гүйцэтгэлд хүрдэг.
Гүйцэтгэлийг хэрхэн хэмждэг
Цахилгааны эх үүсвэрээс хүлээн авагч төхөөрөмж рүү дамжуулж буй эрчим хүчний хэмжээ (хувиар) гэсэн үг. Өөрөөр хэлбэл, 80% -ийн үр ашигтай ухаалаг гар утасны утасгүй цахилгаан дамжуулалт нь ханын залгуур болон цэнэглэж буй гаджетын батерейны хооронд оролтын тэжээлийн 20% алдагдана гэсэн үг юм. Ажлын үр ашгийг хэмжих томъёо нь: гүйцэтгэл=тогтмол гүйдлийн гаралтыг оролтод хувааж, үр дүнг 100% үржүүлнэ.
Утасгүй цахилгаан дамжуулах
Эрчим хүчийг тооцоолсон сүлжээгээр бараг бүх металл бус материалаар түгээх боломжтой, үүнд үүгээр хязгаарлагдахгүй. Эдгээр нь мод, хуванцар, нэхмэл эдлэл, шил, тоосго зэрэг хатуу бодисууд, түүнчлэн хий, шингэн юм. Хэзээ металл эсвэлЦахилгаан дамжуулагч материалыг (жишээ нь, нүүрстөрөгчийн шилэн) цахилгаан соронзон орны ойролцоо байрлуулсан бөгөөд объект нь түүнээс хүчийг шингээж, үр дүнд нь халдаг. Энэ нь эргээд системийн үр ашигт нөлөөлдөг. Индукцийн хоол ингэж ажилладаг, жишээ нь зуухнаас цахилгаан дамжуулах үр ашиггүй нь хоол хийх дулааныг бий болгодог.
Утасгүй цахилгаан дамжуулах системийг бий болгохын тулд та сэдвийнхээ эх сурвалж руу буцах хэрэгтэй. Өөрөөр хэлбэл, янз бүрийн материаллаг дамжуулагчгүйгээр эрчим хүч авах генераторыг бүтээж, патентжуулсан амжилттай эрдэмтэн, зохион бүтээгч Никола Тесла. Тиймээс утасгүй системийг хэрэгжүүлэхийн тулд бүх чухал элемент, эд ангиудыг угсрах шаардлагатай бөгөөд үүний үр дүнд жижиг Тесла ороомог хэрэгжих болно. Энэ нь эргэн тойрон дахь агаарт өндөр хүчдэлийн цахилгаан орон үүсгэдэг төхөөрөмж юм. Энэ нь бага хэмжээний оролтын чадалтай, зайнаас утасгүй цахилгаан дамжуулдаг.
Энерги дамжуулах хамгийн чухал аргуудын нэг бол индуктив холболт юм. Энэ нь ихэвчлэн ойрын талбайд ашиглагддаг. Энэ нь нэг утсаар гүйдэл дамжих үед нөгөө утсанд хүчдэл үүсдэг гэдгээрээ онцлог юм. Эрчим хүчний дамжуулалтыг хоёр материалын харилцан үйлчлэлээр гүйцэтгэдэг. Энгийн жишээ бол трансформатор юм. Богино долгионы энерги дамжуулах санааг Уильям Браун боловсруулсан. Энэхүү концепц нь хувьсах гүйдлийн хүчийг RF-ийн эрчим хүч болгон хувиргаж, сансар огторгуйгаар дамжуулж, дахин дамжуулах явдал юмхүлээн авагч дахь хувьсах хүч. Энэ системд богино долгионы эрчим хүчний эх үүсвэрийг ашиглан хүчдэлийг үүсгэдэг. клистрон гэх мэт. Мөн энэ хүчийг туссан хүчнээс хамгаалдаг долгионы дамжуулагчаар дамжуулагч антен руу дамжуулдаг. Мөн богино долгионы эх үүсвэрийн эсэргүүцлийг бусад элементүүдтэй тааруулах тааруулагч. Хүлээн авах хэсэг нь антеннаас бүрдэнэ. Энэ нь богино долгионы хүч, эсэргүүцэл тохируулах хэлхээ, шүүлтүүрийг хүлээн авдаг. Энэхүү хүлээн авагч антенн нь шулуутгагч төхөөрөмжтэй хамт дипол байж болно. Шулуутгагч нэгжийн ижил төстэй дуут дохиолол бүхий гаралтын дохиотой тохирч байна. Хүлээн авагчийн блок нь дохиог тогтмол гүйдлийн дохио болгон хувиргахад ашигладаг диодуудаас бүрдэх ижил төстэй хэсгээс бүрдэнэ. Энэ дамжуулах систем нь 2 GHz болон 6 GHz хоорондох давтамжийг ашигладаг.
Ижил төрлийн соронзон хэлбэлзлийг ашиглан генераторыг хэрэгжүүлсэн Бровины жолоочийн тусламжтайгаар цахилгаан эрчим хүчийг утасгүй дамжуулах. Хамгийн гол нь энэ төхөөрөмж гурван транзисторын ачаар ажилласан.
Хүлээн авах төгсгөлд цахилгаан энерги болж хувирдаг гэрлийн энерги хэлбэрээр хүчийг дамжуулахын тулд лазер туяа ашиглах. Материал нь өөрөө нар эсвэл ямар нэгэн цахилгаан үүсгүүр гэх мэт эх үүсвэрийг ашиглан шууд тэжээгддэг. Үүний дагуу өндөр эрчимтэй төвлөрсөн гэрлийг хэрэгжүүлдэг. Цацрагийн хэмжээ, хэлбэрийг оптикийн багцаар тодорхойлно. Мөн энэхүү дамжуулсан лазерын гэрлийг фотоволтайк эсүүд хүлээн авч, цахилгаан дохио болгон хувиргадаг. Тэр ихэвчлэн ашигладагдамжуулах шилэн кабель. Нарны эрчим хүчний үндсэн системийн нэгэн адил лазер дээр суурилсан тархалтад ашигладаг хүлээн авагч нь олон тооны фотоволтайк эсүүд эсвэл нарны хавтан юм. Тэд эргээд уялдаа холбоогүй монохромат гэрлийг цахилгаан болгон хувиргаж чаддаг.
Төхөөрөмжийн үндсэн онцлогууд
Тесла ороомгийн хүч нь цахилгаан соронзон индукц гэж нэрлэгддэг процесст оршдог. Өөрөөр хэлбэл, өөрчлөгдөж буй талбар нь потенциалыг бий болгодог. Энэ нь одоогийн урсгалыг бий болгодог. Ороомог утсаар цахилгаан урсах үед энэ нь ороомгийн эргэн тойрон дахь талбайг тодорхой хэмжээгээр дүүргэдэг соронзон орон үүсгэдэг. Бусад өндөр хүчдэлийн туршилтуудаас ялгаатай нь Тесла ороомог нь олон туршилт, туршилтуудыг даван туулсан. Энэ үйл явц нь нэлээд хөдөлмөр, урт байсан боловч үр дүн нь амжилттай болсон тул эрдэмтэн амжилттай патентжуулсан. Та тодорхой бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн дэргэд ийм ороомог үүсгэж болно. Хэрэгжүүлэхэд дараах материал шаардлагатай болно:
- урт 30 см PVC (илүү их байх тусмаа сайн);
- паалантай зэс утас (хоёрдогч утас);
- суурь хийх хус хавтан;
- 2222A транзистор;
- холбох (анхдагч) утас;
- резистор 22 кОм;
- свич, холбох утас;
- 9 вольтын зай.
Tesla төхөөрөмжийг хэрэгжүүлэх үе шатууд
Эхлээд та хоолойн дээд хэсэгт жижиг завсар хийж, утасны нэг үзүүрийг ороох хэрэгтэй.эргэн тойронд. Утсыг давхцуулж, цоорхой үүсгэхээс болгоомжилж, ороомогыг аажмаар, болгоомжтой хий. Энэ алхам нь хамгийн хэцүү, уйтгартай хэсэг боловч зарцуулсан цаг нь маш өндөр чанартай, сайн ороомог өгөх болно. 20 орчим эргэлт тутамд ороомгийн эргэн тойронд маскны соронзон хальсны цагирагуудыг байрлуулна. Тэд хаалт болж ажилладаг. Ороомог задарч эхлэх тохиолдолд. Дуусаад ороомгийн дээд ба доод хэсэгт зузаан туузыг ороож, 2 эсвэл 3 давхар паалангаар шүршинэ.
Дараа нь та үндсэн болон хоёрдогч батерейг батерейнд холбох хэрэгтэй. Дараа нь - транзистор ба резисторыг асаана. Жижиг ороомог нь анхдагч, урт ороомог нь хоёрдогч байна. Хоолойн дээд хэсэгт хөнгөн цагаан бөмбөрцөг суурилуулж болно. Мөн антенны үүрэг гүйцэтгэх хоёрдогч хэсгийн нээлттэй төгсгөлийг нэмсэн хэсэгт холбоно. Цахилгаан асаалттай үед хоёрдогч төхөөрөмжид хүрэхээс болгоомжлох хэрэгтэй.
Өөрийгөө худалдвал гал гарах эрсдэлтэй. Та унтраалгыг эргүүлж, утасгүй цахилгаан дамжуулах төхөөрөмжийн хажууд улайсдаг чийдэн суулгаж, гэрлийн шоуг үзэх хэрэгтэй.
Нарны эрчим хүчний системээр утасгүй дамжуулалт
Уламжлалт утастай цахилгаан түгээх тохиргоонд ихэвчлэн тархсан төхөөрөмжүүд болон хэрэглэгчийн нэгжүүдийн хооронд утас шаардлагатай байдаг. Энэ нь системийн өртөг гэх мэт маш олон хязгаарлалтыг бий болгодогкабелийн зардал. Дамжуулах явцад гарсан алдагдал. Түүнчлэн хуваарилах явцад гарсан хог хаягдал. Дамжуулах шугамын эсэргүүцэл дангаараа үйлдвэрлэсэн эрчим хүчний 20-30%-ийн алдагдалд хүргэдэг.
Хамгийн орчин үеийн утасгүй цахилгаан дамжуулах системүүдийн нэг нь богино долгионы зуух эсвэл лазер туяа ашиглан нарны энергийг дамжуулахад суурилдаг. Хиймэл дагуулыг геостационар тойрог замд байрлуулсан бөгөөд фотоволтайк эсүүдээс бүрддэг. Тэд нарны гэрлийг богино долгионы генераторыг тэжээхэд ашигладаг цахилгаан гүйдэл болгон хувиргадаг. Үүний дагуу бичил долгионы хүчийг ойлгодог. Энэ хүчдэлийг радио холбоо ашиглан дамжуулж, үндсэн станц дээр хүлээн авдаг. Энэ нь антен ба Шулуутгагчийн хослол юм. Тэгээд эргээд цахилгаан болж хувирдаг. Хувьсах эсвэл тогтмол гүйдлийн хүчийг шаарддаг. Хиймэл дагуул нь 10 МВт хүртэлх RF-ийн хүчийг дамжуулах чадвартай.
Тогтмол гүйдлийн түгээлтийн системийн тухай ярихад энэ нь бүр боломжгүй юм. Учир нь энэ нь цахилгаан хангамж болон төхөөрөмжийн хооронд холбогчийг шаарддаг. Ийм зураг байна: систем нь ямар ч нэмэлт төхөөрөмжгүйгээр гэрт хувьсах гүйдлийн хүчийг авах боломжтой утасгүй. Заавал гар утсаа залгуурт холбохгүйгээр цэнэглэх боломжтой газар. Мэдээжийн хэрэг, ийм систем боломжтой. Орчин үеийн олон судлаачид цахилгаан эрчим хүчийг алсаас утасгүй дамжуулах шинэ аргыг хөгжүүлэх үүргийг судлахын зэрэгцээ орчин үеийн зүйлийг бий болгохыг хичээж байна. Хэдийгээр эдийн засгийн бүрэлдэхүүн хэсгийн үүднээс авч үзвэл мужуудын хувьд энэ нь тийм биш байх болноИйм төхөөрөмжийг хаа сайгүй нэвтрүүлж, ердийн цахилгааныг байгалийн цахилгаанаар солих нь маш ашигтай.
Утасгүй системийн гарал үүсэл ба жишээнүүд
Энэ ойлголт үнэхээр шинэ зүйл биш. Энэ санааг бүхэлд нь 1893 онд Николас Тесла боловсруулсан. Тэрээр утасгүй дамжуулах техникийг ашиглан вакуум хоолойг гэрэлтүүлэх системийг бий болгох үед. Материаллаг хэлбэрээр илэрхийлэгддэг янз бүрийн цэнэгийн эх үүсвэргүйгээр ертөнц оршдог гэж төсөөлөхийн аргагүй юм. Гар утас, гэрийн робот, MP3 тоглуулагч, компьютер, зөөврийн компьютер болон бусад зөөврийн хэрэгслийг нэмэлт холболтгүйгээр өөрөө цэнэглэх боломжтой болгож, хэрэглэгчдийг байнгын утаснаас чөлөөлөх. Эдгээр төхөөрөмжүүдийн зарим нь олон тооны элемент шаарддаггүй байж магадгүй юм. Утасгүй цахилгаан дамжуулах түүх нь нэлээд баялаг бөгөөд голчлон Тесла, Вольта гэх мэт бүтээн байгуулалтын ачаар. Гэвч өнөөдөр энэ нь зөвхөн физикийн шинжлэх ухаанд өгөгдөл хэвээр байна.
Үндсэн зарчим нь Шулуутгагч болон шүүлтүүр ашиглан хувьсах гүйдлийг тогтмол хүчдэлд хувиргах явдал юм. Тэгээд дараа нь - инвертер ашиглан өндөр давтамжтайгаар анхны утга руу буцах. Энэхүү бага хүчдэл, өндөр хэлбэлзэлтэй хувьсах гүйдлийн хүчийг дараа нь анхдагч трансформатораас хоёрдогч руу дамжуулдаг. Шулуутгагч, шүүлтүүр, зохицуулагч ашиглан тогтмол хүчдэлд хөрвүүлнэ. Хувьсах гүйдлийн дохио шууд болдоггүйдлийн дууны ачаар. Гүүрний шулуутгагч хэсгийг ашиглахын зэрэгцээ. Хүлээн авсан тогтмол гүйдлийн дохио нь осцилляторын хэлхээний үүрэг гүйцэтгэдэг эргэх ороомгоор дамждаг. Үүний зэрэгцээ транзисторыг зүүнээс баруун тийш чиглэсэн үндсэн хөрвүүлэгч рүү шилжүүлэхийг албаддаг. Санал хүсэлтийн ороомгоор гүйдэл дамжих үед харгалзах гүйдэл баруунаас зүүн тийш трансформаторын үндсэн тал руу урсдаг.
Энерги дамжуулах хэт авианы арга ингэж ажилладаг. Дохио нь AC дохиоллын хагас мөчлөгийн аль алинд нь мэдрэгчээр үүсгэгддэг. Дууны давтамж нь генераторын хэлхээний чичиргээний тоон үзүүлэлтээс хамаарна. Энэхүү хувьсах гүйдлийн дохио нь трансформаторын хоёрдогч ороомог дээр гарч ирдэг. Мөн өөр объектын хувиргагчтай холбогдсон үед хувьсах гүйдлийн хүчдэл 25 кГц байна. Уншлага доош буулгах трансформаторт гарч ирнэ.
Энэ хувьсах гүйдлийн хүчдэлийг гүүр Шулуутгагчаар тэнцүүлдэг. Тэгээд дараа нь шүүж, LED жолоодох 5V гаралтыг авахын тулд зохицуулдаг. Конденсаторын гаралтын 12V хүчдэл нь тогтмол гүйдлийн сэнсний моторыг ажиллуулахад ашиглагддаг. Тэгэхээр физикийн үүднээс авч үзвэл цахилгаан дамжуулах нь нэлээд хөгжсөн газар юм. Гэсэн хэдий ч практикээс харахад утасгүй систем бүрэн хөгжиж, сайжруулагдаагүй байна.
