Draadlose transmissie vir die lewering van elektrisiteit het die vermoë om groot vooruitgang te lewer in nywerhede en toepassings wat afhanklik is van die fisiese kontak van die verbinding. Dit kan op sy beurt onbetroubaar wees en tot mislukking lei. Die oordrag van draadlose elektrisiteit is die eerste keer in die 1890's deur Nikola Tesla gedemonstreer. Dit was egter eers in die laaste dekade dat tegnologie gebruik is tot die punt waar dit werklike, tasbare voordele vir werklike toepassings bied. Die ontwikkeling van 'n resonante draadlose kragstelsel vir die verbruikerselektronikamark het veral gewys dat induktiewe laai nuwe vlakke van gerief vir miljoene alledaagse toestelle bring.
Die betrokke krag is algemeen bekend onder baie terme. Insluitend induktiewe transmissie, kommunikasie, resonante draadlose netwerk en dieselfde spanningterugkeer. Elkeen van hierdie toestande beskryf in wese dieselfde fundamentele proses. Draadlose oordrag van elektrisiteit of krag vanaf 'n kragbron om spanning sonder verbindings deur 'n luggaping te laai. Die basis is twee spoele- sender en ontvanger. Die eerste word deur 'n wisselstroom aangedryf om 'n magnetiese veld op te wek, wat weer 'n spanning in die tweede induseer.
Hoe die betrokke stelsel werk
Die basiese beginsels van draadlose krag behels die verspreiding van krag vanaf 'n sender na 'n ontvanger deur 'n ossillerende magnetiese veld. Om dit te bereik, word die gelykstroom wat deur die kragtoevoer verskaf word omgeskakel in hoëfrekwensie wisselstroom. Met spesiaal ontwerpte elektronika ingebou in die sender. Die wisselstroom aktiveer 'n spoel van koperdraad in die dispenser, wat 'n magnetiese veld genereer. Wanneer die tweede (ontvangende) wikkeling in die nabyheid geplaas word. Die magneetveld kan 'n wisselstroom in die ontvangspoel veroorsaak. Die elektronika in die eerste toestel skakel dan die AC terug na DC, wat die kragverbruik word.
Draadlose kragoordragskema
Die "hoofstroom" spanning word omgeskakel in 'n WS-sein, wat dan na die senderspoel gestuur word via 'n elektroniese stroombaan. Vloei deur die wikkeling van die verspreider, induseer 'n magnetiese veld. Dit kan op sy beurt na die ontvangerspoel versprei, wat in relatiewe nabyheid is. Die magneetveld genereer dan 'n stroom wat deur die wikkeling van die ontvangtoestel vloei. Die proses waardeur energie tussen die uitsaai- en ontvangspoele versprei word, word ook na verwys as magnetiese of resonante koppeling. En dit word bereik met behulp van beide windings wat op dieselfde frekwensie werk. Die stroom wat in die ontvangerspoel vloei,omgeskakel na GS deur die ontvangerkring. Dit kan dan gebruik word om die toestel aan te dryf.
Wat beteken resonansie
Die afstand waaroor energie (of krag) oorgedra kan word, neem toe as die sender- en ontvangerspoele teen dieselfde frekwensie resoneer. Net soos 'n stemvurk op 'n sekere hoogte ossilleer en sy maksimum amplitude kan bereik. Dit verwys na die frekwensie waarteen 'n voorwerp natuurlik vibreer.
Voordele van draadlose transmissie
Wat is die voordele? Voordele:
- verminder koste verbonde aan die instandhouding van reguit verbindings (bv. in 'n tradisionele industriële glipring);
- groter gerief vir die laai van gewone elektroniese toestelle;
- veilige oordrag na toepassings wat hermeties verseël moet bly;
- elektronika kan heeltemal versteek word, wat die risiko van korrosie as gevolg van elemente soos suurstof en water verminder;
- betroubare en konsekwente kragtoevoer vir roterende, hoogs mobiele industriële toerusting;
- verseker betroubare kragoordrag na kritieke stelsels in nat, vuil en bewegende omgewings.
Ongeag die toepassing, die uitskakeling van die fisiese verbinding bied 'n aantal voordele bo tradisionele kabelkragverbindings.
Doeltreffendheid van die betrokke energie-oordrag
Die algehele doeltreffendheid van 'n draadlose kragstelsel is die belangrikste faktor in die bepaling daarvanoptrede. Stelseldoeltreffendheid meet die hoeveelheid krag wat oorgedra word tussen die kragbron (d.w.s. muuraansluiting) en die ontvangertoestel. Dit bepaal op sy beurt aspekte soos laaispoed en voortplantingsreeks.
Draadlose kommunikasiestelsels verskil in hul vlak van doeltreffendheid gebaseer op faktore soos spoelkonfigurasie en -ontwerp, transmissieafstand.’n Minder doeltreffende toestel sal meer emissies genereer en tot gevolg hê dat minder krag deur die ontvangtoestel gaan. Tipies kan draadlose kragoordragtegnologieë vir toestelle soos slimfone 70% werkverrigting bereik.
Hoe prestasie gemeet word
Betekenis, as die hoeveelheid krag (in persent) wat van die kragbron na die ontvangertoestel oorgedra word. Dit wil sê, draadlose kragoordrag vir 'n slimfoon met 'n doeltreffendheid van 80% beteken dat 20% van die insetkrag verlore gaan tussen die muurprop en die battery vir die gadget wat gelaai word. Die formule vir die meting van werkdoeltreffendheid is: werkverrigting=GS-uitset gedeel deur inset, vermenigvuldig die resultaat met 100%.
Draadlose oordrag van elektrisiteit
Krag kan oor die oorweegse netwerk versprei word deur byna alle nie-metaalmateriaal, insluitend maar nie beperk nie tot. Dit is vaste stowwe soos hout, plastiek, tekstiele, glas en bakstene, asook gasse en vloeistowwe. Wanneer metaal of'n Elektries geleidende materiaal (d.w.s. koolstofvesel) word in die nabyheid van 'n elektromagnetiese veld geplaas, die voorwerp absorbeer krag daaruit en verhit as gevolg daarvan. Dit beïnvloed weer die doeltreffendheid van die stelsel. Dit is hoe induksie kook werk, byvoorbeeld, ondoeltreffende kragoordrag vanaf die kookplaat skep hitte vir kook.
Om 'n draadlose kragoordragstelsel te skep, moet jy teruggaan na die oorsprong van die onderwerp. Of eerder, aan die suksesvolle wetenskaplike en uitvinder Nikola Tesla, wat 'n kragopwekker geskep en gepatenteer het wat krag kan neem sonder verskeie materialistiese geleiers. Dus, om 'n draadlose stelsel te implementeer, is dit nodig om al die belangrike elemente en onderdele saam te stel, as gevolg daarvan sal 'n klein Tesla-spoel geïmplementeer word. Dit is 'n toestel wat 'n hoëspanning elektriese veld in die lug rondom dit skep. Dit het 'n klein insetkrag, dit verskaf draadlose kragoordrag op 'n afstand.
Een van die belangrikste maniere om energie oor te dra, is induktiewe koppeling. Dit word hoofsaaklik gebruik vir naby veld. Dit word gekenmerk deur die feit dat wanneer stroom deur een draad gaan, 'n spanning aan die punte van 'n ander geïnduseer word. Kragoordrag word gedoen deur wederkerigheid tussen die twee materiale. 'n Algemene voorbeeld is 'n transformator. Mikrogolf energie-oordrag, as 'n idee, is ontwikkel deur William Brown. Die hele konsep behels die omskakeling van WS-krag na RF-krag en die oordrag daarvan deur die ruimte en weer inveranderlike krag by die ontvanger. In hierdie stelsel word die spanning opgewek met behulp van mikrogolfenergiebronne. soos klystron. En hierdie krag word deur die golfgeleider na die uitsaaiantenna oorgedra, wat teen die weerkaatste krag beskerm. Sowel as 'n tuner wat die impedansie van die mikrogolfbron met ander elemente pas. Die ontvangsgedeelte bestaan uit 'n antenna. Dit aanvaar mikrogolfkrag en 'n impedansie-aanpassingskring en 'n filter. Hierdie ontvangsantenna, tesame met die gelykrigtoestel, kan 'n dipool wees. Kom ooreen met die uitsetsein met 'n soortgelyke klankwaarskuwing van die gelykrigter-eenheid. Die ontvangerblok bestaan ook uit 'n soortgelyke afdeling wat bestaan uit diodes wat gebruik word om die sein in 'n GS-waarskuwing om te skakel. Hierdie transmissiestelsel gebruik frekwensies tussen 2 GHz en 6 GHz.
Draadlose oordrag van elektrisiteit met die hulp van Brovin se bestuurder, wat die kragopwekker geïmplementeer het deur soortgelyke magnetiese ossillasies te gebruik. Die slotsom is dat hierdie toestel gewerk het danksy drie transistors.
Die gebruik van 'n laserstraal om krag in die vorm van ligenergie oor te dra, wat aan die ontvangkant na elektriese energie omgeskakel word. Die materiaal self word direk aangedryf deur bronne soos die Son of enige elektrisiteitsopwekker. En implementeer dienooreenkomstig 'n gefokusde lig van hoë intensiteit. Die grootte en vorm van die balk word bepaal deur die stel optika. En hierdie uitgesaaide laserlig word deur fotovoltaïese selle ontvang, wat dit in elektriese seine omskakel. Hy gebruik gewoonlikoptiese vesel kabels vir transmissie. Soos met die basiese sonkragstelsel, is die ontvanger wat in lasergebaseerde voortplanting gebruik word, 'n reeks fotovoltaïese selle of 'n sonpaneel. Hulle kan op hul beurt onsamehangende monochromatiese lig in elektrisiteit omskakel.
Noodsaaklike kenmerke van die toestel
Die krag van die Tesla-spoel lê in 'n proses wat elektromagnetiese induksie genoem word. Dit wil sê, die veranderende veld skep potensiaal. Dit laat stroom vloei. Wanneer elektrisiteit deur 'n draadspoel vloei, genereer dit 'n magnetiese veld wat die area rondom die spoel op 'n sekere manier vul. Anders as sommige ander hoëspanning-eksperimente, het die Tesla-spoel baie toetse en proewe deurstaan. Die proses was nogal moeisaam en lank, maar die resultaat was suksesvol, en daarom suksesvol gepatenteer deur die wetenskaplike. U kan so 'n spoel skep in die teenwoordigheid van sekere komponente. Die volgende materiaal sal benodig word vir implementering:
- lengte 30 cm PVC (hoe meer hoe beter);
- geëmailleerde koperdraad (sekondêre draad);
- berkbord vir basis;
- 2222A-transistor;
- verbinding (primêre) draad;
- weerstand 22 kΩ;
- skakelaars en verbindingsdrade;
- 9 volt battery.
Tesla-toestelimplementeringstadiums
Eers moet jy 'n klein gleuf in die bokant van die pyp sit om om die een punt van die draad te draairond. Draai die spoel stadig en versigtig, wees versigtig om nie die drade te oorvleuel of gapings te skep nie. Hierdie stap is die moeilikste en verveligste deel, maar die tyd wat spandeer word, sal 'n baie hoë geh alte en goeie spoel gee. Elke 20 of wat draaie word ringe maskeerband om die wikkeling geplaas. Hulle dien as 'n versperring. As die spoel begin ontrafel. Wanneer jy klaar is, draai swaar kleefband om die bo- en onderkant van die wikkeling en spuit dit met 2 of 3 lae emalje.
Dan moet jy die primêre en sekondêre battery aan die battery koppel. Na - skakel die transistor en weerstand aan. Die kleiner wikkeling is die primêre en die langer wikkeling is die sekondêre. Jy kan opsioneel 'n aluminium bol bo-op die pyp installeer. Koppel ook die oop punt van die sekondêre aan die bygevoegde een, wat as 'n antenna sal dien. Sorg moet gedra word om nie aan die sekondêre toestel te raak wanneer krag aangeskakel is nie.
Daar is 'n risiko van brand as jy dit self verkoop. Jy moet die skakelaar draai, 'n gloeilamp langs die draadlose kragoordragtoestel installeer en die ligvertoning geniet.
Draadlose transmissie via sonkragstelsel
Tradisionele bedrade kragverspreidingkonfigurasies vereis gewoonlik drade tussen verspreide toestelle en verbruikerseenhede. Dit skep baie beperkings as die koste van die stelselkabel koste. Verliese gely tydens transmissie. Sowel as afval in verspreiding. Transmissielynweerstand alleen lei tot 'n verlies van ongeveer 20-30% van die opgewekte energie.
Een van die mees moderne draadlose kragoordragstelsels is gebaseer op die oordrag van sonenergie met behulp van 'n mikrogolfoond of 'n laserstraal. Die satelliet is in geostasionêre wentelbaan geplaas en bestaan uit fotovoltaïese selle. Hulle skakel sonlig om in elektriese stroom, wat gebruik word om 'n mikrogolfopwekker aan te dryf. En, dienooreenkomstig, besef die krag van mikrogolwe. Hierdie spanning word deur radiokommunikasie oorgedra en by die basisstasie ontvang. Dit is 'n kombinasie van antenna en gelykrigter. En dit word weer in elektrisiteit omgeskakel. Vereis AC of DC krag. Die satelliet kan tot 10 MW RF-krag uitstuur.
Wanneer daar van 'n GS-verspreidingstelsel gepraat word, is selfs dit onmoontlik. Aangesien dit 'n verbinding tussen die kragtoevoer en die toestel benodig. Daar is so 'n prentjie: die stelsel is heeltemal sonder drade, waar jy AC-krag in huise kan kry sonder enige bykomende toestelle. Waar dit moontlik is om jou selfoon te laai sonder om fisies aan die sok te koppel. Natuurlik is so 'n stelsel moontlik. En baie moderne navorsers probeer om iets gemoderniseer te skep, terwyl hulle die rol van die ontwikkeling van nuwe metodes van draadlose oordrag van elektrisiteit op 'n afstand bestudeer. Alhoewel, uit die oogpunt van die ekonomiese komponent, vir state sal dit nie wees niedit is nogal winsgewend as sulke toestelle oral ingebring word, en standaard elektrisiteit met natuurlike elektrisiteit vervang.
Oorspronge en voorbeelde van draadlose stelsels
Hierdie konsep is nie regtig nuut nie. Hierdie hele idee is in 1893 deur Nicholas Tesla ontwikkel. Toe hy 'n stelsel ontwikkel het om vakuumbuise te verlig deur gebruik te maak van draadlose transmissietegnieke. Dit is onmoontlik om te dink dat die wêreld bestaan sonder verskeie bronne van laai, wat in materiële vorm uitgedruk word. Om dit moontlik te maak dat selfone, huisrobotte, MP3-spelers, rekenaars, skootrekenaars en ander vervoerbare toestelle op hul eie gelaai kan word, sonder enige bykomende verbindings, wat gebruikers van konstante drade bevry. Sommige van hierdie toestelle benodig dalk nie eers 'n groot aantal elemente nie. Die geskiedenis van draadlose kragoordrag is redelik ryk, en hoofsaaklik te danke aan die ontwikkelings van Tesla, Volta, ens. Maar vandag bly dit net data in fisiese wetenskap.
Die basiese beginsel is om WS-krag na GS-spanning om te skakel deur gelykrigters en filters te gebruik. En dan - in die terugkeer na die oorspronklike waarde op 'n hoë frekwensie met behulp van omsetters. Hierdie lae spanning, hoogs ossillerende WS-krag word dan van die primêre transformator na die sekondêre oorgedra. Omgeskakel na GS-spanning deur 'n gelykrigter, filter en reguleerder te gebruik. AC sein word direkdanksy die geluid van die stroom. Sowel as die gebruik van die bruggelykrigter-afdeling. Die ontvangde GS-sein word deur 'n terugvoerwikkeling gestuur wat as 'n ossillatorkring dien. Terselfdertyd dwing dit die transistor om dit in die rigting van links na regs in die primêre omsetter te lei. Wanneer stroom deur die terugvoerwikkeling gaan, vloei die ooreenstemmende stroom van regs na links na die primêre kant van die transformator.
Dit is hoe die ultrasoniese metode van energie-oordrag werk. Die sein word gegenereer deur die sensor vir beide halfsiklusse van die AC-waarskuwing. Die klankfrekwensie hang af van die kwantitatiewe aanwysers van die vibrasies van die kragopwekkerkringe. Hierdie WS-sein verskyn op die sekondêre wikkeling van die transformator. En wanneer dit aan die omskakelaar van 'n ander voorwerp gekoppel is, is die WS-spanning 25 kHz. 'n Lesing verskyn daardeur in 'n afstaptransformator.
Hierdie WS-spanning word deur 'n bruggelykrigter gelykgestel. En dan gefiltreer en gereguleer om 'n 5V-uitset te kry om die LED aan te dryf. Die 12V-uitsetspanning vanaf die kapasitor word gebruik om die DC-waaiermotor aan te dryf om dit te laat loop. Dus, uit die oogpunt van fisika, is die oordrag van elektrisiteit 'n redelik ontwikkelde gebied. Soos die praktyk toon, is draadlose stelsels egter nie ten volle ontwikkel en verbeter nie.
