Беспроводная передача электроэнергии своими руками. Беспроводная передача электроэнергии: технологии, применение и перспективы

Как работает беспроводная передача электричества. Какие технологии используются для передачи энергии без проводов. Где применяется беспроводная передача электроэнергии сегодня. Каковы перспективы развития этой технологии в будущем.

Принцип работы беспроводной передачи электроэнергии

Беспроводная передача электроэнергии основана на явлении электромагнитной индукции. При прохождении переменного тока через передающую катушку вокруг нее создается переменное магнитное поле. Если поместить в это поле приемную катушку, в ней будет индуцироваться электрический ток. Таким образом осуществляется передача энергии без прямого контакта.

Основные элементы системы беспроводной передачи энергии:

• Источник питания
• Передающая катушка
• Приемная катушка
• Выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный
• Потребитель энергии (устройство, аккумулятор и т.д.)

Эффективность передачи зависит от расстояния между катушками, их размеров и конфигурации, частоты тока и других параметров. Современные системы позволяют передавать энергию на расстояние до нескольких метров с КПД 70-80%.

Основные технологии беспроводной передачи энергии

Существует несколько основных технологий беспроводной передачи электроэнергии:

Индуктивная связь

Самая распространенная технология, основанная на взаимной индукции двух катушек. Используется для зарядки смартфонов, электрических зубных щеток и других маломощных устройств на небольшом расстоянии (до нескольких сантиметров).

Резонансная индуктивная связь

Усовершенствованная версия индуктивной связи. Передающая и приемная катушки настроены на одну резонансную частоту, что повышает эффективность передачи. Позволяет передавать энергию на расстояние до 2 метров.

Емкостная связь

Использует электрическое поле между двумя электродами для передачи энергии. Подходит для передачи небольшой мощности на короткие расстояния, например, внутри электронных устройств.

Микроволновое излучение

Энергия передается в виде направленного пучка микроволн. Позволяет передавать большую мощность на значительные расстояния. Потенциально может использоваться для передачи энергии с орбитальных солнечных электростанций.

Лазерное излучение

Передача энергии с помощью лазерного луча. Обеспечивает высокую направленность передачи, но имеет низкий КПД из-за потерь при преобразовании.

Применение беспроводной передачи электроэнергии

Технологии беспроводной передачи энергии уже сегодня находят применение в различных сферах:

Потребительская электроника

Беспроводные зарядные устройства для смартфонов, планшетов, умных часов и других гаджетов. Стандарт Qi позволяет заряжать устройства мощностью до 15 Вт на расстоянии до 4 см.

Электротранспорт

Системы беспроводной зарядки электромобилей. Катушка в днище автомобиля принимает энергию от передатчика, встроенного в парковочное место. Компании BMW, Nissan, Toyota уже тестируют такие системы.

Промышленность

Беспроводное питание датчиков, исполнительных механизмов и другого оборудования в труднодоступных местах. Позволяет избежать прокладки кабелей в агрессивных средах.

Медицина

Беспроводная зарядка имплантируемых медицинских устройств, таких как кардиостимуляторы. Повышает безопасность и удобство для пациентов.

Космические технологии

Передача энергии с орбитальных солнечных электростанций на Землю с помощью микроволнового излучения. Находится на стадии разработки и экспериментов.

Перспективы развития беспроводной передачи энергии

Технологии беспроводной передачи электроэнергии активно развиваются. Основные направления развития:

• Повышение эффективности передачи энергии
• Увеличение расстояния передачи
• Повышение мощности передаваемой энергии
• Миниатюризация компонентов
• Снижение стоимости систем

В ближайшем будущем можно ожидать более широкого внедрения беспроводных зарядных устройств в бытовой технике, мебели, автомобилях. Это позволит отказаться от традиционных проводных зарядных устройств.

В долгосрочной перспективе возможно создание глобальных систем беспроводной передачи энергии. Например, сеть орбитальных солнечных электростанций, передающих энергию на Землю. Или беспроводные линии электропередачи, заменяющие традиционные ЛЭП.

Преимущества и недостатки беспроводной передачи энергии

Как и любая технология, беспроводная передача электроэнергии имеет свои плюсы и минусы:

Преимущества:

• Отсутствие проводов и разъемов
• Удобство использования
• Возможность передачи энергии в труднодоступные места
• Повышенная безопасность (нет риска поражения током)
• Устойчивость к внешним воздействиям (вода, пыль)

Недостатки:

• Меньшая эффективность по сравнению с проводной передачей
• Ограниченная мощность и расстояние передачи
• Возможное влияние на здоровье (требует дополнительных исследований)
• Электромагнитные помехи для других устройств
• Более высокая стоимость оборудования

Несмотря на имеющиеся недостатки, преимущества беспроводной передачи энергии стимулируют дальнейшее развитие этой технологии. По мере совершенствования систем и снижения их стоимости, сфера применения беспроводной передачи электроэнергии будет расширяться.

Влияние беспроводной передачи энергии на окружающую среду

Воздействие технологий беспроводной передачи электроэнергии на окружающую среду является предметом активных исследований. Основные аспекты влияния:

Электромагнитное излучение

Системы беспроводной передачи энергии создают электромагнитные поля. Влияние слабых полей на живые организмы до конца не изучено. Требуется соблюдение норм электромагнитной безопасности.

Энергоэффективность

Беспроводная передача менее эффективна, чем проводная, что может привести к увеличению энергопотребления. С другой стороны, она может способствовать более широкому использованию возобновляемых источников энергии.

Утилизация оборудования

Компоненты систем беспроводной передачи энергии содержат электронику и редкоземельные металлы. Необходимо обеспечить их правильную утилизацию для минимизации воздействия на окружающую среду.

В целом, при соблюдении норм безопасности и правильной утилизации, технологии беспроводной передачи энергии могут быть экологически приемлемыми и способствовать развитию «зеленой» энергетики.

Стандартизация в области беспроводной передачи энергии

Для обеспечения совместимости устройств разных производителей и безопасности пользователей разрабатываются международные стандарты в области беспроводной передачи энергии:

• Qi — стандарт для маломощных устройств (до 15 Вт), разработанный Wireless Power Consortium
• AirFuel — конкурирующий стандарт, поддерживающий как индуктивную, так и резонансную передачу
• SAE J2954 — стандарт для беспроводной зарядки электромобилей
• IEC 62980 — стандарт безопасности для систем беспроводной передачи энергии

Стандартизация способствует более широкому внедрению технологий беспроводной передачи энергии и обеспечивает их безопасное использование.

Беспроводная передача электричества: теория, видео — Asutpp

Многие годы ученые бьются над вопросом минимизации электрических расходов. Есть разные способы и предложения, но все, же самой известной теорией является беспроводная передача электричества. Предлагаем рассмотреть, как она выполняется, кто является её изобретателем и почему пока что её не воплотили в жизнь.

Теория

Беспроводное электричество – это буквально передача электрической энергии без проводов. Люди часто сравнивают беспроводную передачу электрической энергии с передачей информации, например, радио, сотовые телефоны, или Wi-Fi доступ в Интернет. Основное различие заключается в том, что с радио-или СВЧ-передач – это технология, направленная на восстановление и транспортировку именно информации, а не энергии, которая изначально была затрачена на передачу.

Беспроводной электроэнергии является относительно новой областью технологии, но достаточно динамично развивающейся. Сейчас разрабатываются методы, как эффективно и безопасно передавать энергию на расстоянии без перебоев.

Как работает беспроводное электричество

Основная работа основана именно на магнетизме и электромагнетизме, как и в случае с радиовещанием. Беспроводная зарядка, также известна как индуктивная зарядка, основана на нескольких простых принципах работы, в частности технология требует наличия двух катушек. Передатчика и приемника, которые вместе генерируют переменное магнитное поле непостоянного тока. В свою очередь это поле вызывает напряжение в катушке приемника; это может быть использовано для питания мобильного устройства или зарядки аккумулятора.

Если направить электрический ток через провод, то вокруг кабеля создается круговое магнитное поле. Несмотря на то, что магнитное поле воздействует и на петлю, и на катушку сильнее всего оно проявляется именно на кабеле. Когда возьмете второй моток проволоки, на который не поступает электрический ток, проходящий через него, и место, в которое мы установим катушку в магнитном поле первой катушки, электрический ток от первой катушки будет передаваться через магнитное поле и через вторую катушку, создавая индуктивную связь.

Как пример возьмем электрическую зубную щетку. В ней зарядное устройство подключено к розетке, которая отправляет электрический ток на витой провод внутри зарядного устройства, создающего магнитное поле. Существует вторая катушка внутри зубной щетки, когда ток начинает поступать и на неё, благодаря образовавшемуся МП, начинается заряд щетки без её непосредственного подключения к сети питания 220 В.

История

Беспроводная передача энергии в качестве альтернативы передачи и распределения электрических линий, впервые была предложена и продемонстрирована Никола Тесла. В 1899 году Тесла презентовал беспроводную передачу на питание поля люминесцентных ламп, расположенных в двадцати пяти милях от источника питания без использования проводов. Но в то время было дешевле сделать проводку из медных проводов на 25 миль, а не строить специальные электрогенераторы, которых требует опыт Тесла. Патент ему так и не выдали, а изобретение осталось в закромах науки.

В то время как Тесла был первым человеком, который смог продемонстрировать практические возможности беспроводной связи еще в 1899 году, сегодня, в продаже есть совсем немного приборов, это беспроводные щетки наушники, зарядки для телефонов и прочее.

Технология беспроводной связи

Беспроводной передачи энергии включает в себя передачу электрической энергии или мощности на расстоянии без проводов. Таким образом, основная технология лежит на концепции электроэнергии, магнетизма и электромагнетизма.

Магнетизм

Это фундаментальная сила природы, которая провоцирует определенные типы материала притягивать или отталкивать друг друга. Единственными постоянными магнитами считаются полюса Земли. Ток потока в контуре генерирует магнитные поля, которые отличаются от осциллирующих магнитных полей скоростью и временем, потребным для генерации переменного тока (AC). Силы, которые при этом появляются, изображает схема ниже.

Так появляется магнетизм

Электромагнетизм – это взаимозависимость переменных электрических и магнитных полей.

Магнитная индукция

Если проводящий контур подключен к источнику питания переменного тока, он будет генерировать колебательное магнитное поле внутри и вокруг петли. Если второй проводящий контур расположен достаточно близко, он захватит часть этого колеблющегося магнитного поля, которое в свою очередь порождает или индуцирует электрический ток во второй катушке.

Видео: как происходит беспроводная передача электричества

Таким образом, происходит электрическая передача мощности от одного цикла или катушки к другой, что известно как магнитная индукция. Примеры такого явления используются в электрических трансформаторах и генератора. Это понятие основано на законах электромагнитной индукции Фарадея. Там, он утверждает, что, когда есть изменение магнитного потока, соединяющегося с катушкой ЭДС, индуцированного в катушке, то величина равна произведению числа витков катушки и скорости изменения потока.

Электрический трансформатор

Мощностная муфта

Эта деталь необходима, когда одно устройство не может передавать энергию на другой прибор.

Магнитная связь генерируется, когда магнитное поле объекта способно индуцировать электрический ток с другими устройствами в поле его досягаемости.

Два устройства, как говорят, взаимно индуктивно-связанной или магнитную связь, когда они выполнены так, что изменение тока при том, что один провод индуцирует напряжение на концах другого провода посредством электромагнитной индукции. Это связано с взаимной индуктивности

Технология

Принцип индуктивной связи

Два устройства, взаимно индуктивно-связанные или имеющие магнитную связь, выполнены так, что изменение тока при том, что один провод индуцирует напряжение на концах другого провода, производится посредством электромагнитной индукции. Это связано с взаимной индуктивностью.
Индуктивная связь является предпочтительной из-за её способности работать без проводов, а также устойчивости к ударам.

Резонансная индуктивная связь является сочетанием индуктивной связи и резонанса. Используя понятие резонанса можно заставить два объекта работать зависимо от сигналов друг друга.

Концепция резонанса индуктивной связи

Как видно из схемы выше, резонанс обеспечивает индуктивность катушки. Конденсатор подключен параллельно к обмотке. Энергия будет перемещаться назад и вперед между магнитным полем, окружающим катушку и электрическим полем вокруг конденсатора. Здесь потери на излучение будет минимальными.

Существует также концепция беспроводной ионизированной связи.

Она тоже воплотима в жизнь, но здесь необходимо приложить немного больше усилий. Эта техника уже существует в природе, но вряд ли есть целесообразность ее реализации, поскольку она нуждается в высоком магнитном поле, от 2,11 М /м [10] . Её разработал гениальный ученый Ричард Волрас, разработчик вихревого генератора, который посылает и передает энергию тепла на огромные расстояния, в частности при помощи специальных коллекторов. Самой простой пример такой связи – это молния.

Плюсы и минусы

Конечно, у этого изобретения есть свои преимущества перед проводными методиками, и недостатки. Предлагаем их рассмотреть.

К достоинствам относятся:

1. Полное отсутствие проводов;
2. Не нужны источники питания;
3. Необходимость батареи упраздняется;
4. Более эффективно передается энергия;
5. Значительно меньше нужно технического обслуживания.

К недостаткам же можно отнести следующее:

• Расстояние ограничено;
• магнитные поля не так уж и безопасны для человека;
• беспроводная передача электричества, с помощью микроволн или прочих теорий практически неосуществима в домашних условиях и своими руками;
• высокая стоимость монтажа.

Беспроводной способ передачи электроэнергии: история, технологии, перспективы

Содержание:

Беспроводная передача электричества: что это

«Беспроводной» — одно из самых трендовых слов последнего времени: интернет, мобильные телефоны, наушники, зарядные устройства, радио. Эти технологии тоже можно считать видом беспроводной передачи энергии, но в них главенствующая роль отводиться информации (качеству ее передачи, скорости), а в случае с электричеством показателем эффективности является сохранность передаваемой энергии без использования электрической цепи из токопроводящих элементов.

История беспроводной передачи энергии

Великий французский физик Ампер в 1820 году путём многочисленных опытов пришёл к выводу о том, что магнитное поле может возбуждать в теле металла электрический ток. Так появился основополагающий закон Ампера.

Майкл Фарадей в 1831 открыл закон индукции, который стал базой для развития такой науки, как электромагнетизм.

Джеймс Максвелл после долгих экспериментов систематизировал свои наблюдения, квинтэссенцией которых в 1864 году стало уравнение Максвелла. Формула объясняла поведение электромагнитного поля.

Никола Тесла усовершенствовал аппарат для генерации электромагнитного поля, изобретённый Генрихом Герцем в 1888 году. На Всемирной выставке в 1893 г., состоявшейся в Чикаго, Тесла продемонстрировал свечение фосфорных лампочек без проводов.

Никола Тесла

Свой вклад в развитие беспроводной передачи энергии сделал русский учёный Александр Попов. В 1895 г. на заседании Русского физико-химического общества он показал изобретённый им детекторный радиоприёмник.

Далее вплоть до наших дней происходило патентование новых изобретений в области беспроводной передачи электрической энергии. Были произведены масса экспериментов, совершенно большое количество открытий. Последнее достижение в этой сфере – это передача электричества на большие расстояния без проводов с помощью технологии Wi-Fi. В 2017 году изобретён мобильный телефон без батареи.

Как работает беспроводное электричество

Основная работа основана именно на магнетизме и электромагнетизме, как и в случае с радиовещанием. Беспроводная зарядка, также известна как индуктивная зарядка, основана на нескольких простых принципах работы, в частности технология требует наличия двух катушек. Передатчика и приемника, которые вместе генерируют переменное магнитное поле непостоянного тока. В свою очередь это поле вызывает напряжение в катушке приемника; это может быть использовано для питания мобильного устройства или зарядки аккумулятора.

Если направить электрический ток через провод, то вокруг кабеля создается круговое магнитное поле. Несмотря на то, что магнитное поле воздействует и на петлю, и на катушку сильнее всего оно проявляется именно на кабеле. Когда возьмете второй моток проволоки, на который не поступает электрический ток, проходящий через него, и место, в которое мы установим катушку в магнитном поле первой катушки, электрический ток от первой катушки будет передаваться через магнитное поле и через вторую катушку, создавая индуктивную связь.

Как пример возьмем электрическую зубную щетку. В ней зарядное устройство подключено к розетке, которая отправляет электрический ток на витой провод внутри зарядного устройства, создающего магнитное поле. Существует вторая катушка внутри зубной щетки, когда ток начинает поступать и на неё, благодаря образовавшемуся МП, начинается заряд щетки без её непосредственного подключения к сети питания 220 В.

Беспроводные зарядные устройства: использование в быту и инфраструктуре

Самым востребованным и популярным девайсом с использованием беспроводной передачи электроэнергии являются зарядные устройства. Это может быть не только смартфон или планшет поддерживающий технологию, но и робот-пылесос, электросамокат, электровелосипед и электрическая зубная щетка.

Универсальность беспроводных зарядок – несомненный плюс технологии. Их создают по стандарту Qi (читается как «Ци»), разработанному Консорциумом беспроводной электромагнитной энергии (Wireless Power Consortium): заряд на расстоянии до 4 см. Samsung и Xiaomi также выпускают универсальные беспроводные зарядки. Кстати, если Samsung EP-PG950 не может заряжать гаджеты через чехол, то для Xiaomi Mi Wireless Charging Pad – это не проблема.

Индукционные зарядки для электрических электросамокатов (кикскутеров) устанавливают в Германии. Easy Charge, созданная компаниями Metz и Intis, универсальная и может взаимодействовать с устройствами разных производителей, а благодаря тому, что зарядное выпускается в нескольких модификация (на одно или 5 мест), его можно использовать и в общественных местах.

Джошуа Смит (сотрудник компании Intel) совместно с Марин Солджачич – доцент кафедры физики MIT (Massachusetts Institute of Technology) основали проект WiTricity. Они сосредоточили свои силы на разработке системы БПЭ среднего диапазона, за основу взята магнитно-резонансная связь. В результате в 2017 году появились универсальные беспроводные зарядные устройства для электрокаров DRIVE 11. Приемник устанавливается на днище авто, а передатчики – где угодно (в общественных местах, на станциях заправки или в гаражах владельцев электрокаров).

Автомобильный концерн BMW также запустил продажи беспроводной индуктивной зарядки. Комплект состоит из индукционной зарядной станции – GroundPad, которая подходит для помещений и установки на открытом воздухе, второй элемент — CarPad (система зарядки автомобиля). После того, как авто оказывается над зарядкой, GroundPad генерирует магнитное поле, а CarPad индуцирует электрический ток, который затем передается в аккумулятор. За 3,5 часа батарея будет полностью заряжена. Аналогичную систему концерн разрабатывает и для мотоциклов.

В Швеции в 2018 году появилась целая электрифицированная дорога eRoadArlanda. Это 2-км участок дороги вблизи Стокгольма, с установленными отбойниками-троллеями. Пока электрокар находится над этой линией, подвижные токосъемники заряжают батареи.

Использовать ее могут электрогрузовики, разработанные в рамках проекта eRoadArlanda, в будущем технологию будут совершенствовать, чтобы сделать универсальной.

А вот в норвежском Осло разрабатывают систему бесконтактной подзарядки именно для легковых электромобилей в такси. В рамках государственной программы «ElectriCity» будет реализована зарядная система, которая позволит заряжать аккумуляторы, не теряя рабочего времени: например, пока водитель ожидает новый заказ или ждет клиентов.

Инженеры стартапа Emrod пошли дальше: беспроводная система передачи электроэнергии на большие расстояния уже тестируется в Новой Зеландии. Хотя инженеры Emrod не раскрывают точных деталей своей разработки известно, что технология подразумевает использование микроволнового излучения. Устройству, работающему в широком спектре частот, не обязательно находиться вблизи непосредственных потребителей. Это позволяет электрифицировать удаленные населенные пункты, при этом не производить вырубку деревьев для прокладки линии электропередач. Кроме того, технология должна снизить цену на электроэнергию.

Что касается безопасности, то по заверению создателей, излучение неионизирующее (не наносит вред человеку, животным, растительности). Также для дополнительной защиты установки укомплектованы сигнальным, лазерным лучом малой мощности, который сканирует линию передачи на наличие помех, и в случае их выявления, автоматически останавливает работу устройства. Примерно через полгода можно будет сделать выводы о его эффективности и создании полноценной системы. Примечательно, что поддержку стартапу Emrod оказывает один из главных дистрибьюторов электроэнергии в Новой Зеландии – Powerco. Это говорит о том, что крупные игроки энерго-рынка понимают важность поиска альтернатив в «зеленом» сегменте.

В XIX веке, в котором зарождались и беспроводная энергия и беспроводная связь, приоритет был отдан второму открытию. Возможно, теперь, когда связь уже налажена, ученые уделят внимание беспроводным технологиям передачи энергии, сделав их доступнее и дешевле. Это, в свою очередь, ускорило бы переход от двигателей внутреннего сгорания к электрокарам, решив часть проблем экологии.

Как происходит передача?

Если рассматривать последние разработки американских и корейских ученых, то ведущая роль в них принадлежит магнитно-резонансным системам CMRS и DCRS. Технология исследователей из Южной Кореи более совершена. Они сумели передать электрическую энергию на пять метров. За счет работы компактных дипольных катушек DCRS, появилась возможность запитать каждого потребителя в помещении средних размеров без использования проводов.

Конечно, современная аппаратура не столь совершенна, так как есть ограничение длины пути электричества по воздуху. Но мировые ученые работают над этим. Уже сегодня можно заметить, как новые достижения входят в повседневную жизнь.

Физика беспроводной передачи электрической энергии

Беспроводная передача электрической энергии для бытовых устройств является новой технологией, но принципы, лежащие в ее основе, известны давно. Там, где участвуют электричество и магнетизм, по-прежнему руководствуются уравнениями Максвелла, и передатчики посылают энергию на приемники так же, как и в других формах беспроводной связи. Однако, беспроводная передача электроэнергии отличается от них основной целью, которая заключается в передаче самой энергии, а не закодированной в ней информации.

Структурная схема передатчика и приемника беспроводной передачи электрической энергии

Электромагнитные поля, участвующие в беспроводной передаче электрической энергии, могут быть достаточно сильными, и поэтому необходимо принимать во внимание безопасность человека. Воздействие электромагнитного излучения может вызвать проблемы, а также существует возможность того, что поля, создаваемые передатчиками электрической энергии, могут помешать работе носимых или имплантированных медицинских устройств.

Передатчики и приемники встраиваются в устройства беспроводной передачи электрической энергии так же, как и аккумуляторы, которые будут ими заряжаться. Реальные схемы преобразования будут зависеть от используемой технологии. Кроме самой передачи электроэнергии, WPT система должна обеспечить связь между передатчиком и приемником. Это гарантирует, что приемник сможет уведомить зарядное устройство о том, что аккумулятор полностью заряжен. Связь также позволяет передатчику обнаружить и идентифицировать приемник, чтобы подстроить значение мощности, передаваемой на нагрузку, а также контролировать, например, температуру аккумулятора.

В беспроводной передаче электрической энергии имеет значение выбор концепции либо ближнего, либо дальнего поля. Технологии передачи, количество энергии, которое может быть передано, и требования к расстоянию влияют на то, будет ли система использовать излучение ближнего поля или излучение дальнего поля.

Точки, для которых расстояние от антенны значительно меньше одной длины волны, находятся в ближней зоне. Энергия в ближней зоне неизлучающая, и колебания магнитного и электрического полей не зависят друг от друга. Емкостная (электрическая) и индуктивная (магнитная) связи могут использоваться для передачи энергии к приемнику, расположенному в ближнем поле передатчика.

Точки, для которых расстояние от антенны больше примерно двух длин волны, находятся в дальней зоне (между ближней и дальней зонами существует переходная область). Энергия в дальней зоне передается в виде обычного электромагнитного излучения. Перенос энергии в дальней зоне также называют лучом энергии. Примерами передачи в дальней зоне являются системы, которые используют для передачи энергии на большие расстояния мощные лазеры или СВЧ излучение.

Технология беспроводной передачи электроэнергии

Беспроводная передача электрической энергии (WPT) позволяет подавать питание через воздушный зазор без необходимости использования электрических проводов. Беспроводная передача электроэнергии может обеспечить питание от источника переменного тока для совместимых аккумуляторов или устройств без физических разъемов и проводов. Беспроводная передача электрической энергии может обеспечить заряд мобильных телефонов и планшетных компьютеров, беспилотных летательных аппаратов, автомобилей и прочего транспортного оборудования. Она может даже сделать возможной беспроводную передачу в космосе электроэнергии, полученной от солнечных панелей.

Беспроводная передача электрической энергии начала свое быстрое развитие в области бытовой электроники, заменяя проводные зарядные устройства. На выставке CES 2017 будет показано множество устройств, использующих беспроводную передачу электроэнергии.

Однако концепция передачи электрической энергии бес проводов возникла примерно в 1890-х годах. Никола Тесла в своей лаборатории в Колорадо Спрингс мог без проводов зажечь электрическую лампочку, используя электродинамическую индукцию (используемой в резонансном трансформаторе).

Изображение из патента Теслы на «устройство для передачи электрической энергии», 1907 год

Были зажжены три лампочки, размещенные на расстоянии 60 футов (18 метров) от источника питания, и демонстрация была задокументирована. У Теслы были большие планы, он надеялся, что его башня Ворденклиф, расположенная на Лонг-Айленд, будет без проводов передавать электрическую энергию через Атлантический океан. Этого никогда не произошло из-за различных проблем, в том числе, и с финансированием и сроками.

Беспроводная передача электрической энергии использует поля, создаваемые заряженными частицами, для переноса энергии через воздушный зазор между передатчиками и приемниками. Воздушный зазор закорачивается с помощью преобразования электрической энергии в форму, которая может передаваться по воздуху. Электрическая энергия преобразуется в переменное поле, передается по воздуху, и затем с помощью приемника преобразуется в пригодный для использования электрический ток. В зависимости от мощности и расстояния, электрическая энергия может эффективно передаваться через электрическое поле, магнитное поле или электромагнитные волны, такие как радиоволны, СВЧ излучение или даже свет.

В следующей таблице перечислены различные технологии беспроводной передачи электрической энергии, а также формы передачи энергии.

Технологии беспроводной передачи электрической энергии (WPT)ТехнологияПереносчик электрической энергииЧто позволяет передавать электрическую энергию

Индуктивная связь	Магнитные поля	Витки провода
Резонансная индуктивная связь	Магнитные поля	Колебательные контуры
Емкостная связь	Электрические поля	Пары проводящих пластин
Магнитодинамическая связь	Магнитные поля	Вращение постоянных магнитов
СВЧ излучение	Волны СВЧ	Фазированные ряды параболических антенн
Оптическое излучение	Видимый свет / инфракрасное излучение / ультрафиолетовое излучение	Лазеры, фотоэлементы

Микроволны

Неужели нет другого реально работающего способа передать электричество без проводов. Есть, и его изобрели еще до попыток и детских игр в звездные войны.

Оказывается, что специальные микроволны с длиной в 12см (частота 2,45Ггц), являются как бы прозрачными для атмосферы и она им не мешает в распространении.

Какой бы ни была плохой погода, при передаче с помощью микроволн, вы потеряете всего пять процентов! Но для этого вы сначала должны преобразовать электрический ток в микроволны, затем их поймать и опять вернуть в первоначальное состояние.

Первую проблему ученые решили очень давно. Они изобрели для этого специальное устройство и назвали его магнетрон.

Причем это было сделано настолько профессионально и безопасно, что сегодня каждый из вас у себя дома имеет такой аппарат. Зайдите на кухню и обратите внимание на свою микроволновку.

У нее внутри стоит тот самый магнетрон с КПД равным 95%.

Но вот как сделать обратное преобразование? И тут было выработано два подхода:

• Американский

• Советский
  В США еще в шестидесятых годах ученый У. Браун придумал антенну, которая и выполняла требуемую задачу. То есть преобразовывала падающее на него излучение, обратно в электрический ток.

Он даже дал ей свое название — ректенна.

После изобретения последовали опыты. И в 1975г при помощи ректенны, было передано и принято целых 30 квт мощности на расстоянии более одного километра. Потери при передаче составили всего 18%.

Спустя почти полвека, этот опыт до сих так никто и не смог превзойти. Казалось бы метод найден, так почему же эти ректенны не запустили в массы?

И тут опять всплывают недостатки. Ректенны были собраны на основе миниатюрных полупроводников. Нормальная работа для них — это передача всего нескольких ватт мощности.

А если вы захотите передать десятки или сотни квт, то готовьтесь собирать гигантские панели.

И вот тут как раз таки появляются не разрешимые сложности. Во-первых, это переизлучение.

Мало того, что вы потеряете из-за него часть энергии, так еще и приблизиться к панелям без потери своего здоровья не сможете.

Вторая головная боль — нестабильность полупроводников в панелях. Достаточно из-за малой перегрузки перегореть одному, и остальные выходят из строя лавинообразно, подобно спичкам.

В СССР все было несколько иначе. Не зря наши военные были уверены, что даже при ядерном взрыве, вся зарубежная техника сразу выйдет из строя, а советская нет. Весь секрет тут в лампах.

В МГУ два наших ученых В.Савин и В.Ванке, сконструировали так называемый циклотронный преобразователь энергии. Он имеет приличные размеры, так как собран на основе ламповой технологии.

Внешне это что-то вроде трубки длиной 40см и диаметром 15см. КПД у этого лампового агрегата чуть меньше, чем у американской полупроводниковой штуки — до 85%.

Но в отличие от полупроводниковых детекторов, циклотронный преобразователь энергии имеет ряд существенных достоинств:

• надежность

• большая мощность

• стойкость к перегрузкам

• отсутствие переизлучения

• невысокая цена изготовления

Однако несмотря на все вышесказанное, во всем мире передовым считаются именно полупроводниковые методы реализации проектов. Здесь тоже присутствует свой элемент моды.

После первого появления полупроводников, все резко начали отказываться от ламповых технологий. Но практические испытания говорят о том, что это зачастую неправильный подход.

Конечно, ламповые сотовые телефоны по 20кг или компьютеры, занимающие целые комнаты никому не интересны.

Но иногда только проверенные старые методы, могут нас выручить в безвыходных ситуациях.

В итоге на сегодняшний день, мы имеем три возможности передать энергию без проводов. Самый первый из рассмотренных ограничен как расстоянием, так и мощностью.

Но этого вполне хватит, чтобы зарядить батарейку смартфона, планшета или чего-то побольше. КПД хоть и маленький, но метод все же рабочий.

Способ с лазерами хорош только в космосе. На поверхности земли это не очень эффективно. Правда когда другого выхода нет, можно воспользоваться и им.

Зато микроволны дают полет для фантазий. С их помощью можно передавать энергию:

• на земле и в космосе

• с поверхности земли на космический корабль или спутник

• и наоборот, со спутника в космосе обратно на землю

Реальные проекты сегодня

Самый распространенный девайс в наши дни – зарядное устройство. Речь идет не только о смартфоне или планшете. Это может быть, например, робот-пылесос, электрический самокат и зубная щетка.

Перспективы

На данный момент проходят исследования и разработку проектов по созданию электромобилей. Они будут передвигаться с использованием токопровода, индуцирующим ток в моторе транспортного средства.

Многие передовые фирмы разрабатывают беспроводной способ передачи электроэнергии для источников питания.Такие устройства должны будут давать энергию всем потребителям, которые находятся в одном помещении. Перспективным направлением являются и новые трассы, которые за счет беспроводного источника обеспечат перемещение летающего аппарата на существенном расстоянии. Новые материалы, усовершенствованные приборы и многое другое со временем охватят все сферы человеческой деятельности.

Придётся модернизировать энергоснабжение всего мира

Наконец, существует ещё одна причина, о которой любят вспоминать только противники электромобилей. Существующий мир уже опутан проводами определенного сечения, разработанными электросетями и обустроенными электростанциями.

Любое резкое повышение потребления электроэнергии требует серьезной модернизации.

В российских новостройках промышленных городов это почти незаметно. Но представьте: в Лондоне ещё существуют дома с «пробками», запитанные от тонких линий вековой давности. Сохранились целые улицы, запитанные при личном участие Вестингауза в начале прошлого века.

А тут предлагается не просто использовать повсеместно электричество, но делать это с низким КПД, огромными тепловыми потерями.

Большинство городов к этому не готово. Потому что беспроводную зарядку все равно нужно чем-то питать — и эту линию придётся сделать ОЧЕНЬ толстой, увеличив и выработку энергии.

То есть потребуется на 50% больше ветряков, солнечных панелей — или ещё одна ТЭЦ, поскольку они плохо масштабируются.

Как сделать простейшее устройство для беспроводной передачи энергии

Приступим к изготовлению приспособления для беспроводной передачи энергии. Чтобы наглядно показать передачу электричество без проводов я использовал элементарную схему воздушного трансформатора. Эксперимент получился простым, а главное наглядным и удивительным. Использовать катушки индуктивности было самым эффективным решением, работает метод электромагнитной индукции. Здесь осуществляется простая технология, которая понятна каждому. В основе лежат две медные катушки, расположенные близко к друг другу. Подключаем одну из них к источнику питания, она будет передавать электромагнитные волны. Вторая катушка будет играть роль приемника. Изменяя силу тока в первой катушке, мы достигаем переменного магнитного поля, которое порождает изменение магнитного поля в катушке-приемнике. По закону Максвелла, в приемнике возникает ЭДС (электродвижущая сила), которая прямо пропорционально зависит от скорости изменения этого магнитного потока.

Детали

Для изготовления изделия потребуется: тонкая изолированная медная проволока диаметром 0,1 мм, биполярный транзистор n-p-n типа, светодиод, источник питания, инструменты (паяльник, плоскогубцы, канцелярский нож). Для чего нужен транзистор? Он периодически открывается и закрывается, тем самым порождая переменный ток в катушке, играющей роль источника. Магнитное поле возникает из-за движения заряженных электронов и ионов в проводнике. Только переменный ток порождает переменное электромагнитное поле. Вторичная катушка принимает его и преобразует в электрический ток, которым питается светодиод. Первым этапом стала намотка катушек. Аккуратно, виток к витку намотал три катушки: по 30, 60 и 90 витков. Далее спаял все элементы по схеме.

Необходимо дотронуться до базы транзистора, чтобы открыть его и запустить генератор. Светодиод загорелся, значит, схема собрана правильно и полностью работает. Таким образом, в домашних условиях я добился передачи энергии беспроводным путем.

С помощью этого эксперимента я изучил новую информацию для себя, изучил методы и принцип работы беспроводной передачи энергии, узнал перспективы дальнейшего развития этой технологии. Я на собственном примере доказал, что создание устройства для демонстрации беспроводной передачи электричества не занимает много сил и времени, это даже интересно и познавательно. Считаю, что достойно справился с поставленной целью и решил все поставленные задачи. С помощью дополнительной литературы я разобрался во всех нюансах этой темы, и определил, как объяснить работу беспроводных устройств разных типов. Я своими сделал воздушный трансформатор, устройство отлично работает и справляется со своим предназначением. Приложу к своему исследованию схему и фото своего устройства.

Хочется верить, что за этой перспективной технологией стоит будущее и беспроводная энергия, которая развивается сегодня, будет активно применяться и использоваться в дальнейшем. Это должно упростить и улучшить жизнь человечества.

Плюсы и минусы

Конечно, у этого изобретения есть свои преимущества перед проводными методиками, и недостатки. Предлагаем их рассмотреть.

К достоинствам относятся:

1. Полное отсутствие проводов;
2. Не нужны источники питания;
3. Необходимость батареи упраздняется;
4. Более эффективно передается энергия;
5. Значительно меньше нужно технического обслуживания.

К недостаткам же можно отнести следующее:

• Расстояние ограничено;
• магнитные поля не так уж и безопасны для человека;
• беспроводная передача электричества, с помощью микроволн или прочих теорий практически неосуществима в домашних условиях и своими руками;
• высокая стоимость монтажа.

Но ведь прототипы уже существуют? Прогресс не остановить!

Как ни странно, в странах, где актуален научный подход и правит сухой математический анализ, отношение к «зеленому электричеству» и его беспроводной передаче своеобразное.

Так, министерство промышленности и информационных технологий Китая вынесло некоторое время назад на обсуждение «Временное постановление о радиоуправлении устройств беспроводной зарядки (передачи энергии)».

В нем предлагается с 1 января 2022 года запретить производство, импорт, продажу и использование беспроводных зарядных устройств мощностью более 50 Вт. Вероятно, документ уже вступил в действие.

Несмотря на обилие стартапов, обещающих дешёвую технологию передачи электричества без проводов на расстоянии, реальный продукт не выпускает никто.

Стоит задуматься, ведь первые рабочие прототипы беспилотников, снабжаемых питанием с земли лазерным лучом были успешно испытаны в 2007-2009 годах.

Относительно успешными оказываются только стартапы, предлагающие менять всю инфраструктуру. Как думаете, много стран сможет приобрести дорогу с беспроводной зарядкой от Electreon?

Тем более, что вопросов к эксплуатации этой технологии не меньше, чем к Николе Тесла.

Одно пока можно сказать с уверенностью: когда решатся все существующие НО, мир ждёт новая техническая революция. И это будет совсем другой мир.

Предыдущая

РазноеЧто такое электроустановка?

Следующая

РазноеЧто такое термоусадочная трубка, её виды, назначение, технические характеристики

Беспроводная передача питания с Power Wall

— Реклама —

«Стена без розеток и электрических розеток, но все же может обеспечить питание — добро пожаловать в будущее систем умного дома »

Недавно, разрабатывая метку IoT, которая может питаться по беспроводной сети, я подумал о возможности стены здания, не имеющие электрических розеток, через которые можно подавать электроэнергию к различным бытовым приборам.

Идея, о которой я подумал, позволит передавать электроэнергию на устройство по беспроводной связи, когда это необходимо. Поскольку никаких электрических розеток или проводов не потребуется, можно просто разместить электроприбор у стены, чтобы включить его — как по волшебству.

Представьте себе причудливую стену, которая снаружи кажется простой, но несет в себе уникальную технологию. Он не только позволит отлично работать умной светодиодной лампочке или телевизору, но и с легкостью зарядит смартфон. А с отсутствием электрических розеток будут устранены опасности, связанные с электрическими короткими замыканиями и ударами. Эта концепция этой технологии беспроводной плитки может стать будущим роскошных умных домов, где все устройства получают беспроводное питание с максимальным удобством.

— Реклама —

Звучит круто!!?? Итак, давайте разработаем прототип Wireless Power Transfer этой беспроводной плитки, известной как Smart PowerTile.

Спецификация

Соберите следующие компоненты для проекта.

Разработка PowerTile 

Начните с проектирования плитки нужного размера. Здесь я сделал плитку размером 8×8. Затем вставьте в плитку каркасную конструкцию для размещения катушки беспроводной передачи энергии. Поскольку передатчик с катушкой может передавать мощность только до нескольких миллиметров, укрепите конструкцию плитки так, чтобы был тонкий слой пластика толщиной около 0,1 мм для правильной передачи мощности.

Примечание :- Это базовый дизайн плитки. Вскоре будет представлен новый дизайн плитки, который не требует проводки и действует как токопроводящая труба для источника питания.

Подключение

Используйте адаптер питания 5 В 2 А или 12 В 2 А или создайте схему выпрямителя, как показано на принципиальной схеме. Затем подключите входной провод модуля беспроводного передатчика к выпрямителю или адаптеру постоянного тока.

Помните, провод +ve подключается к выпрямителю +ve, а провод -ve к выпрямителю -ve.

Встраивание цепей в PowerTile 

Теперь напечатайте на 3D-принтере дизайн PowerTile.

После этого поместите катушку схемы беспроводного передатчика, соответствующие компоненты и электрическую схему в полость плитки (см. рис. ниже).

Затем поместите провод в нижней части плитки для подключения источника питания. Этот провод подключается из-за плитки, аналогично подключенным вентиляторам или светильникам в системе проводки под стеной.

Изготовление PowerTile MagSafe

Чтобы устройства автоматически настраивались на PowerTile и получали питание (аналогично тому, как зарядное устройство MagSafe прикрепляется к Apple iPhone 12), поместите магнит в середину каждой катушки в плитке. Устройство беспроводного питания также должно состоять из того же магнита, но с противоположными полюсами для быстрого крепления к стене.

Тестирование

Теперь, когда вы хотите зарядить свой смартфон или управлять любым электронным/электрическим устройством, просто поместите его рядом с PowerTile. Устройство автоматически прикрепится к стене и получит беспроводное питание без розетки.

Поздравляю!! Вы успешно создали инновационное устройство под названием Smart PowerTile.

---

Вышеупомянутая статья является первой частью серии статей, посвященных различным измерениям и возможностям беспроводных технологий будущего. После этого мы разработаем новые настраиваемые беспроводные устройства и гаджеты IoT для нашего PowerTile.

Беспроводная передача энергии | Хакадей

1 января 2023 г., Орландо Хойлетт

Иногда мы копаемся в архивах, чтобы посмотреть, какие сумасшедшие хаки мы можем извлечь из глубин всемирной паутины, и этим стоит поделиться. Исследователи из Северо-Западного университета разработали наклейку, которая прикрепляется к ногтю и измеряет частоту сердечных сокращений, движение и уровень кислорода в крови, и все это без батареи.

Система фотоплетизмографа (ФПГ) похожа на ту, что мы рассмотрели ранее, а датчик движения представляет собой просто акселерометр, поэтому мы не будем подробно останавливаться на этих аспектах устройства. Частями устройства, которые действительно привлекли наше внимание, были работа без батареи, а также его размер. Это просто чертовски мало! И удобно сидит на ногте или даже на мочке уха. Размер здесь на самом деле очень интересная особенность, а не просто маркетинговая вилка. Поскольку устройство очень маленькое и легкое, его очень легко прикрепить к ногтю или коже с очень небольшим сенсорным восприятием. По сути, человек, носящий устройство, даже не заметит его присутствия. Это определенно преимущество перед традиционными громоздкими инструментами больничного уровня, к которым мы привыкли.

Благодаря своей небольшой и легкой конструкции устройство очень хорошо прилегает к поверхности, поэтому артефакты движения значительно уменьшаются. Артефакты движения в устройствах на основе PPG возникают из-за относительного движения между оптодом (светодиодом и фотодиодом) и кожей. Традиционные подходы к тому, чтобы устройство не двигалось, заключаются в том, чтобы пациент оставался неподвижным во время записи, плотно прилегал к коже (подумайте, как плотно вам нужно носить смарт-часы, чтобы получать стабильные показания) или использовал очень прочный и неудобный клей, как вы, возможно, сделали, если вы когда-либо получали показания электрокардиограммы раньше. Это устройство устраняет эти три проблемы.

Другим аспектом устройства, которое привлекло наше внимание, является использование беспроводной связи вместо батареи. В некотором смысле это можно рассматривать как преимущество или недостаток. Устройство использует NFC для питания и передачи данных, что является довольно распространенным подходом для устройств, которые нужно использовать только с перерывами. Беспроводное питание может быть немного проблематичным для устройств непрерывного мониторинга, которые обеспечивают показания каждую секунду или несколько раз в секунду. Но кто знает, кажется, в наши дни беспроводная энергия есть везде.

Немного углубившись в детали, двухслойная антенна спроектирована по окружности устройства с помощью жидкого травления для создания следов на медной полиимидной фольге. Команда гальванизировала отверстия в различных слоях устройства (оптодный слой, первый слой антенны, полиимид, второй слой антенны, компонентный слой, защитный верхний слой), соединяющие антенну с чипом NFC (SL13A, AMS AG). Для подключения чипа требуются некоторые довольно тонкие методы пайки, но мы не привыкли к этому здесь, в Hackaday. В целом они казались довольно успешными, получив добротность 16 и дальность передачи 30 мм, используя смартфон, а не какую-то гигантскую антенну считывателя.

Определенно, действительно классный проект, который мы рекомендуем проверить.

Posted in Wearable HacksTagged Empatica, fitbit, фотоплетизмография, PPG, беспроводная передача энергии

15 мая 2020 г. Том Нарди

Идея передачи энергии с помощью воды не совсем нова. На самом деле, он совершенно древний. Проточная вода использовалась для питания наших устройств, так как люди были в восторге от новой библиотеки, которую они открывали в Александрии. Но что, если бы был способ доставлять энергию с помощью воды, которая не была бы кинетической, а вместо этого полагалась бы на электрические свойства любимого возлияния планеты?

Это именно то, что [Джей Боулз] намеревался исследовать в своем последнем эксперименте. Поскольку вода (мы знаем, а не чистая вода ) проводит электричество, логично предположить, что ее можно использовать вместо традиционной медной проводки. Почему вы хотите сделать такую ​​вещь? Потому что, в отличие от проводов, вода может легко принимать любую форму, которая может потребоваться, и ее можно перемещать и контролировать с помощью всего лишь шаровых кранов.

Чтобы проверить эту концепцию, [Джей] собрал систему распределения воды из простых акриловых трубок. К одному из его высоковольтных генераторов был прикреплен резервуар, а на концах трубок были размещены медные колпачки, которые служили непосредственными точками крепления устройств.

Но благодаря емкостной связи флуоресцентные лампы, которые он использует, на самом деле не требуют физического подключения для освещения. Как показано в видео после перерыва, освещением, окружающим систему, можно управлять независимо, просто включая и выключая соответствующие вентили; все без физического контакта.

Конечно, по сравнению с традиционной проводкой у этой идеи есть много недостатков. Медные провода не замерзают зимой и не дают течи, а также не образуют пузырьков взрывоопасного газообразного водорода. Так что можно с уверенностью сказать, что проводка в вашем доме, вероятно, никогда не будет заменена трубой с заряженной водой. Но у [Джея] есть несколько интересных идей о том, как эту технику можно использовать нетрадиционными способами. Например, он описывает, как наружное освещение может питаться от энергии, излучаемой небольшим ручьем.

Несмотря на то, что практическое применение этой техники несколько ограничено, несомненно, это захватывающая идея. Полагая, что он первый человек, который когда-либо продемонстрировал передачу энергии в этих конкретных обстоятельствах, он решил назвать концепцию «Передача Боулза». Нам бы очень хотелось, чтобы кто-нибудь использовал этот принцип в одном из своих проектов, и мы готовы поспорить, что [Джей] тоже.

Как и в случае с его недавними экспериментами по стерилизации озоном, мы полагаем, что эта идея вызовет споры. Но это как бы суть. [Джей] не утверждает, что знает ответы на все вопросы, и надеется, что эти видео заставят людей думать и говорить. Как говорится, без энтузиазма ничего великого никогда не удавалось.

Продолжить чтение «Экспериментальные трубы высокого напряжения питаются водой» →

Posted in ScienceTagged емкостная связь, вода, Беспроводная мощность, беспроводная передача энергии

15 января 2019 г. Брайан МакЭвой

[Никола Тесла] полагал, что сможет обеспечить мир энергией без проводов, но его расчеты были ошибочными. На самом деле мы можем подавать электроэнергию без проводов, и мы совершенствуемся, но далеки от мечтаний изобретателя-историка. Основная версия — это зарядные устройства Qi, которые используются для зарядки телефонов, когда вы кладете их на базу. Магнитная связь — это то, что позволяет энергии перемещаться по воздуху. Передатчик и приемник — это две половинки трансформатора с воздушным сердечником, поэтому расстояние между катушками в геометрической прогрессии снижает КПД и даже не думайте ставить два телефона на одну базу. Ну, можно, но толку от этого не будет. [Крис Ми] из Университета штата Сан-Диего работает с коллегами над внедрением приемников, которые имеют сквозную архитектуру, чтобы весь стек устройств мог питаться от одной базы.

Эффективность десяти загрузок составляет 83,9%, что является феноменальным показателем, учитывая, что расстояние между загрузками составляет 6 см. Традиционные трансформаторы с воздушным зазором не рассчитаны на 6 см, тем более на 60 см. Хитрость заключается в том, чтобы включить еще одну передающую катушку рядом с приемной катушкой. При этом катушки никогда не находятся на расстоянии более 6 см друг от друга, даже если самая дальняя единица находится далеко от первого источника питания. Еще одним преимуществом такой конфигурации является то, что настроенные группы продолжают работать даже при изменении нагрузки в системе. По этой причине размещение десяти заряжаемых устройств в одной системе имеет большое значение, поскольку их не нужно перенастраивать после окончания зарядки одного из них.

Мы хотели бы видеть больше этой удобной зарядки и надеемся, что она приживется.

Через спектр IEEE.

Posted in Wireless HacksTagged зарядка, мобильный, Никола Тесла, мощность, tesla, беспроводная связь, беспроводная зарядка телефона, беспроводная передача энергии

2 сентября 2018 г. Стивен Дюфрен

Иногда мы черпаем вдохновение в искусстве. Когда [kodera2t] увидел японское искусство рисования рыб, залитых прозрачной эпоксидной смолой, ему просто захотелось сделать свое собственное. Но, хотя он хорошо разбирался в электронике, он не умел рисовать. Однако мы все равно назвали бы его художником, увидев, что он придумал в своей электронике, залитой кристально чистой эпоксидной смолой.

Его первыми произведениями электронного искусства были пара транзисторов и несколько интегральных схем, в том числе 80386, залитых эпоксидной смолой. Но потом он понял, что хочет, чтобы электроника делала что-то интересное. Однако, однажды залитый эпоксидной смолой, как сохранить питание электроники навсегда?

Он попробовал солнечную батарею, заряжающую батарею, которая затем питала светодиод, но ему не нравилась идея химических батарей, заключенных в эпоксидную смолу на долгое время.

Затем он переключился на беспроводную передачу энергии с приемной катушкой в ​​основании пирамиды из эпоксидной смолы. Для одного из них катушка питает плату BLE с подключенным светодиодом, которым он может управлять со своего телефона. И его последняя версия содержит ESP32-PICO с OLED-дисплеем. Код позволяет ему загружать новую прошивку по воздуху, но на своей странице Hackaday.io он показывает разницу между кодом, который может заблокировать ESP32, и кодом, который этого не сделает. Но не верьте нам на слово. Посмотрите видео ниже, чтобы лично убедиться в его мастерстве.

Несмотря на то, что заделка электроники в эпоксидную смолу является новым для [kodera2t], мы видели это раньше несколько раз. один раз в виде схемы усилителя, сделанной красиво, в стиле мертвого жука, и более экспериментальной попытки с солнечным фонарем.

Продолжить чтение «Электронное искусство, встроенное в эпоксидную смолу, работающее на пирамидальной мощности» →

Posted in Разное HacksTagged литье, прозрачная смола, эпоксидная смола, литье смолы, беспроводная передача энергии

23 февраля 2017 г., Брайан Бенчофф

Беспроводная передача энергии уже существует, но она не такая крутая, как башня Ворденклиф Теслы, и не такая глупая, как ультразвуковая система передачи энергии, не одобренная OSHA. Беспроводная передача энергии сегодня — это Qi-зарядка для вашего телефона. Это малая мощность — всего несколько ампер — и очень малый радиус действия. Это имеет смысл; в конце концов, здесь мы имеем дело с законом обратных квадратов, а беспроводная передача энергии не очень эффективна.

Теперь, внезапно, мы можем передать почти два киловатта по беспроводной сети электронным безделушкам, разбросанным по всей комнате. Это проект Disney Research, он выходит из Колумбийского университета, он только что был опубликован в PLOS one, и необъяснимым образом это также кампания Indiegogo. Так или иначе, звезды сошлись, и 2017 год — это год беспроводного питания вашего ноутбука.

Первый пример беспроводной передачи энергии, который представляет собой нечто большее, чем просто зарядка телефона, принадлежит Disney Research. В этой статье описывается квазистатический резонаторный резонанс (QSCR) для передачи до 1900 Вт на катушку по комнате. В экспериментальной демонстрации этот QSCR может питать небольшие приемники, разбросанные по комнате площадью 50 квадратных метров, с эффективностью от 40% до 95%. Короче говоря, аннотация к этой статье обещает безопасную и эффективную беспроводную передачу энергии, которая полностью устраняет необходимость в настенных розетках.

На практике QSCR от Disney Research представляет собой медный столб, расположенный в центре комнаты со стенами, потолком и полом, облицованными алюминием. Этот медный столб не сплошной от пола до потолка — он состоит из двух сегментов, соединенных конденсаторами. Когда на этот полюс поступает достаточное количество радиочастотной энергии, мощность можно извлечь из катушки с проводом. Видео ниже поможет вам разобраться с настройкой.

Как и во всех схемах беспроводной передачи энергии, существует вопрос безопасности. Используя анализ конечных элементов, команда Диснея обнаружила, что эта комната безопасна даже для людей с кардиостимуляторами и другой имплантированной электроникой. Команда успешно установила в этой комнате лампы, вентиляторы и машину с дистанционным управлением. Все они питались по беспроводной сети с тремя катушками, ориентированными ортогонально друг к другу. Далее в обсуждении упоминается, что эту установку можно использовать для зарядки мобильных телефонов, хотя мы не уверены, имеет ли смысл заряжать телефон в клетке Фарадея.

Если исследования Disney недостаточно, вот MotherBox, совершенно не связанная с Indiegogo кампания , которая была запущена на этой неделе. Это не просто краудфандинговая кампания; эта работа исходит прямо из Колумбийского университета и была сертифицирована Arrow Electronics. По общему мнению, это законная вещь .

Краудфандинговая кампания MotherBox обещает настоящую беспроводную зарядку. Здесь не требуется много энергии — кампания обещает только то, что достаточно для зарядки вашего телефона, — но делает это на расстоянии до двадцати дюймов.

Сердцем MotherBox является набор из трех катушек, ориентированных перпендикулярно друг другу. Аргумент или рекламный ход гласит, что современные беспроводные зарядные устройства работают только потому, что магнитные поля ориентированы друг на друга. Например, катушка в чехле для телефона параллельна катушке в коврике для зарядки. С тремя катушками, расположенными перпендикулярно друг другу, MotherBox обеспечивает «трехмерную зарядку».

Работает ли MotherBox? Что ж, если вы направите достаточно энергии в катушку, произойдет что-то . Данные об ожидаемом диапазоне заряда в зависимости от выдаваемой мощности достаточно линейны, хотя в трехмерной вселенной это не совсем понятно.

Не пора ли наконец избавиться от всех этих неуклюжих розеток? Нет, еще не совсем. Система от Disney Research работает, но телефон приходится заряжать в клетке Фарадея. Тем не менее, это была бы отличная среда для тестирования автономных квадрокоптеров. Для MotherBox инженеры Ivy League начали краудфандинговую кампанию вместо того, чтобы написать статью или продать идею солидной компании. Возможно, сейчас не время покупать чехол для телефона, чтобы вы могли заряжать его без проводов в Starbucks, но, по крайней мере, люди работают над этой проблемой. На этот раз некоторые технологии действительно работают.

Продолжить чтение «Внезапно беспроводная передача энергии повсюду» →

Опубликовано в Crowd Funding, Engineering, Featured, Slider, Wireless Hacksпомеченный катушка, катушки, Колумбия, дисней, исследование диснея, indiegogo, передача энергии, беспроводная передача энергии

27 ноября 2015 г., Брэндон Дансон

В последнее время было несколько сообщений о подаче питания через Wi-Fi (PoWiFi) на интертрубы. Если это реальная вещь, это определенно взорвет юбки всех фанатов IoT (извините остальных из вас, *модное слово*, фанаты, дети IoT устроили флешмоб на сцене, и они не шутят).

Вся последняя информация, которую мы нашли, указывает на статью [Popular Science] под названием «Лучшее из новинок 2015 года». Краткий отчет включает в себя краткое изложение, в котором отсутствует техническая информация, и честное слово [PopSci], поскольку это список «Лучшее», который они не рекламировали как углубленное исследование.

Однако мы склонны жить по принципу «Если ты промокнешь, можешь плавать». менталитет, поэтому мы решили получить немного больше информации по этому вопросу. Немного покопавшись, мы наткнулись на настоящую статью в архиве электронной печати [Корнеллского университета], где вы можете скачать опубликованный PDF-файл.

USB-адаптер для сбора энергии.

В документе приводится подробное объяснение теории сбора энергии, включая схему оборудования приемного конца. Им пришлось создать постоянную трансмиссию, чтобы комбайн преодолевал минимально необходимое рабочее напряжение. Это было сделано с одним из неиспользуемых каналов беспроводного маршрутизатора, чтобы заполнить пустоты безпакетной тишины между обычным WiFi-соединением.

Как вы понимаете, PoWiFi в настоящее время ограничен питанием/зарядкой устройств с очень низким энергопотреблением, которые используются с перерывами. Исследовательской группе удалось зарядить гарнитуру Jawbone током 2,3 мА в течение 2,5 часов, что привело к разрядке аккумулятора от 0 до 41%. Изюминкой здесь является расстояние, заряжаемое устройство находилось всего в 5-7 см от маршрутизатора PoWiFi, что приближается к диапазону индуктивной зарядки. Исследователи заявили в документе, что они рассматривали возможность интеграции схемы сбора данных и антенны в гарнитуру, работая над увеличением расстояния зарядки.

Скорость обновления в зависимости от времени.

WiFi пакеты и тишина.

Схема сбора энергии.

На момент написания этой статьи казалось, что PoWiFi лучше всего подходит для таких устройств, как датчики с низким энергопотреблением и камеры, активируемые движением, которые имеют повышенную емкость накопления энергии, что команда упомянула как одну из возможностей для продолжения исследований.

Ранее мы рассмотрели множество проектов беспроводной связи, некоторые из них законны, а некоторые до сих пор вызывают у нас восторг. Как вы думаете, как это относится к этому спектру? Дайте нам знать в комментариях ниже.

Спасибо [ScottVR] за подсказку.

Опубликовано в Колонки Hackaday, Новости, Беспроводные хакипомеченный питание через Wi-Fi, питание через беспроводную сеть, PoWiFi, Беспроводная мощность, беспроводная передача энергии

20 октября 2015 г. Брайан Бенчофф

Будущее за беспроводным питанием, или, так сказать, тысяча пресс-релизов в моей папке со спамом, и, за очень немногими исключениями, каждая система беспроводной подачи энергии потерпела крах. За исключением нескольких нишевых случаев — меток RFID, планшетов Wacom и S Pen, а также индуктивных ковриков Qi для мобильных телефонов — будущее беспроводного питания вряд ли выглядит радужным, а в некоторых случаях кажется совершенно опасным. Кажется, никто не понимает, что беспроводная передача энергии гораздо менее эффективна, чем проводная, а закон обратных квадратов только все усугубляет.

Теперь есть новая технология беспроводной связи, которая представляет собой странное сочетание работы в скрытом режиме и рассылки пресс-релизов во все технические точки планеты. Он называется uBeam. Эта компания заявляет, что поставит миру беспроводную энергию, но она делает это не с помощью гигантских силовых башен в стиле Теслы, радиоприемников, направленных непосредственно на устройства, индукции, магнитного резонанса или даже света. uBeam передает энергию через звук , особенно ультразвук высокой интенсивности . uBeam никогда не демонстрировал прототип, никогда не публиковал никаких технических спецификаций, и даже некоторые высокопоставленные инвесторы, в том числе [Марк Кьюбан], не видели, как работает uBeam. Несмотря на то, что он работает в «невидимом режиме», он получил много отзывов в прессе и десятки раз упоминался на TechCrunch.