من خلال البحث بانتظام عن الإنجازات الأجنبية في مجال هندسة الراديو، صادفت جهازًا جيدًا لنقل الطاقة لاسلكيًا، لم يتم تصنيعه باستخدام بعض الدوائر الدقيقة النادرة، ولكن يمكن الوصول إليه تمامًا للتجميع الذاتي. يمكن تنزيل الوثائق الكاملة باللغة الإنجليزية من الرابط، وهنا سأقدم ملخصًا موجزًا ​​باللغة الروسية، بما في ذلك بعض حلول الدوائر.

ملفات الإرسال والاستقبال الحالية

مخطط ذبذبات الإشارة

يعرض العمل العديد من مخططات الدوائر المتشابهة، والتي تختلف فقط في الجهد والطاقة. إنهم يستخدمون ملفات صغيرة من الأسلاك السميكة كـ "هوائي" للطاقة ؛ والترانزستورات عبارة عن ترانزستورات عادية ذات تأثير ميداني قوي ، لذا يمكنك تجميع كل هذا بنفسك.

دعونا نحذرك على الفور - نحن هنا لا نتحدث عن نقل الطاقة لعدة أمتار؛ مثل هذه الأجهزة أكثر ملاءمة للأجهزة الأخرى المماثلة، حيث تكون المسافة عدة سنتيمترات. لكن القوة التي "تطير" في الهواء تصل إلى 100 واط!

مبدأ التشغيل

يعمل محول الرنين عادةً بتردد تشغيل ثابت، والذي يتم تحديده بواسطة تردد الرنين لدائرة LC. بمجرد تطبيق جهد التيار المستمر على الدائرة، يبدأ التوليد بمساعدة الترانزستورات. نوع من الهزاز المتعدد، مع إزاحة طورية تبلغ 180 درجة. تقوم الترانزستورات بتوصيل نهايات دائرة الرنين المتوازية بالكتلة بالتناوب، مما يسمح لهذه الدائرة بإعادة شحن الطاقة بشكل دوري ثم إشعاعها في الفضاء.

مخططات عملية

المخطط الأساسي

صورة لجهاز إرسال واستقبال الطاقة النهائي

لتلخيص ذلك، نلاحظ أن نقل الطاقة اللاسلكية يتم تنفيذه بشكل متزايد في مجال الإلكترونيات الاستهلاكية والمعدات الصناعية والعسكرية والطبية. مثل الشبكة المحلية اللاسلكية والبلوتوث، أصبحت الطاقة اللاسلكية خيارًا شائعًا. يتيح لك ذلك التخلص من الأزرار والكابلات وموصلات الطاقة غير الموثوقة. هناك مجال آخر للتطبيق يتعلق بالمحولات، والتي يجب أن تلبي متطلبات خاصة مثل العزل المعزز أو المزدوج. والأهم من ذلك: السلامة الكهربائية! يمكن تشغيل العديد من الأجهزة المنزلية ذات الشبكة منخفضة الطاقة ليس من خلال أسلاك ومقابس ومآخذ 220 فولت، ولكن باستخدام طريقة عدم الاتصال - ببساطة عن طريق نقلها إلى السطح المطلوب.

هذه دائرة بسيطة يمكنها تشغيل مصباح كهربائي بدون أي أسلاك، على مسافة 2.5 سم تقريبًا! تعمل هذه الدائرة كمحول معزز وكجهاز إرسال واستقبال لاسلكي للطاقة. إنه سهل الصنع للغاية، وإذا تم إتقانه، يمكن استخدامه بعدة طرق. اذا هيا بنا نبدأ!

الخطوة 1. المواد والأدوات اللازمة.

1. الترانزستور NPN. لقد استخدمت 2N3904، ولكن يمكنك استخدام أي ترانزستور NPN، على سبيل المثال، BC337، BC547، إلخ. (سيعمل أي ترانزستور PNP، فقط تأكد من الحفاظ على قطبية التوصيلات).
2. سلك الجرح أو معزول. يجب أن يكون حوالي 3-4 أمتار من الأسلاك كافيًا (أسلاك متعرجة، فقط أسلاك نحاسية ذات مينا عازلة رقيقة جدًا). ستعمل الأسلاك من معظم الأجهزة الإلكترونية مثل المحولات ومكبرات الصوت والمحركات الكهربائية والمرحلات وما إلى ذلك.
3. المقاوم بمقاومة 1 كيلو أوم. سيتم استخدام هذا المقاوم لحماية الترانزستور من الاحتراق في حالة التحميل الزائد أو ارتفاع درجة الحرارة. يمكنك استخدام قيم مقاومة أعلى تصل إلى 4-5 كيلو أوم. يمكنك حذف المقاوم، لكنك تخاطر باستنزاف البطارية بشكل أسرع.
4. الصمام الثنائي الباعث للضوء. لقد استخدمت مصباح LED أبيض فائق السطوع مقاس 2 مم. يمكنك استخدام أي LED. في الواقع، الغرض من LED هنا هو فقط إظهار وظائف الدائرة.
5. بطارية بحجم AA بجهد 1.5 فولت. (لا تستخدم بطاريات الجهد العالي إلا إذا كنت تريد إتلاف الترانزستور.)

أدوات المطلوبة:

1) مقص أو سكين.

2) لحام الحديد (اختياري). إذا لم يكن لديك مكواة لحام، يمكنك ببساطة لف الأسلاك. فعلت هذا عندما لم يكن لدي مكواة لحام. إذا كنت ترغب في تجربة دائرة بدون لحام، فهذا موضع ترحيب.

3) ولاعة (اختياري). سوف نستخدم ولاعة لحرق المادة العازلة الموجودة على السلك ثم نستخدم المقص أو السكين لكشط أي مادة عازلة متبقية.

الخطوة الثانية: شاهد الفيديو لتتعلم كيفية القيام بذلك

الخطوة 3: مراجعة موجزة لجميع الخطوات.

لذا عليك أولاً أن تأخذ الأسلاك وتصنع ملفًا عن طريق لف 30 دورة حول جسم أسطواني مستدير. دعونا نسمي هذا الملف A. باستخدام نفس الجسم المستدير، نبدأ في صنع ملف ثانٍ. بعد لف المنعطف الخامس عشر، قم بإنشاء فرع على شكل حلقة من السلك ثم قم بلف 15 دورة أخرى على الملف. إذن لديك الآن ملف ذو طرفين وفرع واحد. دعنا نسمي هذا الملف B. اربط العقد في نهايات الأسلاك حتى لا تتفكك من تلقاء نفسها. احرق المادة العازلة على أطراف الأسلاك وعلى الصنبور الموجود على كلا الملفين. يمكنك أيضًا استخدام مقص أو متجرد. تأكد من أن أقطار وعدد لفات كلا الملفين متساويان!

إنشاء جهاز إرسال: خذ الترانزستور وضعه بحيث يكون الجانب المسطح مواجهًا للأعلى ومواجهًا لك. سيتم توصيل الدبوس الموجود على اليسار بالباعث، وسيكون الدبوس الأوسط هو الدبوس الأساسي، وسيتم توصيل الدبوس الموجود على اليمين بالمجمع. خذ مقاومة وقم بتوصيل أحد طرفيها بالطرف الأساسي للترانزستور. خذ الطرف الآخر من المقاوم وقم بتوصيله بأحد طرفي الملف B (وليس الصنبور). خذ الطرف الآخر من الملف B وقم بتوصيله بمجمع الترانزستور. إذا أردت، يمكنك توصيل قطعة صغيرة من السلك بباعث الترانزستور (سيعمل كامتداد للباعث).

قم بإعداد جهاز الاستقبال. لإنشاء جهاز استقبال، خذ الملف A وقم بتوصيل أطرافه بالمنافذ المختلفة لمصباح LED الخاص بك.

لقد أكملت الرسم التخطيطي!

الخطوة 4: مخطط الدائرة.

هنا نرى رسمًا تخطيطيًا لاتصالنا. إذا كنت لا تعرف بعض الرموز الموجودة في الرسم البياني، فلا تقلق. الصور التالية تظهر كل شيء.

الخطوة 5: رسم اتصالات الدائرة.

نرى هنا رسمًا توضيحيًا لوصلات دائرتنا.

الخطوة 6. استخدام الرسم التخطيطي.

ما عليك سوى أخذ الملف B وتوصيله بالطرف الموجب للبطارية. قم بتوصيل الطرف السالب للبطارية بباعث الترانزستور. الآن، إذا قمت بتحريك ملف LED بالقرب من الملف B، فسيضيء مؤشر LED!

الخطوة 7: كيف يتم تفسير ذلك علميا؟

(سأحاول فقط أن أشرح علم هذه الظاهرة بكلمات وتشبيهات بسيطة، وأعلم أنني قد أكون مخطئا. ولكي أشرح هذه الظاهرة بشكل صحيح، يجب أن أخوض في كل التفاصيل، التي لست قادرًا على القيام بذلك، لذلك أريد فقط أن أقدم تشبيهًا عامًا لشرح الدائرة).

دائرة الإرسال التي أنشأناها للتو هي دائرة مذبذب. ربما تكون قد سمعت عما يسمى بدائرة Joule Thief، ولكنها تحمل تشابهًا مذهلاً مع الدائرة التي أنشأناها. تقبل دائرة Joule Thief الكهرباء من بطارية 1.5 فولت، وتخرج الكهرباء بجهد أعلى، ولكن مع وجود آلاف الفواصل الزمنية بينهما. يحتاج مصباح LED إلى 3 فولت فقط ليضيء، لكن في هذه الدائرة يمكن أن يضيء بسهولة باستخدام بطارية 1.5 فولت. لذا فإن دائرة Joule Thief تُعرف بمحول تعزيز الجهد، بالإضافة إلى كونها باعثًا. الدائرة التي أنشأناها هي أيضًا باعث ومحول يزيد الجهد. ولكن قد يطرح السؤال: "كيف تضيء مصباح LED من مسافة بعيدة؟" يحدث هذا بسبب الحث. لهذا يمكنك، على سبيل المثال، استخدام المحول. المحول القياسي له نواة على كلا الجانبين. افترض أن السلك الموجود على جانبي المحول متساوي في الحجم. عندما يمر تيار كهربائي عبر ملف واحد، تصبح ملفات المحولات مغناطيسات كهربائية. إذا كان التيار المتردد يتدفق عبر الملف، فإن الجهد يتأرجح على طول الشكل الجيبي. لذلك، عندما يتدفق التيار المتردد عبر الملف، يكتسب السلك خصائص المغناطيس الكهربائي، ثم يفقد الكهرومغناطيسية مرة أخرى عندما ينخفض ​​الجهد. يتحول ملف السلك إلى مغناطيس كهربائي ثم يفقد خواصه الكهرومغناطيسية بنفس السرعة التي يتحرك بها المغناطيس خارج الملف الثاني. عندما يتحرك المغناطيس بسرعة عبر ملف من الأسلاك، يتم توليد الكهرباء، وبالتالي فإن الجهد المتذبذب لملف واحد على المحول يحفز الكهرباء في الملف الآخر من السلك، ويتم نقل الكهرباء من ملف إلى آخر بدون أسلاك. في دائرتنا، قلب الملف هو الهواء ويمر جهد التيار المتردد عبر الملف الأول، وبالتالي يتولد جهد في الملف الثاني ويضيء المصابيح!!

الخطوة 8. الفوائد ونصائح للتحسين.

لذا، في دائرتنا، استخدمنا ببساطة مؤشر LED لإظهار تأثير الدائرة. ولكن يمكننا أن نفعل المزيد! تحصل دائرة الاستقبال على الكهرباء من التيار المتردد، لذا يمكننا استخدامه لإضاءة أنابيب الفلورسنت! يمكنك أيضًا استخدام دائرتنا لعمل حيل مثيرة للاهتمام وهدايا مضحكة وما إلى ذلك. ولتحقيق أقصى قدر من النتائج، يمكنك تجربة قطر الملفات وعدد اللفات على الملفات. يمكنك أيضًا تجربة جعل الملفات مسطحة ورؤية ما سيحدث! الاحتمالات لا حصر لها!!

الخطوة 9. أسباب عدم عمل الدائرة.

ما هي المشاكل التي قد تواجهها وكيفية حلها:

1. الترانزستور أصبح ساخنًا جدًا!

الحل: هل استخدمت مقاومًا بالمعلمات الصحيحة؟ لم أستخدم المقاوم في المرة الأولى وكان الترانزستور مدخنًا. إذا لم ينجح ذلك، فحاول استخدام الانكماش الحراري أو استخدام ترانزستور عالي الجودة.

1. الصمام غير مضاء!

الحل: يمكن أن يكون هناك العديد من الأسباب. أولا، تحقق من جميع الاتصالات. لقد قمت بطريق الخطأ بتغيير القاعدة والمشعب في اتصالي وأصبحت مشكلة كبيرة بالنسبة لي. لذلك، تحقق من جميع الاتصالات أولا. إذا كان لديك جهاز مثل المتر المتعدد، فيمكنك استخدامه للتحقق من جميع الاتصالات. تأكد أيضًا من أن كلا الملفين لهما نفس القطر. تحقق مما إذا كان هناك دائرة كهربائية قصيرة في شبكتك.

لست على علم بأي مشاكل أخرى. ولكن إذا واجهتهم، اسمحوا لي أن أعرف! سأحاول المساعدة بقدر ما أستطيع. بالإضافة إلى ذلك، أنا طالب في الصف التاسع ومعرفتي العلمية محدودة للغاية، لذا إذا وجدت أي خطأ فيّ، فيرجى إبلاغي بذلك. اقتراحات للتحسين هي أكثر من موضع ترحيب. حظا سعيدا مع المشروع الخاص بك!

في الواقع، في السبعينيات، حقق تقنيًا أحلام الناتو والولايات المتحدة بشأن القيام بدوريات جوية مستمرة في العراق (ليبيا وسوريا، إلخ) بطائرات بدون طيار مزودة بكاميرات، ومطاردة (أو تسجيل) "الإرهابيين" عبر الإنترنت على مدار 24 ساعة. .

في عام 1968، اقترح المتخصص في أبحاث الفضاء الأمريكي بيتر جلاسر وضع ألواح شمسية كبيرة في مدار ثابت بالنسبة للأرض، ونقل الطاقة التي تولدها (5-10 جيجاواط) إلى سطح الأرض بواسطة شعاع جيد التركيز من إشعاع الميكروويف، ثم تحويلها تحويلها إلى طاقة تيار مباشر أو متناوب ذات تردد تقني وتوزيعها على المستهلكين.

أتاح هذا المخطط استخدام التدفق المكثف للإشعاع الشمسي الموجود في المدار الثابت بالنسبة للأرض (~ 1.4 كيلووات/متر مربع) ونقل الطاقة الناتجة إلى سطح الأرض بشكل مستمر، بغض النظر عن الوقت من اليوم والظروف الجوية. بسبب الميل الطبيعي للمستوى الاستوائي إلى مستوى مسير الشمس بزاوية قدرها 23.5 درجة، فإن القمر الصناعي الموجود في مدار ثابت بالنسبة للأرض يضاء بتدفق الإشعاع الشمسي بشكل شبه مستمر، باستثناء فترات زمنية قصيرة قريبة من أيام الاعتدال الربيعي والخريفي، عندما يقع هذا القمر الصناعي في ظل الأرض. ويمكن التنبؤ بهذه الفترات الزمنية بدقة، وهي في مجملها لا تتجاوز 1% من إجمالي طول العام.

يجب أن يتوافق تردد التذبذبات الكهرومغناطيسية لحزمة الموجات الدقيقة مع النطاقات المخصصة للاستخدام في الصناعة والبحث العلمي والطب. إذا تم اختيار هذا التردد ليكون 2.45 جيجا هرتز، فلن يكون لظروف الأرصاد الجوية، بما في ذلك السحب الكثيفة والأمطار الشديدة، أي تأثير تقريبًا على كفاءة نقل الطاقة. يعد النطاق 5.8 جيجا هرتز جذابًا لأنه يوفر الفرصة لتقليل حجم هوائيات الإرسال والاستقبال. ومع ذلك، فإن تأثير الظروف الجوية هنا يتطلب دراسة إضافية.

يتيح لنا المستوى الحالي لتطور إلكترونيات الموجات الدقيقة التحدث عن كفاءة عالية إلى حد ما في نقل طاقة الموجات الدقيقة بواسطة شعاع الموجات الدقيقة من المدار الثابت بالنسبة إلى الأرض إلى سطح الأرض - حوالي 70٪ ÷ 75٪. وفي هذه الحالة، يُختار عادة قطر هوائي الإرسال ليكون km 1، وتكون أبعاد الهوائي الأرضي 10 km x 13 km لخط عرض 35 درجة. يتمتع SCES بمستوى طاقة خرج يبلغ 5 جيجاوات بكثافة طاقة مشعة في مركز هوائي الإرسال تبلغ 23 كيلووات/م²، وفي مركز هوائي الاستقبال - 230 وات/م².

تمت دراسة أنواع مختلفة من مولدات الموجات الدقيقة ذات الحالة الصلبة والفراغ لهوائي الإرسال SKES. أظهر ويليام براون، على وجه الخصوص، أن المغنطرونات، المطورة جيدًا في الصناعة، والمخصصة لأفران الميكروويف، يمكن استخدامها أيضًا في إرسال مصفوفات هوائيات SKES، إذا كان كل منها مجهزًا بدائرة ردود فعل سلبية خاصة به في الطور فيما يتعلق بـ إشارة المزامنة الخارجية (ما يسمى مكبر الصوت الاتجاهي Magnetron - MDA).

تم إجراء الأبحاث الأكثر نشاطًا ومنهجية في مجال SCES من قبل اليابان. في عام 1981، تحت قيادة الأستاذين M. Nagatomo وS. Sasaki في معهد أبحاث الفضاء الياباني، بدأت الأبحاث حول تطوير نموذج أولي لـ SCES بمستوى طاقة يبلغ 10 ميجاوات، والذي يمكن إنشاؤه باستخدام مركبات الإطلاق الموجودة. يسمح إنشاء مثل هذا النموذج الأولي بتجميع الخبرة التكنولوجية وإعداد الأساس لتشكيل الأنظمة التجارية.

تم تسمية المشروع باسم SKES2000 (SPS2000) وحظي بالاعتراف في العديد من البلدان حول العالم.

في عام 2008، استيقظ مارين سولياتشيتش، الأستاذ المساعد للفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، من نومه الهادئ على صوت صفير هاتفه الخلوي المستمر. وقال سولياسيتش: "الهاتف لم يتوقف عن الحديث، مطالباً بأن أقوم بتشغيله". كان متعبًا ولم يكن على وشك النهوض، وبدأ يحلم بأن الهاتف، بمجرد وصوله إلى المنزل، سيبدأ في الشحن من تلقاء نفسه.

في 2012-2015 طور المهندسون في جامعة واشنطن تقنية تسمح باستخدام شبكة Wi-Fi كمصدر للطاقة لتشغيل الأجهزة المحمولة وشحن الأدوات. لقد تم بالفعل الاعتراف بهذه التكنولوجيا من قبل مجلة Popular Science باعتبارها واحدة من أفضل الابتكارات لعام 2015. لقد أدى انتشار تكنولوجيا نقل البيانات اللاسلكية في حد ذاته إلى ثورة حقيقية. والآن جاء دور نقل الطاقة اللاسلكية عبر الهواء، وهو ما أطلق عليه المطورون من جامعة واشنطن (من Power Over WiFi).

خلال مرحلة الاختبار، تمكن الباحثون من شحن بطاريات الليثيوم أيون وهيدريد معدن النيكل ذات السعة الصغيرة بنجاح. استخدام جهاز التوجيه Asus RT-AC68U والعديد من أجهزة الاستشعار الموجودة على مسافة 8.5 متر منه. تقوم هذه المستشعرات بتحويل طاقة الموجة الكهرومغناطيسية إلى تيار مباشر بجهد يتراوح من 1.8 إلى 2.4 فولت، وهو أمر ضروري لتشغيل وحدات التحكم الدقيقة وأنظمة الاستشعار. خصوصية التكنولوجيا هي أن جودة إشارة العمل لا تتدهور. كل ما عليك فعله هو إعادة تحميل جهاز التوجيه، ويمكنك استخدامه كالمعتاد، بالإضافة إلى توفير الطاقة للأجهزة منخفضة الطاقة. وفي أحد العروض التوضيحية، تم بنجاح تشغيل كاميرا مراقبة صغيرة منخفضة الدقة تقع على بعد أكثر من 5 أمتار من جهاز التوجيه. ثم تم شحن جهاز تعقب اللياقة البدنية Jawbone Up24 بنسبة 41%، وهو ما استغرق 2.5 ساعة.

بالنسبة للأسئلة الصعبة حول سبب عدم تأثير هذه العمليات سلبًا على جودة قناة اتصال الشبكة، أجاب المطورون بأن هذا ممكن نظرًا لحقيقة أن جهاز التوجيه المعاد تحميله يرسل حزم الطاقة أثناء تشغيله عبر قنوات غير مشغولة بنقل المعلومات. لقد توصلوا إلى هذا القرار عندما اكتشفوا أنه خلال فترات الصمت، تتدفق الطاقة ببساطة من النظام، ولكن يمكن استخدامها لتشغيل الأجهزة منخفضة الطاقة.

وخلال البحث، تم وضع نظام PoWiFi في ستة منازل، وطُلب من السكان استخدام الإنترنت كالمعتاد. قم بتحميل صفحات الويب، وشاهد مقاطع الفيديو المتدفقة، ثم أخبرنا بما تغير. ونتيجة لذلك، اتضح أن أداء الشبكة لم يتغير على الإطلاق. أي أن الإنترنت يعمل كالمعتاد، ولم يكن وجود الخيار الإضافي ملحوظا. وكانت هذه مجرد الاختبارات الأولى، عندما تم جمع كمية صغيرة نسبيًا من الطاقة عبر شبكة Wi-Fi.

في المستقبل، يمكن أن تعمل تقنية PoWiFi بشكل جيد على تشغيل أجهزة الاستشعار المدمجة في الأجهزة المنزلية والمعدات العسكرية من أجل التحكم فيها لاسلكيًا وتنفيذ الشحن/إعادة الشحن عن بعد.

يعد نقل الطاقة للطائرات بدون طيار أمرًا ذا صلة (على الأرجح باستخدام التكنولوجيا بالفعل أو من طائرة حاملة):

تبدو الفكرة مغرية للغاية. بدلاً من 20-30 دقيقة من زمن الرحلة اليوم:
→
→

→ قامت شركة Intel بتشغيل عرض الطائرات بدون طيار أثناء أداء نهاية الشوط الأول لـ Lady Gaga في Super Bowl -
احصل على 40-80 دقيقة من خلال إعادة شحن الطائرات بدون طيار عبر التكنولوجيا اللاسلكية.

دعني أشرح:
- لا يزال تبادل الطائرات بدون طيار ضروريًا (خوارزمية السرب)؛
- تبادل الطائرات بدون طيار والطائرات (الرحم) ضروري أيضًا (مركز السيطرة، تصحيح الحماية العسكرية، إعادة الاستهداف، القيادة بالقضاء، منع "النيران الصديقة"، نقل المعلومات الاستخبارية والأوامر للاستخدام).

من التالي في الصف؟

ملحوظة:تبث محطة WiMAX الأساسية النموذجية طاقة تبلغ حوالي +43 ديسيبل ميلي واط (20 واط)، وترسل المحطة المتنقلة عادةً طاقة عند +23 ديسيبل ميلي واط (200 ميجا واط).

تختلف مستويات الإشعاع المسموح بها من محطات الاتصالات المتنقلة (900 و1800 ميجاهرتز، المستوى الإجمالي من جميع المصادر) في المناطق الصحية والسكنية في بعض البلدان بشكل ملحوظ:
أوكرانيا: 2.5 ميكروواط/سم². (المعايير الصحية الأكثر صرامة في أوروبا)
روسيا، المجر: 10 ميكروواط/سم².
موسكو: 2.0 ميكروواط/سم². (كانت القاعدة موجودة حتى نهاية عام 2009)
الولايات المتحدة الأمريكية والدول الإسكندنافية: 100 ميكروواط/سم².

تم تحديد المستوى المؤقت المسموح به (TLA) من الهواتف اللاسلكية المحمولة (MRT) لمستخدمي الهواتف اللاسلكية في الاتحاد الروسي بـ 10 ميكروواط/سم² (القسم الرابع - المتطلبات الصحية لمحطات الاتصالات الراديوية الأرضية المتنقلة SanPiN 2.1.8/2.2.4.1190-03) ).

في الولايات المتحدة الأمريكية، يتم إصدار الشهادة من قبل لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) للأجهزة الخلوية التي لا يتجاوز الحد الأقصى لمستوى SAR فيها 1.6 واط/كجم (وتنخفض قوة الإشعاع الممتصة إلى 1 جرام من أنسجة الأعضاء البشرية).

في أوروبا، وفقًا للتوجيه الدولي للجنة الحماية من الإشعاع غير المؤين (ICNIRP)، يجب ألا تتجاوز قيمة معدل الامتصاص النوعي للهاتف المحمول 2 وات/كجم (يتم تقليل طاقة الإشعاع الممتصة إلى 10 جرام من أنسجة الأعضاء البشرية). .

وفي الآونة الأخيرة، في المملكة المتحدة، تم اعتبار مستوى معدل الامتصاص النوعي الآمن 10 واط/كجم. ولوحظت صورة مماثلة في بلدان أخرى. إن الحد الأقصى لقيمة معدل الامتصاص النوعي المعتمد في المعيار (1.6 واط/كجم) لا يمكن حتى أن يُعزى بثقة إلى المعايير "الصلبة" أو "الناعمة". المعايير المعتمدة في كل من الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا لتحديد قيمة SAR (كل تنظيم إشعاع الميكروويف الصادر عن الهواتف المحمولة المعنية يعتمد فقط على التأثير الحراري، أي المرتبط بتسخين أنسجة الأعضاء البشرية).

الفوضى الكاملة.

لم يقدم الطب حتى الآن إجابة واضحة على السؤال: هل الهاتف المحمول/الواي فاي ضار وإلى أي مدى؟ ماذا سيحدث للنقل اللاسلكي للكهرباء باستخدام تقنيات الميكروويف؟

هنا الطاقة ليست واط وأميال واط، ولكن بالفعل كيلوواط...

الروابط والمستندات المستخدمة والصور ومقاطع الفيديو:
"(مجلة إلكترونيات الراديو!" العدد 12، 2007 (الطاقة الكهربائية من الفضاء - محطات الطاقة الفضائية الشمسية، في. أ. بانكي)
"إلكترونيات الميكروويف - آفاق الطاقة الفضائية" في. بانكي، دكتوراه في العلوم الفيزيائية والرياضية.
www.nasa.gov
شبكة الاتصالات العالمية. whdi.org
www.defense.gov
www.witricity.com
www.ru.pinterest.com
شبكة الاتصالات العالمية. raytheon.com
شبكة الاتصالات العالمية. ausairpower.net
شبكة الاتصالات العالمية. wikipedia.org
www.slideshare.net
www.homes.cs.washington.edu
www.dailywireless.org
www.digimedia.ru
شبكة الاتصالات العالمية. powercoup.by
www.researchgate.net
شبكة الاتصالات العالمية. proelectro.info
www.youtube.com

في عام 1968، اقترح المتخصص في أبحاث الفضاء الأمريكي بيتر جلاسر وضع ألواح شمسية كبيرة في مدار ثابت بالنسبة للأرض، ونقل الطاقة التي تولدها (5-10 جيجاواط) إلى سطح الأرض بواسطة شعاع جيد التركيز من إشعاع الميكروويف، ثم تحويلها تحويلها إلى طاقة تيار مباشر أو متناوب ذات تردد تقني وتوزيعها على المستهلكين.

أتاح هذا المخطط استخدام التدفق المكثف للإشعاع الشمسي الموجود في المدار الثابت بالنسبة للأرض (~ 1.4 كيلووات/متر مربع) ونقل الطاقة الناتجة إلى سطح الأرض بشكل مستمر، بغض النظر عن الوقت من اليوم والظروف الجوية. بسبب الميل الطبيعي للمستوى الاستوائي إلى مستوى مسير الشمس بزاوية قدرها 23.5 درجة، فإن القمر الصناعي الموجود في مدار ثابت بالنسبة للأرض يضاء بتدفق الإشعاع الشمسي بشكل شبه مستمر، باستثناء فترات زمنية قصيرة قريبة من أيام الاعتدال الربيعي والخريفي، عندما يقع هذا القمر الصناعي في ظل الأرض. ويمكن التنبؤ بهذه الفترات الزمنية بدقة، وهي في مجملها لا تتجاوز 1% من إجمالي طول العام.

يجب أن يتوافق تردد التذبذبات الكهرومغناطيسية لحزمة الموجات الدقيقة مع النطاقات المخصصة للاستخدام في الصناعة والبحث العلمي والطب. إذا تم اختيار هذا التردد ليكون 2.45 جيجا هرتز، فلن يكون لظروف الأرصاد الجوية، بما في ذلك السحب الكثيفة والأمطار الشديدة، أي تأثير تقريبًا على كفاءة نقل الطاقة. يعد النطاق 5.8 جيجا هرتز جذابًا لأنه يوفر الفرصة لتقليل حجم هوائيات الإرسال والاستقبال. ومع ذلك، فإن تأثير الظروف الجوية هنا يتطلب دراسة إضافية.

يتيح لنا المستوى الحالي لتطور إلكترونيات الموجات الدقيقة التحدث عن كفاءة عالية إلى حد ما في نقل الطاقة بواسطة شعاع الموجات الدقيقة من المدار الثابت بالنسبة إلى الأرض إلى سطح الأرض - حوالي 70-75٪. وفي هذه الحالة، يُختار عادة قطر هوائي الإرسال ليكون km 1، وتكون أبعاد الهوائي الأرضي 10 km x 13 km لخط عرض 35 درجة. يتمتع SCES بمستوى طاقة خرج يبلغ 5 جيجاوات بكثافة طاقة مشعة في مركز هوائي الإرسال تبلغ 23 كيلووات/متر مربع، وفي مركز هوائي الاستقبال - 230 واط/متر مربع.

تمت دراسة أنواع مختلفة من مولدات الموجات الدقيقة ذات الحالة الصلبة والفراغ لهوائي الإرسال SKES. أظهر ويليام براون، على وجه الخصوص، أن المغنطرونات، المطورة جيدًا في الصناعة، والمخصصة لأفران الميكروويف، يمكن استخدامها أيضًا في إرسال مصفوفات هوائيات SKES، إذا كان كل منها مجهزًا بدائرة ردود فعل سلبية خاصة به في الطور فيما يتعلق بـ إشارة المزامنة الخارجية (ما يسمى مكبر الصوت الاتجاهي Magnetron - MDA).

تم إجراء الأبحاث الأكثر نشاطًا ومنهجية في مجال SCES من قبل اليابان. في عام 1981، تحت قيادة الأستاذين M. Nagatomo وS. Sasaki في معهد أبحاث الفضاء الياباني، بدأت الأبحاث حول تطوير نموذج أولي لـ SCES بمستوى طاقة يبلغ 10 ميجاوات، والذي يمكن إنشاؤه باستخدام مركبات الإطلاق الموجودة. يسمح إنشاء مثل هذا النموذج الأولي بتجميع الخبرة التكنولوجية وإعداد الأساس لتشكيل الأنظمة التجارية.

تم تسمية المشروع باسم SKES2000 (SPS2000) وحظي بالاعتراف في العديد من البلدان حول العالم.

في عام 2008، استيقظ مارين سولياتشيتش، الأستاذ المساعد للفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، من نومه الهادئ على صوت صفير هاتفه الخلوي المستمر. يقول سولياسيتش: "لم يتوقف الهاتف عن الحديث، ويطالبني بشحنه". كان متعبًا ولم يكن على وشك النهوض، وبدأ يحلم بأن الهاتف، بمجرد وصوله إلى المنزل، سيبدأ في الشحن من تلقاء نفسه.

في 2012-2015 طور المهندسون في جامعة واشنطن تقنية تسمح باستخدام شبكة Wi-Fi كمصدر للطاقة لتشغيل الأجهزة المحمولة وشحن الأدوات. لقد تم بالفعل الاعتراف بهذه التكنولوجيا من قبل مجلة Popular Science باعتبارها واحدة من أفضل الابتكارات لعام 2015. لقد أدى انتشار تكنولوجيا نقل البيانات اللاسلكية في حد ذاته إلى ثورة حقيقية. والآن حان دور نقل الطاقة اللاسلكية عبر الهواء، والذي أطلق عليه المطورون من جامعة واشنطن اسم PoWiFi (من Power Over WiFi).

خلال مرحلة الاختبار، تمكن الباحثون من شحن بطاريات الليثيوم أيون وهيدريد معدن النيكل ذات السعة الصغيرة بنجاح. استخدام جهاز التوجيه Asus RT-AC68U والعديد من أجهزة الاستشعار الموجودة على مسافة 8.5 متر منه. تقوم هذه المستشعرات بتحويل طاقة الموجة الكهرومغناطيسية إلى تيار مباشر بجهد يتراوح من 1.8 إلى 2.4 فولت، وهو أمر ضروري لتشغيل وحدات التحكم الدقيقة وأنظمة الاستشعار. خصوصية التكنولوجيا هي أن جودة إشارة العمل لا تتدهور. كل ما عليك فعله هو إعادة تحميل جهاز التوجيه، ويمكنك استخدامه كالمعتاد، بالإضافة إلى توفير الطاقة للأجهزة منخفضة الطاقة. وفي أحد العروض التوضيحية، تم بنجاح تشغيل كاميرا مراقبة صغيرة منخفضة الدقة تقع على بعد أكثر من 5 أمتار من جهاز التوجيه. ثم تم شحن جهاز تعقب اللياقة البدنية Jawbone Up24 بنسبة 41%، وهو ما استغرق 2.5 ساعة.

وردًا على الأسئلة الصعبة حول سبب عدم تأثير هذه العمليات سلبًا على جودة قناة اتصال الشبكة، أجاب المطورون بأن ذلك أصبح ممكنًا نظرًا لأن جهاز التوجيه المعاد توجيهه أثناء تشغيله يرسل حزم الطاقة عبر قنوات غير مشغولة بنقل المعلومات . لقد توصلوا إلى هذا القرار عندما اكتشفوا أنه خلال فترات الصمت، تتدفق الطاقة ببساطة من النظام، ولكن يمكن استخدامها لتشغيل الأجهزة منخفضة الطاقة.

وخلال البحث، تم وضع نظام PoWiFi في ستة منازل، وطُلب من السكان استخدام الإنترنت كالمعتاد. قم بتحميل صفحات الويب، وشاهد مقاطع الفيديو المتدفقة، ثم أخبرنا بما تغير. ونتيجة لذلك، اتضح أن أداء الشبكة لم يتغير على الإطلاق. أي أن الإنترنت يعمل كالمعتاد، ولم يكن وجود الخيار الإضافي ملحوظا. وكانت هذه مجرد الاختبارات الأولى، عندما تم جمع كمية صغيرة نسبيًا من الطاقة عبر شبكة Wi-Fi.

في المستقبل، يمكن أن تعمل تقنية PoWiFi بشكل جيد على تشغيل أجهزة الاستشعار المدمجة في الأجهزة المنزلية والمعدات العسكرية من أجل التحكم فيها لاسلكيًا وتنفيذ الشحن/إعادة الشحن عن بعد.

التيار هو نقل الطاقة للطائرات بدون طيار (على الأرجح باستخدام تقنية PoWiMax أو من رادار الطائرة الحاملة):

بالنسبة للطائرة بدون طيار، يتم "تعويض" السالب من قانون التربيع العكسي (هوائي مشع متساوي الخواص) جزئيًا بعرض حزمة الهوائي ومخطط الإشعاع:

بعد كل شيء، يمكن لرادار الطائرة أن ينتج 17 كيلو واط من طاقة النبضات الكهرومغناطيسية في نبضة واحدة.

هذا ليس اتصالاً خلويًا - حيث يجب أن توفر الخلية اتصالاً بزاوية 360 درجة للعناصر النهائية.
لنفترض هذا الاختلاف:
الطائرة الحاملة (لـ Perdix) هذه F-18 لديها (الآن) رادار AN/APG-65:


الحد الأقصى لمتوسط ​​الطاقة المشعة 12000 واط

أو في المستقبل سيكون لديها AN/APG-79 AESA:


في النبضة يجب أن تنتج 15 كيلو واط من طاقة النبض الكهرومغناطيسي

وهذا يكفي لإطالة العمر النشط لطائرات Perdix Micro-Drones من 20 دقيقة حاليًا إلى ساعة، وربما أكثر.

على الأرجح، سيتم استخدام طائرة بدون طيار متوسطة الحجم من طراز Perdix Middle، والتي سيتم تشعيعها على مسافة كافية بواسطة رادار المقاتلة، وتقوم بدورها "بتوزيع" الطاقة على الإخوة الأصغر سنًا في طائرات Perdix Micro-Drones عبر PoWiFi/PoWiMax ، مع تبادل المعلومات معهم في نفس الوقت (الطيران، الأكروبات، المهام المستهدفة، تنسيق السرب).

ربما سيأتي قريبًا وقت شحن الهواتف المحمولة والأجهزة المحمولة الأخرى التي تقع ضمن نطاق Wi-Fi أو Wi-Max أو 5G؟

الكلمة الختامية: بعد مرور 10 إلى 20 عامًا، بعد الانتشار الواسع النطاق للعديد من بواعث الموجات الكهرومغناطيسية في الحياة اليومية (الهواتف المحمولة، وأفران الميكروويف، وأجهزة الكمبيوتر، والواي فاي، وأدوات Blu، وما إلى ذلك)، أصبحت الصراصير فجأة في المدن الكبرى نادرة! الآن الصرصور حشرة لا يمكن العثور عليها إلا في حديقة الحيوان. لقد اختفوا فجأة من المنازل التي أحبوها كثيرًا.

الصراصير كارل!
هؤلاء الوحوش، قادة قائمة "الكائنات المقاومة للإشعاع"، استسلموا بلا خجل!
مرجع
LD 50 هو متوسط ​​الجرعة المميتة، أي أن الجرعة تقتل نصف الكائنات الحية في التجربة؛ LD 100 - الجرعة المميتة تقتل جميع الكائنات الحية في التجربة.

من التالي في الصف؟

تختلف مستويات الإشعاع المسموح بها من محطات الاتصالات المتنقلة (900 و1800 ميجاهرتز، المستوى الإجمالي من جميع المصادر) في المناطق الصحية والسكنية في بعض البلدان بشكل ملحوظ:
أوكرانيا: 2.5 ميكروواط/سم². (المعايير الصحية الأكثر صرامة في أوروبا)
روسيا، المجر: 10 ميكروواط/سم².
موسكو: 2.0 ميكروواط/سم². (كانت القاعدة موجودة حتى نهاية عام 2009)
الولايات المتحدة الأمريكية والدول الإسكندنافية: 100 ميكروواط/سم².
تم تحديد المستوى المؤقت المسموح به (TLA) من الهواتف اللاسلكية المحمولة (MRT) لمستخدمي الهواتف اللاسلكية في الاتحاد الروسي بـ 10 ميكروواط/سم² (القسم الرابع - المتطلبات الصحية لمحطات الاتصالات الراديوية الأرضية المتنقلة SanPiN 2.1.8/2.2.4.1190-03) "المتطلبات الصحية لوضع وتشغيل وسائل الاتصالات اللاسلكية المتنقلة الأرضية").
في الولايات المتحدة الأمريكية، يتم إصدار الشهادة من قبل لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) للأجهزة الخلوية التي لا يتجاوز الحد الأقصى لمستوى SAR فيها 1.6 واط/كجم (وتنخفض قوة الإشعاع الممتصة إلى 1 جرام من أنسجة الأعضاء البشرية).
في أوروبا، وفقًا للتوجيه الدولي للجنة الحماية من الإشعاع غير المؤين (ICNIRP)، يجب ألا تتجاوز قيمة معدل الامتصاص النوعي للهاتف المحمول 2 وات/كجم (يتم تقليل طاقة الإشعاع الممتصة إلى 10 جرام من أنسجة الأعضاء البشرية). .
وفي الآونة الأخيرة، في المملكة المتحدة، تم اعتبار مستوى معدل الامتصاص النوعي الآمن 10 واط/كجم. ولوحظت صورة مماثلة في بلدان أخرى.
إن الحد الأقصى لقيمة معدل الامتصاص النوعي المعتمد في المعيار (1.6 واط/كجم) لا يمكن حتى أن يُعزى بثقة إلى المعايير "الصلبة" أو "الناعمة".
المعايير المعتمدة في كل من الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا لتحديد قيمة SAR (كل تنظيم إشعاع الميكروويف الصادر عن الهواتف المحمولة، والذي تمت مناقشته، يعتمد فقط على التأثير الحراري، أي المرتبط بتسخين أنسجة الأعضاء البشرية).
الفوضى الكاملة.
لم يقدم الطب حتى الآن إجابة واضحة على السؤال: هل الهاتف المحمول/الواي فاي ضار وإلى أي مدى؟
ماذا سيحدث للنقل اللاسلكي للكهرباء باستخدام تقنيات الميكروويف؟
هنا الطاقة ليست واط وأميال واط، ولكن كيلوواط...

ملحوظة:تبث محطة WiMAX الأساسية النموذجية طاقة تبلغ حوالي +43 ديسيبل ميلي واط (20 واط)، وترسل المحطة المتنقلة عادةً طاقة عند +23 ديسيبل ميلي واط (200 ميجا واط).

العلامات:

• كهرباء
• الميكروويف
• واي فاي
• طائرات بدون طيار
• الطائرات بدون طيار

اضف اشارة