먼 거리에서 전기를 전송합니다. 무선으로 먼 거리까지 전기를 전송

소비 생태학: 미국 디즈니 연구소(American Disney Research Laboratory)의 과학자들이 방법을 개발했습니다. 무선 충전, 전선과 충전기가 불필요해집니다.

오늘날의 스마트폰, 태블릿, 노트북 및 기타 휴대용 장치는 엄청난 성능과 성능을 갖추고 있습니다. 그러나 모바일 전자 제품의 모든 장점 외에도 다음과 같은 이점도 있습니다. 뒷면– 전선을 통해 지속적으로 재충전이 필요합니다. 모든 새로운 배터리 기술에도 불구하고 이러한 필요성은 장치의 편의성을 감소시키고 움직임을 제한합니다.

American Disney Research Laboratory의 과학자들은 이 문제에 대한 해결책을 찾았습니다. 전선과 충전기가 필요 없는 무선 충전 방식을 개발했다. 또한 이 방법을 사용하면 가제트뿐만 아니라 예를 들어 다음과 같은 충전도 동시에 수행할 수 있습니다. 가전제품그리고 조명.

"우리의 혁신적인 방법하다 전류실험실 책임자 중 한 명이자 선도적인 과학자인 Alanson Sample은 "Wi-Fi만큼 어디에나 존재합니다"라고 말합니다. “이전에는 배터리 용량으로 인해 제한되었던 로봇 공학의 추가 개발을 위한 길을 열어줍니다. 지금까지 우리는 작은 공간에서 설치 작업을 시연했지만 용량을 창고 크기로 늘리는 데 장애가 없습니다.”

유명한 과학자 니콜라 테슬라(Nikola Tesla)가 1890년대에 무선 전기 전송 시스템을 개발했지만 이 발명품은 대량 배포되지 않았습니다. 오늘날의 무선 전력 전송 시스템은 주로 극도로 제한된 공간에서 작동합니다.

준정적 공동 공명(QSCR)이라고 불리는 이 방법은 방의 벽, 바닥 및 천장에 전류를 적용하는 것을 포함합니다. 그러면 충전 중인 장치에 연결된 코일이 포함된 수신기에 작용하는 자기장을 생성합니다. 이러한 방식으로 생성된 전기는 이전에 다른 장의 영향을 배제한 커패시터를 통과한 후 배터리로 전달됩니다.

테스트에 따르면 이러한 방식으로 기존 방식을 통해 전기 네트워크최대 1.9kW의 전력을 전송할 수 있습니다. 이 에너지는 최대 320대의 스마트폰을 동시에 충전할 수 있을 만큼 충분합니다. 더욱이, 과학자들에 따르면, 그러한 기술은 비용이 많이 들지 않으며 상업적 생산이 쉽게 확립될 수 있습니다.

테스트는 특별히 제작된 환경에서 진행되었습니다. 알루미늄 구조물 5 x 5 미터 크기의 방. 샘플은 미래에는 금속 벽이 필요하지 않을 수도 있다고 강조했습니다. 전도성 패널이나 특수 페인트를 사용할 수 있습니다.

개발자들은 공기를 통해 에너지를 전달하는 방법이 인간의 건강이나 다른 생명체에 어떤 위협도 가하지 않는다고 주장합니다. 잠재적으로 위험한 전기장에 대해 절연체 역할을 하는 개별 커패시터로 안전성이 보장됩니다. 출판됨

전기 전달을 위한 무선 전송은 커넥터의 물리적 접촉에 의존하는 산업 및 응용 분야에서 큰 발전을 이룰 수 있는 능력을 갖추고 있습니다. 이는 결과적으로 신뢰할 수 없으며 실패로 이어질 수 있습니다. 무선 전력 전송은 1890년대 니콜라 테슬라(Nikola Tesla)에 의해 처음 시연되었습니다. 그러나 이 기술이 애플리케이션에 실제적이고 실질적인 이점을 제공하는 정도로 사용된 것은 지난 10년에 불과합니다. 현실 세계. 특히, 가전제품 시장을 위한 공진형 무선 전력 시스템의 개발은 유도 충전이 수백만 개의 일상 장치에 새로운 수준의 편의성을 제공한다는 것을 보여주었습니다.

문제의 힘은 여러 용어로 널리 알려져 있습니다. 유도성 전송, 커플링, 공진 포함 무선 네트워크그리고 동일한 전압이 반환됩니다. 이러한 각 조건은 본질적으로 동일한 기본 프로세스를 설명합니다. 에어 갭을 통해 커넥터 없이 전원에서 부하 전압으로 전기 또는 전력을 무선으로 전송합니다. 기본은 송신기와 수신기의 두 코일입니다. 첫 번째는 교류에 의해 여기되어 생성됩니다. 자기장, 이는 두 번째에 긴장감을 유발합니다.

문제의 시스템은 어떻게 작동하나요?

무선 전력의 기본에는 진동 자기장을 통해 송신기에서 수신기로 에너지를 분배하는 것이 포함됩니다. 이를 달성하기 위해 전원 공급 장치에서 공급되는 직류를 고주파 교류로 변환합니다. 송신기에 내장된 특별히 설계된 전자 장치를 사용합니다. 교류 전류는 디스펜서의 구리선 코일을 활성화하여 자기장을 생성합니다. 두 번째(수신) 권선이 가까이 배치된 경우. 자기장은 수신 코일에 교류 전류를 유도할 수 있습니다. 첫 번째 장치의 전자 장치는 AC를 다시 DC로 변환하여 전원 입력이 됩니다.

무선전력전송회로

"주전원" 전압은 신호로 변환됩니다. 교류, 이는 전자 회로를 통해 송신기 코일로 전송됩니다. 분배기 권선을 통해 흐르는 전류는 자기장을 유도합니다. 이는 차례로 상대적으로 근접한 수신기 코일로 확산될 수 있습니다. 그런 다음 자기장은 수신기 권선을 통해 흐르는 전류를 생성합니다. 송신 코일과 수신 코일 사이에서 에너지가 전파되는 과정을 자기 또는 공진 결합이라고도 합니다. 그리고 이는 동일한 주파수에서 작동하는 두 권선을 사용하여 달성됩니다. 수신기 코일에 흐르는 전류는 수신기 회로에 의해 DC 전류로 변환됩니다. 그런 다음 장치에 전원을 공급하는 데 사용할 수 있습니다.

공명은 무슨 뜻인가요?

송신기 코일과 수신기 코일이 동일한 주파수에서 공진하면 에너지(또는 전력)가 전송될 수 있는 거리가 늘어납니다. 소리굽쇠가 특정 높이에서 진동하고 최대 진폭에 도달할 수 있는 것과 같습니다. 이는 물체가 자연적으로 진동하는 주파수를 나타냅니다.

무선 전송의 장점

이점은 무엇입니까? 장점:

직선 커넥터(예: 기존 산업용 슬립 링) 유지와 관련된 비용을 절감합니다.
기존 충전의 편의성 향상 전자 기기;
밀봉된 상태로 유지되어야 하는 애플리케이션으로 안전하게 전송됩니다.
전자 장치를 완전히 숨길 수 있어 산소나 물과 같은 요소로 인한 부식 위험이 줄어듭니다.
이동성이 뛰어난 회전식 산업용 장비에 안정적이고 일관된 전력 공급
습하고, 더럽고, 움직이는 환경에서 중요한 시스템에 안정적인 전력 전송을 제공합니다.

애플리케이션에 관계없이 물리적 연결을 제거하면 기존 케이블 전원 커넥터에 비해 여러 가지 이점을 얻을 수 있습니다.

문제의 에너지 전달 효율성

무선 전력 시스템의 전반적인 효율성은 성능을 결정하는 가장 중요한 요소입니다. 시스템 효율성은 전원(예: 벽면 콘센트)과 수신 장치 사이에 전송되는 전력량을 측정합니다. 이는 차례로 충전 속도 및 전파 범위와 같은 측면을 결정합니다.

무선 통신 시스템은 코일 구성 및 설계, 전송 거리 등의 요소에 따라 효율성 수준에 따라 달라집니다. 덜 효율적인 장치는 더 많은 방출을 생성하고 수신 장치를 통과하는 전력의 양이 줄어듭니다. 일반적으로 스마트폰 등 기기의 무선전력전송 기술은 70%의 성능을 달성할 수 있다.

효율성은 어떻게 측정되나요?

어떤 의미에서는 전원에서 수신 장치로 전송되는 전력량(백분율)을 의미합니다. 즉, 효율이 80%인 스마트폰의 무선 전력 전송은 벽면 콘센트와 충전 중인 기기의 배터리 사이에서 입력 전력의 20%가 손실된다는 의미이다. 운영 효율성을 측정하는 공식은 다음과 같습니다. 생산성 = 나가는 직류 전류를 들어오는 전류로 나누고 얻은 결과에 100%를 곱합니다.

무선으로 전기를 전송하는 방법

전력은 문제의 네트워크를 통해 거의 모든 비금속 재료를 포함하되 이에 국한되지 않고 전파될 수 있습니다. 여기에는 목재, 플라스틱, 직물, 유리, 벽돌과 같은 고체뿐만 아니라 가스 및 액체도 포함됩니다. 금속성 또는 전기 전도성 물질(즉, 전자기장, 물체는 그로부터 전력을 흡수하여 결과적으로 가열됩니다. 이는 결국 시스템의 효율성에 영향을 미칩니다. 이것이 인덕션 요리가 작동하는 방식입니다. 예를 들어, 바퀴통요리를 위해 열을 발생시킵니다.

무선 전력 전송 시스템을 만들기 위해서는 당면한 주제의 근원으로 돌아가는 것이 필요하다. 또는 더 정확하게는 다양한 유물론적 도체 없이 전력을 공급할 수 있는 발전기를 만들고 특허를 낸 성공적인 과학자이자 발명가인 니콜라 테슬라(Nikola Tesla)에게 감사드립니다. 따라서 무선 시스템을 구현하려면 모든 것을 수집해야 합니다. 중요한 요소그리고 부품을 만들어내는 장치입니다. 전기장주변 공기의 고전압. 동시에 입력 전력이 작아 먼 거리에 걸쳐 무선 에너지 전송을 제공합니다.

에너지 전달의 가장 중요한 방법 중 하나는 유도 결합입니다. 주로 근거리장에 사용됩니다. 한 전선을 통해 전류가 흐를 때 다른 전선 끝에 전압이 유도된다는 사실이 특징입니다. 두 물질 사이의 상호작용을 통해 전력 전달이 발생합니다. 일반적인 예- 이것은 변압기입니다. 아이디어로서의 마이크로파 에너지 전송은 William Brown에 의해 개발되었습니다. 전체 개념에는 AC 전력을 RF 전력으로 변환하고 이를 공간에서 전송한 다음 수신기에서 AC 전력으로 다시 전송하는 것이 포함됩니다. 이 시스템에서는 마이크로파 에너지원을 사용하여 전압이 생성됩니다. 클라이스트론 같은 거죠. 그리고 이 전력은 반사 전력으로부터 보호하는 도파관을 통해 전송됩니다. 또한 마이크로파 소스의 임피던스를 다른 요소와 일치시키는 튜너도 있습니다. 수신부는 안테나로 구성됩니다. 마이크로파 전력과 임피던스 및 필터 매칭 회로를 수용합니다. 이것 수신 안테나정류 장치와 함께 쌍극자가 될 수 있습니다. 정류기의 소리 알림과 유사한 출력 신호에 해당합니다. 수신기 블록은 신호를 경고로 변환하는 데 사용되는 다이오드로 구성된 유사한 섹션으로 구성됩니다. DC. 이 전송 시스템은 2GHz ~ 6GHz 범위의 주파수를 사용합니다.

유사한 자기 진동을 사용하는 발전기를 사용하여 전기를 무선으로 전송합니다. 결론은 이 장치가 세 개의 트랜지스터 덕분에 작동했다는 것입니다.

레이저 빔을 사용하여 빛 에너지의 형태로 전력을 전송하고, 이는 수신 측에서 전기 에너지로 변환됩니다. 재료 자체는 태양이나 발전기와 같은 소스를 사용하여 전력을 공급받습니다. 그리고 그에 따라 높은 강도의 집광된 빛을 구현합니다. 빔의 크기와 모양은 광학 장치 세트에 따라 결정됩니다. 그리고 이렇게 전송된 레이저 빛은 광전지에 의해 수신되어 전기 신호로 변환됩니다. 일반적으로 전송을 위해 광섬유 케이블을 사용합니다. 기본 태양광 발전 시스템과 마찬가지로 레이저 기반 전파에 사용되는 수신기는 광전지 배열 또는 태양 전지 패널. 이는 차례로 산책을 전기로 변환할 수 있습니다.

장치의 필수 기능

Tesla 코일의 전력은 전자기 유도라는 과정에서 나옵니다. 즉, 변화하는 분야가 잠재력을 창출한다는 것입니다. 전류가 흐르게 됩니다. 전선 코일을 통해 전기가 흐르면 특정 방식으로 코일 주변 영역을 채우는 자기장이 생성됩니다. 다른 실험들과는 다르게 고전압, Tesla 코일은 많은 테스트와 테스트를 견뎌냈습니다. 이 과정은 상당히 노동집약적이고 시간이 많이 걸렸지만 결과는 성공적이어서 과학자가 성공적으로 특허를 취득했습니다. 특정 구성 요소가 있으면 이러한 코일을 만들 수 있습니다. 구현을 위해서는 다음 자료가 필요합니다.

길이 30cm PVC(길이가 길수록 좋음)
에나멜 구리선(2차선);
베이스용 자작나무 판;
2222A 트랜지스터;
연결(1차) 와이어;
저항 22kΩ;
스위치 및 연결 전선;
배터리 9볼트.

Tesla 장치 구현 단계

시작하려면 파이프 상단에 작은 슬롯을 배치하여 와이어의 한쪽 끝을 감싸야 합니다. 코일을 천천히 조심스럽게 감아주세요. 전선이 겹치거나 틈이 생기지 않도록 주의하세요. 이 단계가 가장 어렵고 지루한 부분이지만, 시간을 투자하면 품질이 아주 좋고 좋은 릴이 나올 것입니다. 20바퀴 정도 회전할 때마다 마스킹 테이프 링이 권선 주위에 배치됩니다. 그들은 장벽 역할을 합니다. 코일이 풀리기 시작하는 경우. 작업이 끝나면 랩의 상단과 하단에 두꺼운 테이프를 감고 에나멜을 2~3회 뿌립니다.

그런 다음 기본 배터리와 보조 배터리를 배터리에 연결해야 합니다. 그런 다음 트랜지스터와 저항을 켜십시오. 더 작은 권선이 1차 권선이고 더 긴 권선이 2차 권선입니다. 파이프 상단에 알루미늄 구를 추가로 설치할 수 있습니다. 또한 2차측의 열린 끝을 추가된 끝에 연결하면 안테나 역할을 합니다. 전원을 켤 때 보조 장치를 건드리지 않도록 모든 것을 세심하게 제작해야 합니다.

단독으로 사용시 화재의 위험이 있습니다. 스위치를 켜고, 무선전력전송장치 옆에 백열등을 설치하고, 빛의 쇼를 감상해야 합니다.

태양 에너지 시스템을 통한 무선 전송

기존의 유선 에너지 구현 구성에는 일반적으로 분산 장치와 소비자 장치 사이에 전선이 필요합니다. 이로 인해 시스템 케이블 비용 등 많은 제약이 발생합니다. 전송 중에 발생하는 손실. 그리고 유통 과정에서도 낭비가 발생합니다. 전송선 저항만으로 생성된 에너지의 약 20~30%가 손실됩니다.

가장 현대적인 것 중 하나 무선 시스템에너지 전달은 전송을 기반으로 합니다. 태양 에너지사용하여 전자레인지아니면 레이저빔. 위성은 정지 궤도에 위치하며 광전지로 구성됩니다. 그들은 변신한다 햇빛마이크로파 발생기에 전력을 공급하는 데 사용되는 전류로 변환됩니다. 그리고 그에 따라 마이크로파의 위력을 깨닫는다. 이 전압은 무선 통신을 사용하여 전송되고 기지국에서 수신됩니다. 안테나와 정류기의 조합입니다. 그리고 다시 전기로 변환됩니다. AC 또는 DC 전원이 필요합니다. 위성은 최대 10MW의 무선 주파수 전력을 전송할 수 있습니다.

DC 배전 시스템에 대해 이야기하면 이것도 불가능합니다. 왜냐하면 전원 공급 장치와 장치 사이에 커넥터가 필요하기 때문입니다. 그림이 있습니다. 추가 장치 없이 집에서 AC 전원을 얻을 수 있는 전선이 전혀 없는 시스템입니다. 콘센트에 물리적으로 연결하지 않고도 휴대폰을 충전할 수 있는 곳. 물론 이런 시스템도 가능합니다. 그리고 현대의 많은 연구자들은 먼 거리에 무선으로 전기를 전송하는 새로운 방법을 개발하는 역할을 연구하면서 현대적인 것을 창조하려고 노력하고 있습니다. 그러나 경제적 요소의 관점에서 볼 때 그러한 장치가 모든 곳에 도입되고 표준 전기가 자연 전기로 대체된다면 국가에 전적으로 이익이 되지는 않을 것입니다.

무선 시스템의 기원과 예

이 개념은 실제로 새로운 것이 아닙니다. 이 모든 아이디어는 1893년 니콜라스 테슬라(Nicholas Tesla)에 의해 개발되었습니다. 그는 무선 전송 기술을 사용하여 진공관을 조명하는 시스템을 개발했습니다. 물질적 형태로 표현되는 다양한 충전원 없이 세상이 존재할 것이라고 상상하는 것은 불가능합니다. 휴대폰, 가정용 로봇, MP3 플레이어, 컴퓨터, 노트북 및 기타 이동 가능한 기기를 추가 연결 없이 독립적으로 충전할 수 있도록 하여 사용자에게 지속적인 전선의 부담을 덜어줍니다. 이러한 장치 중 일부는 필요하지 않을 수도 있습니다 대량강요. 무선 에너지 전송의 역사는 주로 Tesla, Volta 및 기타 기술의 발전 덕분에 매우 풍부합니다. 그러나 오늘날 이는 물리학 분야의 데이터로만 남아 있습니다.

기본 원리는 AC 전원을 AC 전원으로 변환하는 것입니다. 정전압정류기와 필터를 사용합니다. 그런 다음 - 인버터를 사용하여 고주파수에서 원래 값으로 되돌립니다. 이 저전압, 변동성이 높은 AC 전력은 1차 변압기에서 2차 변압기로 전송됩니다. 정류기, 필터 및 조정기를 사용하여 DC 전압으로 변환합니다. AC 신호는 전류의 소리로 인해 직접적으로 발생합니다. 또한 브리지 정류기 섹션을 사용합니다. 결과 DC 신호는 권선을 통과합니다. 피드백, 발진기 회로 역할을합니다. 동시에 트랜지스터는 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 1차 컨버터로 전도하도록 강제합니다. 전류가 피드백 권선을 통과하면 해당 전류가 오른쪽에서 왼쪽 방향으로 트랜스포머의 1차측으로 흐릅니다.

이것이 초음파 에너지 전달 방법이 작동하는 방식입니다. 신호는 AC 경보의 두 반주기 동안 기본 변환기를 통해 생성됩니다. 소리의 주파수는 발전기 회로의 진동에 대한 정량적 지표에 따라 달라집니다. 이 AC 신호는 변압기의 2차 권선에 나타납니다. 그리고 다른 물체의 1차 컨버터에 연결했을 때의 AC 전압은 25kHz이다. 이를 통해 강압 변압기에 판독값이 나타납니다.

이 AC 전압은 브리지 정류기를 사용하여 균등화됩니다. 그런 다음 LED를 구동하기 위해 5V 출력을 생성하도록 필터링 및 조정됩니다. 커패시터의 12V 출력 전압은 DC 팬 모터에 전원을 공급하여 작동시키는 데 사용됩니다. 따라서 물리학의 관점에서 볼 때 전기 전송은 상당히 발전된 영역입니다. 그러나 실습에서 알 수 있듯이 무선 시스템은 완전히 개발 및 개선되지 않았습니다.

이전 주제 중 하나에서 우리는 유명한 세르비아 과학자 Nikola Tesla가 자신의 발명품인 공진 발생기(테슬라 코일)를 사용하여 어떻게 전기를 전송했는지 살펴보았고, 그가 이를 수행한 방법에 대해 자세히 설명했습니다. Tesla는 매우 먼 거리에 걸쳐 전류를 전송할 수 있었지만 Tesla가 제안한 방법 외에도 유도라는 또 다른 방법이 있습니다. 물론 이 방법은 장거리 전류 전송을 위한 것이 아닙니다.

유도 방법은 변조된 전류의 매우 큰 손실(손실이 60%에 도달)로 인해 과학 및 기술 분야에서 널리 적용되지 않았으며, 또한 이 방법을 사용하여 1미터 이상 전류를 전송할 수 없습니다(이론적으로는 물론) , 가능하지만 강한 필드 산란으로 인해 의미가 없습니다).

이러한 전송을 위한 장치는 매우 간단합니다. 두 개의 회로가 있으며 그 중 하나는 고주파 발생기(수 킬로헤르츠)에 연결됩니다. 유사한 장치를 집에서 쉽게 만들 수 있으며 20-50kHz로 설계된 간단한 멀티 바이브레이터가 증폭기 스테이지에 연결되고 10-100 턴을 포함하는 회로가 후자에 연결되며 두 번째 회로는 첫 번째 회로와 유사합니다. 전류 전달의 유도 원리에서 가장 중요한 것은 회로에 자기 코어가 없다는 것, 즉 어떤 식으로든 서로 연결되어 있지 않고 전류가 유도에 의해 공기를 통해 전달된다는 것입니다.

실제로 위에서 언급했듯이 이 방법은 거의 사용되지 않습니다. 이 전송 원리는 마이클 패러데이 시대(이미 200년)부터 오랫동안 알려져 왔습니다. 그리고 우리 시대에는 Nokia 회사가이 방법을 사용하기로 결정하고 충전 포트가없는 컨셉 휴대폰을 만들었습니다. 휴대폰은 아직 대량 생산되지 않았지만 구매자는 그러한 휴대폰을 확실히 좋아할 것입니다. 수신 회로가 내장되어 있으며, 송신 회로는 스탠드에 숨겨져 있습니다. 그것은 모두 매우 간단하게 작동합니다. 전화기를 스탠드에 올려 놓고 전화기 요금을 청구합니다.

그러나 이것이 기적의 전화기의 모든 장점은 아닙니다. 다른 방법으로 휴대폰을 충전할 수 있습니다. 텔레비전과 라디오 방송국은 전파를 변조하고 전화기는 이를 수신기로 수집하여 전류로 변환하여 전화기를 충전하는 것으로 알려져 있습니다. 이 원리와 유도 전류 전달 원리는 다른 제조업체에서도 사용되기 시작했습니다. 휴대폰그리고 노트북, 이제는 시장에서 그러한 기적의 장치를 찾는 것이 가능해졌습니다.

유도 방법에 따라 전선 없이 전류 전송 기사에 대해 토론하십시오.

이것 간단한 회로, 거의 2.5cm 거리에서 전선 없이 전구에 전원을 공급할 수 있습니다! 이 회로는 부스트 컨버터와 무선 전력 송신기 및 수신기 역할을 모두 수행합니다. 만들기가 매우 간단하며 개선하면 사용할 수 있습니다. 다양한 방법으로. 그럼 시작해 보겠습니다!

1단계. 필수재료그리고 도구.

NPN 트랜지스터. 저는 2N3904를 사용했지만 BC337, BC547 등과 같은 NPN 트랜지스터를 사용할 수 있습니다. (모든 PNP 트랜지스터가 작동하므로 연결 극성을 유지해야 합니다.)
권선 또는 절연 전선. 약 3-4미터의 전선이면 충분합니다(와이어를 감는 것만으로도 충분합니다). 구리선매우 얇은 에나멜 절연체 사용). 변압기, 스피커, 전기 모터, 계전기 등과 같은 대부분의 전자 장치의 전선이 작동합니다.
저항이 1kOhm인 저항기입니다. 이 저항은 과부하 또는 과열 시 트랜지스터가 소손되는 것을 방지하는 데 사용됩니다. 최대 4-5kOhm의 더 높은 저항 값을 사용할 수 있습니다. 저항기를 생략할 수 있지만 배터리가 더 빨리 소모될 위험이 있습니다.
주도의 2mm 초고휘도 백색 LED를 사용했습니다. 모든 LED를 사용할 수 있습니다. 실제로 여기서 LED의 목적은 회로의 기능을 보여주는 것뿐입니다.
1.5V 전압의 AA 크기 배터리입니다. (트랜지스터를 손상시키려는 경우가 아니면 고전압 배터리를 사용하지 마십시오.)

필요한 도구:

1) 가위나 칼.

2) 납땜 인두(옵션). 납땜 인두가 없으면 전선을 비틀기만 하면 됩니다. 납땜 인두가 없을 때 이 작업을 했습니다. 무납땜 회로를 사용해 보고 싶다면 환영합니다.

3) 라이터(선택 사항). 라이터를 사용하여 전선의 절연체를 태운 다음 가위나 칼을 사용하여 남은 절연체를 긁어냅니다.

2단계: 동영상을 시청하여 수행 방법을 알아보세요.

3단계: 모든 단계를 간략하게 검토합니다.

따라서 먼저 전선을 가져와서 둥근 원통형 물체에 30바퀴를 감아 코일을 만들어야 합니다. 이 코일을 A라고 부르겠습니다. 동일한 둥근 물체로 두 번째 코일을 만들기 시작합니다. 15바퀴를 감은 후 와이어에서 루프 형태의 가지를 만든 다음 코일에 15바퀴를 더 감습니다. 이제 두 개의 끝과 하나의 가지가 있는 코일이 생겼습니다. 이 코일을 B라고 부르겠습니다. 와이어가 스스로 풀리지 않도록 와이어 끝에 매듭을 묶습니다. 전선 끝과 두 코일의 탭에 있는 절연체를 태우십시오. 가위나 스트리퍼를 사용해도 됩니다. 두 코일의 직경과 감은 수가 동일한지 확인하세요!

송신기 만들기: 트랜지스터를 가져와 평평한 면이 위를 향하고 사용자를 향하도록 배치합니다. 왼쪽 핀은 이미터에 연결되고, 가운데 핀은 베이스 핀, 오른쪽 핀은 컬렉터에 연결됩니다. 저항기를 잡고 그 끝 중 하나를 트랜지스터의 기본 단자에 연결하십시오. 저항기의 다른 쪽 끝을 코일 B의 끝 중 하나(탭 아님)에 연결합니다. 코일 B의 다른 쪽 끝을 가져와 트랜지스터의 컬렉터에 연결합니다. 원한다면 작은 와이어 조각을 트랜지스터의 이미터에 연결할 수 있습니다(이미터의 확장 기능으로 작동합니다).

수신기를 설정합니다. 수신기를 만들려면 코일 A를 가져와서 그 끝을 LED의 다른 핀에 연결하세요.

다이어그램을 완성했습니다!

4단계: 회로도.

여기서 우리는 본다 개략도우리의 연결. 다이어그램에 있는 기호 중 일부를 모르는 경우에도 걱정하지 마세요. 다음 이미지는 모든 것을 보여줍니다.

5단계: 회로 연결 그리기.

여기서는 회로 연결에 대한 설명 그림을 볼 수 있습니다.

6단계. 다이어그램 사용.

코일 B를 가져와 배터리의 양극 끝에 연결하기만 하면 됩니다. 배터리의 음극 단자를 트랜지스터 이미 터에 연결하십시오. 이제 LED 코일을 코일 B에 더 가까이 이동하면 LED가 켜집니다!

7단계: 이것이 과학적으로 어떻게 설명됩니까?

(나는 단지 이 현상 뒤에 숨은 과학을 설명하려고 노력할 것입니다. 간단한 말로그리고 비유를 했고, 제가 틀릴 수도 있다는 걸 압니다. 이 현상을 제대로 설명하려면 모든 세부 사항을 설명해야 하는데 제가 할 수는 없기 때문에 회로를 설명하기 위해 일반적인 비유를 그려보겠습니다.)

방금 만든 송신기 회로는 발진기 회로입니다. 소위 Joule Thief 회로에 대해 들어보셨을 수도 있지만 이는 우리가 만든 회로와 매우 유사합니다. Joule Thief 회로는 1.5V 배터리에서 전기를 받아 더 높은 전압에서 전기를 출력하지만 그 사이에는 수천 번의 간격이 있습니다. LED를 켜는 데는 3V만 필요하지만 이 회로에서는 1.5V 배터리를 사용하면 쉽게 켜질 수 있습니다. 따라서 줄 도둑(Joule Thief) 회로는 이미터뿐만 아니라 전압 부스팅 변환기로도 알려져 있습니다. 우리가 만든 회로는 전압을 높이는 이미터이자 변환기이기도 합니다. 그러나 "멀리서 LED를 켜는 방법은 무엇입니까?"라는 질문이 생길 수 있습니다. 이것은 유도로 인해 발생합니다. 이를 위해 예를 들어 변압기를 사용할 수 있습니다. 표준 변압기는 양쪽에 코어가 있습니다. 변압기 양쪽의 전선 크기가 동일하다고 가정합니다. 하나의 코일에 전류가 흐르면 변압기 코일은 전자석이 됩니다. 교류가 코일을 통해 흐르면 전압은 정현파를 따라 진동합니다. 따라서 코일에 교류 전류가 흐르면 전선은 전자석의 성질을 갖게 되고, 전압이 떨어지면 다시 전자석을 잃게 됩니다. 와이어 코일은 전자석이 된 다음 자석이 두 번째 코일 밖으로 이동하는 것과 동일한 속도로 전자기 특성을 잃습니다. 자석이 와이어 코일을 통해 빠르게 움직일 때 전기가 발생하므로 변압기의 한 코일의 진동 전압은 다른 와이어 코일에서 전기를 유도하고 와이어 없이 한 코일에서 다른 코일로 전기가 전달됩니다. 우리 회로에서 코일의 핵심은 공기이고 AC 전압이 첫 번째 코일을 통과하여 두 번째 코일에 전압이 유도되어 전구가 켜집니다!!

8단계. 개선을 위한 이점 및 팁.

따라서 우리 회로에서는 회로의 효과를 보여주기 위해 LED를 사용했습니다. 하지만 우리는 더 많은 것을 할 수 있습니다! 수신기 회로는 AC 전류로부터 전기를 수신하므로 이를 조명에 사용할 수 있습니다. 형광등! 또한 우리 회로를 사용하여 흥미로운 트릭, 재미있는 선물 등을 만들 수 있습니다. 결과를 최대화하려면 코일 직경과 코일 회전 수를 실험해 볼 수 있습니다. 코일을 평평하게 만들어서 무슨 일이 일어나는지 볼 수도 있습니다! 가능성은 무궁무진합니다!!

9단계. 회로가 작동하지 않는 이유.

발생할 수 있는 문제와 해결 방법:

트랜지스터가 너무 뜨거워지고 있어요!

해결책: 필수 매개변수를 갖춘 저항기를 사용했습니까? 처음에는 저항을 사용하지 않았고 트랜지스터가 훈제되었습니다. 그래도 작동하지 않으면 열 수축을 사용하거나 더 높은 등급의 트랜지스터를 사용해 보십시오.

LED가 켜지지 않습니다!

해결책: 여러 가지 이유가 있을 수 있습니다. 먼저 모든 연결을 확인하십시오. 실수로 연결부의 베이스와 매니폴드를 변경했는데 그것이 큰 문제가 되었습니다. 따라서 먼저 모든 연결을 확인하십시오. 멀티미터와 같은 장치가 있는 경우 이를 사용하여 모든 연결을 확인할 수 있습니다. 또한 두 코일의 직경이 동일한지 확인하십시오. 네트워크에 단락이 있는지 확인하십시오.

다른 문제는 모르겠습니다. 하지만 그런 사람들을 만나면 알려주세요! 최대한 도움을 드리도록 노력하겠습니다. 게다가 저는 학교 9학년 학생이고 과학적 지식극히 제한적이므로 제 작업에 오류가 있으면 알려주시기 바랍니다. 개선을 위한 제안은 환영할 만한 일입니다. 프로젝트에 행운이 있기를 바랍니다!

무선 전기는 마이클 패러데이(Michael Faraday)가 전자기 유도 현상을 발견한 1831년부터 알려졌습니다. 그는 전류에 의해 생성된 변화하는 자기장이 다른 도체에 전류를 유도할 수 있다는 것을 실험적으로 확립했습니다. 최초의 전기 변압기가 등장한 덕분에 수많은 실험이 수행되었습니다. 그러나 Nikola Tesla만이 원격으로 전기를 전송한다는 아이디어를 실제 적용으로 완전히 전환했습니다.

1893년 시카고 세계 박람회에서 그는 인 전구를 일정 간격으로 켜서 무선으로 전기를 전송하는 방법을 시연했습니다. Tesla는 미래에 이 기술을 통해 사람들이 대기 중 장거리에 걸쳐 에너지를 전송할 수 있을 것이라는 꿈을 꾸면서 전선 없이 전기를 전송하는 다양한 변형을 시연했습니다. 그러나 현재 이 과학자의 발명품은 청구되지 않은 것으로 밝혀졌습니다. 불과 100년 후에 Intel과 Sony, 그리고 다른 회사들이 Nikola Tesla의 기술에 관심을 가지게 되었습니다.

어떻게 작동하나요?

무선 전기는 말 그대로 전송을 의미합니다. 전력전선없이. 이 기술은 종종 Wi-Fi를 통한 정보 전송과 비교됩니다. 휴대폰그리고 라디오. 무선 전기는 비교적 새롭고 역동적으로 발전하는 기술입니다. 오늘날, 중단 없이 먼 거리까지 에너지를 안전하고 효율적으로 전송하는 방법이 개발되고 있습니다.

이 기술은 자기 및 전자기학을 기반으로 하며 여러 가지 간단한 작동 원리를 기반으로 합니다. 우선, 이는 시스템에 두 개의 코일이 있다는 것과 관련이 있습니다.

시스템은 직류가 아닌 전류의 교류 자기장을 함께 생성하는 송신기와 수신기로 구성됩니다.
이 필드는 예를 들어 배터리를 충전하거나 모바일 장치에 전원을 공급하기 위해 수신기 코일에 전압을 생성합니다.
전선을 통해 전류가 전달되면 케이블 주위에 원형 자기장이 나타납니다.
전류를 직접 수신하지 않는 와이어 코일에서는 전류가 첫 번째 코일에서 두 번째 코일을 포함한 자기장을 통해 흐르기 시작하여 유도 결합을 제공합니다.

전달 원리

최근까지 매사추세츠공과대학(MIT)이 2007년에 개발한 자기공명시스템 CMRS는 전기 전송을 위한 가장 진보된 기술로 여겨졌다. 이 기술은 최대 2.1m 거리까지 전류 전송을 보장합니다. 그러나 높은 전송 주파수, 큰 사이즈, 복잡한 코일 구성뿐만 아니라 고감도사람의 존재를 포함한 외부 간섭.

그러나 한국의 과학자들은 최대 5미터까지 에너지를 전송할 수 있는 새로운 전기 송신기를 만들었습니다. 그리고 방에 있는 모든 장치는 단일 허브를 통해 전원이 공급됩니다. DCRS 쌍극자 코일의 공진 시스템은 최대 5미터까지 작동할 수 있습니다. 이 시스템에는 아파트 벽에 눈에 띄지 않게 설치할 수 있는 10x20x300cm 크기의 상당히 컴팩트한 코일을 사용하는 것을 포함하여 CMRS의 여러 가지 단점이 없습니다.

실험을 통해 20kHz의 주파수에서 전송이 가능해졌습니다.

5m에서 209W;
4m에서 471W;
3m에서 1403W.

무선 전기를 사용하면 5m 거리에서 40W가 필요한 최신 대형 LCD TV에 전력을 공급할 수 있습니다. 전기 네트워크에서 "펌핑"되는 유일한 전력은 400와트이지만 전선은 없습니다. 전자기 유도는 제공합니다 고효율, 그러나 짧은 거리에 있습니다.

무선으로 전기를 전송할 수 있는 다른 기술이 있습니다. 그 중 가장 유망한 것은 다음과 같습니다.

레이저 방사선 . 네트워크 보안과 더 넓은 범위를 제공합니다. 그러나 수신기와 송신기 사이의 가시선이 필요합니다. 레이저 빔의 전력을 사용하는 작업 설비가 이미 만들어졌습니다. 미국의 군사 장비 및 항공기 제조업체인 록히드 마틴(Lockheed Martin)은 레이저 빔으로 구동되고 48시간 동안 공중에 머무르는 스토커(Stalker) 무인 항공기를 테스트했습니다.
마이크로파 방사선 . 장거리를 제공하지만 장비 비용이 높습니다. 라디오 안테나는 전자파를 생성하는 전기 송신기로 사용됩니다. 수신기 장치에는 수신된 마이크로파 방사선을 전류로 변환하는 렉테나가 있습니다.

이 기술을 사용하면 수신기와 송신기의 거리를 크게 늘릴 수 있으며 직접적인 가시선이 필요하지 않습니다. 그러나 범위가 증가함에 따라 장비의 비용과 크기도 그에 비례하여 증가합니다. 동시에, 마이크로파 방사선 고성능설치로 인해 생성된 물질은 환경에 해로울 수 있습니다.

특징

그 중 가장 현실적인 기술은 전자기 유도를 기반으로 한 무선 전기다. 그러나 한계가 있습니다. 기술을 확장하기 위한 작업이 진행 중이지만 여기에서 건강 안전 문제가 발생합니다.
초음파, 레이저 및 마이크로파 방사선을 사용하여 전기를 전송하는 기술도 개발되고 틈새 시장을 찾을 것입니다.
거대한 위성으로 궤도를 도는 태양 전지판다른 접근 방식이 필요하면 목표로 하는 전기 전송이 필요합니다. 여기에는 레이저와 전자레인지가 적합합니다. 현재 완벽한 솔루션은 없지만 장단점이 있는 다양한 옵션이 있습니다.
현재 최대 규모의 통신 장비 제조업체들이 무선 전자기 에너지 컨소시엄을 구성하여 무선에 대한 세계적인 표준을 만들겠다는 목표를 갖고 있습니다. 충전기, 전자기 유도 원리에 따라 작동합니다. 주요 제조업체 중 Sony, Samsung, Nokia, Motorola Mobility, LG Electronics, Huawei 및 HTC는 다양한 모델에서 QI 표준을 지원합니다. 곧 QI는 이러한 모든 장치에 대한 통합 표준이 될 것입니다. 덕분에 카페, 교통 허브 및 기타 공공 장소에 기기용 무선 충전 구역을 만드는 것이 가능해졌습니다.

애플리케이션

전자레인지 헬리콥터. 헬리콥터 모델에는 렉테나가 있으며 높이가 15m까지 올라갔습니다.
무선 전기는 전동 칫솔에 전원을 공급하는 데 사용됩니다. 칫솔하우징은 완전히 밀봉되어 있으며 감전을 방지하는 커넥터가 없습니다.
레이저를 사용하여 항공기에 동력을 공급합니다.
무선 충전 시스템이 현재 판매 중입니다. 모바일 장치매일 사용할 수 있는 것. 그들은 전자기 유도를 기반으로 작동합니다.
범용 충전 패드. 그들은 에너지를 제공합니다 대부분의일반 휴대폰을 포함하여 무선 충전 모듈이 탑재되지 않은 인기 스마트폰 모델입니다. 충전 패드 자체 외에도 장치용 수신기 케이스를 구입해야 합니다. USB 포트를 통해 스마트폰에 연결하고 이를 통해 충전합니다.
현재 QI 표준을 지원하는 최대 5와트의 장치가 150개 이상 세계 시장에서 판매되고 있습니다. 장비는 미래에 나타날 것입니다 중간 전력최대 120와트.