Төртүнчү муундагы абадан коргонуу статьясына комментарий берип, чакан жана өтө кичине учкучсуз учуучу аппараттардын (ЗВА) дистанциялык зымсыз электр энергиясы менен камсыздоо маселеси боюнча TOP2 менен "кагылышуу", ошондой эле темада: учкучсуз учуучу аппараттардын алгоритми (агенттер) жана абадан коргонуунун келечеги "4-муун". Билимим боюнча зымсыз электр энергиясын берүү маселесин баса белгилөөгө аракет кылам. Үйрөнүү алгоритми (агенттер түшүнүгү) жана учурдагы абадан коргонуу системаларынын мүмкүн болгон эффективдүүлүгү, жалпысынан алганда, өзүнчө макаланын темасы.
Электрди зымдарсыз берүү - электрдик схемада өткөргүч элементтерди колдонбостон электр энергиясын берүү ыкмасы.
19 -кылымдын аягында электр лампочкасын жаркыратуу үчүн колдонулушу мүмкүн экендигинин ачылышы, электр энергиясын өткөрүүнүн эң жакшы жолун табуу үчүн изилдөө жарылуусун жаратты.
Энергияны зымсыз берүү 20 -кылымдын башында да активдүү түрдө изилденип, илимпоздор энергияны зымсыз өткөрүүнүн ар кандай жолдорун издөөгө чоң көңүл бурушкан. Изилдөөнүн максаты жөнөкөй эле - ал жердеги түзмөктөр аркылуу алыстан табылышы үчүн бир жерде электр талаасын түзүү. Ошол эле учурда, чыңалууну аныктоо үчүн өтө сезгич сенсорлорго гана эмес, энергияны олуттуу керектөөчүлөргө да алыстан энергия берүү аракети көрүлгөн. Ошентип, 1904 -жылы St. Луис Дүйнөлүк Жарманкеси кубаттуулугу 0,1 аттын күчүнө ээ болгон учак кыймылдаткычын ийгиликтүү учурганы үчүн сыйлыкка татыктуу болгон. 30 м аралыкта жүргүзүлөт.
"Электр энергиясынын" гурусу көптөргө белгилүү (Уильям Стержон, Майкл Фарадей, Николас Жозеф Каллан, Джеймс Клерк Максвел, Генрих Герц, Махлон Ломас ж. Б.), Бирок япон изилдөөчүсү Хидетсугу Яги өзүнүн иштелип чыккан антеннасын колдонгонун аз адамдар билишет. энергияны берүү үчүн. 1926 -жылы февралда ал Ягинин антеннасынын түзүлүшүн жана методун сүрөттөгөн изилдөөлөрүнүн жыйынтыктарын жарыялаган.
1930-1941-жылдары СССРде өтө олуттуу иштер жана долбоорлор жүргүзүлгөн. жана параллель Дриттес Рейхте.
Албетте, негизинен аскердик максаттар үчүн: душмандын жумушчу күчүн талкалоо, аскердик жана өндүрүштүк инфраструктураны талкалоо ж. СССРде металл конструкцияларынын жана буюмдарынын үстүнкү коррозиясын болтурбоо үчүн микротолкундуу радиацияны колдонуу боюнча да олуттуу иштер жүргүзүлгөн. Бирок бул бир топ убакытты талап кылган өзүнчө окуя: кайра чаң баскан чердакка же бирдей чаңдуу подвалга чыгууга туура келет.
Өткөн кылымдын эң ири орусиялык физиктеринин бири, Нобель сыйлыгынын лауреаты, академик Петр Леонидович Капица өзүнүн чыгармачылык өмүр баянынын бир бөлүгүн микротолкундуу термелүүлөрдү жана толкундарды колдонуу перспективаларын изилдөөгө арнаган.
1962 -жылы өзүнүн монографиясынын кириш сөзүндө мындай деп жазган:
ХХ кылымда ишке ашырылган фантастикалык техникалык идеялардын узун тизмегинин ичинен электр энергиясын зымсыз өткөрүү кыялы гана ишке ашпай кала берди. Илимий фантастикалык романдардагы энергетикалык нурлардын деталдуу сүрөттөлүшү инженерлерди ачык муктаждыктары жана ишке ашыруунун практикалык татаалдыгы менен кызыктырган.
Бирок абал бара -бара жакшы жакка өзгөрө баштады.
1964-жылы микротолкундуу электроника боюнча адис Уильям К. Браун микротолкундуу нурдун энергиясын түз агым түрүндө кабыл алууга жана колдонууга жөндөмдүү болгон аппаратты (вертолеттун моделин) сынаган. жогорку натыйжалуу Schottky диоддору менен жүктөлгөн …
Ошондой эле 1964 -жылы, William C. Браун CBS телеканалынын Walter Cronkite News телеканалында микротолкундуу эмитент менен иштеген вертолеттун моделин көрсөттү.
Негизи, бул окуя жана бул технология TopWar ичинде эң кызыктуусу (төмөндө "күнүмдүк жашоо" жана энергия жөнүндө бир аз сөз болот). Зымсыз иштөөчү микротолкундуу учуу тарыхы жана эксперименттери (тасма англис тилинде, бирок баары жетишерлик ачык)
1976 -жылы эле Уильям Браун 30 кВт кубаттуулуктагы микротолкундуу нурду 1,6 км аралыкка 80%ашкан эффективдүүлүк менен өткөргөн.
Тесттер лабораторияда жүргүзүлүп, Raytheon Co.
Эмне Raytheon атактуу кылган жана бул компаниянын негизги кызыгуусун, менимче, аны белгилөөгө татыктуу эмес? Ооба, эгер кимдир бирөө билбесе, Raytheon тарыхый хронологиясын караңыз:
Жетилген жыйынтыктар жөнүндө бул жерден окуңуз (англис жана RIS форматында, BibTex жана RefWorks Direct Export):
→ Микротолкундуу электр энергиясын берүү - IOSR журналдары
→ Микротолкундуу толкундуу вертолет. William C. Brown. Raytheon компаниясы.
1968-жылы америкалык космостук изилдөөчү Питер Э. Глазер чоң күн батареяларын геостационардык орбитага жайгаштырууну жана алар чыгарган энергияны (5-10 ГВт деңгээлинде) жакшы багытталган микротолкундуу нур менен Жердин бетине өткөрүүнү сунуштаган. андан кийин аны техникалык жыштыктагы түз же алмашма токтун энергиясына айландырыңыз жана керектөөчүлөргө таратыңыз.
Мындай схема геостационардык орбитада болгон күн радиациясынын интенсивдүү агымын колдонууга мүмкүндүк берди (~ 1, 4 кВт / кв. М.), жана алынган энергияны күндүн убактысына карабай үзгүлтүксүз Жердин бетине өткөрүп берүү. аба ырайы шарттары. Экватордук тегиздиктин 23,5 градус бурчу бар эклиптикалык тегиздикке табигый эңкейишинен улам, геостационардык орбитада жайгашкан спутник жазгы күндөргө жакын кыска убакытты кошпогондо, дээрлик күн нурунун агымы менен жарыктандырылат. жана күзгү түн менен түн, бул спутник Жердин көлөкөсүнө түшкөндө. Бул убакыт аралыгын так болжолдоого болот жана жалпысынан алар жылдын жалпы узундугунун 1% ашпайт.
Микротолкундуу нурдун электромагниттик термелүүлөрүнүн жыштыгы өндүрүштө, илимий изилдөөлөрдө жана медицинада колдонуу үчүн бөлүнгөн диапазондорго дал келиши керек. Эгерде бул жыштык 2,45 ГГцке барабар болсо, анда метеорологиялык шарттар, анын ичинде коюу булуттар жана катуу жаан -чачындар энергияны өткөрүүнүн эффективдүүлүгүнө дээрлик таасир этпейт. 5.8 ГГц диапазону кызыктыруучу, анткени ал берүүчү жана кабыл алуучу антенналардын көлөмүн азайтууга мүмкүндүк берет. Бирок, бул жердеги метеорологиялык шарттардын таасири буга чейин кошумча изилдөөнү талап кылат.
Микротолкундуу электрониканын учурдагы өнүгүү деңгээли геостационардык орбитадан микротолкундуу нур аркылуу Жердин бетине энергияны өткөрүүнүн эффективдүүлүгүнүн бир кыйла жогору мааниси жөнүндө айтууга мүмкүндүк берет - болжол менен 70% ÷ 75%. Бул учурда, берүүчү антеннанын диаметри, адатта, 1 кмге барабар болуп тандалат, ал эми жердик ректеннанын өлчөмү 35 градус кеңдик үчүн 10 км x 13 км. Чыгуу кубаттуулугу 5 ГВт болгон SCES өткөргүч антеннанын борборунда 23 кВт / м2, кабыл алуучу антеннанын борборунда - 230 Вт / м2 нурлануучу тыгыздыкка ээ.
SCESтин антеннасы үчүн катуу жана вакуумдук микротолкундуу генераторлордун ар кандай түрлөрү изилденген. Уильям Браун, атап айтканда, микротолкундуу мештерге арналган, өнөр жай тарабынан жакшы иштелип чыккан магнетрондор, эгерде алардын ар бири өзүнүн терс фазалуу кайтарым схемасы менен жабдылган болсо, SCESтин антенна массивдерин өткөрүүдө да колдонулаарын көрсөттү. тышкы синхрондоштуруу сигналы (Magnetron Directional Amplifier - MDA деп аталат).
Ректенна - бул абдан эффективдүү кабыл алуу жана конвертациялоо системасы, бирок диоддордун төмөнкү чыңалуусу жана аларды сериялык алмаштырууга болгон муктаждык кар көчкүсүнүн бузулушуна алып келиши мүмкүн. Циклотрон энергиясын алмаштыргыч негизинен бул көйгөйдү жок кыла алат.
SCESтин берүүчү антеннасы тешилген толкун өткөргүчтөрдүн негизинде кайра кайра чыгаруучу активдүү антенна массиви болушу мүмкүн. Анын орой багыты механикалык түрдө жүзөгө ашырылат; микротолкундуу нурдун так жетектөөсү үчүн пилоттук сигнал колдонулат, кабыл алуучу рентеннанын борборунан чыгарылат жана өткөргүч антеннанын бетине тиешелүү сенсорлор тармагы аркылуу анализделет.
1965 -жылдан 1975 -жылга чейин Билл Браун жетектеген илимий программа ийгиликтүү аяктап, натыйжалуулугу 84%болгон 1 милден ашык аралыкка 30 кВт кубаттуулукту берүү жөндөмүн көрсөткөн.
1978-1979-жылдары Америка Кошмо Штаттарында Энергетика Департаментинин (DOE) жана НАСАнын (NASA) жетекчилиги астында SCESтин келечегин аныктоого багытталган биринчи мамлекеттик изилдөө программасы ишке ашырылган.
1995-1997-жылдары НАСА кайрадан ошол мезгилдин технологиялык прогрессине таянып, SCESтин келечегин талкуулоого кайтып келди.
Изилдөө 1999-2000-жылдары улантылган (Space Solar Power (SSP) Strategic Research & Technology Program).
SCES тармагындагы эң активдүү жана системалуу изилдөө Япония тарабынан жүргүзүлгөн. 1981 -жылы профессорлор М. Нагатомо (Макото Нагатомо) менен С. Сасакинин (Сусуму Сасаки) жетекчилиги астында Япониянын Космостук Изилдөө Институту 10 МВт кубаттуулуктагы SCES прототибин иштеп чыгуу боюнча изилдөөлөрдү баштаган. учурулган учуруучу унааларды колдонуу менен түзүлөт. Мындай прототипти түзүү технологиялык тажрыйбаны топтоого мүмкүндүк берет жана коммерциялык системалардын калыптанышына негиз даярдайт.
Долбоор SKES2000 (SPS2000) деп аталып, дүйнөнүн көптөгөн өлкөлөрүндө таанылган.
WiTricity жана WiTricity корпорациясы ушундайча төрөлгөн.
2007 -жылдын июнунда Марин Солжачич жана Массачусетс технология институтунун бир нече кызматкерлери 60 Вт лампа 2 м аралыкта жайгашкан булактан алынган, эффективдүүлүгү 40%болгон системанын өнүгүшүн жарыялашкан.
Ойлоп табуунун авторлорунун айтымында, бул кошулган микросхемалардын "таза" резонансы эмес жана индуктивдүү кошулуусу бар Тесла трансформатору эмес. Бүгүнкү күндө энергияны берүү радиусу эки метрден бир аз көбүрөөк, келечекте - 5-7 метрге чейин.
Жалпысынан алганда, илимпоздор принципиалдуу түрдө эки схеманы сынашты.
Окшош технологиялар башка фирмалар тарабынан кызуу иштелип чыгууда: Intel өзүнүн WREL технологиясын 75%га чейин электр энергиясын берүү эффективдүүлүгү менен көрсөттү. 2009 -жылы Sony тармакка туташпай туруп, сыналгынын ишин көрсөткөн. Бир гана жагдай кооптондурат: берүү ыкмасына жана техникалык өзгөрүүлөргө карабастан, жайлардагы энергия тыгыздыгы жана талаа күчү бир нече ондогон ватт кубаттуулуктагы приборлорду иштетүү үчүн жетишерлик жогору болушу керек. Иштеп чыгуучулардын өздөрүнүн айтымында, мындай системалардын адамга тийгизген таасири тууралуу маалымат азырынча жок. Акыркы кездеги көрүнүштү жана электр энергиясын берүүчү түзүлүштөрдү ишке ашыруунун ар кандай ыкмаларын эске алганда, мындай изилдөөлөр дагы эле алдыда жана жыйынтыктар жакын арада пайда болбойт. Жана биз алардын терс таасирин кыйыр түрдө гана баалай алабыз. Таракандар сыяктуу биздин үйлөрдөн дагы бир нерсе жоголот.
2010 -жылы кытай тиричилик техникасын чыгаруучу Haier Group өзүнүн уникалдуу продукциясын CES 2010до, профессор Марина Солячичтин зымсыз электр энергиясын берүү жана зымсыз үйдүн санариптик интерфейси (WHDI) боюнча жүргүзгөн изилдөөлөрүнө негизделген толук зымсыз ЖК сыналгысы менен тааныштырды.
2012-2015-жылдары. Вашингтон университетинин инженерлери Wi-Fiны көчмө түзмөктөрдү кубаттоо жана гаджеттерди кубаттоо үчүн энергия булагы катары колдонууга мүмкүндүк берген технологияны иштеп чыгышты. Технология популярдуу Science журналы тарабынан 2015 -жылдын эң мыкты инновацияларынын бири катары таанылган. Зымсыз технологиянын бардык жерде болушу өзүн революция кылды. Эми кезек Вашингтондун университетинин иштеп чыгуучулары PoWiFi (Power Over WiFi үчүн) деп атаган аба аркылуу зымсыз электр энергиясын берүү кезеги болду.
Сыноо этабында изилдөөчүлөр кичинекей кубаттуулуктагы литий-ион жана никель металл гидриддик батареяларды ийгиликтүү кубаттай алышты. Asus RT-AC68U роутерин жана андан 8,5 метр аралыкта жайгашкан бир нече сенсорлорду колдонуу. Бул сенсорлор электромагниттик толкундун энергиясын 1, 8ден 2, 4 вольттун чыңалуусу менен түз токко айландырат, алар микроконтроллерлерди жана сенсордук системаларды иштетүү үчүн зарыл. Технологиянын өзгөчөлүгү - бул учурда жумушчу сигналдын сапаты начарлабайт. Сиз жөн гана роутерди жаңыртууңуз керек жана аны адаттагыдай эле колдонсоңуз болот, плюс аз кубаттуулуктагы түзмөктөргө энергия берет. Демонстрациялардын биринде, роутерден 5 метрден ашык аралыкта жайгашкан, кичинекей, төмөнкү чечимдеги жашыруун байкоочу камера ийгиликтүү иштетилди. Андан кийин Jawbone Up24 фитнес трекерине 41%айып коюлган, ал 2,5 саатка созулган.
Эмне үчүн бул процесстер тармактык байланыш каналынын сапатына терс таасирин тийгизбейт деген татаал суроолорго, иштеп чыгуучулар, бул жаркыраган роутер энергия пакеттерин жумуш учурунда бош эмес маалымат берүү каналдары аркылуу жөнөткөндүктөн мүмкүн болот деп жооп беришти. Алар мындай чечимге унчукпоо мезгилинде энергия системадан жөн эле агып кетээрин жана чындыгында ал кубаты аз түзмөктөргө багытталышы мүмкүн экенин түшүнгөндө келишкен.
Келечекте, PoWiFi технологиясы тиричилик техникасына жана аскердик жабдууларга орнотулган күч датчиктерине, аларды зымсыз башкарууга жана алыстан кубаттоо / кайра заряддоого кызмат кылышы мүмкүн.
Учкучсуз башкаруу аппараты үчүн энергияны берүү актуалдуу (сыягы, буга чейин PoWiMax технологиясын колдонуп же учак ташуучу аба радарынан):
Идея абдан кызыктыруучу көрүнөт. Учуунун 20-30 мүнөтүнүн ордуна:
→ LOCUST - Деңиз флотунун дрондору
→ АКШда Perdix микродронунун "үймөгү" сыналды
→ Intel Леди Гаганын биринчи жарымында дронсуз шоу өткөрдү - Intel® Aero Platform for UAV
зымсыз технологияларды колдонуу менен дрондорду кубаттоо менен 40-80 мүнөткө ээ болуңуз.
Мен түшүндүрүп берейин:
-м / ж дрондорду алмаштыруу дагы эле зарыл (үймөк алгоритми);
-м / ж дрондорду жана учактарды (жатын) алмаштыруу да зарыл (башкаруу борбору, BZди коррекциялоо, кайра топтоо, жок кылуу боюнча команда, "достук оттун" алдын алуу, чалгындоо маалыматын берүү жана курал колдонууга буйрук берүү).
Учкучсуз башкаруучу аппараттар үчүн, тескери квадрат мыйзамынын терс таасири (изотроптук чыгаруучу антенна) антенна нурунун туурасы менен нурлануу моделин жарым-жартылай "компенсациялайт":
Бул уюлдук байланыш эмес, мында клетка акыркы элементтерге 360 ° байланышты камсыздашы керек.
Келгиле, бул вариацияны айталы:
Ташуучу учак (Perdix үчүн) бул F-18 (азыр) AN / APG-65 радарына ээ:
же келечекте AN / APG-79 AESA болот:
Бул Perdix Micro-Dronesтун активдүү жашоосун азыркы 20 мүнөттөн бир саатка, балким андан да көпкө узартуу үчүн жетиштүү. Кыязы, Perdix Middle пилотсуз учагы колдонулат, ал истребителдин радарынан жетиштүү аралыкта нурланат жана ал өз кезегинде Perdix Micro- дун бир туугандары үчүн энергияны "бөлүштүрүүнү" ишке ашырат. PoWiFi / PoWiMax аркылуу дрондор, алар менен бир убакта маалымат алмашуу (учуу жана аэробатика, максаттуу милдеттер, топторду координациялоо).
Вартогдун кол салуу доору артта калдыбы?
Балким, жакында ал уюлдук телефондорду жана Wi-Fi, Wi-Max же 5G диапазонунда турган башка мобилдик түзмөктөрдү-метродо, поездде, учакта, сейил бакта сейилдеп / чуркап жүргөндө зарядга келет?
Кийинки сөз: Күнүмдүк жашоого көптөгөн электромагниттик микротолкундуу эмитенттердин кеңири жайылышынан 10-20 жыл өткөндөн кийин (уюлдук телефондор, микротолкундар, компьютерлер, WiFi, Blu шаймандары ж. Эми таракан зоопаркта гана кездешүүчү курт -кумурска. Алар мурда жакшы көргөн үйлөрүнөн күтүүсүздөн жок болуп кетишти.
COCKROACHES KARL ™!
Бул желмогуздар, "радиого туруктуу организмдердин" тизмесинин лидерлери уялбай багынышты!
шилтеме
Кезекте ким турат?
Эскертүү: Кадимки WiMAX базалык станциясы энергияны болжол менен +43 дБм (20 Вт) өткөрөт, ал эми мобилдик станция адатта +23 дБм (200 мВт) өткөрөт.
Кээ бир өлкөлөрдөгү санитардык-турак жай зонасында уюлдук байланыштын базалык станцияларынын (900 жана 1800 МГц, бардык булактардан алынган жалпы деңгээл) радиациясынын жол берилген деңгээли кескин айырмаланат:
FULL CHAOS
Медицина суроого так жооп бере элек: мобилдик / WiFi зыяндуубу жана канчалык деңгээлде? Ал эми микротолкундуу технологиялар аркылуу зымсыз электр энергиясын берүү жөнүндө эмне айтууга болот?
Бул жерде кубаттуулук ватт жана миля эмес, бирок кВт …
Шилтемелер, колдонулган документтер, сүрөттөр жана видеолор:
"(РАДИО ЭЛЕКТРОНИКА ЖУРНАЛЫ!" N 12, 2007 (КОСМОСТОН ЭЛЕКТР ЭНЕРГИЯСЫ - КҮН КОСМОС ЭНЕРГЕТИКАЛАРЫ, В. А. Банке)
"Микротолкундуу электроника - космостук энергиядагы перспективалар" В. Банке, т.и.д.
www.nasa.gov
www. whdi.org
www.defense.gov
www.witricity.com
www.ru.pinterest.com
www. raytheon.com
www. ausairpower.net
www. wikipedia.org
www.slideshare.net
www.homes.cs.washington.edu
www.dailywireless.org
www.digimedia.ru
www. powercoup.by
www.researchgate.net
www. proelectro.info
www.youtube.com
