העברת כוח אלחוטית היא תהליך בו אנרגיה חשמלית מועברת ממערכת אחת למערכת אחרת באמצעות גלים אלקטרומגנטיים ללא שימוש בחוטים או במגע פיזי כלשהו.

בפוסט זה אנו דנים בנוגע לאופן בו עובדת העברת חשמל אלחוטית עובדת או העברת חשמל דרך אוויר ללא שימוש בחוטים.

אולי כבר נתקלת בטכנולוגיה זו ואולי עברת רבות תיאוריות קשורות באינטרנט.

למרות שהאינטרנט עשוי להיות מלא במאמרים כאלה המסבירים את הרעיון עם דוגמאות וסרטונים, הקורא אינו מצליח להבין בעיקר את עקרון הליבה השולט בטכנולוגיה ואת סיכויי העתיד שלה.

כיצד עובדת העברת חשמל אלחוטית

במאמר זה ננסה בערך לקבל מושג לגבי האופן שבו העברת חשמל אלחוטית מתרחשת או עובדת או מתבצעת הולכה ומדוע הרעיון כל כך קשה ליישום למרחקים גדולים.

הדוגמה הנפוצה והקלאסית ביותר להעברת חשמל אלחוטית היא טכנולוגיית הרדיו והטלוויזיה הישנה שלנו שעובדת על ידי שליחת גלי חשמל (RF) מנקודה אחת לשנייה ללא כבלים, להעברת הנתונים המיועדת.

הקושי

עם זאת החיסרון מאחורי טכנולוגיה זו הוא שהיא אינה מסוגלת להעביר את הגלים עם זרם גבוה כך שהכוח המועבר הופך להיות משמעותי ושימושי בצד המקבל לצורך הנעת עומס חשמלי פוטנציאלי.

בעיה זו הופכת לקשה מכיוון שהתנגדות האוויר יכולה להיות בטווח של מיליוני מגה אוהם ולכן קשה מאוד לחתוך אותה.

טרחה נוספת שמקשה עוד יותר על ההעברה למרחקים ארוכים היא היתכנות המיקוד של הכוח ליעד.

אם מותר לזרם המשודר להתפזר בזווית רחבה, יתכן שמקלט היעד לא יוכל לקבל את הכוח הנשלח, ואולי ירכוש רק חלק ממנו, מה שהופך את הפעולה ליעילה ביותר.

עם זאת, העברת חשמל למרחקים קצרים ללא חוטים נראית קלה בהרבה והיא יושמה בהצלחה על ידי רבים, פשוט משום שמרחקים קצרים האילוצים שנדונו לעיל לעולם לא יהפכו לבעיה.

עבור העברת חשמל אלחוטית למרחק קצר, התנגדות האוויר בה נתקלת קטנה בהרבה, בטווח של כמה מגה אוהם (או אפילו פחות תלוי ברמת הקרבה), וההעברה הופכת ליתכנה ביעילות למדי עם שילוב זרם גבוה ו תדר גבוה.

השגת טווח אופטימלי

על מנת להשיג יעילות אופטימלית למרחק הנוכחי, תדר ההעברה הופך לפרמטר החשוב ביותר בפעולה.

תדרים גבוהים יותר מאפשרים לכסות מרחקים גדולים יותר בצורה יעילה יותר, ולכן זהו אלמנט אחד שיש לעקוב אחריו תוך כדי מתכנן מכשיר העברת חשמל אלחוטי.

פרמטר נוסף המסייע להעברה קלה יותר הוא רמת המתח, מתח גבוה יותר מאפשר לערב זרם נמוך יותר ושמירה על התקן קומפקטי.

“למה משמשים שנאי הגברת מדרגה ”

בואו ננסה להבין את הרעיון באמצעות מעגל פשוט:

מערך המעגלים

רשימת חלקים

R1 = 10 אוהם
L1 = 9-0-9 סיבובים, כלומר 18 סיבובים עם ברז מרכזי באמצעות חוט נחושת סופר אמייל 30 SWG.
L2 = 18 סיבובים באמצעות חוט נחושת סופר אמייל של SWG.
T1 = 2N2222
D1 ---- D4 = 1N4007
C1 = 100uF / 25V
3V = 2 תאי AAA 1.5V בסדרה

התמונה שלמעלה מציגה מעגל העברת חשמל אלחוטי ישר המורכב משלב המשדר משמאל ושלב המקלט בצד ימין של העיצוב.

ניתן לראות את שני השלבים מופרדים עם פער אוויר משמעותי להעברת החשמל המיועדת.

איך זה עובד

שלב משדר הכוח נראה כמו מעגל מתנד שנעשה באמצעות מעגל רשת משוב על פני טרנזיסטור NPN ומשרן.

כן זה נכון שהמשדר אכן הוא שלב מתנד שעובד בצורה דחיפה-משיכה להנעת זרם בתדירות גבוהה פועמת בסליל המשויך (L1).

זרם התדרים הגבוה המושרה מפתח כמות מתאימה של גלים אלקטרומגנטיים סביב הסליל.

בהיותו בתדירות גבוהה השדה האלקטרומגנטי הזה מסוגל להיקרע דרך פער האוויר סביבו ולהושיט יד למרחק המותר בהתאם לדירוג הנוכחי שלו.

ניתן לראות את שלב המקלט המורכב ממשרן L2 משלים בלבד שדי דומה ל- L1, אשר תפקידו היחיד הוא לקבל את הגלים האלקטרומגנטיים המשודרים ולהמיר אותו בחזרה להפרש פוטנציאלי או לחשמל אם כי ברמת הספק נמוכה יותר בגלל ההעברה המעורבת. הפסדים דרך האוויר.

הגלים האלקטרומגנטיים הנוצרים מ- L1 מוקרנים מסביב, ו- L2 שנמצא אי שם בקו נפגע מגלי ה- EM האלה. כשזה קורה, האלקטרונים שבתוך חוטי L2 נאלצים להתנדנד באותו קצב כמו גלי ה- EM, מה שלבסוף גורם גם לחשמל המושרה על פני L2.

החשמל מתוקן ומסונן כראוי על ידי מיישר הגשר המחובר ו- C1 המהווים פלט DC שווה ערך על גבי מסופי הפלט המוצגים.

למעשה, אם אנו רואים בקפידה את עקרון העבודה של העברת חשמל אלחוטית אנו מגלים שזה דבר חדש מלבד טכנולוגיית השנאים העתיקה שלנו שאנו משתמשים בה בדרך כלל בספקי הכוח שלנו, ביחידות ה- SMPS וכו '.

“מהו מיקרופון אלקטרט ”

ההבדל היחיד הוא היעדר הליבה שבדרך כלל אנו מוצאים בשנאי אספקת החשמל הרגילים שלנו. הליבה עוזרת למקסם (לרכז) את תהליך העברת הכוח ולהכניס הפסדים מינימליים אשר בתורם מגדילים את היעילות במידה רבה

בחירת ליבת משרן

הליבה מאפשרת גם להשתמש בתדרים נמוכים יחסית לתהליך, לדייק סביב 50 עד 100 הרץ עבור שנאי ליבת ברזל ואילו בתוך 100 קילוהרץ עבור שנאי ליבת פריט.

עם זאת במאמר המוצע שלנו לגבי האופן שבו פונקציות העברת חשמל אלחוטיות פועלות, מכיוון ששני הסעיפים צריכים להיות מרוחקים זה מזה לחלוטין, השימוש בליבה אינו בא בחשבון, והמערכת נאלצת לעבוד ללא נוחות של ליבה מסייעת.

ללא ליבה הופך להיות חיוני כי נעשה שימוש בתדר גבוה יחסית וגם בזרם גבוה יותר, כך שההעברה מסוגלת להתחיל, אשר עשויה להיות תלויה ישירות במרחק בין השידור לשלבים המקבלים.