Бесплатное электричество своими руками в домашних условиях
Получение бесплатного электричества собственными руками: способы и видео
Нынешнее общество не мыслит себя без конкретных достижений науки, среди них электричество особенное занимает место. Фактически во всех сферах нашей жизни есть эта дивная и значимая энергия. Но как она добывается, знают далеко не многие. А тем более — можно ли получить бесплатное электричество собственными руками. Видео, которого множество на просторах всемирной сети, варианты мастеров и научные данные говорят, что это вполне возможно.
Реальность бесплатной электрической энергии
Каждый нет-нет да думает не только об экономии, но и о чём-нибудь бесплатном. Люди вообще любят что-нибудь получить на халяву. Но ключевой вопрос на данный период времени, можно ли получить бесплатно электрическую энергию. Ведь если думать глобально, то скольким приходится человечеству жертвовать, дабы получить лишний киловатт электричества.
А ведь природа не любит столь ожесточённого обращения с собой и всегда напоминает, что необходимо быть осторожнее, дабы остаться в живых человеческому виду.
В погоне за прибылью человек не очень думает о пользе для внешней среды и уж совсем забывает об экологически чистых источниках энергии. А их есть довольно, чтобы поменять нынешнее положение вещей в хорошую сторону. Ведь применяя халявную энергию, которую без труда можно поменять в электричество, последнее может стать для человека бесплатным. Ну, или практически бесплатным.
И разглядывая, как получить электричество дома, сразу всплывают в памяти очень простые и доступные способы. Хотя для их выполнения и понадобятся некоторые средства, в результате само электричество не будет стоить клиенту ни копейки. Причём подобных вариантов не один, и не два, что дает возможность подобрать самый лучший в определенных условиях способ добычи бесплатной электрической энергии.
Добыча электричества из земли
Так уж выходит, что если знать хотя бы чуть-чуть строение почвы и основы электрики, понять можно, как получить электрическую энергию из самой земли-матушки.
А дело всё в том, что почва в собственной структуре соединяет твёрдую, жидкую и газообразную среду. И собственно это нужно для успешного извлечения электричества, так как дает возможность найти разница потенциалов, что в результате и приводит к успешному результату.
Аналогичным образом, почва считается своего рода электростанцией, в которой регулярно находится электричество. А если взять во внимание тот момент, что через заземления ток истекает в землю и там сосредотачивается, то обходить стороной такую возможность просто кощунственно.
Применяя такие же знания, умельцы, в основном, любят получать электричество из земли тремя способами:
- Нулевой провод — нагрузка — почва.
- Цинковый и медный электрод.
- Потенциал между крышей и землёй.
Необходимо рассмотреть любой из способов более детально, чтобы лучше стало ясно, о чём речь.
Нулевой провод — нагрузка — почва: под собой предполагает применение 3-го проводника, который соединяет заземлённый проводник и нулевой контакт, что дает возможность получить ток напряжением 10?20 вольт.
А этого абсолютно хватит для подсоединения ряда лампочек. Правда если чуть-чуть провести эксперимент, то можно получить и куда большее напряжение.
Цинковый и медный электрод применяют для добычи электричества из грунта в изолированном пространстве. В такой почве ничего не будет расти, так как она перенасыщена солями. Берётся цинковый или металлический прут и ставится в землю. А еще берут подобный прут из меди и тоже вставляют в грунт на маленьком расстоянии.
В результате почва будет исполнять роль электролита, а стержни образовывают разницу потенциалов. Как итог, цинковый прут будет негативным электродом, а медный — позитивным. А такая система будет выдавать всего около 3 вольт. Но снова же, если чуть-чуть поколдовать со схемой, то действительно можно полученное напряжение хорошо сделать больше.
Потенциал между крышей и землёй в те же 3 вольта можно «словить», если крыша будет металлической, а в земля установить ферритовые пластины. Если наращивать размер пластин или расстояние между ними и крышей, то значение напряжения можно сделать больше.
Довольно удивительно, но фабричных устройств для получения электричества из земли из-за чего то нет. Но сделать самостоятельно любой из вариантов можно даже без каких-нибудь особенных расходов. Это, естественно, отлично.
Но необходимо учесть, что электричество довольно страшно, благодаря этому любые работы лучше проводить одновременно со специалистом. Или призвать подобного при запуске системы.
Электроток из воздуха
Вот уж мечта большинства получать халявное электричество собственными руками из воздуха. Но как оказывается, не все так просто. Хотя есть очень много вариантов получить электричество из внешней среды, выполнить это не всегда легко. И несколько вариантов, которые нужно знать:
Электрический потенциал способен собираться, благодаря этому придуманы грозовые батареи, которые такую способность применяют.
- Отлично многим известны ветряные генераторы способны силу ветра преобразовывать в электричество.
- Применение ионизатора.
- Практически неизвестный генератор тороидального электричества, придуманый Стивеном Марком.
- Бестопливный энергоисточник Капанадзе.
Ветряные генераторы удачно применяются во многих государствах. Есть целые поля, заставленные такими вентиляторами. Такие системы способны обеспечить электроэнергией даже завод. Но есть достаточно существенный минус — из-за непредсказуемости ветра нереально с твердостью сказать, сколько будет выработано и сколько накоплено электрической энергии, что вызывает конкретные трудности.
Грозовые батареи названы так благодаря тому, что способны собирать потенциал из электрических токов в газах, а просто из молний. Не обращая внимания на видимую результативность, подобные конструкции сложно предсказуемы, как и сами молнии. Да и создать своими силами аналогичную конструкцию скорее страшно, чем тяжело. Потому что они привлекают молнии до 2000 вольт, что смертельно страшно.
Тороидальный генератор С. Марка, устройство, которое действительно можно собрать дома, оно может питать много оборудования для дома. Состоит оно из трёх катушек, которые образовывают резонансные частоты и магнитные вихри, что дает возможность возникать переменному току.
Генератор Капанадзе придуман грузинским изобретателем на основе преобразователя электрической энергии Тесла. Это прекрасный пример последних достижений науки и техники, когда для запуска нужно только присоединить аккумулятор, после этого получившийся импульс заставляет работать генератор и делать электричество в прямом смысле из воздуха. К несчастью, данное открытие не разглашается, благодаря этому каких-нибудь схем нет.
Солнце как энергетический источник
Как же можно обделить вниманием столь мощный энергоисточник, как солнце. И, естественно, многие слыхали о возможности получать электричество от фотоэлектрических панелей. Кроме того, кто-то даже пользовался калькуляторами и другой очень маленькой электроникой на солнечных батарейках. Но вопрос стоит про то, можно ли аналогичным образом обеспечить электроэнергией дом.
Если взглянуть на опыт европейских поклонников дармовщинки, то аналогичная задумка вполне себе реализуема. Правда, на сами фотоэлектрические панели нужно будет истратить большие средства. Но полученная экономия вполне окупит все расходы с избытком.
Стоит еще сказать, что это экологично и безопасно как для человека, так же и для внешней среды. Фотоэлектрические панели дают возможность высчитать кол-во энергии, которое можно получить, а еще этого абсолютно хватит для оснащения электротоком всего, даже большого, дома.
Хотя ряд минусов всё-таки есть. Работа аналогичных батарей зависит от солнечных лучей, которое не всегда есть в необходимом количестве. Так, в зимнее время или в дождливый сезон могут появляться проблемы в работе.
В остальном это простой и эффектный источник неиссякаемой энергии.
Альтернативные и сомнительные способы
Многим известна история про незатейливого загородного жителя, которому будто бы получилось получить халявную электрическую энергию из пирамид. Данный человек говорит, что выстроенные им из фольги пирамиды и аккумулятор в качестве накопителя помогают освещать весь участок возле дома. Хотя смотрится это маловероятным.
Другое же дело, когда исследования ведут учёные мужи. Тут есть уже над чем подумать. Так, ведутся опыты по получению электричества из продуктов деятельности растений, которые проникают в грунт. Такие же опыты действительно можно проводить и дома. Тем более что получившийся ток не опасный для жизни.
Не во всех заграничных государствах, там, в которых есть вулканы, их энергию успешно применяют для добычи электрической энергии. Благодаря специализированным установкам работают целые заводы. Ведь полученная энергия меряется мегаваттами. Но очень примечательно то, что добыть электричество собственными руками аналогичным способом могут и рядовые граждане. Например, некоторые применяют тепловую энергию вулкана, которую очень легко трансформировать в электрическую.
Многие учёные бьются над поиском добычи других способов энергии. Начиная от применения процессов фотосинтеза и завершая энергиями Земли и солнечными ветрами. Потому что в век, когда электрическая энергия особенно популярна, это очень даже кстати. А имея интерес и определенные знания, любой может внести собственный взнос в изучение получения халявной энергии.
Online помощник домашнего умельца
Бесплатное электричество: способы получения собственными руками. Схемы, инструкции, фото и видео
Что такое альтернативная энергетика? Сегодняшний мир рекомендует способы создания бесплатного электричества. Как его выполнить собственными руками?
Короткое содержание публикации:
Замена
В 1901 году всем известный, талантливый учёный Николай Тесла сконструировал огромную башню Ворденклиф в Нью-Йорке. Компания JP Morgan взяла на себя материальную часть проекта. Тесла хотел реализовать бесплатную связь и снабдить человечество бесплатным электротоком. Морган же просто дожидался беспроводную международную связь.
Идея бесплатного электричества привела в ужас промышленные и материальные «Тузы». Желающих революций в мировой экономике не оказалось, все удерживались за сверхприбыли. Благодаря этому проект свернули.
Так что же выстроил Тесла? Как он собирался выполнить бесплатное электричество? В двадцать первом веке все большую поддержку получает идея альтернативной энергетики, работающей на иных источниках. Своеобразным оппонентом нефти, углю, газу тут выступают возобновляемые ресурсы Земли и прочих планет.
Из чего можно получить бесплатное электричество? Свет солнца, энергия ветра, земли, применение приливов и отливов, мускульная энергия тела человека могут поменять грядущее планеты. Уйдут в минувшее магистрали из труб, саркофаги реакторов. Многие государства смогут высвободить собственную экономику от надобности покупать дорогие источники электричества.
Поиску экологически чистых источников энергии, которые легко возобновляются, уделяют огромное внимание. В последние несколько десятков лет человечество волнуют проблемы чистоты экологии, экономности ресурсов.
Процедура
Немного ниже рассматриваются варианты получения бесплатного электричества.
Ветроэлектростанция. Голландия рекомендует выстроить ветряную ферму очень больших размеров в Северном море, и ненастоящий, оборудованный сопутствующим оборудованием остров, который возьмёт на себя роль энергетического хаба, распределяя электричество между 5 странами.
Саудовская Аравия предложила создать турбины в виде «бумажных змеев», и разместить их в воздухе, а не на земля. Несколько стран имеют свои поля с ветряными генераторами.
Электростанция работающая от солнца. В продаже имеется крыши, которые состоят из фотоэлектрических батарей, а еще панели из фотогальванического стекла, которыми можно декорировать фасадные стены домов. Американские учёные выпустили фотоэлектрические панели в форме прозрачных плиток, которыми можно остеклить окна, чтобы генерировать электричество для дома.
Грозовая батарея — накопитель энергии от разрядов в атмосфере. Молнии перенаправляются в электрическая сеть.
Тороидальный генератор TPU состоит из 3 катушек. Магнитный вихрь и резонансные частоты являются основой возникновения тока. Изобрёл его С.Марк.
Приливные электрические станции — работа зависит от приливов и отливов, положения Земли и Луны.
Тепловая электростанция — в качестве ресурса применяются высокотемпературные подземные воды.
Сила человеческих мускулов — люди также вырабатывают энергию во время движения, что можно применять.
Термоядерный синтез — процессом можно управлять. Синтезируются намного тяжёлее ядра из более лёгких. Способ не используется, так как очень опасен.
Сам себе специалист
Бесплатное электричество можно создать собственными руками. Есть большое количество способов, чтобы соорудить устройства, вырабатывающие энергию. Для этого необходимо лишь чуть-чуть знаний и способностей. К примеру:
Выполнить компонент Пельтье — пластина, термоэлектрический преобразователь. Тепло получают от горящего источника, охлаждение выполняется теплообменным аппаратом. Составляющие выполнены из неодинаковых металлов.
Соорудить генератор, собирающий радиоволны — парные конденсаторы, электролитические, плёночные, диоды небольшой мощности. Отделенный провод 15 м используют в роли антенны. Провод для заземления фиксируется к газовой, водопроводной трубе.
Соорудить термоэлектрический генератор- понадобятся стабилизатор электрического напряжения, корпус, охлаждающие отопительные приборы, термопаста, нагревающие пластины Пельтье.
Выстроить грозовую батарею — железная антенна и заземление. Потенциал скапливается между элементами устройства. Способ опасен, так как притягиваются молнии, чьё напряжение может достигать 2000 Вольт.
Гальванический способ — медный и металлический стержни ставятся в землю, на глубину 0,5 м, площадь между ними обрабатывают раствором с применением соли.
Среди обыкновенных, можно повстречать и довольно оригинальные способы получения электричества. В наше время идёт активная работа учёных всего мира по формированию альтернативной энергетики. Мир ищет возможности для более широкого её применения.
Немного ниже приводится короткий обзор оптимальных способов и идей:
Термический генератор — превращает энергию тепла в электрическую. Вмонтирован в варочные печи с плитой.
Пьезоэлектрический генератор — не прекращает работу на кинетической энергии. Внедряют в Танцплащадки, турникеты, тренажёры.
Наногенератор — применяется энергия колебаний тела человека во время движения. Процесс выделяется мгновенностью. Учёные работают над сочетанием работы наногенератора и фотоэлектрической панели.
Безтопливный генератор Капанадзе — не прекращает работу на постоянных магнитах в роторе и бифлярных катушках в статоре. Мощность 1-10 кВт. За основу взято одно из изобретений Н.Тесла, однако многие не верят в данный принцип. Ещё по одной из версий, натуральная процедура аппарата держится в огромном секрете.
Экспериментальные установки, которые работают на эфире — электро-магнитное поле. Пока ещё идут поиски, контролируются гипотезы, ведутся эксперименты.
Учёные высчитали, что природных запасов, используемых в сегодняшней энергетике, может хватить ещё на 60 лет. Разработками в этой области занимаются отличные умы. В Дании население пользуется ветровой энергетикой, составляющей 25%.
В нашей стране намечаются проекты, по применению восстанавливаемых источников в энергосистеме на 10%, а в Австралии на 8%. В Швейцарии большинство проголосовало за полный переход на альтернативную энергетику. Мир голосует за!
Бесплатное электричество: как получить переменный ток из земли и воздуха собственными руками
Поиски новых источников энергии регулярно ведутся в сегодняшней науке. Электричество возникающее в результате трения, присутствующее в воздухе, могло бы стать одним из них. Сейчас это оказалось настоящей реальностью.
Известны два способа: ветрогенераторы и атмосферные поля. Не меньше примечательна энергия Земли. Добытое из нее «вечное» электричество помогло бы экономить привычную электрическую энергию, стоимость которой возрастает. Порой нужно получение даже мизерных его количеств.
Добыча из воздуха
Атмосферное электричество вполне может быть применено. Многих влечет возможность установить себе на службу природную стихию в грозовую погоду.
В атмосфере также присутствуют волны от поля планеты. Оказывается, электричество можно добыть из воздуха самостоятельно, не используя очень сложные устройства.
Определенные способы такие:
- грозовые батареи применяют свойство электрического потенциала собираться;
- ветрогенератор превращает в электричество силу ветра, работая длительное время;
- ионизатор (люстра Чижевского) — распространенный домашний прибор;
- генератор TPU (тороидального) электричества Стивена Марка;
- генератор Капанадзе — бестопливный энергетический источник.
Рассмотрим детально некоторые из устройств.
Ветряные генераторы
Распространенный и всеобще знаменитый энергетический источник, получаемой при помощи ветра — ветрогенератор. Устройства такого типа давно используются во многих государствах.
Установка в единственном числе ограничено обеспечивает нужды электрического питания. Благодаря этому приходится прибавлять резервные электростанции, если необходимо обеспечить энергетикой крупное предприятие. В странах Европы есть целые поля с ветряными установками, никаким образом не наносящими ущерба природе.
Грозовые батареи
Устройство, накапливающее потенциал с применением атмосферных разрядов, именуется грозовой батареей.
Схема прибора включает лишь антенну из металла и заземление, не имея непростых преобразовывающих и накапливающих элементов.
Между частями прибора возникает потенциал, который потом скапливается. Действие природной стихии не подлежит точному ориентировочному расчету и эта величина также непредсказуемая.
Тороидальный генератор С. Марка
Устройство, изобретенное С. Марком, способно генерировать электричество через определенный промежуток времени после его включения.
Генератор TPU (тороидальный) может питать приборы для домашнего применения.
Конструкция состоит из трех катушек: внутренней, внешней и управляющей. Он действует из-за появляющихся резонансных частот и магнитного вихря, помогающих появлению тока. Правильно составив схему, аналогичный прибор можно создать самому.
Генератор Капанадзе
Изобретатель Капанадзе (Грузия) воспроизвел генератор свободной энергии, в основе разработки которого лежал таинственный преобразователь электрической энергии Н. Тесла, дающий намного большую мощность на выходе, чем в токе контура.
Генератор Капанадзе — бестопливное устройство, являющееся примером последних технологий.
Пуск выполняется от аккумулятора, но следущая работа длится независимо. В корпусе выполняется концентрация энергии, добываемая из пространства, динамики эфира. Процедура запатентована и не разглашается. Это фактически новая доктрина электричества и распространения волн, когда энергия подается от одной частицы среды к другой.
Добыча из Земли
Несмотря на то, что запас энергии Земли огромный, добыть ее очень сложно. Невозможно это выполнить собственными руками, если идет речь о необходимом количестве для промышленных целей.
Но электричество из планеты, ее магнитного поля возможно получить самостоятельно в маленьких порциях, достаточных для зажигания фонаря на светоизлучающих диодах, неполной зарядки телефона. Можно рассчитывать, что возможность взять эти маленькие порции не нанесёт ущерба земному шару.
Гальванический способ (с 2-мя стержнями)
Известен способ получения электричества, который основан на взаимном действии 2-ух стержней в растворе соли (гальваника).
Между стержнями из самых разнообразных металлов в электролите возникает разница потенциалов.
Аналогичные детали (из алюминия и меди) можно загрузить в землю на 0,5 метров, полив пространство между ними раствором соли (электролитом). Это способ получения некоторого кол-во бесплатного электричества.
От заземления
Иной вариант позволяет собрать электрическую энергию от заземления во время использования ее разными потребителями.
К примеру, в личном доме электрическое снабжение оборудовано заземляющим контуром, на который при включенной нагрузке течет какая-либо часть электричества. Именно, электрический ток идет по проводам: «фаза» и «ноль», второй из которых заземляется и очень часто не опасный. А удар током можно получить из фазового провода.
Кол-во электричества, взятое из нулевого провода, намного меньше чем от фотоэлектрической панели. (От редакции: проводит эксперименты с данным способом чрезвычайно страшно и очень не рекомендуется).
Иные варианты
Халявное электричество требуется и на участке сада, в связи с чем один из мастеров говорит: его добыча возможна, если применить частично мистические способы. А конкретно: даром его могут дать самодельные пирамиды.
Начитавшись об оригинальных свойствах таких конструкций, он соорудил пирамиду 3 на 3 метра и начал делать настоящие проверки. Другими словами — пробовать довести: нельзя получить энергию из «ничего», ограниченного пространства либо из космоса.
Возможно с юмором, но, по словам приватного загородного жителя, смонтированный из фольги на алюминевой основе и гелевого АКБ (накопителя энергии) генератор питал осветительные приборы на участке. Проще говоря, из пирамиды потекла бесплатная (точнее — недорогая) электроэнергия, ток.
Дальше владелец дачи уверяет, что строительством аналогичных конструкций из древесины или других материалов для изоляционных работ заинтересовалась вся деревня. будто бы, есть настоящая возможность взять энергию из пирамиды на халяву.
Однако, ведутся серьезные научные изыскания в области получения малого электричества из продуктов деятельности растений, переходящих в землю.
Такие источники, дающие вечное электричество, другими словами — работающие с восполнением энергии, применяют в системах контроля за влажность. Если судить по тому, что эксперименты ведутся на горшечных растениях, такие же приборы разрешено делать и испытывать своими силами.
Из глубин Земли удачно идет добыча тепла станциями геотермальной энергии в Калифорнии, Исландии. Недра, вулканы применяются для выработки сотен МВт электрической энергии также, как это выполняется при помощи солнечного света и ветра.
В практических условиях собственными руками жильцы районов с вулканической работой могут сделать самостоятельно, к примеру, геотермальный насос для отапливания. А тепло популярными способами можно превратить в электричество.
Много ученых и изобретателей ищут путь к энергонезависимости, будет это свет, тепло, атмосферные явления или холодный фотосинтез. При повышающихся ценах на электрическую энергию это допускается. Определенные способы давно стали действительностью и помогают получать энергию даже в существенных масштабах.
Изобретатели и ученые мужи создают проекты на основе токов в земной мантии, потока частиц в виде солнечного ветра. Считается, что планета собой представляет большой сферообразный конденсатор. Но даже в наше время не получилось выяснить, как восполняется его заряд.
В любом случае, человек не имеет права существенно вмешиваться в природу, стараясь разрядить этот запас энергии, не изучив процесс точно с учетом последствий.
Посмотрите видео, в котором клиент разъясняет, как без особенных расходов выполнить ветрогенератор и получить желанное бесплатное электричество:
Получение бесплатного электричества в домашних условиях!
Навигация по записям
Добываем электричество из воздуха в промышленных масштабах
Прошли новогодние праздники, отгорели гирляндами елки и пришли счета за электричество. Обогрев на основе электроконвекторов не перестает меня радовать общей стоимостью системы отопления загородного дома, но мысль о бесплатных киловатт-часах становится навязчивой. Поделюсь еще одной находкой из области очевидного и невероятного.
В этот раз электричество будем добывать непосредственно из воздуха. Про электростатические разряды все знают – если погладить пушистую кошку, а потом этой же рукой взяться за металлическую дверную ручку, то ударит током. Более интересный вариант – сняв шерстяной свитер, помыть руки водой из водопроводного крана. Она, оказывается, тоже бьется статическими разрядами! Но мы сегодня не об этом. Давайте упрощенно представим, как выглядит наша планета: твердая сфера – мы здесь, атмосфера – здесь летают птицы, ионосфера – здесь летают заряженные частицы.
Верхние слои атмосферы называют ионосферой не просто так – в ней очень много положительно заряженных частиц – ионов. Считается, что сама планета, в свою очередь, заряжена отрицательно. Отсюда и «заземление» — подключение отрицательного полюса в полярной электрической схеме к «земле».
Теперь, если представить нашу планету в виде сферического конденсатора (в вакууме), то получится, что он состоит из двух обкладок – положительно заряженной ионосферы и отрицательно заряженной поверхности земли. Атмосфера играет роль изолятора. Через атмосферу постоянно протекают ионные и конвективные токи утечки этого «конденсатора». Но, несмотря на это, разность потенциалов между «обкладками» не уменьшается. Мы по прежнему наблюдаем молнии, полярные сияния, да и ионов меньше не становится.
Это значит, что существует некий генератор, который постоянно подзаряжает эту систему. Таким генератором является магнитное поле Земли, которое вращается вместе с нашей планетой, и солнечный ветер, ионизирующий верхние слои атмосферы. Если каким-либо способом подключить к этому генератору полезную нагрузку, мы получим практически вечный и бесплатный источник электроэнергии.
Разность потенциалов атмосферы и земной поверхности может достигать от сотен до сотен тысяч вольт на разных высотах и в разное время года. Принципиальная схема «электростанции» в таком случае предельно проста: строим высокий столб-проводник (или поднимаем кабель аэростатом), хорошенько его заземляем и разрезаем у основания на нужной нам высоте. Верхняя часть столба будет иметь положительный заряд, нижняя- отрицательный. При помощи трансформаторов снижаем напряжение до нужных нам величин, попутно увеличив силу тока…и вроде как бы все. Включаем полезную нагрузку и радуемся.
Но в этой простоте и кроется вся хитрость. Проблема 1: высота проводника. Считается, что напряженность электрического поля планеты наиболее сильна у поверхности, т.е. на высоте 100-150 м. Выше строить сложно, хотя всегда есть аэростаты…Проблема 2, она же главная: чтобы по нашему проводнику пошел ток, т.е. движение электронов от отрицательного полюса к положительному, этот самый положительный полюс там должен быть. А если мы просто построим заземленный металлический столб, то электрическое поле в лице атмосферы его обойдет, «приняв» за новую точку поверхности земли. Таким образом, электроны, которые должны были бы двигаться снизу, от заземленной поверхности по проводнику вверх, к положительно заряженным ионам в атмосфере, этого делать не будут потому, что не смогут покинуть верхнюю часть проводника. Они останутся «запертыми» в нем, чем и обеспечится нейтральный заряд всей системы.
Грубо говоря, с металла (проводника) через воздух и в воздух ток просто так не проходит. Если совсем заумно, то есть такие штуки, как векторы напряженности электрического поля. Векторы напряженности поля проводника направлены вверх, а векторы напряженности эл. поля атмосферы направлены вниз. Они встречаются в верхней точке проводника и складываясь, компенсируют друг друга. Общий заряд системы нейтрален, однако на кончике проводника сконцентрирована наибольшая напряженность электрического поля.
Электроны не могут покинуть верхнюю точку проводника сами по себе, у них недостаточно энергии для того, чтобы покинуть проводник. Эта энергия называется работой выхода электрона из проводника и для большинства металлов она составляет менее 5 электронвольт, но даже ее пока взять неоткуда. А если помочь электронам покинуть проводник? Тогда все заработает – электроны будут подниматься вверх, захватываться электрическим полем и по проводнику пойдет ток. Нужно только постоянно помогать им в этом процессе. Весь фокус в устройстве, которое бы освобождало электроны из проводника в атмосферу и делало это постоянно.
Нам, получается, нужен трансформатор — проводник электронов в атмосферу. И такое чудо есть – катушки Тесла. Если избыточные электроны направлять в атмосферу при помощи коронных разрядов, или плазменной дуги или еще чего-то такого же плазменного, электроны будут покидать поверхность проводника и переходить в атмосферу по воздуху, еще как.
<
p align=»center»>
Совсем упрощенно – коронным разрядом на верхушке нашего столба мы соединим обкладки «кондесатора», плазменная дуга – тот самый проводник, которым можно соединить отрицательно заряженный металл заземленного проводника с положительно заряженной атмосферой…живой пример – молния, ударившая в громоотвод.
Электростанции-столбы с генераторами тесла на верхушках, уходящие на сотни метров в высоту – выглядит футуристично, технократично и канонично! Мне эта картинка так нравится, что я не буду портить ее расчетами и формулами. Любопытные все найдут сами. И на всякий случай – первооткрывателем стать не получится, технологию недавно запатентовали.
Самые необычные способы добыть электричество
Рис. Валентина ДРУЖИНИНА.
Топливо когда-нибудь закончится: и нефть, и уголь, и даже уран. А получится ли создать вечный — термоядерный — реактор, неизвестно. На что человечеству надеяться? Можно на возобновляемые ресурсы — солнце, ветер, воду. Но оказывается, и, помимо их, в окружающей среде полно источников почти дармового тока. Вот лишь несколько недавних находок.
Из погоды
Эта идея пришла в голову американскому инженеру Энтони Мамо, когда он рассматривал карты погоды и увидел на них буквы «Н» и «В». Точно такие же нам регулярно показывает по телевизору профессор Беляев. Буквами обозначены зоны низкого (Н) и высокого (В) давления. Инженер поднял архивы наблюдений и выяснил: в одних районах США давление, как правило, повышенное, а в других — пониженное. Так почему бы не соединить их трубой? Ведь тогда воздух из В-области будет дуть в Н-область. И крутить турбину.
Увы, изобретатель умер. Но успел получить патент и создать фирму под названием «Холодная энергия», которая ныне реализует его идею — тянет трубу в штате Аризона. И планирует поставлять народу электричество по цене (на наши деньги) меньше копейки за киловатт-час.
Расчеты и эксперименты показывают: в трубе с некоторыми хитростями в виде переменных сечений и протяженностью в 200 — 300 километров создастся аж сверхзвуковой «сквозняк». И это при разнице давлений на концах всего в 0,03 атмосферы.
По словам директора фирмы Джона Крокера, мощность трубоэлектростанции составит сотни мегаватт. Но, чтобы не сильно зависеть от капризов погоды и пользоваться максимальной разницей атмосферного давления, она должна состоять из нескольких труб с переключаемыми заслонками для выбора мест забора и выпуска воздуха.
Из живых деревьев
Каким образом дерево вырабатывает электроэнергию, никто толком объяснить не может. Но эффект есть.
— Убедиться просто, — говорит изобретатель Гордон Уодл. — Воткните алюминиевый стержень через кору в ствол живого дерева. А в почву рядом — медную трубку. Так, чтобы она вошла примерно на 20 сантиметров. Подсоедините вольтметр. Стрелка покажет, что между стержнем в стволе и зарытой трубкой есть потенциал — 0,8 — 1,2 вольта постоянного тока.
Вот эти вольты и намерена выкачивать специально созданная фирма MagCap Engineering из Массачусетса (США). Инженеры уверены, что через несколько лет мы будем тянуть провода к ближайшим деревьям в парках и лесах, чтобы напитать дома электричеством. Конечно, не все так просто. Уодл создал хитрое устройство, которое фильтрует «деревянный» ток и повышает выходное напряжение. Его прототип уже дает 2 вольта. А в ближайшее время энтузиасты обещают 12 при силе тока в 1 ампер с каждого дерева. Но и это не предел. Оказывается, несколько воткнутых гвоздей повышают выход энергии. А размер электрического «зеленого друга» значения не имеет. Напряжение почему-то повышается и зимой, когда листья сброшены.
Из телерадиоэфира
Возможно, деревья черпают энергию из радиоволн. Ведь они несут не только информацию, но и энергию, которая пока пропадает даром.
С бесхозностью эфира взялась бороться гавайская компания Ambient Micro. Но без деревьев, а путем создания магнитных антенн и сопутствующих узлов, которые преобразовывают в постоянный ток пробегающие мимо радиосигналы. Конечно, речь идет о мизерной мощности в доли ватта. Но и такая пригодится для питания разнообразных электронных устройств, приборов, датчиков. Вместо нынешних батареек и аккумуляторов.
Сейчас компания работает над аппаратом, который будет утилизировать всеэфирное «вторсырье» одновременно: любой свет, радиоволны, шум, вибрацию и перепады температур. Прототип уже готов.
Из унитаза
Сортирную мини-электростанцию разработали исследователи из университета Пенсильвании. Ток вырабатывает 15-сантиметровая пластмассовая трубка, соединенная с унитазом. В трубке — бактерии, которым нравится поедать фекалии. И электроды. Благодаря химическим реакциям, в которые вступают отходы жизнедеятельности бактерий, между атомами начинают перемещаться электроны. Их-то и улавливают электроды. Возникает ток, которым можно питать лампочки в туалете. А если установить подобные электростанции в канализационных трубах по всему городу, то суммарной мощности хватит, к примеру, на движение трамваев и троллейбусов. Эффект — двойной: и энергия, и очистка сточных вод.
Из грязи
Еще один удивительный микроорганизм нашли Чарльз Милликен и Гарольд Мэй из медицинского университета Южной Каролины — так называемую десульфитобактерию. Она вырабатывает электричество, питаясь любой грязью — вплоть до ядовитой и нефтяной. Охотно ест и мусор. Даже если просто воткнуть в грязь с бактериями один электрод, а другой разместить в воде, появится электричество, которого хватит для работы компьютера.
— Пока у этих микроорганизмов есть пища, они способны поставлять энергию 24 часа в сутки 7 дней в неделю, — говорит доктор Милликен.
А такой «пищи» — в смысле всякой дряни — у человечества неисчерпаемые и возобновляемые запасы.
Из чистой воды
Чистая вода, оказывается, тоже источник электричества. Это доказал профессор Ларри Костюк из Университета Альберты (Канада), который нашел принципиально новый способ получения из нее энергии. И уже создал экспериментальную электрокинетическую установку.
В изобретении реализован удивительный феномен — так называемый двойной электрический слой. Обнаружилось: если вода течет по каналу диаметром в 10 микрон с непроводящими стенками, то на одном его конце возникает положительный заряд, на другом — отрицательный. Иными словами, для производства электричества не нужно ничего, кроме микроскопических трубочек и воды. Например, дождевой.
Первый электрогенератор Костюка размером в 2 сантиметра, состоящий из 400 тысяч каналов, выдал 10 вольт.
СХЕМА ДЕТЕКТОРА РАДИОВОЛН
Нас постоянно окружает множество источников электромагнитных волн. В некоторых местах уровень мощности радиоволн может быть достаточно высоким. Для того чтобы оценить мощность радиоволн, можно собрать конструкцию индикатора электромагнитных волн УКВ-диапазона. Он описан в журнале «Юный техник» №4 за 2008 г. в статье профессора В. Полякова «Измерим мощность волн» (с. 74 — 77).
Электрическая схема детектора-индикатора мощности радиоволн
Основой конструкции является комнатная телевизионная антенна типа «полуволновой разрезной вибратор». Полоса пропускания антенны 40-862 МГц, согласно данным на упаковке. К плечам диполя подключается мостовая схема, собранная на диодах VD1-VD4. Диодный мост дает постоянный ток, который измеряется мультиметром. Скорее всего, подойдут любые маломощные высокочастотные германиевые диоды, например ГД507, Д311, Д9, Д18, Д20. Мной лично схема испытана с диодами Д311 и Д9, особой разницы незаметно, конструкция работает и с теми и с другими. В качестве основного измерительного прибора был использован мультиметр, но можно использовать микроамперметром с током полного отклонения 50-100 мкА. Блокировочный конденсатор, емкостью около 1000 пФ, можно включить параллельно мультиметру, но он дает совсем небольшой прирост чувствительности. Схема собрана навесным монтажом непосредственно на телескопических плечах диполя и помещается в основании антенны.
Меняя длину плеч диполя можно настраивать индикатор на разные частоты. Как известно антенна такого типа лучше всего принимает сигнал, длина волны которого в два раза больше длины общей длины двух плеч диполя. На всех фото мультиметр включен в режиме измерения постоянного напряжения с пределом 200 мВ.
Даже если в вашем жилище индикатор мощности радиоволн обнаружит только низкий уровень излучения (чего вам и желаю), данная конструкция будет полезна. Индикатор покажет, где целесообразнее поставит и как ориентировать комнатную телевизионную антенну или радиоприемник. Максимальный уровень сигнала антенны дает, если плечи диполя располагаются в плоскости перпендикулярной направлению на передатчик. При измерениях следует помнить, что радиоволны могут передаваться и с горизонтальной и с вертикальной поляризацией, соответственно надо и изменять положение диполя в пространстве. Даже в разных комнатах одной и той же квартиры показания могут заметно различаться, во всех случаях антенна ориентирована, так что бы уровень сигнала был максимален.
Эту комнатную антенну можно использовать как антенну типа V, для этого разведем плечи антенны на угол 40-70 градусов. Такая антенна обладает значительной направленностью. Максимальный уровень сигнала V антенны дает, если направить концы плеч в сторону источника сигнала.
Максимальный уровень радиосигнала:
Если развернуть антенну в противоположном направлении. То уровень сигнала сильно уменьшается.
Так же следует обращать внимание на положение тела человека, который производит измерения, на следующем фото автор стоит между плечами антенны, то есть экранирует сигнал с наиболее выгодного направления.
Originally posted 2019-03-04 11:28:38. Republished by Blog Post Promoter
Японцы повышают эффективность добычи электричества из вибраций
Для питания носимой электроники и множества датчиков наравне с добычей электричества из света, радиоволн и тепла изучается вопрос получения энергии из вибраций. Вокруг нас вибрирует и трясётся практически всё. Амплитуда раскачки высотных зданий, например, может достигать многих десятков сантиметров. Было бы заманчиво использовать вибрации ― это практически вечная бесплатная энергия для питания маломощной электроники.
Пример электростатического генератора электричества
В процессе добычи электроэнергии из вибраций используются электромагнитные, электростатические и пьезоэлектрические принципы преобразования колебаний в ток. Две группы японских учёных из Токийского технологического института и Токийского университета решили усовершенствовать идеальный для широкого спектра низкочастотных вибраций электростатический метод. В частности, учёные предложили новый подход для электростатической добычи электроэнергии с помощью микроэлектромеханических схем MEMS.
До сих пор преобразователь вибраций в электричество строился на основе интеграции в MEMS электрета ― постоянно заряженного диэлектрика. Вибрации заставляли электрод на подпружиненном контакте перемещаться вдоль заряженного электрета, что вело к возбуждению электрического тока. Фактически электрод с пружиной представляет собой переменную ёмкость (конденсатор), а электрет ― постоянную. Поэтому сила генерируемого тока и напряжение зависят не только от амплитуды и частоты колебаний, а также от величин ёмкости переменного конденсатора и электрета. К сожалению, подобная схема не позволяет в значительной степени манипулировать ёмкостью электрета, поскольку он ограничен размерами чипа MEMS.
Улучшенный вариант электростатического MEMS-генератора (Tokyo Institute of Technology and the University of Tokyo)
Японские учёные предложили усовершенствовать генератор, для чего вынесли электрет за пределы MEMS. Это очевидное, но непростое решение. В такой схеме повышается паразитная ёмкость за счёт разного рода прослоек, в том числе ― воздушных. Снизить потери удалось за счёт послойного (в виде бутерброда) изготовления двух чипов: MEMS и электретного. На очереди испытания и доработка конструкции, как и её составных частей. До коммерческого воплощения разработки пройдут годы, сообщают учёные, но когда-нибудь мелкая электроника сможет обойтись без батареек.
Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Prime
Cellu M6 Integral
Отличие Cellu M6 Integral от аппаратов предыдущего поколения значительно. Технология липомассажа была усовершенствована. Эффект запуска активных процессов в клетках, который и способствует моделированию новых контуров, стал более быстрым. Для достижения видимого результата достаточно 8 процедур! Ощущения во время проведения сеанса на аппарате Cellu M6 Integral стали более комфортными. Они близки ощущениям ручного массажа, при этом полностью исключены болевые ощущения и любой дискомфорт. Ключевым фактором, обеспечивающим неповторимый эффект процедуры, является новая манипула «Эргодрайв», имеющая свободно вращающееся основание Устранение целлюлита с помощью LPG массажа Не все знают, но LPG-массаж не только уменьшает проявления целлюлита, но и действительно лечит его. Эта безболезненная, комфортная, расслабляющая и снимающая боль процедура позволяет работать комплексно по всему телу и прорабатывать проблемные зоны, одновременно решая несколько задач: лечение целлюлита, уменьшение объемов тела, моделирование фигуры, подтяжка кожи, общее укрепление и оздоровление организма. Еще одной сложной задачей у наших клиенток часто является невозможность самостоятельно убрать целлюлит после родов. Это неудивительно, так как в процессе беременности возникает ряд проблем, справится с которыми самостоятельно, не представляется возможным. Это и гормональные изменения, и нарушения лимфооттока и изменение физической активности. Именно поэтому наши специалисты готовы предложить специальные программы восстановления фигуры после беременности. Уникальная процедура на новом революционном аппарате Cellu M6 Integral, совершившем переворот в сфере аппаратной косметологии, поможет вам избавиться от недостатков вашего тела и смоделировать новую совершенную фигуру. Аппарат 7-го поколения LPG Cellu M6 INTEGRAL Манипулы аппарата LPG Integral Особой гордостью Cellu M6 Integral является новая манипула «Эргодрайв», работа которой основана на исследованиях компании LPG. Используемая новейшая неинвазивная технология способна существенно изменять фигуру людей с избыточным весом. Эффективность метода заключается в существенном увеличении скорости достижения желаемых результатов. ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ к LPG • Беременность; • Хронические заболевания в период обострения; • Онкология; • Менструация; • Варикозная болезнь; • Тромбофлебит. РЕЗУЛЬТАТ ПОСЛЕ КУРСА LPG • Уменьшение объема тела; • Коррекция фигуры; • Видимое устранение целлюлита; • Устранение отечности; • Улучшение эластичности кожи; • Расщепление локальных жировых отложений, уменьшение подкожно-жирового слоя; • Лимфодренаж; • Улучшение циркуляции крови; • Моделирование контура тела; • Подтягивается увядающая кожа; • Убираются отеки; • Улучшает структуру рубцовой ткани; • Лечится и сама болезнь — целлюлит.
Простейший детектор радиоволн — схема » Полезные самоделки
Устройство представляет собой простейший детектор радиоволн со звуковой индикацией. С его помощью можно отыскать в помещении работающий микропередатчик. Детектор радиоволн чувствителен к частотам вплоть до 500 МГц. Настраивать детектор при поиске работающих передатчиков можно путем изменения длины телескопической приемной антенны.
Телескопическая приемная антенна воспринимает высокочастотные электромагнитные колебания в диапазоне до 500 МГц, которые затем детектируются диодом VD1 типа Д9Б. Высокочастотная составляющая сигнала отфильтровывается дросселем L1 и конденсатором С1.
Низкочастотный сигнал поступает через резистор R1 на базу транзистора VT1 типа КТ315, что приводит к открыванию последнего и, как следствие, к открыванию транзистора VT2 типа КТ361. При этом на резисторе R4 появляется положительное напряжение, близкое к напряжению питания, которое воспринимается логическим элементом DD1.1 микросхемы DD1 типа К561ЛА7 как уровень логической единицы.
В детекторе используются резисторы типа МЛТ-0,125. Диод VD1 можно заменить на ГД507 или любой германиевый высокочастотный. Транзисторы VT1 и VT2 могут быть заменены на КТ3102 и КТ3107 соответственно. Стабилитрон VD2 может быть любым с напряжением стабилизации 4,7-7,0 В. Пьезокерамический преобразователь ZQ1 можно заменить на ЗП-22.
Настраивать детектор лучше всего с использованием высокочастотного генератора. Подключайте к выходу генератора изолированный провод — антенну, и параллельно ему расположите антенну детектора. Таким образом вы слабо свяжете детектор с генератором. Исследуйте весь диапазон, начиная с частоты 500 кГц и до точки, где детектор перестанет воспринимать радиоволны. Заметьте, как с изменением частоты изменяется чувствительность детектора.
Андpианов В.И. Боpодин В.А. Соколов А.В
Как сделать электричество из радиоволн
i Photos.com/Photos.com/Getty Images
Городская среда наполнена киловаттами радиоволн от коммерческих и государственных передатчиков. Хотя вы не можете получить достаточно электричества из этого источника энергии для работы вашего дома, вы можете обнаружить его с помощью чувствительного электронного оборудования. Все антенны создают электрические токи из радиоволн; они производят небольшое количество энергии.
Radio Wave Energy
Передатчик радиостанции выдает мощность от нескольких ватт для FM-диапазона до 50 000 Вт для известных AM-станций.Антенна вещания излучает энергию, которая излучается наружу постоянно расширяющимся пузырем. Энергия для данной области ослабевает в соответствии с принципом, называемым законом обратных квадратов: количество, проходящее, например, через квадратный фут, падает до четверти первоначальной силы, когда вы удваиваете расстояние от источника. По данным Федеральной комиссии по связи, теоретическое максимальное электрическое поле на расстоянии одного километра от передатчика мощностью 50 000 ватт составляет всего 394 милливольта на метр; деревья, здания и влага воздуха поглощают часть этой энергии, уменьшая реальное количество.
Антенна
Металл в антенне превращает радиосигналы в электричество; как правило, чем длиннее антенна, тем больше сигнала вы принимаете. Портативные радиостанции имеют относительно короткие антенны и улавливают небольшое количество радиоэнергии. Усилитель в радиоприемнике усиливает сигнал, позволяя вам слышать радиопередачи. Для сбора энергии вам понадобится отрезок изолированного провода длиной не менее 20 футов. Расположите провод подальше от металлической мебели, алюминиевой обшивки и других крупных металлических предметов, которые могут блокировать сигнал, который вы хотите получить.Присоедините другой изолированный провод к надежному заземлению, например к трубе с холодной водой. Концы антенны и заземляющих проводов создают потенциал напряжения, который можно измерить с помощью электронного оборудования.
Опасности
Поскольку радиоволны выделяют очень небольшое количество энергии, использование антенны для исследования электричества по большей части безопасно. Всегда используйте изолированный провод, а не оголенный металл, и избегайте размещения его рядом с электрическими розетками, линиями электропередач и другими очевидными источниками электричества.Не проводите никаких экспериментов во время грозы; Удар молнии поблизости может вызвать высокое напряжение в длинном проводе и причинить вред себе и любому подключенному оборудованию.
Ректенны: преобразование радиоволн в электричество — Электротехника и вычислительная техника — Инженерный колледж
28 мая 2019 г.Нас постоянно окружает энергия в виде электромагнитных волн.Разве не было бы хорошо, если бы мы могли этим воспользоваться? В недавно опубликованной статье в журнале Nature будущий преподаватель Университета Карнеги-Меллона доктор Сюй Чжан и соавторы описывают новое устройство, которое может заряжать электронику, используя энергию радиоволн, включая сигналы Wi-Fi. .
По замыслу Николы Теслы, беспроводная передача энергии стала возможной в 1960-х годах с изобретением ректенны. Смесь слов «выпрямление» и «антенна», ректенны — это приемные антенны, которые преобразуют энергию электромагнитных волн в электричество.Пассивные RFID-карты — один из известных примеров: когда они находятся в пределах досягаемости, метки могут использовать энергию радиоволн, излучаемых считывателем, для передачи обратно своих идентификационных данных.
Сигналы Wi-Fi также состоят из радиоволн. Приемные антенны могут без проводов собирать электромагнитное излучение в Wi-Fi (2,4 ГГц и 5,9 ГГц), глобальном спутниковом позиционировании (1,58 ГГц и 1,22 ГГц), сотовой связи четвертого поколения (4G) (1,7 ГГц и 1,9 ГГц) и Bluetooth. (2,4 ГГц) и преобразует энергию этих электромагнитных волн в переменный ток (AC).Затем электричество переменного тока направляется в выпрямитель, который преобразует его в электричество постоянного тока (DC).
Раньше для устройств, способных эффективно собирать радиочастотную энергию, требовались жесткие материалы. Устройство, над которым работают эти исследователи, является новым, потому что оно имеет гибкую двумерную ректенну, превосходящую все предыдущие гибкие ректенны.
Они делают это с помощью выпрямителя, сделанного из слоя дисульфида молибдена (MoS2) толщиной всего 3 атома. При такой толщине MoS2 ведет себя иначе, чем массивный материал — атомы перестраиваются под воздействием определенных химикатов.Это означает, что материал может вести себя как переключатель, переходя от полупроводниковой к металлической структуре. MoS2 создает так называемый диод Шоттки, соединение полупроводника и металла. Диод, описанный в их статье, может преобразовывать сигналы на более высоких частотах, потому что структура снижает дополнительную энергию, запасаемую некоторыми материалами, используемыми в электронике, известной как паразитная емкость. Конструкция исследователей снижает паразитную емкость на порядок по сравнению с нынешними гибкими выпрямителями, что означает, что они могут улавливать ранее неуловимые высокочастотные радиоволны диапазона Wi-Fi.
«Такая конструкция позволила создать полностью гибкое устройство, достаточно быстрое, чтобы покрыть большинство радиочастотных диапазонов, используемых нашей повседневной электроникой, включая Wi-Fi, Bluetooth, сотовую связь LTE и многие другие», — говорит первый автор Сюй Чжан. Доктор Чжан, который в настоящее время является постдокторантом Массачусетского технологического института, в сентябре присоединится к нам в Карнеги-Меллон в качестве доцента кафедры электротехники и вычислительной техники. В документе перечислены 15 других соавторов из Массачусетского технологического института, Мадридского технического университета, Лаборатории армейских исследований, Мадридского университета Карла III, Бостонского университета и Университета Южной Калифорнии.
Авторы описывают свою конструкцию как строительный блок: нечто, что можно интегрировать и обеспечить энергией быстро развивающийся мир гибких электронных систем. Листы MoS2 для выпрямителей можно изготавливать недорого, что позволяет исследователям увидеть приложение «умной кожи»: распределенную сеть датчиков, покрывающих и предоставляющих информацию о наших зданиях и инфраструктуре.
Еще одно возможное применение этой технологии — в медицинских устройствах.Соавтор Хесус Грахал из Мадридского технического университета говорит, что они могут позволить имплантируемым медицинским устройствам передавать данные о здоровье пациентов, поскольку радиоволны в форме Wi-Fi, Bluetooth и сотовых сигналов постоянно окружают нас. Это дает преимущество перед современными технологиями литий-ионных аккумуляторов, которые могут быть фатальными в случае утечки и имеют гораздо более ограниченную емкость из-за проблем с пространством и химическими веществами.
Прямо сейчас устройство может производить 40 микроватт при воздействии типичных уровней мощности Wi-Fi, которых достаточно для питания светодиода или кремниевого чипа.Он еще не вырабатывает достаточно энергии для зарядки умных часов, но авторы планируют продолжить свою работу по созданию массивов этих устройств, которые можно масштабировать, чтобы обеспечить количество энергии, необходимое для этих устройств, создавая мир самоподдерживающейся электроники. .
Сюжет изначально постер здесь.
Источник изображения: Ребекка Энрайт
исследователей превращают радиоволны в электричество для питания ваших умных часов
Умные носимые устройства — следующая большая вещь после смартфонов.Эти фитнес-браслеты оснащены мельчайшими биомедицинскими датчиками для измерения вашего сна, частоты сердечных сокращений, уровня кислорода в крови и даже могут определять температуру тела и нерегулярный сердечный ритм. Просто наденьте его на запястье и получите подробную статистику здоровья. Но есть одна загвоздка: вам нужно снова и снова заряжать его — так же, как ваш ноутбук, смартфон, наушники и тому подобное.
Тем временем группа исследователей утверждала, что разработала «прорывную технологию» для сбора энергии из радиоволн, которая может питать беспроводные носимые датчики для самоконтроля пациента и повседневного ухода за здоровьем.
Reuters
Как работает система?Для исследования, опубликованного в журнале Materials Today Physics, исследователи разработали растяжимую широкополосную дипольную антенную систему, способную передавать по беспроводной сети данные, собранные с датчиков мониторинга состояния здоровья.
Широкополосная конструкция системы позволяет ей сохранять свои частотные функции даже при растяжении, изгибе и скручивании. И когда эта система подключена к растягиваемой выпрямительной схеме, она создает выпрямленную антенну или «ректенну», которая может преобразовывать энергию электромагнитных волн в электричество.Это электричество можно использовать для питания беспроводных устройств или для зарядки устройств накопления энергии, таких как батареи и суперконденсаторы.
Ларри Ченг
Следующий шаг — создание миниатюрной версии.Технология, продемонстрированная исследователями штата Пенсильвания, будет непрерывно собирать небольшое количество энергии, пока пользователь находится в зоне с большим количеством окружающих радиоволн. как и большинство городских локаций.
«Мы используем энергию, которая уже окружает нас — радиоволны везде и всегда», — сказал ведущий исследователь Хуанью «Ларри» Ченг.«Если мы не используем эту энергию из окружающей среды, она просто тратится впустую. Мы можем собрать эту энергию и преобразовать ее в силу ».
Однако он добавил, что команда будет «изучать миниатюрные версии этих схем и работать над развитием растягиваемости выпрямителя».
Примечательно, что на рынке уже есть умные часы на солнечной энергии, но они могут собирать энергию только при воздействии солнца. «Мы не хотим заменять ни один из этих нынешних источников энергии», — сказал Ченг.«Мы пытаемся обеспечить дополнительную постоянную энергию».
Уборка мощности ВЧ: обзор методологий и приложений проектирования | Письма Micro и Nano Systems
Brown WC (1996) История беспроводной передачи энергии. Солнечная энергия 56: 3–21
Статья Google ученый
Brown WC (1969) Эксперименты с использованием микроволнового луча для питания и позиционирования вертолета. IEEE Trans Aerosp Electron Syst AES-5: 692–702
Статья Google ученый
Raghunathan V, Kansal A, Hsu J, Friedman J, Srivastava M (2005) Рекомендации по проектированию беспроводных встроенных систем сбора солнечной энергии. В: Материалы 4-го международного симпозиума по обработке информации в сенсорных сетях, стр. 64
Брунелли Д., Бенини Л., Мозер С., Тиле Л. (2008) Эффективный сборщик солнечной энергии для беспроводных сенсорных узлов. В: Дизайн, автоматизация и испытания в Европе, 2008 г., стр. 104–109
Абдин З., Алим М.А., Саидур Р., Ислам М.Р., Рашми В., Мехилеф С. и др. (2013) Сбор солнечной энергии с применением нанотехнологии.Renew Sustain Energy Rev 26: 837–852
Статья Google ученый
Ackermann T, Söder L (2000) Технология ветроэнергетики и текущее состояние: обзор. Renew Sustain Energy Ред. 4: 315–374
Статья Google ученый
GM Joselin Herbert, S. Iniyan, E. Sreevalan, S. Rajapandian, «Обзор ветроэнергетических технологий», Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol.11, pp. 1117-1145, 8 // 2007
Шахин А.Д. (2004) Прогресс и последние тенденции в ветроэнергетике. Prog Energy Combust Sci 30: 501–543
Статья Google ученый
Xin L, Shuang-Hua Y (2010) Сбор тепловой энергии для WSN. В: Международная конференция IEEE по системному менеджменту и кибернетике (SMC), 2010 г., стр. 3045–3052
Dalola S, Ferrari V, Marioli D (2010) Пироэлектрический эффект в толстых пленках PZT для сбора тепловой энергии в маломощных датчики.Процедура Eng 5: 685–688
Статья Google ученый
Куадрас А., Гасулла М., Феррари В. (2010) Сбор тепловой энергии посредством пироэлектричества. Актуаторы Sens A Phys 158: 132–139
Артикул Google ученый
Cao X, Chiang WJ, King YC, Lee YK (2007) Схема сбора электромагнитной энергии с повышающим преобразователем PWM DC – DC с прямой и обратной связью для системы генератора вибрации.IEEE Trans Power Electron 22: 679–685
Статья Google ученый
Биби С.П., Тора Р.Н., Тюдор М.Дж., Глинн-Джонс П., Доннелл Т.О., Саха Р.Р. и др. (2007) Микроэлектромагнитный генератор для сбора энергии вибрации. J Micromech Microeng 17: 1257
Артикул Google ученый
Ян Б., Ли К., Сян В., Се Дж, Хе Дж. Х., Котланка Р. К., Лоу С. П., Фенг Х. (2009) Сбор электромагнитной энергии от вибраций нескольких частот.J Micromech Microeng 19: 035001
Артикул Google ученый
Биби С.П., Тюдор М.Дж., Уайт Н.М. (2006) Энергосберегающие источники вибрации для микросистемных приложений. Meas Sci Technol 17: R175
Статья Google ученый
Challa VR, Prasad M, Shi Y, Fisher FT (2008) Устройство для сбора энергии вибрации с возможностью настройки двунаправленной резонансной частоты.Smart Mater Struct 17: 015035
Артикул Google ученый
Khaligh A, Zeng P, Zheng C (2010) Сбор кинетической энергии с использованием пьезоэлектрических и электромагнитных технологий — современное состояние. IEEE Trans Ind Electron 57: 850–860
Статья Google ученый
Vullers RJM, van Schaijk R, Doms I, Van Hoof C, Mertens R (2009) Сбор энергии на микромощностях.Твердотельный электрон 53: 684–693
Статья Google ученый
Ахтар Ф., Рехмани М.Х. (2015) Восполнение энергии с использованием возобновляемых и традиционных источников энергии для устойчивых беспроводных сенсорных сетей: обзор. Renew Sustain Energy Rev 45: 769–784
Статья Google ученый
Ягджян А. (1986) Обзор измерений антенн в ближней зоне.IEEE Trans Antennas Propag 34: 30–45
Артикул Google ученый
Chen G, Ghaed H, Haque RU, Wieckowski M, Kim Y, Kim G et al (2011) Энергонезависимый беспроводной монитор внутриглазного давления с кубическими миллиметрами. В: Международная конференция по твердотельным схемам IEEE, 2011 г., стр. 310–312
Харлоу Дж. Х. (2004) Электротрансформаторостроение. CRC Press, Бока-Ратон
Google ученый
Ли TH (2004) Проектирование радиочастотных интегральных схем CMOS. Commun Eng 2:47
Google ученый
Song C, Huang Y, Zhou J, Zhang J, Yuan S, Carter P (2015) Высокоэффективная широкополосная ректенна для сбора энергии в беспроводной сети. IEEE Trans Antennas Propag 63: 3486–3495
MathSciNet Статья Google ученый
Momenroodaki P, Fernandes RD, Popovi Z (2016) Компактные ректенны с высоким коэффициентом усиления на воздушной подложке для сбора малой РЧ мощности.В: 10-я Европейская конференция по антеннам и распространению радиоволн (EuCAP), 2016 г., стр. 1–4
Лу П, Ян XS, Ли Дж. Л., Ван Б.З. (2016) Поляризационная реконфигурируемая широкополосная ректенна с настраиваемой согласующей сетью для передачи микроволновой энергии . IEEE Trans Antennas Propag 64: 1136–1141
Артикул Google ученый
Sun H (2016) Усовершенствованная ректенна, использующая выпрямитель с дифференциальным питанием для беспроводной передачи энергии.Антенны IEEE Wirel Propag Lett 15: 32–35
Google ученый
Sun H, Geyi W (2016) Новая ректенна с возможностью приема всех поляризаций для беспроводной передачи энергии. Антенны IEEE Wirel Propag Lett 15: 814–817
Article Google ученый
Zhu P, Ma Z, Vandenbosch GAE, Gielen G (2015) Антенна 160 ГГц с подавлением гармоник с КМОП-выпрямителем для беспроводной передачи энергии миллиметрового диапазона.В: 9-я Европейская конференция по антеннам и распространению радиоволн (EuCAP), 2015 г., стр. 1–5
Zhang J, Wu ZP, Liu CG, Zhang BH, Zhang B (2015) Конструкция двусторонней ректенны для радиочастотной энергии сбор урожая. В: Международный симпозиум IEEE по беспроводной связи (IWS), 2015 г., стр. 1–4
Hosain MK, Kouzani AZ, Samad MF, Tye SJ (2015) Миниатюрная ректенна для сбора энергии для работы с устанавливаемым на голове устройством для глубокой стимуляции мозга . IEEE Access 3: 223–234
Статья Google ученый
Lu P, Yang XS, Li JL, Wang BZ (2015) Компактная ректенна с реконфигурируемой частотой для беспроводной передачи энергии на 5,2 и 5,8 ГГц. IEEE Trans Power Electron 30: 6006–6010
Статья Google ученый
Matsunaga T, Nishiyama E, Toyoda I (2015) Многослойная дифференциальная выпрямительная антенна с частотой 5,8 ГГц, подходящая для крупномасштабных массивов ректенн с подключением постоянного тока. IEEE Trans Antennas Propag 63: 5944–5949
MathSciNet Статья Google ученый
Chou JH, Lin DB, Weng KL, Li HJ (2014) Полностью поляризационная приемная ректенна со свойством подавления гармоник для беспроводной передачи энергии. IEEE Trans Antennas Propag 62: 5242–5249
Артикул Google ученый
Sun H, Guo Y, He M, Zhong Z (2013) Двухдиапазонная ректенна, использующая широкополосную антенную решетку yagi для сбора внешней радиочастотной мощности. Антенны IEEE Wirel Propag Lett 12: 918–921
Article Google ученый
Niotaki K, Kim S, Jeong S, Collado A, Georgiadis A, Tentzeris MM (2013) Компактная двухдиапазонная ректенна с двухдиапазонной складчатой дипольной антенной со щелевой загрузкой. Антенны IEEE Wirel Propag Lett 12: 1634–1637
Article Google ученый
Hucheng S, Yong-Xin G, Miao H, Zheng Z (2012) Разработка высокоэффективной ректенны 2,45 ГГц для сбора энергии с низким потреблением энергии. Антенны IEEE Wirel Propag Lett 11: 929–932
Article Google ученый
Olgun U, Chen CC, Volakis JL (2010) Беспроводной сбор энергии с помощью планарных ректенн для RFID 2,45 ГГц. В: Международный симпозиум URSI по теории электромагнетизма (EMTS) 2010, стр. 329–331
Ren YJ, Farooqui MF, Chang K (2007) Компактная двухчастотная выпрямительная антенна с подавлением гармоник высокого порядка. IEEE Trans Antennas Propag 55: 2110–2113
Артикул Google ученый
Ольгун У., Чен С.К., Волакис Дж.Л. (2011) Исследование конфигураций ректеннных решеток для увеличения сбора РЧ-мощности.Антенны IEEE Wirel Propag Lett 10: 262–265
Article Google ученый
Шен С., Марч Р.Д. (2016) Согласование импеданса для компактных систем с несколькими антеннами в случайных радиочастотных полях. IEEE Trans Antennas Propag 64: 820–825
MathSciNet Статья Google ученый
Etor D, Dodd LE, Wood D, Balocco C (2015) Согласование импеданса на частотах ТГц: оптимизация передачи мощности в ректеннах.В: 2015 40-я международная конференция по инфракрасным, миллиметровым и терагерцовым волнам (IRMMW-THz), стр. 1-2
Hoarau C, Corrao N, Arnould JD, Ferrari P, Xavier P (2008) Полный дизайн и методика измерения настраиваемой сети согласования РЧ-импеданса. IEEE Trans Microw Theory Tech 56: 2620–2627
Статья Google ученый
Marrocco G (2008) Искусство конструирования антенн UHF RFID: методы согласования импеданса и уменьшения размеров.Антенны IEEE Propag Mag 50: 66–79
Артикул Google ученый
Mingo JD, Valdovinos A, Crespo A, Navarro D, Garcia P (2004) Проект сети настройки импеданса с электронным управлением RF и его применение в системе автоматического согласования входного импеданса антенны. IEEE Trans Microw Theory Tech 52: 489–497
Статья Google ученый
Hatay M (1980) Эмпирическая формула для потерь при распространении в наземных подвижных радиослужбах.IEEE Trans Veh Technol 29: 317–325
Статья Google ученый
Radiom S, Vandenbosch G, Gielen G (2008) Влияние типа антенны и масштабирования на подаваемое напряжение в пассивных RFID-метках. В: Международный семинар по антенной технологии: малые антенны и новые метаматериалы, 2008. iWAT 2008, стр. 442–445
Gosset G, Flandre D (2011) Полностью автоматизированная и портативная методология проектирования для оптимального определения параметров энергии. эффективные КМОП-выпрямители напряжения.IEEE J Emerg Sel Top Circuits Syst 1: 141–149
Статья Google ученый
Facen A, Boni A (2007) Устройство извлечения питания CMOS для меток UHF RFID. Electron Lett 43: 1424
Статья Google ученый
Котани К., Сасаки А., Ито Т. (2009) Высокоэффективный КМОП-выпрямитель с дифференциальным приводом для УВЧ RFID. IEEE J Solid-State Circuits 44: 3011–3018
Статья Google ученый
Chouhan SS, Nurmi M, Halonen K (2016) Схема умножителя напряжения с повышенной эффективностью для сбора высокочастотной энергии. Microelectron J 48: 95–102
Артикул Google ученый
Wang W, Xiangjie C, Wong H (2015) Анализ и разработка двухполупериодного выпрямительного зарядного насоса CMOS для приложений сбора высокочастотной энергии. В: 2015 IEEE Region 10 Conference TENCON 2015, pp 1–4
Rodriguez AN, Cruz FRG, Ramos RZ (2015) Проект преобразователя переменного тока в постоянный с частотой 900 МГц с использованием собственного устройства Cmos TSMC 0.18-микронная технология для сбора высокочастотной энергии. Университет Дж. Электрон Электрон Анг 3: 7
Google ученый
Hwang YS, Lei CC, Yang YW, Chen JJ, Yu CC (2014) Низковольтный выпрямитель RF-DC с низким уровнем управляющих потерь, 13,56 МГц, использующий технологию уменьшения обратных потерь. IEEE Trans Power Electron 29: 6544–6554
Статья Google ученый
Haddad PA, Gosset G, Raskin JP, Flandre D (2014) Эффективное выпрямление сверхнизкой мощности на 13.56 МГц при токе нагрузки 10 мкА. В: 2014 SOI-3D-subthreshold microelectronics technology Unified Conference (S3S), pp 1-2
Hameed Z, Moez K (2014) Преобразователь мощности RF-DC с прямой и обратной пороговой компенсацией Hybird для сбора высокочастотной энергии . IEEE J Eng Sel Top Circuits Syst 4: 9
Google ученый
Karolak D, Taris T, Deval Y, Béguéret JB et al (2012) Сравнение конструкции маломощных выпрямителей, предназначенных для сбора высокочастотной энергии.В: 2012 19-я международная конференция IEEE по электронике, схемам и системам (ICECS), стр. 524–527
Kadupitiya JCS, Abeythunga TN, Ranathunga PDMT, De Silva DS (2015) Оптимизация конструкции комбайна радиочастотной энергии для малой мощности приложений за счет интеграции многоступенчатого удвоителя напряжения на патч-антенне. В: 2015 8-я международная конференция по вычислениям Ubi-Media (UMEDIA), стр 335–338
Hemour S, Zhao Y, Lorenz CHP, Houssameddine D, Gui Y, Hu CM et al (2014) Towards low- мощный высокоэффективный сбор радиочастотной и микроволновой энергии.IEEE Trans Microw Theory Tech 62: 965–976
Статья Google ученый
Lorenz CHP, Hemour S, Wu K (2016) Физический механизм и теоретические основы сбора радиочастотной мощности окружающей среды с использованием диодов с нулевым смещением. IEEE Trans Microw Theory Tech 64: 2146–2158
Статья Google ученый
Sun H, Xu G (2015) Выпрямитель с дифференциальным приводом для улучшения сбора ВЧ-мощности.В: Международная серия семинаров IEEE MTT-S по передовым материалам и процессам для ВЧ- и ТГц-приложений (IMWS-AMP), 2015 г., стр. 1–3
Папотто Дж., Каррара Ф., Палмизано Дж. (2011) А 90 -нм КМОП-датчик ВЧ-энергии с компенсацией пороговых значений. IEEE J Solid-State Circuits 46: 1985–1997
Статья Google ученый
Lingley AR, Ali M, Liao Y, Mirjalili R, Klonner M, Sopanen M et al (2011) Однопиксельный беспроводной дисплей с контактными линзами.J Micromech Microeng 21: 125014
Артикул Google ученый
Zhang Y, Zhang F, Shakhsheer Y, Silver JD, Klinefelter A, Nagaraju M et al (2013) Безбатарейный 19-ваттный узел датчика сбора энергии диапазона MICS / ISM для тела SoC для приложений ExG. IEEE J Solid-State Circuits 48: 199–213
Статья Google ученый
Helleputte NV, Konijnenburg M, Pettine J, Jee DW, Kim H, Morgado A et al (2015) Многосенсорная биомедицинская SoC мощностью 345 мкВт с биоимпедансом, 3-канальная ЭКГ, уменьшение артефактов движения, и интегрированный DSP.IEEE J Solid-State Circuits 50: 230–244
Статья Google ученый
Kim H, Kim S, Helleputte NV, Artes A, Konijnenburg M, Huisken J et al (2014) Настраиваемая маломощная SoC со смешанными сигналами для портативных приложений для мониторинга ЭКГ. IEEE Trans Biomed Circuits Syst 8: 257–267
Статья Google ученый
Ян Л., Пэ Дж, Ли С., Ро Т., Сон К., Ю ХД (2011) A 3.Перенастроенный 25-электродный датчик мощностью 9 мВт для носимой системы кардиологического мониторинга. IEEE J Solid-State Circuits 46: 353–364
Статья Google ученый
Verma N, Shoeb A, Bohorquez J, Dawson J, Guttag J, Chandrakasan AP (2010) Микроэнергетическая SoC для регистрации ЭЭГ со встроенным процессором извлечения признаков для системы обнаружения хронических приступов. IEEE J Solid-State Circuits 45 (4): 804–816
Статья Google ученый
Чен Г., Фойтик М., Ким Д., Фик Д., Пак Дж., Сеок М. и др. (2010) Почти вечная сенсорная система миллиметрового масштаба со сложенными друг на друга батареями и солнечными элементами. В: Международная конференция по твердотельным схемам IEEE 2010 — (ISSCC), стр. 288–289
Rai S, Holleman J, Pandey JN, Zhang F, Otis B (2009) Нейронный тег 500 мкВт с 2 мкВ среднеквадратичного значения AFE и частотно-умножающий передатчик MICS / ISM FSK. В: Международная конференция по твердотельным схемам IEEE, 2009 г. — дайджест технических статей, стр. 212–213
Nishimoto H, Kawahara Y, Asami T (2010) Реализация прототипа беспроводных сенсорных сетей со сбором радиочастотной энергии окружающей среды. In: Sensors, 2010 IEEE, pp. 1282–1287
Shinohara N, Kawasaki S (2009) Последние технологии беспроводной передачи энергии в Японии для космических солнечных электростанций / спутников. В: 2009 IEEE Radio and Wireless Symposium, pp 13–15
Kim TI, McCall JG, Jung YH, Huang X, Siuda ER, Li Y et al (2013) Инъекционная оптоэлектроника сотового масштаба с приложениями для беспроводная оптогенетика.Science 340: 211–216
Статья Google ученый
Cheng HW, Yu TC, Huang HY, Ting SH, Huang TH, Chiou JC et al (2014) Дизайн миниатюрной антенны и схемы силового комбайна на энуклеированных свиных глазах. Антенны IEEE Wirel Propag Lett 13: 1156–1159
Article Google ученый
Chow EY, Yang CL, Ouyang Y, Chlebowski AL, Irazoqui PP, Chappell WJ (2011) Беспроводное питание и исследование распространения радиочастотного излучения через ткань глаза для разработки имплантируемых датчиков.IEEE Trans Antennas Propag 59: 2379–2387
Артикул Google ученый
Йик Дж, Мукерджи Б., Гхосал Д. (2008) Обследование беспроводной сенсорной сети. Comput Netw 52: 2292–2330
Статья Google ученый
Correia R, Carvalho NB, Kawasaki S (2016) Непрерывная подача энергии для сетей беспроводных датчиков с пассивным обратным рассеянием. IEEE Trans Microw Theory Tech 64: 3723–3731
Статья Google ученый
Правин М.П., Мехта Н.Б. (2016) Компромиссы в аналоговом считывании и передаче данных в беспроводных сенсорных сетях со сбором радиочастотной энергии. В: Международная конференция IEEE по коммуникациям (ICC), 2016 г., стр. 1–6
Колладо А., Георгиадис А. (2014) Оптимальные формы сигналов для эффективной беспроводной передачи энергии. IEEE Microwave Wirel Compon Lett 24: 354–356
Статья Google ученый
Чжао Ю., Чен Б., Чжан Р. (2013) Оптимальное распределение мощности для системы оценки сбора энергии.В: Международная конференция IEEE по акустике, речи и обработке сигналов, 2013 г., стр. 4549–4553
Ruisi G, Hong P, Zhibin L, Na G, Jinhui W, Xiaowei C (2016) RF-питание без батареи беспроводная сенсорная сеть в структурном мониторинге. В: Международная конференция IEEE по электроинформационным технологиям (EIT), 2016 г., стр. 0547–0552
Seah WKG, Eu ZA, Tan HP (2009) Беспроводные сенсорные сети на основе сбора энергии окружающей среды (WSN-HEAP) — исследование и проблемы.В: 2009 1-я международная конференция по беспроводной связи, автомобильным технологиям, теории информации и технологиям аэрокосмических и электронных систем, стр. 1–5
Джаббар Х., Сонг Ю.С., Чжон Т.Т. (2010) Система сбора радиочастотной энергии и схемы для зарядка мобильных устройств. IEEE Trans Consum Electron 56: 247–253
Статья Google ученый
Che W, Chen W, Meng D, Wang X, Tan X, Yan N et al (2010) Блок управления питанием для пассивной RFID-метки с батарейным питанием.Electron Lett 46: 589–590
Статья Google ученый
Lee JH, Jung WJ, Jung JW, Jang JE, Park JS (2015) Соответствующее высокочастотное зарядное устройство для беспроводной системы сбора высокочастотной энергии. Microw Opt Technol Lett 57: 1622–1625
Артикул Google ученый
Gudan K, Chemishkian S, Hull JJ, Thomas SJ, Ensworth J, Reynolds MS (2014) Система сбора радиочастотной энергии окружающей среды 2,4 ГГц с минимальной входной мощностью −20 дБм и аккумулятором NiMH.В: Конференция по технологиям и приложениям RFID (RFID-TA), 2014 IEEE, стр. 7–12
Nagaraju MB, Lingley AR, Sridharan S, Gu J, Ruby R, Otis BP (2015) A 0,8 мм 3 Однокристальный беспроводной датчик давления ± 0,68 фунт / кв. Дюйм для приложений TPMS. В: Международная конференция по твердотельным схемам IEEE, 2015 г. — дайджест технических статей (ISSCC), стр. 1–3
Gong S, Schwalb W, Wang Y, Chen Y, Tang Y, Si J et al (2014 ) Носимый и высокочувствительный датчик давления с ультратонкими золотыми нанопроводами.Nat Commun 5: 3132
Google ученый
Souri K, Chae Y, Makinwa KAA (2013) Датчик температуры CMOS с погрешностью калибровки напряжения ± 0,15 ° C (3σ) в диапазоне от -55 ° C до 125 ° C. IEEE J Solid-State Circuits 48: 292–301
Статья Google ученый
Aita AL, Pertijs MAP, Makinwa KAA, Huijsing JH, Meijer GCM (2013) Интеллектуальный датчик температуры CMOS малой мощности с погрешностью калибровки партии ± 0.25 ° C (± 3σ) от −70 ° C до 130 ° C. IEEE Sens J 13: 1840–1848
Статья Google ученый
Jeong S, Foo Z, Lee Y, Sim JY, Blaauw D, Sylvester D (2014) Полностью интегрированный CMOS-датчик температуры 71 нВт для маломощных беспроводных сенсорных узлов. IEEE J Solid-State Circuits 49: 1682–1693
Статья Google ученый
Moon SE, Lee HK, Choi NJ, Kang HT, Lee J, Ahn SD et al (2015) Микро-датчик газа C2H5OH с низким энергопотреблением на основе микронагревателя и технологии струйной печати.Sens Actuators B Chem 217: 146–150
Артикул Google ученый
Zhou Q, Sussman A, Chang J, Dong J, Zettl A, Mickelson W. (2015) Интегрированные микронагреватели MEMS с быстрым откликом для обнаружения газов сверхнизкой мощности. Актуаторы Sens A Phys 223: 67–75
Артикул Google ученый
Erol-Kantarci M, Mouftah HT (2012) Осознанное размещение радиочастотных передатчиков мощности в беспроводных сенсорных сетях.В: 2012 IEEE симпозиум по компьютерам и коммуникациям (ISCC), стр. 000012–000017
He S, Chen J, Jiang F, Yau DKY, Xing G, Sun Y (2013) Энергоснабжение в беспроводных перезаряжаемых сенсорных сетях . IEEE Trans Mob Comput 12: 1931–1942
Статья Google ученый
Li Y, Fu L, Chen M, Chi K, Zhu YH (2015) Размещение зарядного устройства на основе RF для гарантии рабочего цикла в сенсорных сетях без батарей. IEEE Commun Lett 19: 1802–1805
Статья Google ученый
Shao S, Gudan K, Hull JJ (2016) Фазированная антенная решетка с механическим управлением лучом для приложений сбора энергии [Уголок применения антенн]. Антенны IEEE Propag Mag 58: 58–64
Артикул Google ученый
Gudan K, Shao S, Hull JJ, Ensworth J, Reynolds MS (2015) Система сбора и хранения ВЧ-энергии 2,4 ГГц со сверхнизким энергопотреблением и чувствительностью −25 дБм. В: Международная конференция IEEE по RFID (RFID), 2015 г., стр. 40–46
Электрические и магнитные поля
Электрические и магнитные поля (ЭМП) — это невидимые области энергии, часто называемые излучением, которые связаны с использованием электроэнергии и различных форм естественного и искусственного освещения.ЭМП обычно делятся на две категории по частоте:
- Неионизирующий : низкоуровневое излучение, которое обычно считается безвредным для человека
- Ионизирующая : излучение высокого уровня, которое может привести к повреждению клеток и ДНК
← Вернуться на страницу
| Тип излучения | Определение | Формы излучения | Примеры источников |
|---|---|---|---|
| Неионизирующий | Низко- и среднечастотное излучение, которое обычно считается безвредным из-за недостаточной активности. |
|
|
| Ионизирующий | Средне- и высокочастотное излучение, которое при определенных обстоятельствах может привести к повреждению клеток или ДНК при длительном воздействии. |
|
|
Могут ли ЭМП быть вредными для моего здоровья?
В течение 1990-х годов большинство исследований ЭМП было сосредоточено на чрезвычайно низкочастотном воздействии, исходящем от обычных источников энергии, таких как линии электропередач, электрические подстанции или бытовые приборы. Хотя некоторые из этих исследований показали возможную связь между напряженностью поля ЭМП и повышенным риском лейкемии у детей, их результаты показали, что такая связь была слабой.Немногочисленные исследования, проведенные на взрослых, не показывают доказательств связи между воздействием ЭМП и раком у взрослых, например лейкемией, раком мозга и раком груди.
Сейчас, в эпоху сотовых телефонов, беспроводных маршрутизаторов и Интернета вещей, которые все используют ЭМП, сохраняются опасения по поводу возможных связей между ЭМП и неблагоприятными последствиями для здоровья. Эти воздействия активно изучаются. NIEHS рекомендует продолжить обучение практическим способам снижения воздействия ЭМП.
Излучает ли мой сотовый телефон электромагнитное излучение?
Сотовые телефоны излучают форму радиочастотного излучения в нижней части спектра неионизирующего излучения. В настоящее время научные данные не позволяют однозначно связать использование сотового телефона с какими-либо неблагоприятными проблемами для здоровья человека, хотя ученые признают, что необходимы дополнительные исследования.
Национальная токсикологическая программа (NTP), штаб-квартира которой находится в NIEHS, только что завершила крупнейшее на сегодняшний день исследование на животных по радиочастотному воздействию сотовых телефонов.Для краткого обзора результатов посетите наш пресс-релиз и веб-страницу NTP «Радиочастотное излучение сотовых телефонов».
Что делать, если я живу рядом с линией электропередачи?
EMF: Электрические и магнитные поля, связанные с использованием электроэнергии Буклет
Важно помнить, что сила магнитного поля резко уменьшается с увеличением расстояния от источника. Это означает, что сила поля, достигающего дома или строения, будет значительно слабее, чем в исходной точке.
Например, по данным Всемирной организации здравоохранения в 2010 году, магнитное поле величиной 57,5 миллигаусс непосредственно рядом с линией электропередачи на 230 киловольт составляет всего 7,1 миллигаусс на расстоянии 100 футов и 1,8 миллигаусс на расстоянии 200 футов.
Для получения дополнительной информации см. Учебный буклет NIEHS «ЭМП: электрические и магнитные поля, связанные с использованием электроэнергии». Этот буклет, подготовленный в 2002 году, содержит самые последние исследования NIEHS в области здравоохранения и электрических и магнитных полей в линиях электропередач.
Как я могу узнать, не подвержен ли я воздействию электромагнитных полей?
Если вас беспокоят ЭМП, излучаемые линией электропередачи или подстанцией в вашем районе, вы можете связаться с местной энергетической компанией, чтобы запланировать чтение на месте. Вы также можете измерить ЭДС самостоятельно с помощью гауссметра, который можно приобрести в Интернете через ряд розничных продавцов.
Этот запуск беспроводной сети утверждает, что может заряжать ваш телефон, используя только радиоволны
Настоящая беспроводная передача энергии, без шнуров и зарядных ковриков, на протяжении десятилетий была белыми китами для технологической индустрии.Но новый стартап, созданный Калифорнийским технологическим институтом, утверждает, что он придумал, как реализовать его, сделав небольшой, дешевый и достаточно эффективный способ коммерциализации. Компания, получившая название Guru, создала систему беспроводной зарядки, которая передает электричество с помощью высокочастотных радиоволн, в частности миллиметровых волн (mmWave), которые лежат в основе растущих сетей сотовой связи 5G в США.
На следующей неделе на выставке CES Guru представляет три прототипа зарядных устройств, которые он хочет разработать в сотрудничестве с производителями электроники, но компания провела предварительный обзор технологии The Verge и объяснила, как она работает.Три прототипа включают настольную систему зарядки, которая может по беспроводной связи заряжать практически любой гаджет в пределах нескольких футов, версию в масштабе комнаты размером с потолочную плитку, которая имеет значительно больший радиус действия, и блуждающего робота, подобного Roomba, который предназначен для передвижения. большое пространство и возможность заряжать небольшие умные домашние гаджеты, такие как камеры и датчики Интернета вещей.
Guru привезет на CES три прототипа беспроводной зарядки на следующей неделе
«Идея передачи силы на расстоянии не нова.У Никола Тесла была та же идея, что энергия должна передаваться по беспроводной сети », — говорит соучредитель и генеральный директор Флориан Бон, который ранее основал компанию по производству компонентов для мобильных телефонов под названием Axiom Semiconductor и работал над инициативой CalTech по использованию солнечной энергии и передаче ее на Землю с помощью микроволн. . «Что отличает нас от других, так это то, что мы используем очень передовые технологии, а также конструкцию нашей системы и технологию mmWave, которая позволяет нам передавать энергию контролируемым, безопасным и эффективным способом».
И точка зрения Бона очень важна.Концепция беспроводной передачи энергии существует более века назад, и ученые доказали, что она действительно работает, благодаря экспериментам за последние несколько десятилетий, в которых использовались более сложные радиотехнологии. В сфере высоких технологий беспроводная зарядка потребительских гаджетов по воздуху тоже активно используется в течение некоторого времени.
Ряд стартапов пытались воплотить эту идею в жизнь, но не смогли воплотить ее в жизнь, в первую очередь uBeam из Нью-Йорка, проблемный стартап, который пытался использовать ультразвуковые волны для беспроводной передачи энергии и неоднократно нарушал сроки поставки работающего продукта.Apple также недавно подала патент на эту точную технологию, и ряд других стартапов либо пришли на CES в прошлые годы, либо планируют приехать на выставку в этом году, чтобы доказать, что у них есть работающая версия идеи.
Но почему мы должны относиться к Гуру серьезно? По словам Бона, у компании есть два преимущества. Во-первых, он использует mmWave, чрезвычайно высокочастотные радиоволны, обеспечивающие высокую точность. Таким образом, зарядное устройство Guru может идентифицировать устройство, которое нуждается в зарядке, и посылать локализованный луч радиоволн, передающих электричество, намного лучше, чем низкочастотные волны.
Изображение: GuruНо настоящая инновация Guru утверждает, что она была пионером, это то, что компания называет Smart RF Lensing. Это запатентованная технология, разработанная соучредителем Бона Али Хаджимири в Калифорнийском технологическом институте вместе с Каушиком Сенгуптой из Принстонского университета, которая включает в себя управление направлением и количеством передаваемых лучей.
Фактически, Smart RF Lensing позволяет Guru посылать несколько лучей энергии даже на крошечные приемники, что позволяет уменьшить размеры передающих устройств, чтобы они поместились на вашем столе или были прикреплены к стене.Это также позволяет системе Guru заряжать такие маленькие устройства, как мобильные телефоны, и даже меньшие устройства Интернета вещей и умного дома.
«Основная технология, лежащая в основе всех этих приложений, по сути одна и та же — только разные масштабы, уровни мощности и диапазоны», — говорит Бон. «Одна из наших сильных сторон как компании — это универсальность использования наших технологий: малое энергопотребление на короткие расстояния до очень большой мощности на больших расстояниях. Различия заключаются в размере и стоимости конечного продукта ».
Беспроводная система питания Guru действительно работает и масштабируется от стола до всей комнаты
Но действительно ли это работает? Я наблюдал живую демонстрацию в видеочате системы Guru в действии, и она действительно работала, как рекламировалось.Член команды Гуру продемонстрировал настольную систему, которая похожа на довольно большую нагревательную лампу, активирующую лампочку, находящуюся в нескольких футах от него. Когда сотрудник просунул руку между двумя объектами, лампочка погасла. То же самое относилось и к зарядному устройству комнатного масштаба, и к перемещающемуся Roomba, которое подключается к переключателю света и автоматически активирует его, как только оно оказывается достаточно близко. Гуру подчеркивает, что вместо этого используется не освещение, а зарядка аккумуляторов. Но переключатели света служат убедительным доказательством того, что система действительно работает.
Guru представляет систему, в которой вы можете контролировать, когда зарядные лучи активны, и вручную отключать их, когда они сталкиваются с какими-либо помехами, либо через приложение, либо физически перемещая устройство, чтобы между ними было что-то среднее. Например, взяв телефон и положив его в карман. Бон подчеркивает, что лучи совершенно безопасно проходят через людей и в большинстве случаев могут проходить через физические поверхности, но Guru хочет, чтобы пользователи могли управлять этим элементом системы самостоятельно.«Сами радиоволны по своей природе неионизируют. Это очень целенаправленно. «Если ваше устройство подключено к источнику питания, а вы сидите рядом, у вас почти нулевое воздействие», — говорит Бон. «Как и все радиоустройства, мы проходим одинаковый процесс утверждения регулирующими органами».
На данный момент вам все еще нужны физические приемники, чтобы устройство стало совместимым с системой зарядки Guru, поскольку эта технология не встроена ни в какие существующие бытовые электронные устройства. Это означает, что для смартфонов вам нужно будет разместить небольшой прямоугольный приемник на задней панели телефона.Guru говорит, что работает над созданием приемников еще меньшего размера для гаджетов для умного дома. Бон также говорит, что скорость зарядки сейчас ниже, чем у современного блока питания USB-C, и больше, чем у более медленного беспроводного зарядного устройства Qi. Но со временем они тоже могут улучшиться.
УспехGuru будет зависеть не только от времени зарядки и размера приемника. То, как компания доставит свои технологии потребителям, будет иметь большое значение. Бон говорит, что Guru ведет переговоры с производителями бытовой электроники о партнерстве, а также с партнерами по складским технологиям и розничной торговле о коммерческом использовании своей беспроводной системы питания.Он также ведет переговоры с компаниями о лицензировании своих технологий для включения в новые продукты в будущем.
СистемаGuru требует, чтобы вы подключили приемники к устройствам, на которые вы хотите передавать энергию
От того, как будут формироваться его физические продукты, будет зависеть, станет ли смелое видение Guru простой, эффективной, рентабельной и беспроводной беспроводной зарядки реальностью или же это станет еще одной неудачной попыткой реализации давней идеи. Другой фактор заключается в том, действительно ли система будет работать лучше, чем существующие варианты зарядки от подключаемого модуля и зарядки Qi, оба из которых работают отлично, если вы в порядке с хранением шнуров и их ручной вставкой в свои устройства или с зарядным ковриком. рядом, поблизости.Преодоление статус-кво будет самым серьезным препятствием для Гуру, и остается открытым вопрос, сможет ли какая-либо компания, не говоря уже о стартапе, подтолкнуть потребителей к изменению поведения, которое укоренилось в том, как мы используем технологии сегодня.
Но видение Гуру немного грандиознее, чем просто устранение шнуров. Бон и его соучредители уверены, что, если все будет сделано правильно, надлежащая система беспроводной передачи энергии может изменить не только то, как мы думаем о том, чтобы устройства постоянно заряжались и включалось, но и типы устройств, которые мы в конечном итоге используем, и для чего используются эти устройства.Guru представляет себе мир, в котором вы можете хранить всевозможные гаджеты с батарейным питанием, большие и маленькие, по всему дому или в каждом углу офиса, магазина или склада, не беспокоясь о том, откуда они получают электроэнергию и как долго его хватает на одну зарядку. Это потому, что энергия будет постоянно течь по воздуху, чтобы поддерживать все в рабочем состоянии, как и предполагал Тесла более 120 лет назад.
«Большую часть объема вашего устройства составляет батарея», — говорит Хадзимири.«Причина в том, что он должен длиться долго. Но как только зарядка станет повсеместной, это может все изменить ».
Клетка Фарадея своими руками
Фон
Клетка Фарадея — это контейнер, сделанный из проводящего материала, такого как проволочная сетка или металлические пластины, который защищает то, что она окружает, от внешних электрических полей. В наших экспериментах клетка Фарадея может использоваться для предотвращения воздействия внешних электромагнитных помех (EMI или шума) на наши нейронные записи.Как вы знаете, нейронные сигналы, которые мы записываем, очень малы (порядка микровольт), и мы используем наши Spikerboxes для усиления этих небольших сигналов до достаточно большой амплитуды, чтобы мы могли их слышать и записывать. Однако в зависимости от окружающей среды могут существовать электромагнитные, радио, микроволновые или другие типы невидимых излучений, которые могут перемещаться по воздуху и взаимодействовать с металлическими иглами и проволокой, которые мы используем в качестве электродов. Затем металл передает шумовой сигнал, как антенна, в наши нейронные записи, мешая или даже заглушая наши записи, так что все, что мы слышим, в худшем случае, — это радиостанция! Затем можно использовать клетку Фарадея, чтобы заблокировать многие из этих источников шума.
Клетка Фарадея названа в честь ученого 1800-х годов Майкла Фарадея, но чтобы узнать, как работает клетка, мы начнем с другого известного ученого, Шарля-Огюстена де Кулона. Кулон проделал большую работу по динамике заряженных частиц и электрических полей, которые они генерируют. Кулон определил, что электрическое поле «E» на радиусе «r» от неподвижного точечного заряда «Q» можно рассчитать по следующему уравнению:
Где ε 0 — диэлектрическая проницаемость свободного пространства, а e r — радиальный единичный вектор.Если вы не понимаете математику (когда-нибудь поймете), это означает, что напряженность электрического поля уменьшается по мере удаления от источника электрического тока. Если вы едете по шоссе и замечаете, что радиостанция гаснет, например, это потому, что вы удаляетесь от большой вышки радиопередатчика.
Вывод заключается в том, что этот закон дает нам основу для математической зависимости, которая связывает заряд и электрические поля в фиксированном объеме пространства. Клетка Фарадея охватывает такой фиксированный объем пространства, и, если клетка сделана из проводящего материала, определяющей характеристикой клетки является то, что она не позволяет внешним зарядам наводить электрические поля в этом объеме.Вот два основных правила, регулирующих этот барьерный эффект:
- Закон Кулона требует, чтобы заряды в проводнике в состоянии равновесия находились как можно дальше друг от друга, и, таким образом, чистый электрический заряд проводника полностью находился на его поверхности.
- Любое результирующее электрическое поле внутри проводника может вызвать перемещение заряда, поскольку он многочислен и подвижен, но равновесие требует, чтобы результирующая сила внутри проводника была равна нулю. Таким образом, электрическое поле внутри проводника равно нулю.
Правило 2 говорит нам, что электрическое поле внутри проводника в состоянии равновесия равно нулю, а Правило 1 говорит нам, что заряд проводника будет полностью находиться на поверхности (границе). Другими словами, поверхность проводящего объема становится барьером, по которому заряды движутся к поверхности и вокруг нее, чтобы генерировать поля, точно противодействующие любому заряду, который стремится пересечь границу, таким образом сохраняя внутреннюю часть свободной от внешних электрических помех.
Фарадей впервые продемонстрировал это в известном эксперименте с ведерком со льдом и металлической сферой.Фарадей опустил металлический шар, заряженный статическим электричеством, в металлическое ведро, поддерживаемое деревянным стулом, которое изолировало ведро от земли. Когда заряженный шар опускали в ведро, не касаясь его, заряды на поверхности ведра перераспределялись за счет электростатической индукции. Эта концепция стала известна как принцип клетки Фарадея, который вы изучаете сегодня.
Ниже мы рассмотрим влияние клетки Фарадея на различные условия при проведении нейронных записей с помощью SpikerBox, а также проведем простой эксперимент, который вы можете провести дома.Вот видео, объясняющее очень простой способ построить и использовать клетку Фарадея.Видео
Процедура
Строительство клетки Фарадея
Обратите внимание, что мы также продаем готовые клетки Фарадея, если вы не хотите посещать строительный магазин.
- Отмерьте прямоугольник 8 x 16 дюймов из металлической сетки экрана.
- Вырежьте прямоугольник большими ножницами.
- Отмерьте и отрежьте пять деревянных планок длиной 8 дюймов.
- Осторожно разверните прямоугольник металлической сетки, чтобы он лежал ровно.
- Начать скрепление металлической сетки через деревянные планки
- Сшиваем первую полосу на конце сетки.
- Скрепите вторую полосу на расстоянии 5,5 дюймов от первой полосы, снова продольно на сетке
- Сшивание третьей полосы на расстоянии 2,5 дюйма от второй полосы
- Сшивание четвертой полосы на расстоянии 5,5 дюйма от третьей полосы
- Сшивание пятой полосы на дальнем конце сетки
- Деревянные полоски являются скобами, поэтому после их скрепления сложите сетку на каждой полоске, чтобы сформировать прямоугольную коробку.
Использование клетки Фарадея для шипов
- Установите стандартную подготовку для записи лапок таракана, как описано в эксперименте 1.
- Создайте шумную обстановку, подключив ноутбук к розетке и включив паяльник или другое мощное устройство.Поместите SpikerBox рядом с этой электроникой, а также включите все флуоресцентные лампы в комнате. Запишите свои наблюдения за уровнем шума в зависимости от уровня нейронного сигнала.
- Закрепите зажим типа «крокодил» на земле (за пределами разъема RCA) на Spikerbox.
- Поместите Spikerbox в клетку Фарадея с открытой клеткой. Запишите свои наблюдения за уровнем шума в зависимости от уровня нейронного сигнала.
- Закройте клетку Фарадея, но ни к чему не присоединяйте зажим «крокодил». Запишите свои наблюдения за уровнем шума vs.уровень нейронного сигнала
- Подсоедините кабель типа «крокодил» к сетке экрана клетки. Запишите свои наблюдения уровня шума в зависимости от уровня нейронного сигнала
Использование клетки Фарадея на мобильных телефонах
Микроволновые печи являются примерами клеток Фарадея, потому что они предназначены для предотвращения утечки излучения, используемого для приготовления пищи, в окружающую среду. Алюминиевая фольга — это проводящий материал, который также можно использовать для создания быстрой импровизированной клетки Фарадея (просто спросите своего соседского нейробиолога).
- Позвоните на свой мобильный телефон и убедитесь, что он звонит (это ваш контроль).
- Затем возьмите мобильный телефон и положите его в (выключенную!) Микроволновую печь.
- Позвоните на сотовый телефон с другого телефона. Звонит?
- Затем откройте дверцу микроволновой печи и наберите номер домашнего телефона на мобильном телефоне. Как только вы нажмете «отправить», быстро закройте дверцу микроволновой печи. Звонит ли ваш домашний телефон?
- Наконец, заверните сотовый телефон в алюминиевую фольгу. Снова позвонить на мобильный? Звонит?
Вопросы для обсуждения
- Как вы думаете, что клетка Фарадея будет делать с электромагнитным сигналом, исходящим изнутри клетки? Сможет ли кто-нибудь за пределами клетки Фарадея принять этот сигнал?
- Где было бы идеальное место для записи?
- Как вы думаете, что бы произошло, если бы вы использовали проволочную сетку с большими отверстиями вместо металлической сетки с маленькими отверстиями для вашей клетки Фарадея?
- Как вы думаете, почему шум сотового телефона все еще мешает работе SpikerBox, хотя отверстия в нашей клетке Фарадея меньше 1.4 см мы рассчитали?
Extra (введено пользователем)
Можно также использовать старую металлическую коробку, съев из нее все печенье. Вместо использования двойного кабеля типа «крокодил» для прикрепления эталона к клетке Фарадея вы можете сделать кабель зонда трехжильным. Два обычных электрода (эталон + регистрирующий электрод) + один дополнительный эталон с зажимом из крокодиловой кожи, который вы подключаете к металлической коробке для печенья.
.