Цахилгааныг утасгүйгээр дамжуулах тухай

Бидний өнөөдрийн амьдралыг цахилгаан эрчим хүч, цахилгаан хэрэгсэлгүйгээр төсөөлөхийн аргагүй билээ. Нэг айлын зөвхөн зочны өрөөнд гэхэд л зурагт, видео тоглуулагч, хөгжим, гар утас, компьютер, принтер гээд маш олон төрлийн цахилгаан болон электрон төхөөрөмжүүд өдөр тутам ашиглагддаг. Эдгээр төхөөрөмжүүдийн цахилгаан тэжээлийг холбох утаснууд багагүй зай талбай эзэлхээс авахуулаад, хөлд орооцолдох, цэвэрлэгээ хийхэд хүндрэлтэй болгох, зарим тохиолдолд халалт үүсч гал түймрийн болон цахилгаанд цохиулах эрсдэл үүсгэдгийг хэн бүхэн мэднэ.

Цахилгаан энерги буюу цахилгаан цэнэг нь цахилгаан дамжих чадвар бүхий хатуу биет, хий, шингэн бодис болон вакум орчинд хүртэл дамждаг тухай бид дунд сургуулийн физикийн хичээлээс мэддэг. Гэтэл дээр дурдсан цахилгаан хэрэгслүүдийг эмх замбараагүй орооцолдсон утасгүйгээр, жишээ нь агаараар цахилгаан дамжуулаад холбочихож болоогүй юм байх даа гэсэн бодол зарим хүнд төрж магад. Тэгвэл гэр ахуйн болон оффисийн зориулалтаар ашиглагдах электрон төхөөрөмжүүдийн төрөл, тоо хэмжээ олшрохын хэрээр нэмэгдэх дээр дурдсан хүндрэлүүдээс зайлсхийх үүднээс сүүлийн үед цахилгаан энергийг утасгүйгээр дамжуулах талаар олон төрлийн судалгааны ажилууд хийгдэж түрүүчээсээ хэрэглээнд нэвтэрч эхлээд байна. Ингээд эдгээр судалгаануудын талаар товч танилцуулъя.

Цахилгаан эрчим хүчийг утасгүйгээр дамжуулах оролдлого 100 жилийн өмнөөс хийгдэж эхэлсэн байна. Серби гаралтай инженер Nikola Tesla амьдралынхаа ихэнх идэвхтэй үеийг Теслагийн ороомог зэрэг цахилгааныг утасгүйгээр дамжуулах туршилтад зориулж байсан боловч 1904 онд төсөл нь зогссоноор мөрөөдөл нь эцэс болжээ. 1975 онд Bill Brown богино долгион ашигласан утасгүй цахилгаан дамжуулалтыг амжилттай туршсан бөгөөд 30кВ энергийг 82.5%-ийн үр ашигтайгаар 1.6км зайд дамжуулж чадсан байна. Түүнээс хойш хэсэг хугацаанд ийм төрлийн туршилт судлагаа бараг хийгдээгүй бөгөөд 2007 оноос Massachusetts их сургуулийн физикийн салбарын эрдэмтэд цахилгаан ороомог ашиглан цахилгаан эрчим хүч дамжуулах судалгааг амжилттай хийж эхэлсэн байна. Тэдний хийсэн туршилтаар 80см диаметр бүхий ороомог ашиглан 2 м зайд 60вт цахилгаан энергийг 40%-ийн үр ашигтайгаар дамжуулсан байна.

2008 онд Intel компани харьцангуй богино зайд цахилгаан чийдэн асаах хэмжээний энергийг 75%-ийн үр ашигтайгаар дамжуулж чадсан байна. Мөн онд зарим компаниуд утасгүй технологийг ашиглан зөөврийн компьютер, Iphone зэрэг электрон төхөөрөмжүүдийг цахилгаанаар тэжээх туршилтын хувилбаруудыг танилцуулсанаар энэ төрлийн судалгааны ажил эрчимтэй хийгдэж эхэлсэн юм. Одоогийн байдлаар цахилгаан дамжуулах хэлбэр, дамжуулалтын үр ашиг, цахилгаан чадал болон дамжуулах зайгаар хоорондоо ялгаатай үндсэн 5 аргын хүрээнд туршилт судалгааны ажлууд хийгдэж байна. Үүнд;

1. Индукцын холбоо (Inductive Coupling)

Энэ арга нь уламжлалт трансформатортой адил бөгөөд дамжуулагч ороомгийн орчинд бий болсон соронзон орны нөлөөгөөр үүсэх индукцын гүйдэл тодорхой зайд байрлах хүлээн авагч ороомог хүртэл дамжих зарчимаар цахилгаан дамжуулалт явагдана.
Дамжуулагч ороомог нь компьютерийн хулганы дэвсгэр (mouse pad) шиг хэлбэртэй бөгөөд хүлээн авагч ороомог нь цахилгаан төхөөрөмжүүдэд байрлах юм. Энэ аргаар хэдэн см зайд цахилгааныг дамжуулах боломжтой ба дамжуулалтын үр ашиг 50-75 хувь орчим байдаг ажээ. Powermat компаний судлаачид энэ аргаар 6 төрлийн аудио, видео төхөөрөмжүүдийг цахилгаанаар тэжээж туршсан байна. Энэ арга нь ямар нэгэн цацрагийн долгион ашигладаггүй учир хүний биед сөрөг нөлөө үзүүлдэггүй байна.2. Радио давтамж (Radio-frequency)
Энэ арга нь бидний сайн мэдэх радиодолгионы давтамжын арга бөгөөд хананд байрлах дамжуулагчийн тусламжтайгаар радио долгион ялгаруулдаг байна. Уг долгионыг антенийн тусламжтайгаар хүлээн авч бага хэмжээний цахилгаан гүйдэлд хувирган цахилгаан төхөөрөмжүүдийг тэжээнэ. Радио долгионы дамжуулалтын зай харцангуй их боловч дамжуулах энергийн хэмжээ бага юм. PowerCast компани энэ аргаар 3вт хүртэлх хэмжээний энергийг 25м хүртэлх зайд дамжуулсан байна. Гэхдээ энэ аргаар энерги дамжуулах тохиолдолд радио долгион эргэн тойрны бүх чиглэлд тархдаг учир дамжуулалтын үр ашиг муутай юм.

3. Лазер (Laser)
Энэ арга нь лазерийн гэрэл ялгаруулах диод ашигладаг бөгөөд цахилгааныг xарьцангуй хол зайд дамжуулах боломжтой юм. Гэхдээ зай холдох тусам лазерийн гэрлийг цахилгаан төхөөрөмжид байрлах хүлээн авагчид онож тусгахад хүндрэлтэй байдаг байна. Мөн хөдөлгөөнт төхөөрөмжид ашиглах боломжгүй ажээ.
PowerBeam компаний судлаачид энэ аргаар чийдэн болон зургийн электрон жаазанд цахилгаан дамжуулж туршсан бөгөөд 1.5вт цахилгааныг 10 м зайд дамжуулж чадсан байна. Энэ нь LED гэрлийг асаах чадалтай боловч зөөврийн компьютер зэрэг харьцангуй их энерги зарцуулдаг төхөөрөмжүүдэд хүрэлцэхгүй юм.4. Дамжуулагч дэвсгэр (Conductive Pad)
Энэ арга нь уламжлалт буюу дамжуулагч утас ашиглан цахилгаан дамжуулах аргатай адил учир дамжуулагч болон хүлээн авагчид нь хоорондоо шүргэлцэж байх шаардлагатай юм. Boulder компани WildCharge хэмээн нэрлэгдэх дамжуулагч дэвсгэрийн аргаар 150вт хүртэлх хэмжээний энергийг дамжуулж туршсан байна.5. Соронзон орны хосолмол резонанс (Magnetically Coupled Resonance)
Хос үүсгэгчээс ялгарах цахилгаан соронзон долгион ресонанс үүсгэх зарчим дээр үндэслэгдсэн энэ арга нь одоогоор судлагдаж буй аргуудаас үр ашиг хамгийн өндөртэй нь юм. Ренонанс үүсэх үзэгдлийн энгийн жишээ нь хэн бүхний мэдэх хүүхдийн савлуур юм. Нэгэнт савлаад эхэлсэн тохиолдолд савлуурын хөдлөх чиглэлтэй давхцуулан багахан хүчээр биеэ хөдөлгөхөд улам өндөр, улам хол зайд савлуулж чаддаг бөгөөд энэ нь механик резонансын нэг хэлбэр юм.
Дээр дурдсан Massachusetts их сургуулийн эрдэмтэд анх энэ аргыг ашиглан 60Вт-ийн чийдэнг 2 м зайнаас туршсан бөгөөд дамжуулалтын үр ашиг 40% байсан байна. Мөн LCD телевизор, Ipod зэрэг төхөөрөмжийг утасгүй цахилгаанаар тэжээж туршсан бөгөөд энэ технологийг WiTricity хэмээн нэрлэжээ.

Ирээдүйд цахилгааныг утасгүйгээр дамжуулах технологийг олон хэлбэрээр ашиглаж болох бөгөөд нэг сонирхолтой жишээ нь Мицүбиши компанийн дэвшүүлж 2007 оны Tokyo motor show үзэсгэлэнд танилцуулсан цахилгаан машины баттерейг богино долгион ашиглан утасгүйгээр цэнэглэх хувилбар юм. Уг хувилбар нь индукцийн холбоог ашигласан бөгөөд үндсэн зарчим нь автозам дээр байрлах дамжуулагч ороомог болон цахилгаан машины бампер дор байрлах антенийн тусламжтайгаар явдал дунд нь утасгүйгээр цэнэглэх юм. Өөрөөр хэлбэл цахилгаанаар цэнэглэх станцыг зам дээр байрлуулах хэлбэр юм.

Цахилгааныг утасгүйгээр дамжуулах технологийг ашигласан гар утас, зөөврийн компьютер зэрэг бүтээгдэхүүнүүд энэ оноос худалдаанд гарч эхлээд байгаа бөгөөд эдгээр бүтээгдэнхүүнүүдийн тухай дараа танилцуулах болно. TED Conference 2009-д танилцуулагдсан утасгүй цахилгаан дамжуулалтын тухай сонирхолтой илтгэлийн бичлэгийг үзнэ үү.

эх үүсвэр; powerbeaminc.com болон бусад

Технологи, Харилцаа холбоо, Электроник