העברת חשמל באופן אלחוטי למרחק של 5 מטרים

חוקרים מקוריאה הדרומית פיתחו מערכת לתהודת סליל דו-קוטבי המיועדת להעברת חשמל לטווח גדול יותר מהמוכר

לאחרונה הודגם שיפור ניכר במרחק שיכול חשמל לעבור במסלול אלחוטי. חוקרים מקוריאה הדרומית פיתחו 'מערכת לתהודת סליל דו-קוטבי' המיועדת להעברת חשמל לטווח גדול יותר מהמוכר של עד 5 מטרים בין סליל המשדר לסליל המקלט.

"הטכנולוגיה שלנו מוכיחה את אפשרות הפיתוח של מנגנון העברה חדשני מרחוק של חשמל, למרחקים שמעולם לא נוסו עד כה. למרות שהמערכת להעברת חשמל למרחקים גדולים באופן אלחוטי עדיין בשלבי מסחור מוקדמים והיא די יקרה, אנו מאמינים כי זהו הכיוון הנכון לאספקתו של החשמל לצרכנים בעתיד. כמו שאנו רואים היום אזורים של Wi-Fi בכל מקום, כך בסופו של דבר נזכה לראות אזורי חשמל אלחוטי במקומות כגון מסעדות ורחובות ראשיים המספקים חשמל אלחוטי להתקנים אלקטרוניים," אומרים החוקרים.

הצורה שבה התקנים אלקטרוניים מקבלים את החשמל שלהם עברה תמורות רבות במהלך העשורים האחרונים, החל ממתכונת קווית למתכונת אלחוטית. הצרכנים נהנים היום מסוגים רבים ומגוונים של מכשירים אלקטרוניים אלחוטיים כגון טלפונים ניידים, צגים נישאים, מחשבים נישאים ואפילו סוללות. גם המרשתת (רשת האינטרנט) עצמה עברה מאופן פעולה קווי לאלחוטי. כעת, חוקרים ומהנדסים מנסים להעלים את הכבלים האחרונים שנותרו בשימוש באמצעות פיתוח טכנולוגיה לאספקת חשמל אלחוטי.

Chun T. Rim, פרופסור להנדסה גרעינית וקוונטית מקוריאה הדרומית, וצוות חוקריו, הדגימו שיפור משמעותי במרחק שיכול חשמל לעבור בצורה אלחוטית. החוקרים הצליחו לפתח 'מערכת לתהודת סליל דו-קוטבי' (Dipole Coil Resonant System, DCRS) לשם העברת חשמל לטווח גדול של עד 5 מטרים בין סליל המשדר לסליל המקלט.

מאז שחוקרי MIT הציגו בשנת 2007 את המערכת שלהם [Coupled Magnetic Resonance System, CMRS] שניצלה שדה מגנטי על מנת להעביר אלחוטית חשמל למרחק של 2.1 מטרים, תחום הפיתוח של מערכות להעברת חשמל אלחוטי למרחקים גדולים משכה תשומת לב רבה בקרב קהיליית החוקרים.

יחד עם זאת, מבחינת הגדלת המרחק של חשמל אלחוטי, מערכת ה-CMRS, לדוגמה, נתקלה במגבלות טכניות למסחור שעדיין לא נפתרו: מבנה סלילים די מסובך (המורכבים מארבעה סלילים שונים); סלילי תהודה גדולים ומגושמים; תדירות גבוהה (בתחום של 10 MHz) הנדרשת להדהוד סלילי המשדר והמקלט, מה שמביא ליעילות העברה נמוכה; ופקטור Q גבוה בשיעור של 2000 ההופך את סלילי התהודה לרגישים מאוד לתנאי הסביבה, כגון טמפרטורה, לחות וסמיכות של אנשים באזור.

פרופסור Rim הציע פתרון יעיל לבעיות אלו בעזרת מערכת ה-DCRS, המכילה מבנה סליל מעוצב בצורה מיטבית בעל שני סלילי דו-קוטב מגנטיים, הראשי המחולל את השדה המגנטי והמשני הקולט את החשמל האלחוטי. בניגוד לסלילים הגדולים והמגושמים המרכיבים את ה-CMRS, צוות החוקרים השתמש במוטות קומפקטיים המורכבים מליבת פריט (ferrite) עם כריכות במרכזם. זרם החילופין בתדירות גבוהה של הכריכות הראשוניות מייצר שדה מגנטי, ולאחר מכן השדה המגנטי שנוצר מחולל את הזרם בכריכות המשניות.

המערכת כולה היא באורך של 3 מטרים, ברוחב של 10 ס"מ ובגובה של 20 ס"מ, ממדים הקטנים משמעותית ממערכות קיימות. המערכת היא בעלת פקטור Q נמוך של 100, שיעור יציבות הגדול פי 20 אל מול שינויים סביבתיים, והיא פועלת כהלכה בתדירות נמוכה של 100 kHz. הצוות ערך מספר ניסויים והשיג תוצאות מבטיחות בקבלת חשמל אלחוטי יציב במרחקים של 4 ו- 5 מטרים. "בעזרת המערכת שלנו ניתן יהיה להפעיל אלחוטית טלוויזיית לד גדולה ממרחק של 5 מטרים," מסביר החוקר הראשי.

https://www.youtube.com/watch?v=R6UCwqjdpo0
סרטון הדגמה

הידיעה על המחקר