Утасгүй цэнэглэгч

Амьдралын нэг хэсгийн нэг болох гар утасны нэг асуудал баттерей цэнэглэгч нь үргэлж асуудал болсоор ирсэн. Зөөврийн төхөөрөмж нэмэгдэх тусам цахилгаан хүчдэл ихээр шаардагдах тул хэрэглэгчид гэр, оффис, автомашин, нисэх онгоцны буудал, сургууль болон өөр газарт хялбараар хэрэглэх утас цэнэглэгчийн шийдлйиг хайж байна. 

 Түүх 
1887 онд Тесла нь холбоо барих төлбөр, хоол хийх халаалтын зуухны болон утасгүй чанга яригч зэрэг орчин үеийн утасгүй цэнэглэгчийн үндэс нь юу болох талаар хоёр обьектуудын хоорондын цахилгаан дамжуулах цахилгаан соронзон талбарыг ашиглан, цахилгаан соронзон индукцийн зарчим болон хэрэглэж болох индукцийн мотор хөгжүүлэх анхны хүмүүсийн нэг болжээ.  Ихэнх индукцийн цэнэглэгч зөвхөн богино зайд ажилладаг, гэхдээ төхөөрөмжийн хооронд физик байдлаар холбогдох үндсэн хэсэг нь индукцийн ажиллагаанд нөлөөлөхгүй. Аюулгүй байдлын хувьд санаа зовоох асуудалгүй. Индукцийн цэнэглэгч нь хүний биед нөлөөлөхгүй аюулгүй радио долгионы талбарыг үүсгэдэг байна. Мөн индукцийн тоног төхөөрөмжүүд нь дуу чимээ багатайгаас гадна аюулгүй зузаан хуванцараар хучигдсан байдаг учраас ус чийг нэвтэрдэггүй байна.Бодит утгаараа индукц нь маш энгийнээр ажилласан байна: Нэгдүгээрт, үндсэн хэсэг болон цэнэглэгч станцын аль нэг нь индукцийн ороомогоор тэжээгдэнэ. Энэ индукцийн ороомог нь өөрийнхөө эргэн тойронд цахилгаан соронзон талбарыг үүсгэдэг ба хоёрдогч ороомог нь цахилгаан гүйдлийг дамжуулах болон мөн цахилгаан гүйдэлрүү хувиргадаг.

1899 онд зохион бүтээгч Никола Тесла утасгүй цахилгаан дамжуулах тухай анх удаа амжилттай туршилт хийж эхэлсэн байна. Тэрээр нэг л өдөр дэлхий даяар  эрчим хүчийг кабелийн шаардлагагүйгээр дамжуулна гэдэгт итгэж түүнийг эхлүүлсэн нь түний анхны амжилт нь болсон байна.

1902 онд Тэсла нь утас хэрэглэхгүйгээр нэг дамжуулагчаас бусад ямар нэгэн дамжуулагчруу цахилгаан дамжуулж болох төхөөрөмжийг тайлбарлах “Цахилгаан эрчим хүч дамжуулах багаж хэрэгслүүд” гэсэн нэртэй дүгнэлтэнд хүрсэн.
Индуктив цахилгаан дамжуулах эхний жишээ нь  радио дохионы цахилгааныг цахилгаан чихэвчрүү ашигласан кристал радио юм.
2006 онд MIT-ийн судлаачид хэдэн метр тусгаарласан ороомгийн хооронд цахилгаан эрчим хүчийг шилжүүлэх үр ашигтай арга замыг нээсэн гэж мэдээлсэн байна.
2009 оны наймдугаар сард "Утасгүй сүлжээний эрчим хүчний консорциум" сонирхогч компаниудын консорциумоор тэд Qi гэж нэрлэгдэх бага эрчим хүч зарцуулах индуктив цэнэглэгчийн  шинэ үйлдвэрлэлийн стандарт бэлэн болоход тун дөхөж байна хэмээн зарласан.
WPC 180 гаруй гишүүнд гар утас,өргөн хэрэглээний электрон, зай, хагас дамжуулагч түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүд, утасгүй цахилгаан технологи, дэд бүтэцийн удирдагчид багтдаг.
янз бүрийн үйлдвэрлэгчээс шаардлагатай янз бүрийн цахилгааныг хүлээн авахдаа тохирсон дамжуулагч ашиглахыг зөвшөөрөх  (Qi)-н Утасгүй сүлжээний эрчим хүчний консорциум буюу WPC  стандартыг баталсан. WPC 5W-аас бага хэрэглэдэг индуктив цахилгаан дамжуулалт дээр үндэслэн Qi харилцан ажиллах стандартыг боловсруулсан.

 Утасгүй цэнэглэгч гэж юу вэ? 
Утасгүй цэнэглэгч гэдэг нь кабель болон тусгай AC адаптер гэх мэт ямар нэгэн төхөөрөмж ашиглахгүйгээр баттерейг цэнэглэх аргуудын нэг нь юм.

Хэрхэн цэнэглэх вэ гэхлээр богино долгион ашиглана гэсэн үг. Учир нь богин долгион нь манан, цас, бороо үүл, утаа гэх мэт зүйлийг нэвтэлж чаддаг. Богино долгионы 300мигаГрец-300ГигаГ-н хооронд давтамжтай цахилгаан сороонзон долгион юм.мөн богино долгион нь алсын тандан судлах аргад ашиглаж байна. Эдгээр богино долгионууд нь  Допплер радарыг цаг агаарын урьдчилсан мэдээнд ашигладаг шиг ашиглаж байна. Богино долгионы цацраг нь тогтмол эрчим хүчтэй харилцан үйлчилцдэг. 

 Утасгүй цэнэглэгчийн давуу тал 
·        Долгион хүрэх бүх газарт, ямар ч цаг хугацаанд цэнэглэлтийг хийнэ. 

·        Технологийн ажиллагаа нь энгийн

·        Олон төхөөрөмжийг нэгэн зэрэг цэнэглэх чадалтай

·        Эдийн засагын хувьд хэмнэлттэй

·        Хамгаалагдсан холболт:- зэврэлт үсэхгүй

·        Эмнэлэгт хэрэгжүүлэхэд аюулгүй-

·        Бат бөх  гэх мэт давуу талыг өөртөө агуулсан.

 Утасгүй цэнэглэгчийн сул тал 
·  Цэнэглэлт удаан

·  Үр ашиг бага, дулаан алдагдал

·  Илүү үнэтэй  гэх мэт.

 Утасгүй цэнэглэгчийн төрлүүд 
1.     Резонанс цэнэглэгч
ТЭХС-ийн 2011 оны Фултоны шинэчлэлээр магадгүй бид худагны хэмжээний цэнэглэгч талбайгаар  дамжуулан механикжсан  цахилгаан хөдөлгүүртэй автомашин харах болно.
]]
2.     Индуктив цэнэглэгч

3.     Радио цэнэглэгч 

   Резонанс цэнэглэгч нь 

Энэ нь резонансын жирийн бус үзэгдэлд ашиглагддаг ба энэ нь тодорхой давтамжийн эрчим хүчийг хэрэглэж байх үед чичирхийлж обьектыг үүсгэдэг. Резонанс цэнэглэгч нь 2 зэс ороомгоос тогтдог. 1ерөнхий хавтантай 2 зэс ороомгийг хүлээн авах болон бусадруу дамжуулахад ашигладаг. 

2 ороомгийг ижил цахилгаан соронзон  давтамжаар тохируулж болно. Эдгээр ороомгууд нь эргэн тойрондоо цахилгааныг цацаж дамжуулаж байдаг. 

Жишээлбэл: цахилгаан машинууд, робот, компьютерийн дэлгэц гэх мэт эрчим хүч их шаарддаг төхөөрөмжүүд багтдаг. 

 Индуктив цэнэглэгч 
Индуктив цэнэглэгч нь богино зайн утасгүй цэнэглэгчийн нэг төрөл юм. Энэ арга нь цэнэглэгч төхөөрөмж нь тусгаарлагдсан зэс утсан ороомгийг ашиглан тодорхой чиглэлтэй хэлбэлзлийг E.M талбарт үүсгэх  цахилгаан соронзон индукцийн зарчим дээр ажилладаг. Энэ зарчим нь 2 обектын хооронд зэс ороомгийн тусламжтайгаар эрчим хүчийг цахилгаан соронзонгын талбарлуу дамжуулахад ашигладаг.
Индуктив цэнэглэгчийн эхний ороомог нь ерөнхийдөө цэнэглэгч суурь станцаас хувьсах цахилгаан соронзон талбарийг бий болгоход индукцын ороомгийг ашигладаг бол, 2дахь индукцийн ороомгийг цахилгаан соронзон талбараас цахилгааныг зөөврийн төхөөрөмжруу оруулах мөн буцаагаад цахилгаан гүйдэл болгон хөрвүүлэхэд ашигладаг байна..          

Жишээлбэл: MP3 тоглуулагч, PDA, цахилгаан шүдний сойз болон бусад дунд хэмжээний төхөөрөмжинд ашиглаж болох нь Зураг 2.2т харуулсан байна.

 Радио цэнэглэгч 
Энэ арга нь радио долгион дээр суурилдаг ба  Wi-Fi , радио, телевиз, үүрэн телефонийг хүлээн авах болон дамжуулахад өргөн хэрэглэгддэг. Хэрэв антен нь зөв тохируулагдсан бол бүх чиглэлд Радио долгионыг цацаж дамжуулдаг.

Жишээлбэл: гар утас, утасгүй компьютерийн гар, сонсголын аппарат, бугуйн цаг гэх мэт цахилгаан бага шаарддаг жижиг хэмжээний төхөөрөмжүүд үүнд багтдаг.      
  Радио цэнэглэгчийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд 
Үүнд:   

1.Трансмиттер (дамжуулагч): Трансмиттер нь электрон чийдэн гэрэл буюу магнитрон болон нүхтэй долгион заагч антеннаас бүрдэнэ.  

Электрон чийдэн гэрэл нь хөндий резонатор болон маш хүчтэй байнгын соронзонг үүсгэх энгийн диодон вакум хоолойн хослол юм. Ердийн электрон чийдэн гэрэл (магнитек) нь хөндий резонансан тоон механизм доторх тойрог анодоос бүрдэнэ. Хөндий бүрийн диамер үйлдлийн давтамждахь дурын нэг хагас долгионтой тэнцүү байна. Анод нь ихэвчлэн зэсээр хийгддэг бөгөөд өндөр хүчдэлийн эерэг шууд гүйдэлрүү холбогдсон байдаг. Хөдөлж буй электронуудын соронзон талбар нь цахилгаан соронзондах талбарт харилцан үйлчлэлцдэг. Үүний үр дүнд катодын электрон урсгалдахь зам нь анодруу  шууд биш харин муруй байна. анод хүчдэл болон соронзон орны хүч чадлыг зөв тохируулах замаар одоогийн урсгалын анодод хүрч чадах ховор шалтгааныг электронууд нь шийддэг. Мөн тогтмол гүйдлийн анод хүчдэл болон соронзон орны хүч чадлыг тохируулах замаар, электрон дугуй  зам хийсэн байна. Харилцах камерт тэдний дугуй дамжуулалт хийх үед электронууд хэлбэлзэл дотор цуурайтсан хөндийг үүсгэсэн. Иймээс магнитрон нь гүйдэл өсгөгч биш харин хэлбэлзлийн генератор юм. Нэг хөндийдөхь хөөрөх давталтын гаралтыг үзүүлдэг. Магнетрон нь  богино долгионы чадлыг маш өндөр түвшинд хөгжүлэх чадвартай. Хурдан горимд ажиллаж байгаа үед магнитрон богино долгионы бүсэд эрчим хүчнйи хэд хэдэн мегаватт бий болдог. Хурдан ажилагаатай магнитрон нь радарын системд түгээмэл хэрэглэгддэг байна. Тасралтгүй долгион магнитронууд хэдэн зуун ватт тэр ч байтугай олон мянган эрчим хүчний ваттыг үүсгэж болно. 

Үүрэг: Цахилгаан дамжуулагч нь  цахилгаан эх үүсвэрийг бий болгож цахилгаан хүлээн авагчруу цахилгааныг дамжуулдаг. Дамжуулагч дохио нь ихэвчлэн 900МГЦ-н давтамжтай байдаг. 

2.     Нүхтэй долгион заагч антенн:  

Нүхтэй долгион заагч нь бүх чиглэлд дамжуулагч, хүлээн авагч хооронд зуучлагчын  үүргийг гүйцэтгэдэг. Антенны өсөлт болон бүрэн эсэргүүцэл их чухал.Энэ цацрагийн өргөн 360 градуст 10дицибель хүртэл өсгөх энгийн арга юм. Нүхтэй долгион заагч нь цаг агаарын нөлөөнд автахгүй хэвтээ туйлширсан антенны төрөл. 3 Эрэгийг SWR мушгих зориулалттайгаар байрлуулсан байдаг ба мөн төв давтамжийг 2300-2330 мига герцийн хооронд тохируулахад ашиглана. Энэ антен нь өөр өөр давтамж ашиглах боломжтой. энэ антенныг өөрөөр нүхтэй долгион заагч гэж нэрлэдэг ба энэ нь маш бага алдагдалыг дамжуулдаг шугам юм. Энэ жижиг антен нь хэд хэдэн дохиог тараах боломжийг олгодог. Дохио нь энгийн коаксиальтай долгион заагч дотор холбогддог. Антеннй нүх тус бүр бага эрчим хүчийг цацруулах боломжтой. долгион заагч антенн нь хэтийн төлөвдэхь бүх цахилгааныг дамжуулдаг. 

3.     Мэдрэгч: Гар утас нь ямар нэгэн мессэж дохиог  хүлээн авахад мэдрэх энгийн хэлхээ юм. Гол үүрэг нь богино долгионыг мэдрэх ба нэмэлт reactennaе-н тусламжтайгаар мэдрэгч нь утасны дохиог хайдаг.     

4.     Rectenna: Богино долгионы дохио нь нүхтэй долгион заагч антенныг ашиглан урт мессэжэн дохиог дамжуулдаг. Мөн Rectenna нь DC цахилгаанруу богино долгионыг хувиргаж дамжуулах мөн хүлээн авдаг.                                                                                                                   

Гар утсанд нэмэлтээр rectenna сууруулах юм. Rectenna нь антенны төрлүүдээс хамгийн сайжруулагдсан антен нь бөгөөд үүнийг DC цахилгаанруу богино долгионы энергийг шууд хувиргахад ашигладаг. Уг элемэнтүүд нь ихэвчлэн торон загвараар зохион байгуулагдсан нь антеннаас тодорхой харагддаг. Энгийн rectenna нь хоёр туйлт антенн хооронд байрласан шоттику диодоос бий болдог. Диод нь богино долгиондахь антенд өдөөгдсөн гүйдлийг сэргээдэг. Rectenna нь богино долгионы энергийг цахилгаанруу хувиргахад өндөр үр ашигтай. Лабораторийн орчинд, тогтмол 90%-с дээш богино долгионы энергийг үр ашигтай болгодог нь ажиглагдсан байна. Нанотехнологи, MEMS бий болсноор эдгээр төхөөрөмжүүдийн хэмжээ молекулын доош түвшин рүү хүрч байна. Антенны загварт rectenna-г ашиглах нь их чухал.  Антенн нь богино долгионы эрчим хүчийг шингээж мөн шулуутгагч нь ашигтай эрчим хүч болгон хувиргадаг.                                                                                                                   

 Радио долгионы  блок диаграм 
Зургаас харахад диаграм нь 2хэсэг байгааг харж байна. Нэг нь дамжуулалын хэсэг, нөгөө нь хүлээн авагчийн хэсэг гэж ойлгож болно. Дамжуулалын төгсгөлийн нэг богино долгионы эрчим хүчийн эх үүсвэр нь бичил долгионыг үүсгэгч юм. Coax- долгион хөтлүүр холбогдсон долгион тохируулагч нь богино долгионы эх үүсвэр болон антенны аль нэг дамжуулалтын бүрэн эсэргүүцэлтэй нь тохирдог. Чиглэлтэй холбогч нь тодорхой чиглэлд дохиог тараахад тусладаг. Энэ нь орон зайд тархсан бичил долгионыг хүлээн авагч талруу илгээдэг. Хүлээн авагч тал нь эсэргүүцэл тохирсон Rectenna хэлхээгээр богино долгионы дохиог хүлээн авна. Энэ хэлхээ нь шоттики диод болон шилэн хэлхээний хослол юм.  DC эрчим хүчрүү богино долгион нь хувирдаг.

Утасгүй цэнэглэгчийн ажиллагааны зарчим

Дээрх гурван аргаас индуктив цэнэглэгчийн ажиллааны зарчимыг тайлбарлавал:                              

1.Цэнэглэгч төхөөрөмж нь дамжуулагч ороомогруу AC  дохиог илгээнэ.        

2. Гүйдлийн урсгал нь цэнэглэгч төхөрөөмжийн дотор дамжуулагч ороомгоор дамжуулагдана.

3. Гүйдлийн урсгал дахь ороомог дотор цахилгаан соронзон орон үүсдэг

4. Соронзон талбарт хүлээн авагч ороомогдахь гүйдэл бий болдог.

5. Хүлээн авагч ороомог доторх гүйдлийн урсгал нь DC цахилгаан дотор дамжуулагддаг.

 Утасгүй технологиийн хэрэглээ 


Эмэнэлэгийн төхөөрөмжинд: Үүнд:

Шилжүүлэн суулгах төхөөрөмж, зүрхний электрон төхөөрөмж, зүрхний хэмнэлийг сайжруулагч хэрэгсэл гэх мэт.

Цахилгаан хэрэглэгч төхөөрөмжинд:

Зөөврийн компьютер, дижитал камер, телевиз, телевизийн тоглоомын хяналт гэх мэт.

Аж үйлдвэрийн хэрэглээнд:

Автомажуулсан материал боловсруулахад, аж үйлдвэрийн микро-робот гэх мэт.

Бусад хэрэглээ:

Электроник тээврийн хэрэгсэл, ЛЕД гэрэл, цэргийн хэрэгсэлд мөн ашиглаж болно.                                    

 Цахим холбоос

http://powerbyproxi.com/wireless-charging/

http://www.slideshare.net/prinxforu/wirless-charging-of-mobile-phones?related=1

http://www.slideshare.net/SaiKamal2/wireless-charging-using-microwaves?related=1

Ангилал:Зай цэнэглэх техник