Wireless Electricity ، برق بيسيم
با انتقال الكتريسيته بهصورت بيسيم، انجام اموري مانند تعويض باتري دستگاه و شارژ دوباره آن به طور چشمگيري كاهش مييابد. حتي در برخي موارد سيمهاي برق كاملاً حذف ميشوند. با پيشرفت فناوري ارتباطات بيسيم،كابلها كه زماني استفاده از آنها در تجهيزات الكترونيكي ضروري بهنظر ميرسيدند، به تدريج كنار گذاشته ميشوند. كاهش اندازه مدارها، تنها مانع كاهش حجم تجهيزات سيار، وجودسيمهاي برق و باتريهاي بزرگ است. با ظهور فناوريهاي جديد، آخرين زنجيرهها نيز پاره شده و انتقال بيسيم برق بهطور كامل فراهم ميشود. انتظار ميرود، بهزودي كاربردهاي مختلفي از اين فناوري وارد بازار شوند.
تحقيق براي استفاده از فناوري بيسيم جهت تأمين نيروي ترمينالها از حدود يك قرن پيش، همزمان با ظهور اولين فناوري الكترونيكي آغاز شد. بالاخره بعد از حدود يكصد سال، امكان استفاده از اين فناوري فراهم شده است. حدود دهسال قبل فناوري انتقال بيسيم برق بهطور محدود مورد استفاده قرار گرفت و انتظار ميرود، بهزودي اين فناوري بهطور وسيع در ابزارهايي مانند گوشيهاي موبايل و دستگاههاي قابل حمل پخش موسيقي به كار رود.
در شكل 1 نمونهاي از اين ابزارها را مشاهده ميكنيد. اين فناوري شارژ بيسيم قادر است بدون هيچگونه تماسي در فاصله چند ميليمتري بين دستگاه شارژر و گوشي عمل كند. شركت موتورولا و ساير شركتهاي توليدكننده گوشي در ايالات متحده در حال ساخت گوشيهايي هستند كه قابليت استفاده از فناوري مذكور را دارند. شركت اپل در فوريه سال 2007 يک حق اختراع در زمينه دستگاه شارژر بيسيم آيفون، آيپاد و برخي ديگر از محصولات خودبه ثبت رساند. اين علاقه شديد، دستاندركاران صنعت گوشيهاي همراه را به استفاده از فناوري شارژ بيسيم تجهيزات نشان ميدهد. در ژاپن شركت NTT DoCoMo فعالانه در حال توسعه فناوري مشابهي است. اين شرکت اولين نمونه گوشي قابل حمل داراي قابليت شارژ بيسيم را در سال 2005 توليد كرد. علاوه بر شارژ بيسيم، موج جديدي از فناوريها كه قادر به انتقال بيسيم برق از فواصل چند سانتيمتر تا چندمتر هستند، به بازار عرضه شده كه انتظار ميرود بهزودي برخي از آنها در تجهيزات نورپردازي مورد استفاده قرار گيرند.
كاربردهاي برق بيسيم
کاربردهاي مختلف برق بيسيم
انتظار ميرود پيشرفتهاي صنعت انتقال انرژي بيسيم بهزودي چهره تجاري به خود بگيرد. مؤسسه Slashpower واقع در انگلستان نسل جديدي از شارژرها و مبدلهاي بيسيم را به بازار اروپا عرضه کردهاست (الف). شركت Seiko Epson فناوري شارژ بيسيم خود را با نام تجاري جديد Air Trans معرفي كرده است. اين فناوري براي شارژ گوشيهاي توليد شده توسطNTT DoCoMo و ساير تجهيزات مشابه مورد استفاده قرارميگيرد. در شکل (ب) مبدلي را براي آيپاد مشاهده ميكنيد. شركتهاي Visteon، Motorola و Fulton Innovation با همكاري يكديگر شارژري را توليد كردهاند كه قادر است باتري دوازده ولتي اتومبيل را براي شارژ گوشيهاي همراه بهكار گيرد (پ). مؤسسه Powercast فناوري جديدي را توسعه داده كه قادر به دريافت مؤثر برق ارسالي توسط يك گسيلگر واقع در فواصل چندين سانتيمتري تا چندين متري است (ت). اين فناوري كاربردهايي را در محصولات شركت Royal Philips و ساير شركتها به دست آوردهاست. در تصوير فوق شيرر از شركت Powercast نحوه انتقال برق را نمايش ميدهد. گسيلگر واقع در مركز (كه در سمت چپ تصوير(ت) ديده ميشود) برق مورد استفاده چراغهاي LED، صفحهكليد، گوشيهاي همراه و اسباببازي را گسيل ميكند.
شرايط مناسب
به چند دليل فناوريهاي جديد توجه سازندگان و محققان را به خود جلب كردهاست؛ نخست اينکه بازار آنها رشد چشمگيري داشته، دوم اينکه توسعه اين فناوري با سرعت بوده و سوماينکه ظهور فناوريهاي رقيب با آن تأخير زيادي دارد (شكل 2). منظور از رشد بازار، افزايش چشمگير تعداد و تنوع گوشيهاي همراهي است كه با استفاده از باتري كار ميكنند. جان جي شيرر، مديرعامل مؤسسه Powercast LLC كه يكي از فناوريهاي موردبحث را توسعه داده است، «تا حدود هفت سال قبل تقريباً هيچ نوع تجهيزات كممصرفي مانند كامپيوترهاي كيفي، گوشيهاي همراه كوچك، دوربينهاي ديجيتالي و پخشكنندههاي موسيقي قابلحمل وجود نداشت. مدت بسيار كوتاهي است كه تأمين نيروي مورد نياز اين تجهيزات بهصورت بيسيم، به امري واقعي تبديل شده است.»
عوامل پيشرفت برق بيسيم
علت داغ بودن بازار تأمين برق بيسيم چيست؟
افزايش علاقه صاحبان صنايع به فناوريهاي انتقال بيسيم برق پيش از هرچيز، به دليل رشد سريع بازار تجهيزات همراه است. تنوع اين نوع تجهيزات به نحو چشمگيري افزايش يافته و علاوه بر گوشيهاي همراه شامل پخشكنندههاي موسيقي مانند آيپاد و گوشيهاي داراي بلوتوث نيز ميشود. همين افزايش تنوع محصولات، شارژ دوباره را به مشكلي زمانبر براي كاربران تبديل ميكند. روند توسعه اين فناوريها به سرعت طي ميشود. از بين فناوريهاي انتقال بيسيم كه در حال توسعه هستند، فناوري القاي الكترومغناطيس داراي راندماني معادل شصت درصد برق القايي است. اين ميزان راندمان حداقل قابل قبول براي گوشيهاي همراه و ساير محصولات است. در مقابل، فناوري به كار رفته در باتريها طي چندين سال هيچ پيشرفت چشمگيري نداشته و قادر به تأمين نياز رو به رشد بازار نيست.
كليد توسعه فني، ارسال و دريافت انرژي بدون استفاده از سيم است. بهعنوان مثال، فناوريهاي شارژ بدون تماس در گذشته فقط قادر به استفاده از ده تا بيست درصد توان انتقالي بودند، اما در يك يا دو سال گذشته اين ميزان تا شصت درصد افزايش يافته است. يك منبع خبري در شركت Seiko Epson عملكرد فناوري مذكور را «مانند يك اجاق القايي» توصيف ميكند. بهاين معني كه اتلاف برق اضافي موجب گرمايش قابل توجه تجهيزات دريافت كننده برق ميشود. با وجود اينكه شركتهاي مختلف تمايل داشتند از اين فناوري در گوشيهاي همراه استفاده کنند، انجام چنين كاري امكانپذير نبود. علاوه بر فناوري شارژ بدون تماس، فناوريهاي ديگري وجود دارند كه برق لازم را تا فاصله ده متري بهصورت پرتو به سمت تجهيزات همراه گسيل ميكنند. البته، اين كار در ولتاژهاي پايين و با استفاده از فناورهاي انتقال بيسيم برق كه هنوز كاربرد عملي ندارند، انجام گرفته است.
در همين هنگام، استقبال وسيع از تجهيزات همراه موجب توسعه فناوري باتريها شده است كه رقيب اصلي فناوريهاي انتقال بيسيم برق محسوب ميشوند. در سالهاي اخير، توسعه فني باتريها چشمگير نبوده و تا عرضه وسيع باتريهاي سوختي انتظار نميرود تحول چشمگيري در ظرفيت باتريها حاصل شود. حتي در صورتي كه عمر باتريها بدون تغيير بماند، افزايش تعداد تجهيزات همراه كه توسط يك كاربر حمل ميشود، به نارضايتي كاربران از زمان موردنياز براي شارژ باتريها منجر ميشود. با توجه به شرايط مذكور، اقدامات بسياري از توليدكنندگان، ارائهدهندگان خدمات و ساير مؤسساتي كه قصد دارند از سيستم تأمين برق بيسيم استفاده كنند، مشكلات شارژ، جايگزيني باتري و ساير امور مربوطه را كاهش داده و بهاحتمال موجب كاهش ابعاد باتريها نيز ميشود.
فناوريهاي بيسيم انتقال برق
امروزه ميتوان فناوريهاي تأمين برق بيسيم را براساس اصول كار به سه گروه مجزا تقسيم كرد (شكل 3). اولين گروه فناوريهاي شارژ بدون تماس كه با استقبال بينظيري در انواع تجهيزات قابل حمل مواجه شده، فناوري القاي الكترومغناطيس است. در اين فناوري دو سيمپيچ به يكديگر نزديك شده و ميدان مغناطيسي حاصل از عبور جريان از يك سيمپيچ، موجب ايجاد نيروي الكتريكي القايي در سيمپيچ ديگر ميشود . يكي ديگر از فناوريها كه در آستانه كاربرد تجاري قراردارد، از اين واقعيت كه انرژي قادر است بهطور مستقيم در قالب امواج راديويي ارسال و دريافت شود، بهره ميبرد. اين فناوري از همان اصولي استفاده ميكند كه يك قرن پيش در راديوهاي كريستالي به كار ميرفت. با اين تفاوت كه امواج راديويي جريان متناوب AC بدون تقويت به امواج مستقيم (DC )تبديل ميشوند. بهبودهاي اخير در راندمان، امكان استفاده از اين فناوري را در محصولات تجاري فراهم كرده است. سومين شيوه، استفاده از تشديد الكترومغناطيس است. شيوه تشديد اغلب در صنايع الكترونيكي كاربرد دارد، اما در اين شيوه خاص به جاي امواج يا جريان الكترومغناطيس فقط از ميدان مغناطيسي يا الكتريكي استفاده ميشود.گروهي با نظارت پروفسور مارين سولياجيك از بخش فيزيك دانشگاه MIT در ماه نوامبر سال 2006 براي اولين بار در جهان اعلام كردند كه اين فناوري قابليت انتقال برق را دارد.
منبع: Nikkei Electronics ترجمه: محمد ناصح