Электромагнитное излучение сейчас повсюду, куда ни плюнь. Радио, телевидение, мобильная и спутниковая связи, бытовые приборы. Сейчас мы буквально «купаемся» в море электромагнитного излучения которое сами же производим, ее еще называют «электронным смогом». Используем неэффективно и бездарно разбазариваем. Платим огромные деньги за энергоносители, а использовать толком не научились. Даже бумагу, пластик и металл может повторно перерабатывать и использовать, а энергию электромагнитного излучения нет. Лишь немногие знают о том, что эту энергию можно повторно использовать. Как?
Энергия вокруг нас
В последнее время был ряд публикаций на тему получения энергии из вакуума. Тема конечно интересная и для многих еще не привычная и непонятная. Об этом говорит вал критики в комментариях к таким публикациям. Все мы привыкли, что электричество в подавляющем большинстве случаев приходит к нам по проводам от электростанций. Не для кого так же не являются экзотикой солнечные батареи и ветрогенераторы. Некоторые их даже используют, хотя до массового применения пока еще далековато, процент использования «даровой» энергии все еще сравнительно низкий.
Много разговоров в ученом мире идет о так называемой «Темной материи» и соответсвенно находящейся в ней «темной энергии». Пока что использование такой энергии остается «делом темным». Известно только что вокруг нас этой энергии полно. Но мало кто знает (а точнее не замечает) тот факт что вокруг нас полно другой, давно привычной нам энергии — электромагнитных волн.
Детекторные приемники
Еще будучи школьником посещал кружок радиоэлектроники, где мы с ребятами собирали свои первые электронные схемы. Среди них были и приемники, которые могли работать без батареек(!). «Как такое возможно?» Да очень просто — для работы такого приемника достаточно энергии радиоволн излучаемых передающей станцией (особенно если она недалеко находится). Подобных схем детекторных приемников можно найти немало.
Радио это конечно интересно, но хотелось попробовать использовать энергию радиоволн иначе, например для питания игрушечного электромоторчика. Он крутился, но энергии для него оказалось маловато. Но все-таки работало!
Действие источников постоянного тока, которые описаны ниже, основано на использовании так называемой свободнодоступной энергии, т. е. энергии радиоволн мощной местной радиостанции. Такие источники позволяют питать транзисторные приемники (на 1…3 транзисторах). Был проведен такой опыт. Вдали от города на высоте 4 м подвешивали проволочную антенну длиной около 30 м. На нагрузке 9 кОм была выделена мощность постоянного тока 0,9 мВт. При этом передатчик мощностью 1 кВт и рабочей частотой 1,6 МГц находился на расстоянии около 2,5 км. На зажимах конденсатора фильтра (при холостом ходе) были зафиксировано напряжение примерно 5 В. Такие результаты получаются только с помощью большой антенны, направленной на передатчик.
На практике находят применение другие более эффективные схемы. Известны три способа питания приемников от выпрямленного ВЧ напряжения радиостанции. Первый заключается в том, что прием радиостанции ведется на две антенны. Сигналы радиостанций, принимаемые второй антенной, преобразуются в постоянный ток, который используется для питания приемника. При другом способе используется одна антенна и часть улавливаемой ею энергии отводится в схему преобразователя. В последнем способе применяются две антенны: первая антенна — для приема радиопередач, которые слушают, а вторая принимает сигналы другой радиостанции, которые преобразуются в напряжение питания.
Простейшая схема беспроводной радиоточки изображена на рис. а—в. Она может принимать местную радиостанцию, например, ту же «Варшаву II» и одновременно использовать ее энергию для преобразования в э. д. с. постоянного тока. Для приема радио волн частотой выше 50 МГц, т. е. сигналов передатчиков УКВ (например, телевизионных), преобразователь ВЧ напряжения должен иметь специальную антенну — петлевой вибратор (диполь). Эта антенна может одновременно работать в средневолновом диапазоне, как на приемник, так и на источник питания. Если энергии одного вибратора недостаточно, то применяют несколько антенн этого типа (рис. д), соединенных последовательно (для увеличения напряжения) или параллельно (для увеличения силы тока).
С помощью антенны, изображенной на рис. д, улавливающей энергию радиоволн 50-кВт передатчика, работающего в диапазоне 50…250 МГц, получили мощность постоянного тока около 3 мВт. Антенна находилась на расстоянии 1,5 км от передатчика. На рис. е показана схема приемника с двумя антеннами, одна из которых (УКВ) используется в источнике питания. Средневолновый приемник может работать с любой антенной, в то время как к источнику питания должны поступать энергия ВЧ колебаний от дипольной антенны. В положении 1 выключателя В1 устройство действует как сигнализатор, приводимый в действие модулированным ВЧ сигналом, в положении 2 как приемник.
Интересным примером использования энергии радиоволн для питания радиоустройств может служить схема, изображенная на рис. ж. Это радиобуй (наземный, речной или морской), который включается сигналом передатчика, установленного на автомашине, пароходе, планере или самолете. Сигналы запроса запускают передатчик на буе, ответные сигналы которого служат для определения его местоположения. Сигнальные устройства такого типа облегчают поиски людей, заблудившихся в море, горах, густых лесных массивах и т, п. Они являются частью экипировки туристов и альпинистов. Умелое использование энергии радиоволн позволит, по-видимому, существенно уменьшить размеры слуховых аппаратов, приемников, устройств дистанционного управления, игрушек и т. п. Следует, однако, сказать, что, как показали эксперименты, приемлемых результатов при питании приемников от выпрямленного ВЧ напряжения принимаемых радиоволн можно добиться, только применяя тщательно настроенные антенны и хорошее заземление. Другой недостаток состоит в том, что величина выпрямленного напряжения зависит от глубины модуляции несущей частоты во время приема.
Если есть электромагнитное излучение, значит оно обладает энергией и эту энергию можно использовать. Здесь ничего не противоречит законам физики, в отличии от так называемых «генераторов энергии из вакуума». В данном случае речь идет о реальном энергетическом излучении.
Сама по себе эта идея не нова, ей примерно столько же лет, что и самому радиовещанию. Заметки на эту тему можно найти и в отечественных журналах, издававшихся на заре нашего радиолюбительства. Понятно, что много «свободной энергии» от такого источника не получишь, да и вообще заниматься этим имеет смысл только тем, кто живет на относительно небольшом удалении от передатчиков.
Во например схема американского радиолюбителя Майкла Ли:
Для приема «свободной энергии» автор использовал антенну (WA1) и систему заземления любительской радиостанции. Антенна — луч длиной 43 метра. Это в несколько раз меньше длины волны средневолновых радиостанций, поэтому входной импеданс такой антенны имеет заметную емкостную составляющую. Соединенные параллельно конденсатор переменной емкости С1 и постоянный конденсатор С2 включены с ней последовательно, что позволяет регулировать приведенное значение емкостной составляющей в точке подключения верхнего (по схеме) вывода катушки L1 (иными словами, изменять резонансную частоту последовательного контура, образованного этой катушкой и емкостью антенны).
При резонансе контура на катушке L1 может возникать значительное ВЧ напряжение от несущей радиостанции, на которую настроен колебательный контур. В экспериментах автора при индуктивности катушки L1 39 мкГн резонанс на частоте 1370 кГц (на ней работала самая мощная местная радиостанция) наступал при суммарной емкости конденсаторов С1 и С2. равной 950 пФ (интервал перестройки ограничен частотами 1100 и 1600 кГц).
Поскольку ВЧ напряжение в данном случае надо снимать с высокоомной цепи, диод выпрямителя VD1 подключен к отводу катушки. Его место подбирают при налаживании устройства по максимальной выходной мощности. Как отмечает автор, место отвода было не критично: примерно одинаковые результаты получались, когда он находился в интервале от 1/4 до 1/6 числа витков катушки, считая от ее нижнего (по схеме) вывода.
Для того чтобы избежать перезарядки аккумулятора или выхода из строя диодов выпрямителя при отключении аккумулятора (из-за возможного их пробоя обратным напряжением), в устройство введен узел защиты на транзисторах VT1 и VT2. При напряжении на нагрузке менее 12 В ток через стабилитрон VD3 не протекает, поэтому транзисторы закрыты. При увеличении напряжения сверх этого значения они открываются и резистор R4 шунтирует выход выпрямителя.
По измерениям автора, устройство, настроенное на частоту указанной выше радиостанции, обеспечивало ток зарядки аккумуляторной батареи до 200 мА. (К сожалению, сведений о мощности передатчика в заметке нет, сказано лишь, что расстояние до него около 1,6 км). По оценкам, концентратор за год «выдал» около 1700 А-ч для зарядки батареи… Причем, в отличие, например, от солнечных батарей, его можно использовать практически круглосуточно (точнее, в течение всего времени работы радиостанции).
Для настройки контура автор применил конденсатор переменной емкости с большим зазором между пластинами ротора и статора, но если напряжение, развиваемое в системе при резонансе, не слишком велико, можно использовать и конденсатор с воздушным диэлектриком от радиовещательного приемника.
Катушка индуктивности L1 намотана на каркасе диаметром 50 мм и содержит 60 витков провода диаметром 1,6 мм, длина намотки — 250 мм (шаг — примерно 4 мм). Магнитопровод дросселя 12 — кольцевой Т-106-2 (27×14,5×11,1 мм) из карбонильного железа, обмотка состоит из 88 витков провода диаметром 0,4 мм. Диоды VD1 и VD2 рассчитаны на прямой ток до 1 А и обратное напряжение 40 В. Стабилитрон VD3 — с напряжением стабилизации 12 В.
Разумеется, при повторении устройства параметры элементов колебательного контура (индуктивность катушки L1 и емкость конденсаторов С1 и С2) должны быть скорректированы под имеющуюся антенну и частоту местной радиостанции.
Д.Р.