Меню

Приемники с питанием от энергии радиоволн

Идеи использования энергии радиоволн

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.

Читайте также:  Исаков василий андреевич нии питания рамн

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.

Читайте также:  Разработка урока сбо диетическое питание

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.

Источник

Детекторный приемник с усилителем питающимся от энергии волн

Совершенно ясно, что громкоговорящие детекторные приемники получают энергию для своей работы только из эфира — эта энергия является частью энергии радиопередатчика и переносится в точку

приема радиоволнами. Поскольку, будучи излученной, она уже не зависит от передатчика и существует самостоятельно, ее назвали «свободной энергией». Оптимизировав антенну, изготовив и опробовав один-два вышеописанных приемника, вы вправе задаться вопросом: а все ли мы сделали, чтобы максимально использовать эту энергию?

В этом плане очень интересна развернувшаяся среди радиолюбителей дискуссия о возможности усиления продетектированного ЗЧ сигнала радиостанции при питании усилителя свободной энергией поля той же самой станции. (То, что можно усилить сигнал слабой станции за счет энергии более мощной, сомнений не вызывает.) Дискуссия развернулась после публикации в журнале «Радио» краткого сообщения о детекторном приемнике с усилителем на биполярном транзисторе. Авторы из Radio-Electronics сообщали, что приемник звучит громче обычного детекторного, то же самое утверждал и автор, повторивший приемник и изменивший лишь схему входного контура (к сожалению, не в лучшую сторону). Противники же придерживались убеждения, что такой приемник принципиально не может звучать громче обычного детекторного, поскольку дополнительной энергии для усиления сигнала ЗЧ взять неоткуда.

Для внесения ясности в этот вопрос обратимся к схеме простейшего приемника (рис. 1) и посмотрим, что же получается на его нагрузке. Пусть контур, образованный емкостью антенны WA1 и индуктивностью катушки L1, настроен на частоту AM сигнала (см. осциллограмму слева), детектор на диоде VD1 согласован подбором отвода катушки, блокировочный конденсатор С1 сгладил высокочастотные пульсации, и на нагрузке R1 появилось напряжение U. Через нагрузку потечет постоянный ток I = U / R1 и выделится мощность Рпост = UI. Все это в режиме несущей, без модуляции.

Рис.1. Простейший приемник и осциллограммы сигналов на его входе и выходе

При модуляции с коэффициентом m на нагрузке появится еще и переменное напряжение ЗЧ с амплитудой mU и потечет переменный ток с амплитудой ml. Мощность переменной составляющей будет Рпер = mUml / 2 = Рпост m2 / 2. Как видим, отношение мощности переменного тока 34 к мощности постоянного в нагрузке окажется m2 / 2. Но создает звук только мощность переменного тока 34, в то время как мощность постоянного пропадает в нагрузке напрасно.

Такая потеря весьма ощутима. 4тобы избежать перемодуляции на пиках сигнала 34, на радиостанциях устанавливают коэффициент модуляции порядка 0,3 (30%), и эта норма вошла даже в ГОСТы За счет продолжительных тихих звуков и пауз средний коэффициент модуляции получается еще меньше. Но даже при m = 0,3 мощность переменной компоненты оказывается равной всего 4,5% от мощности постоянной составляющей. Если мощность постоянного тока использовать для усиления сигнала 34 да еще с хорошим КПД, то теоретически выходную мощность громкоговорящего детекторного приемника можно увеличить в 20 раз. Таким образом, детекторный приемник с усилителем просто обязан дать выигрыш в громкости.

Схема его настолько проста, что воспроизведем ее полностью (рис. 2). Входной контур образован емкостью антенны WA1 и индуктивностью катушки L1. Конденсатор С1 служит для более точной настройки на частоту мощной местной станции. Его емкость, так же как число витков катушки и положение отвода, подбираются до получения максимального продетектированного сигнала на блокировочном конденсаторе С2.

Рис.2. Схема приемника 1966 г с усилителем, питаемым энергией сигнала.

Постоянная составляющая продетектированного сигнала служит напряжением питания, а переменная — через разделительный конденсатор СЗ поступает на базу транзистора VT1 для усиления. Трансформированное сопротивление громкоговорителя в коллекторной цепи должно составлять около 8 кОм. Смещение на базу транзистора не подается, поскольку старинные германиевые транзисторы при малых токах хорошо работают и без смещения, за счет начального тока коллектора Рекомендуемые замены диод — любой германиевый из серий Д2, Д9, Д18, Д20, транзистор — П13 — П16, МП39 — МП42 с любым буквенным индексом.

Как показала экспериментальная проверка, приемник работает неплохо и дает заметное увеличение громкости по сравнению с детекторным. Цепочка смещения R1C4 совершенно не нужна, и эмиттер транзистора просто соединяется с общим проводом. Если начальный ток коллектора недостаточен, разделительный конденсатор СЗ следует зашунтировать резистором с сопротивлением 0,5-2,7 МОм. Трансформатор — любой выходной от лампового радиоприемника или телевизора, или даже от трансляционной радиоточки.

Читайте также:  Все доски объявлений продукты питания

Источник: Поляков В. Т. — Техника радиоприема, простые приемники АМ сигналов.

Источник



ЧМ детекторный приёмник с питанием от энергии радиоволн

7/8/2013
Данте Бианкони
Винчи (Флоренция), Италия

В этой статье описываются результаты экспериментов, проведённых на основе исследований В.Т. Полякова (RA3AAE) по схеме ЧМ радиоприёмника с питанием от энергии радиоволн (см. ЧМ детекторные приёмники). Оригинальная схема была модифицирована — в ней вместо обычного выпрямителя был установлен более эффективный выпрямитель с удвоением напряжения. В качестве антенны была применена пятиэлементная антенна Яги, позволяющая принимать сигналы с частотой 98..103 МГц, лежащие в середине радиовещательного ФМ диапазона. Идея применять дипольную антенну была ранее предложена В.Т. Поляковым. Применённый в оригинальной схеме высокочастотный германиевый транзистор ГТ311А с Ft = 300 МГц обеспечивал относительно высокое выходное сопротивление на выходе, так что для приёма приходилось использовать головные телефоны с сопротивлением обмоток не менее 600 Ом.

Дальнейший анализ схемы привёл к идее применения простого усилителя низкой частоты на основе кремниевого транзистора BC109C с коэффициентом передачи hFE = 700. Применение дополнительного каскада усиления позволило использовать громкоговорители для прослушивания радиопередач. Более эффективный детектор с удвоением напряжения позволил достичь напряжения 2,2 вольт на конденсаторе С8 при работе без нагрузки. При подключённых громкоговорителях (динамики соединены параллельно) измеренный ток, протекающий в высокоомной части схемы, достиг величины 100 мА. В транзисторном каскаде усилителя низкой частоты используется схема включения транзистора с общим эмиттером, что позволяет трансформировать высокое выходное сопротивление первого каскада в довольно низкое сопротивление на выходе. Трансформатор трансформирует это сопротивление в ещё более низкое (14 кОм трансформируется в 4 Ома). Активный низкочастотный фильтр, образованный конденсатором С7, включённым между базой второго транзистора и средней обмоткой трансформатора понижает шумы, поступающие с выхода первого каскада. Также рекомендуется дополнительно установить конденсатор ёмкостью несколько нанофарад между коллектором первого транзистора и общим проводом.

С направленной антенной можно принимать три радиовещательные станции, две их которых расположены в 15 км от места приёма (город Винчи, Италия), а третья — более чем в 30 км. В данный момент проводятся эксперименты по использованию в схеме коаксиального резонатора, что позволит увеличить добротность Q приёмного контура и улучшить селективность настройки.

Рис. 1. Схема ЧМ детекторного приёмника

Рис. 2. Внешний вид УКВ ЧМ приёмника

Рис. 3. Вид на катушки индуктивности

Рис. 4. Приёмник со снятыми ручками настройки

На рисунках 2..4 показан внешний вид УКВ ЧМ приёмника BIDA 1 — его габаритные размеры всего 80х35х80 мм. В качестве компонентов использованы конденсатор переменной ёмкости с катушками индуктивности, выполненными из толстого посеребренного медного провода, что позволило получить высокую добротность Q контуров. В качестве транзистора первого каскада применён высокочастотный германиевый транзистор типа AF239. На рисунке 3 видны отводы, сделанные у катушек, их следует подобрать экспериментально, что позволит лучше согласовать импедансы между антенной и резонансными контурами L1 и L2. На транзисторе AF239 выполнен каскад усиления низкой частоты. Выпрямитель с удвоением напряжения выполнен по схеме Вилларда на двух германиевых диодах с малым падением напряжения 1N82A (после Второй Мировой войны эти модели диодов использовались в схемах радаров).

Рис. 8.
5 — элементная антенна Яги

Рис. 9.
Пятиэлементная антенна Яги — вид со стороны

Из схемы (рис. 1.) ясно видно, что высокочастотный каскад имеет автоматическое смещение, величина которого может регулироваться переменным резистором R1. Выходной каскад нагружен высокоимпедансным трансформатором. На рисунках 8 и 9 показана пятиэлементная антенна Яги с рабочей частотой 100 МГц. Импеданс антенны близок к 52 Ом, эта величина близка к волновому сопротивлению соединительного RG8 кабеля. Длина кабеля составляет всего 6 метров.

Во время испытаний приёмника пятиэлементная антенна Яги была направлена в северо-восточное направление (с противоположной стороны напряжённость поля была больше, но там проходили провода линии электропередач, которые могли повлиять на приём — к несчастью, большинство радиостанций были расположены со стороны юго-востока). Так как центральная частота антенны была 100 МГц, то удалось принять следующие радиостанции:
Radio Lady —> 98.2 MHz (передатчик был расположен на расстоянии 20 км от места приёма);
Radio Sei Sei —> 101.5 MHz (передатчик был расположен на расстоянии 20 км от места приёма);
RTL102.5 —> 101.2 MHz (передатчик был расположен на расстоянии 35 км от места приёма).

Источник