आरएफ ऊर्जा कटाई

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आरएफ विकिरण में निवेश की गई ऊर्जा को पूरी तरह से क्यों नहीं काटा जा सकता है? मुख्य कारक क्या हैं जो इसे प्रभावित करते हैं? क्या आजकल कोई महत्वपूर्ण शोध है जो इस प्रक्रिया का पूरी तरह से वर्णन करता है? मैं इस निष्कर्ष पर खड़ा हूं: "ऊर्जा एक रूप से दूसरे रूप में चलती है।", लेकिन इस मामले में इसे कम मात्रा में बिजली उपकरणों का उपयोग करने के लिए उस मात्रा में काटा नहीं जा सकता है या बाद में कुछ बैटरियों में इसे महत्वपूर्ण मात्रा में संग्रहीत किया जा सकता है। उपयोग? यह आजकल लाभदायक क्यों नहीं है और आज इसका उपयोग पानी, हवा और अन्य ऊर्जा स्रोतों से ऊर्जा की तरह क्यों नहीं किया जाता है?

आरएफ ऊर्जा कटाई प्रणाली का आरेख

rf dc energy-harvesting

— psmears
स्रोत

मुझे नहीं लगता कि यह कोई डुप्लिकेट है। अन्य एक विशेष योजना के बारे में है (जो वास्तव में सिर्फ एक घोटाला है) जबकि यह इस बारे में प्रतीत होता है कि आप सभी उपलब्ध आरएफ पर कब्जा क्यों नहीं कर सकते। यही कारण है कि हम अपने द्वारा प्रसारित सभी RF को पुनः प्राप्त नहीं कर सकते हैं और इसका उपयोग शक्ति के लिए करते हैं।

— JRE

क्या आपके पास 'सभी उपलब्ध आरएफ' कहकर सभी आवृत्ति स्पेक्ट्रम का मतलब है?

— एनीड

@ सही है कि!

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@Lazar आपने इसमें एक नया इनाम जोड़ा है ताकि आपके द्वारा अब तक प्राप्त जानकारी के बारे में कुछ ऐसा है जो गायब है?

— एंडी उर्फ

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एक एंटीना पर विचार करें जो एक विद्युत थरथरानवाला से सभी विद्युत ऊर्जा को विद्युत चुम्बकीय रेडियो प्रसारण में परिवर्तित करता है। मान लीजिए कि 1 वाट एंटीना को खिलाया जाता है और 1 वाट उत्सर्जित रेडियो तरंग शक्ति है।

वह शक्ति अधिकांश दिशाओं में बह रही है; जैसे एक लाइटबल्ब सभी दिशाओं में (लगभग) प्रकाश शक्ति का उत्सर्जन करता है। लाइटबल्ब केवल एक समान उदाहरण नहीं है यह बिल्कुल उसी उदाहरण है - उत्सर्जित प्रकाश एक विद्युत चुम्बकीय तरंग है।

अब कल्पना करें कि आप 100% कुशल सौर पैनल के साथ उस लाइटबल्ब से 1 मीटर दूर हैं। फिर कल्पना करें कि आप कई सौर पैनल बनाते हैं जो वास्तव में और पूरी तरह से लाइटबुल को कफन देते हैं। आप श्रृंखला में सौर पैनलों को तार करते हैं और देखते हैं कि आप कितनी शक्ति निकाल सकते हैं। ठीक है, इस विचार प्रयोग के लिए, आप वास्तव में उस शक्ति का 100% निकाल सकते हैं।

फिर आप 10 मी दूर खड़े हो जाएं और ऐसा ही करें। स्पष्ट रूप से आपको बहुत अधिक सौर पैनलों की आवश्यकता होती है लेकिन, यह मानते हुए कि उत्सर्जित प्रकाश पूरी तरह से पैनलों को मार रहा है और उन पैनलों से परे प्रकाश का कोई रिसाव नहीं है, आपको 100% शक्ति प्राप्त होगी।

तो यह किया जा सकता है, लेकिन महान खर्च और असुविधा पर। लेकिन पेंसिल शार्प लेजर बीम और 100% कुशल सौर पैनल के साथ बहुत अधिक समस्या नहीं है। यदि आप पर्याप्त रूप से प्रकाश पर ध्यान केंद्रित कर सकते हैं, तो आप सभी ऊर्जा एकत्र कर सकते हैं, याद रखें कि यह सिर्फ एक विचार व्यायाम है और सौर पैनल और लैंप / लेजर 100% से दूर हैं।

एक संचरित रेडियो तरंग पर वापस जाकर, आप एक परवलयिक व्यंजन का निर्माण कर सकते हैं और ध्यान केंद्रित करने में सक्षम होने के लिए पर्याप्त उच्च आवृत्ति पर संचारित कर सकते हैं एक प्राप्त एंटीना (दूसरी डिश) पर अधिकांश शक्ति । यह देश भर में सैन्य और दूरसंचार लोगों द्वारा लाइन-ऑफ़-विज़न डेटा और वॉइस कॉम्स प्राप्त करने के लिए किया जाता है, जो "बड़े पैमाने पर" निजी हैं, इसमें यह सुनना मुश्किल है कि जब तक आप ऊपर-पास नहीं होते हैं, तब तक क्या हो सकता है? एंटेना और ऊर्जा का एक छोटा सा पक्ष पालि उठा।

प्रसारण करने वाले सभी ट्रांसमीटरों के लिए, वे आम तौर पर द्विध्रुवीय होते हैं और कम से कम एक विमान में सभी दिशाओं में उत्सर्जित ऊर्जा को फैलाते हैं। यह संगीत स्टेशनों को काफी आसानी से उठाया जा सकता है और निश्चित रूप से इसका उद्देश्य है।

क्या आप आसानी से उस ऊर्जा की कटाई कर सकते हैं? बहुत अच्छी तरह से नहीं क्योंकि बिजली काफी हद तक अंतरिक्ष में उड़ रही है और केवल एक अंश "श्रोताओं" द्वारा प्राप्त किया जाता है।

प्रत्येक श्रोता का ऐन्टेना प्रभावी रूप से एक नेट (यानी उसके लंबे पतले आकार के बावजूद एक वास्तविक "क्षेत्र" है) जो उस ट्रांसमीटर से भेजी जाने वाली शक्ति को कैप्चर करता है और जो राशि उसे प्राप्त होती है वह आमतौर पर फीमेल वाट है। आम तौर पर, एक आरएफ रिसीवर (बहुत सामान्य होने के जोखिम पर) एंटीना से प्राप्त लगभग 10 माइक्रो वोल्ट के साथ काम कर सकता है और, एंटीना प्रकारों के एक व्यापक नमूने के औसत से, इस वोल्टेज में लगभग 50 ओम का एक स्रोत प्रतिबाधा होगी।

इसलिए मुक्त की गई शक्ति 5 यूवी वर्ग / 50 = 5 वीटो वाट है।

जाहिर है कि आप जितनी अधिक शक्ति को प्रेषित करेंगे, उतनी अधिक मुक्ति होगी, लेकिन यदि आप जिस चीज में रुचि रखते हैं, वह प्रयोग करने योग्य शक्ति प्राप्त कर रही है तो तारों का उपयोग करें।

यदि आपने गणित को ऊर्जा के कुल योग पर किया है, जिसे धरती पर किसी एक बिंदु पर काटा जा सकता है, तो आपको ऐसी कई जगह नहीं मिलेंगी, जहाँ पर एक-दो मिली मिल से ज्यादा चमकाया जा सकता है।

सौर ऊर्जा और आरएफ ऊर्जा कटाई मूल रूप से एक ही चीज के दोनों रूप हैं - विद्युत चुम्बकीय तरंग कटाई।

यहां तक कि जब हम राउटर द्वारा खड़े होते हैं? मैंने पढ़ा कि कुछ राउटर 80mW तक देता है

राउटर आमतौर पर क्वार्टर वेव एंटेना का उपयोग करते हैं और ऊर्जा एकत्र करने के लिए आप एक क्वार्टर वेव एंटीना का भी उपयोग कर सकते हैं। इससे पहले कि आप ऐन्टेना पर अजीब लोडिंग प्रभाव पैदा कर सकें, यथार्थवादी दूरी आप लांबा (1 तरंग दैर्ध्य) के बारे में हो सकते हैं। यह लगभग 0.1 मीटर की दूरी है, इसलिए, शुक्र संचरण समीकरण का उपयोग dB में परिवर्तित किया गया है: -

$log_{10}$ $log_{10}$ (d)

जहां F मेगाहर्ट्ज में है और d किलोमीटर में है। यह समीकरण आपको बताता है कि दिए गए वाहक आवृत्ति के साथ दिए गए दूरी पर आप कितने बिजली नुकसान की उम्मीद कर सकते हैं।

2.45 गीगाहर्ट्ज़ और 0.1 मीटर (0.0001 किमी) के लिए नुकसान 32.45 + 67.6 - 80 = 20 डीबी है।

लेकिन tx और rx एंटेना के बीच लगभग 4dB लाभ है (क्योंकि वे अर्ध-दिशात्मक हैं) और इसलिए नुकसान केवल 16 डीबी के बारे में है।

80 mW इन (सैद्धांतिक रूप से) 12.7 mW निकला।

— एंडी उर्फ
स्रोत

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एक और बात पर विचार करना है कि क्या होता है अगर हम वास्तव में एक बिंदु से गुजरने वाले सभी को काटने की कोशिश करते हैं - यह सिर्फ एक फैंसी, महंगी ढाल है, जिसके माध्यम से कुछ भी नहीं गुजर सकता है। यदि वे सभी भवनों पर थे तो समस्याग्रस्त हो सकते हैं। एंडी के लिए +1।

— सीन बोडी

@ सीनबॉडी हमारे घर के वाईफाई राउटर से ऊर्जा संचयन के बारे में क्या?

@MasterYoda उपरोक्त टिप्पणी के बारे में, किस बिंदु पर है? यहां तक कि अगर आपने अपने राउटर से आने वाले मिलिवाट्स की कटाई की है, तो भी आप इसका उपयोग ट्रांसीवर जानकारी के लिए नहीं कर पाएंगे। इसके अलावा, चूँकि यह वास्तविक दुनिया है, आप इससे अधिक बिजली खो देंगे जितना आप पुनर्प्राप्त कर सकते हैं। (बिजली की आपूर्ति अपशिष्ट गर्मी, ट्रांसमीटर अपशिष्ट गर्मी, तो रिलीवर होगा)।

— R Drast

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@ मैस्टरयोडा स्लीप मोड में नीचे जा रहे अपने फोन की बैटरी को रोकने के लिए आप बस फसल कर सकते हैं! बेशक, तब आप एक ही समय में वाई-फाई का उपयोग नहीं कर पाएंगे। और आपको वाई-फाई एक्सेस प्वाइंट के खिलाफ होना होगा, इसलिए एपी के प्लग में जो कुछ भी है उसमें अपने फोन को सिर्फ प्लग न करें?

— user253751

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@masteryoda, मुद्दा यह है कि यदि आप एक आरएफ ट्रांसमिशन से बिजली काटते हैं, तो ट्रांसमिशन अब नहीं है। बहुत वास्तविक तरीके से, आप ट्रांसमीटर को अनप्लग करके अधिक शुद्ध ऊर्जा प्राप्त करेंगे।

— सीन बोडी

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यदि हम आपके प्रश्न को थोड़ा सामान्य करते हैं तो न केवल आरएफ ऊर्जा कटाई को कवर करने के लिए, बल्कि सामान्य रूप से विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा कटाई, हम हर समय ऐसा करते हैं।

सूर्य अनिवार्य रूप से लगभग 4 × 10 ²⁶ वाट के बिजली उत्पादन के साथ एक विद्युत चुम्बकीय ट्रांसमीटर है । एक बहुत बड़े सौर खेत में 6 × 10 ⁸ का उत्पादन (शिखर) होता है वाट ।

इसे परिप्रेक्ष्य में रखने के लिए, यदि आपके पास 8 किलोग्राम सोना था, और आपने एक परमाणु को हटा दिया , तो यह सूर्य से प्राप्त शक्ति के समान अंश के बारे में है।

यह सोने का 287,000 डॉलर है, और आप एक खरब के एक प्रतिशत का आधा हिस्सा काट सकते हैं ।

यदि आप दुनिया के सभी लोगों को ले गए हैं, तो आप मानव के नाखूनों की ट्रिमिंग मूल्य के बारे में जानकारी लेंगे।

कोर्स का कारण यह है कि सूर्य के अधिकांश ऊर्जा उत्पादन पृथ्वी पर भी नहीं आते हैं।

समस्या आरएफ ऊर्जा संचयन के साथ बहुत समान है। दुनिया के सभी ट्रांसमीटरों द्वारा प्रेषित सभी आरएफ ऊर्जा में से, इसका केवल एक छोटा अंश आपके एंटीना को मार देगा।

— फिल फ्रॉस्ट
स्रोत

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यदि मेरे पास मेरे आंकड़े सही हैं (स्मृति से), तो सूरज अपने द्रव्यमान के 4,000 टन को हर सेकंड प्रकाश में बदल देता है, और पृथ्वी प्रति सेकंड 2 औंस फोटॉन ग्रहण करती है। एर, 60 ग्राम।

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संबंधित: मैंने सुना है कि बिजली की लाइनों के समानांतर चलने वाले लंबे तार बाड़ वाले किसान 50/60 हर्ट्ज एसी को "चोरी" कर सकते हैं। यह निश्चित नहीं है कि यह सच है या कितनी शक्ति उपलब्ध होगी, लेकिन मैं एक छोटी राशि का अनुमान लगा रहा हूं, लेकिन पर्याप्त यह है कि बिजली कंपनियों ने नुकसान को देखा और इसकी तलाश की। जब आप अपनी योजना के लिए उस सभी तार को खरीदने के लिए पैसा खर्च करते हैं, तो आपने सोलर पैनल या विंड या वाटर मिल खरीदने का बेहतर काम किया होगा। उस मामले में कोई भी उन पर चोरी करने का आरोप नहीं लगाएगा।

हो सकता है कि आप बारिश गिरने आदि से गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा की कटाई की कोशिश कर सकें?

निश्चित नहीं है कि यह उत्तर पर्याप्त है या नहीं, एक उचित उत्तर माना जाए। लेकिन उस तरफ से, मेरा मानना है कि बिजली की चोरी उच्च वोल्टेज और जमीन द्वारा बनाई गई समाई से अधिक है, जरूरी नहीं कि उनके द्वारा उत्पन्न ईएम हस्तक्षेप।

— जारोद क्रिस्टमैन

Ofc वे चोरी कर सकते हैं, इसके दो कंडक्टर तार समानांतर में, एक दूसरे में इलेक्ट्रॉन प्रवाह उत्प्रेरण - विद्युत-चुंबकत्व।

@JarrodChristman: एक लंबी तार एक और लंबी तार के समानांतर प्रभावी रूप से एक ट्रांसफार्मर है, इसलिए यह उस परिदृश्य को फिट करता है जो ओपी के बारे में पूछता है, बस "रेडियो" के ईएलएफ रेंज में। यदि यह एक समाई प्रभाव था, तो एक बड़ी धातु की प्लेट या बॉक्स - जैसे एक खलिहान - काम करेगा। मैंने ऐसा होने के बारे में कभी नहीं सुना। उस मामले में एक पूरा सर्किट होना होगा ...?

आप सही हैं, आगे शोध करने के बाद, प्रेरण सबसे अधिक समझ में आता है।

— जारोद क्रिस्टमैन

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"हो सकता है कि आप बारिश गिरने आदि से गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा की कटाई की कोशिश कर सकें?" मुझे लगता है कि हम उन पनबिजली संयंत्रों को कहते हैं। बहुत अच्छा काम करने के लिए लगता है। हो सकता है कि कोई नीचे की तरफ एक छोटा बना हो। संभवतः इन आरएफ योजनाओं में से एक से अधिक बिजली उत्पन्न करते हैं।

— tcrosley

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अनुसंधान समूह ऐसा कर रहे हैं: IEEE पेपर कई और हैं लेकिन मैं गुगली से थक गया हूं। मुझे याद है कि एक लेख \ समूह है जो एक माइक्रोकंट्रोलर को पावर करने के लिए वायरलेस ऊर्जा पर कब्जा कर रहा था। TI से MSP430 में से कुछ बहुत कम शक्तियों (uAmps) TI MSP430 ऐप नोट के साथ चल सकते हैं और चलाने के लिए या तो बहुत छोटे सौर सेल या एंटीना का उपयोग करते हैं।

— वोल्टेज स्पाइक
स्रोत

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समस्या भौतिकी और ऊर्जा रूपांतरण की दक्षता के साथ है। आवृत्ति पर काम का सारांश नीचे दिए गए [hemour2014towards] से निम्नलिखित कथानक में है:

संक्षिप्त उत्तर यह है कि आपको ऊर्जा पर कब्जा करने के लिए एक उपकरण चलाना होगा, और विनिर्माण की वास्तविकताओं जैसे उपकरण के बेमेल होने के कारण आपको बोर्ड भर में नुकसान होगा। आप पढ़कर आरएफ ऊर्जा संचयन के मुद्दों के बारे में एक क्रैश कोर्स के लिए आवश्यक सब कुछ पा सकते हैं:

@article{hemour2014towards,
title={Towards low-power high-efficiency RF and microwave energy harvesting},
author={Hemour, Simon and Zhao, Yangping and Lorenz, Carlos Henrique Petzl and Houssameddine, Dimitri and Gui, Yongsheng and Hu, Can-Ming and Wu, Ke},
journal={Microwave theory and techniques, IEEE transactions on},
volume={62},
number={4},
pages={965--976},
year={2014},
publisher={IEEE}
}

@article{hemour2014radio,
title={Radio-frequency rectifier for electromagnetic energy harvesting:    Development path and future outlook},
author={Hemour, Simon and Wu, Ke},
journal={Proceedings of the IEEE},
volume={102},
number={11},
pages={1667--1691},
year={2014},
publisher={IEEE}
}

मैं आपके लिए सभी व्युत्पन्न कर सकता था, लेकिन जैसे ही वे उपलब्ध हैं, उन दो दस्तावेजों को पढ़ें।

— b पतित
स्रोत

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वाह, हम वास्तव में मिलिवाट में बिजली मापने योग्य फसल कर सकते हैं!

— टिम स्प्रिग्स

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@TimSpriggs भौतिकी एक कठोर मालकिन है। :)

— बी degnan

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मुझसे कई बार इसी तरह के सवाल पूछे गए। यह बिल्कुल कोई मूल्य विचार की तरह लग रहा है।

उपरोक्त सभी टिप्पणियाँ सत्य हैं। मैं जोड़ूंगा कि हमारी प्रौद्योगिकी द्वारा उत्पादित अधिकांश आरएफ विकिरण या तो पृथ्वी, दीवारों, मानव शरीर आदि या पत्तियों द्वारा अंतरिक्ष में अवशोषित हो जाते हैं। पहले मामले में, यह कुछ वस्तुओं के सीमांत हीटिंग का कारण बनता है। दूसरे मामले में, यह हमेशा के लिए खो जाता है।

एकमात्र अपवाद आरएफ सिस्टम है जो विशेष रूप से बिजली हस्तांतरण या इस कार्यक्षमता को ध्यान में रखते हुए बनाया गया है। हालांकि, उनका उपयोग प्रसारण या संचार के लिए नहीं किया जा सकता है।

आप एक स्पष्ट विरोधाभास देख सकते हैं: प्रसारण मानता है कि आरएफ ऊर्जा सभी दिशाओं को स्वतंत्र रूप से प्रवाहित करती है। "हार्वेस्टिंग आरएफ ऊर्जा" मानती है कि कुछ सिस्टम यह सारी ऊर्जा एकत्र करता है, इसलिए नवीनतम प्रसारण (या संचार, वाईफाई कनेक्शन आदि) के लिए खो जाता है।

— गुरुजी
स्रोत