Бу қандай ишлайди: симсиз қувватловчилар

Тасаввур қилинг, қуввати тугаш арафасида бўлган телефонингизни текис юзага қўясиз ва уйқуга кетасиз. Телефон мўъжизали тарзда ўз-ўзидан қувватлана бошлайди. Ҳеч қандай чалкаш-чулкаш симлар, шовқин ва ортиқча ҳаракатлар ҳақида бош қотирмайсиз.

Энди розетка қидириш ёки қувватлагич ва унинг симини ортиқча юк қилиб олиб юриш керак эмас. Замонавий симсиз қувватлаш тизимлари мебел, автомобиллар ва ҳатто жамоат транспортига интеграциялашган. Бундай ечимлар аллақачон Япония ва Жанубий Кореяда машҳур бўлиб, тез орада бошқа мамлакатлар учун ҳам оддий стандартга айланади.

Симсиз қувватлаш, айниқса, ходимлар умумий жойлардан фойдаланадиган офисларда қулайлик яратади. Бир нечта кабеллар ва қувватловчилар ўрнига ҳамма учун қувватлашни таъминлаш учун бир нечта станциялар етарли бўлади. Бундан ташқари, симсиз қувватлаш SmartHome – “ақлли уй” экотизимининг бир қисмига айланди, у ерда бошқа қурилмалар билан уйғунликда ишлайди.

Атиги 10 йил аввал бундай имконият шунчаки хаёл маҳсули бўлиб туюлар эди. Бироқ бугунга келиб бу қулайлик мўъжизалар сафидан чиқиб, кундалик ҳаётимиздаги оддий бир воқеликка айланди. Бироқ телефон қандай қилиб симсиз қувват олишини ҳар ким ҳам тушунавермаса керак. Хўш, мўъжиза қаерда яширин?

Тесла фош қилган сир

Бироз олдинга кетиб айтиш мумкинки, симсиз қувватлаш оддий, аммо жоҳиёна бир физик тамойилга асосланади: электромагнит индукция! Бу эффект илк марта физик олим Майкл Фарадей (1791-1867) томонидан 1831 йилда, олим электр токини магнит майдон, яъни ҳаво орқали ўта олишини аниқлаганида тавсифлаб берилган. Бироқ электр токини симсиз, шунчаки ҳаво орқали узатишнинг ҳақиқий илмий “фолбини” бошқа бир даҳо – Никола Тесла (1856 – 1943) бўлган. XIX аср охирида у электр токини ҳаво орқали узатиш мумкинлигини кўрсатадиган тажрибалар ўтказди. Унинг машҳур “Тесла ғалтаги” бутун бир физик-муҳандислар авлодини илҳомлантириб турган.

Тесла симсиз ўтиши тасаввур қилиб бўлмайдиган электр энергиясини узоқ масофаларга – шунчаки ҳаво орқали узатишни орзу қилган. 1901 йилда у Лонг-Aйлендда Ворденклифф минорасини қуришни бошлади, у глобал симсиз электр тармоғидаги биринчи тугун бўлиши керак эди. Афсуски, молиявий қийинчиликлар туфайли лойиҳа якунига етмай қолди. Бироқ Тесла илгари сурган инновацион ғоялар замонавий симсиз алоқа ва қувватлаш технологиялари учун асос бўлиб хизмат қилди.

Симсиз қувватлаш қандай ишлайди

Телефонингизни қувватлаш станциясига қўйганингизда, унинг ичидаги узатувчи симлар ўралган ғалтак фаоллашади ва ўзгарувчан магнит майдон ҳосил қилади. Бу кўринмас магнит майдон телефонингиздаги қабул қилувчи ғалтакни кесиб ўтиб, электр токини ҳосил қилади. Ушбу электр оқими телефон батареясини қувватлайди. Ҳозир нафақат телефон, балки ҳар қандай электрон қурилмани шу тарзда қувватлаш мумкин. Фақат бунинг учун қурилмада қабул қилувчи индукцион ғалтак ўрнатилган бўлса кифоя! Қувватлаш жараёни шу қадар тез ва сезилмас тарзда содир бўладики, бу гўёки сеҳргарлик каби кўринади. Aммо бу мўъжиза ортида ўнлаб йиллар давомида олиб борилган илмий изланишлар ва минглаб муваффақиятсиз тажрибалар турибди.

Замонавий қувватловчи қурилмалар энергия узатиш самарадорлигини ошириш учун резонанс индукциядан фойдаланади. Бу шуни англатадики, узатувчи ва қабул қилувчи ғалтакларнинг частоталари синхронлаштирилади, бу эса энергия йўқотилишини минималлаштиради. Бундан ташқари, фойдаланувчи ва қурилмани ҳимоя қилиш учун мураккаб алгоритмлар қўлланилади, батареянинг ҳаддан ташқари қизиши ва ортиқча қувватланишининг олдини олади.

Qi стандартини ким ихтиро қилган?

2008 йилда Wireless Power Consortium (WPC) компанияси симсиз қувватлаш дунёсида инқилоб ясаган Qi стандартини тақдим этди. Qi турли ишлаб чиқарувчиларнинг қувватлаш станциялари ва гаджетларига бир-бирини "тушуниш" имконини берди. Мисол учун, iPhone учун Samsung қувватловчи қурилмасидан фойдаланишингиз мумкин. Бундай имконият Qi стандартининг шарофати билан амалга ошади.

Қизиғи шундаки, стандартнинг номи хитойча "ци" сўзидан келиб чиққан бўлиб, "ҳаётий энергия" деган маънони англатади. Ва бу рамзий маънога эга, чунки симсиз қувватлаш бизнинг қурилмаларимизга ҳақиқатан ҳам янги ҳаёт бағишлади ва уларни симларга доимий қарамликдан озод қилди.

Кейинги қадам

Симсиз қувватлашнинг келажаги жисмоний алоқадан тўлиқ озод бўлишни кўзда тутади. Олимлар аллақачон қурилмаларни бир неча метр масофадан туриб қувватлантириш имконини берувчи технологиялар устида ишламоқда. Xiaomi ва Ossia каби компаниялар энергияни узатиш учун радиотўлқинлардан фойдаланадиган тизимларни синовдан ўтказмоқда. Эҳтимол, куни келиб, уйингизга ёки офисга, ҳаттоки шундай қурилма ўрнатилган ҳар қандай муҳит (майдон, жамоат транспорти, қаҳвахона...) чегарасига кирганингиз заҳоти гаджетларингиз қувватлана бошлайди.

Истиқболли ёндашувлардан яна бири – энергияни узатиш учун лазерлардан фойдаланишдир. Вашингтон университети тадқиқотчилари хавфсиз инфрақизил лазерлар ёрдамида қурилмаларни 4 метргача узоқликдан туриб қувватлай оладиган прототип ишлаб чиқди. Бу батарея қуввати ҳеч қачон тугамайдиган бутунлай автоном қурилмалар яратиш мумкин бўлган келажак эшигини очади. Энг муҳими – симлар ва жисмоний уланишлар йўқлиги боис қисқа туташув ва унинг оқибатида келиб чиқадиган ток уриши ёки ёнғинларнинг олди олинади!

Симсиз қувватловчиларнинг камчиликлари

Бир қатор қулайликларига қарамай, симсиз қувватлашнинг айрим камчиликлари ҳам мавжуд.

Энг аввало, бундай тамойил паст самарадорлиги билан ажралиб туради. Электр энергиясини индукция орқали узатиш симга қараганда камроқ самарали – тахминан 30-40% энергия исроф бўлади.

Иккинчидан, қувватлаш тезлиги ҳозирча паст қолмоқда. Эҳтимол технологиялар ва илм-фан ривожланиб, бу муаммо ҳам яқин келажакда ҳал қилиниши мумкин.

Шунингдек, ҳозирча, мобиллик бироз чекланган бўлади. Сим узун бўлса, нисбатан ҳаракатлана олиш мумкин. Бироқ, такроран айтамиз, ҳозирча, қувват олиши керак бўлган қурилма қувватлаш базасида қолиши керак, бу эса қурилма қувват олаётганида фойдаланишни чеклайди.

Кейинги жиҳат эса молиявий имконият билан боғлиқ. Сабаби, симсиз қувватловчилар ва мос келувчи қурилмалар қимматроқ бўлиши мумкин.

Саломатликка таъсири

Симсиз қувватловчилар томонидан ҳосил қилинадиган электромагнит майдонларнинг қанчалик хавфсизлиги мунозарали масала бўлиб қолмоқда. Кўпгина тадқиқотлар шуни кўрсатадики, қувватловчилардан радиация ёки электромайдон даражаси одамларга зарар етказадиган даражада катта эмас. Бироқ қурилмани узоқ вақт давомида ишлатганда бироз масофа сақлаш тавсия этилади. Миянгиз ва ички аъзоларингизга ёпиштириб қувватламасангиз бўлди!

Экологик жиҳатлар

Aтроф-муҳит нуқтаи назаридан, симсиз қувватлашнинг ижобий ва салбий томонлари бор. Бир томондан, улар кабеллар сонини камайтириши мумкин, бу эса электрон чиқиндилар ҳажмини камайтиради. Бошқа томондан, уларнинг паст самарадорлиги энергия сарфини оширишга олиб келади, бу эса ўз навбатида углерод изини оширади.

Ишлаб чиқариш занжирлари ҳам ташвиш уйғотади. Симсиз қувватловчи қурилмалар ишлаб чиқариш учун ноёб ер остидан қазиб чиқарилувчи металларни талаб қилади, уларни қазиб олиш атроф-муҳит ва ишчиларнинг соғлиғига жиддий таъсир қилади. Масалан, кобалт каби материалларни қазиб олиш кўпинча инсон ҳуқуқларининг бузилиши ва экотизимга улкан зарар етказиш билан ҳамроҳликда кечади.

Хулоса

Симсиз қувватлаш – нафақат қулайлик, балки ҳаётимизга технологиялар янада интеграциялашган келажакка навбатдаги қадамдир. Бироқ уларнинг камчиликлари, жумладан, атроф-муҳитга таъсири ва энергия самарадорлигини ҳисобга олиш муҳимдир. Симсиз қувватлаш технологиялар тарихи – бир кишининг орзулари қандай қилиб олимлар ва муҳандисларнинг бутун бир авлодини илҳомлантириши, бир вақтлар имконсиз бўлиб туюлган келажакни яратиши мумкинлигини кўрсатади.

Симсиз қувватлашнинг ҳар бир янги авлоди уни тобора тезроқ, хавфсизроқ ва экологик зарарсиз қилиб бораверади. Aммо шуни ёдда тутиш керакки, технологик тараққиёт ортида доимо одамлар ва табиат туради. Шу боис олдимизда турган энг муҳим вазифа – атрофимиздаги дунё учун қулайлик ва жавобгарлик ўртасидаги нозик мувозанатни топишдан иборат бўлади.

Абулфайз Сайидасқаров