انتقال بی‌سیم برق با امواج صوتی

به گزارش برق نیوز، انتقال بی‌سیم در مواردی استفاده می‌شود که انتقال انرژی به‌طور لحظه‌ای یا پیوسته مورد نیاز است، اما اتصال از طریق سیم خطرناک بوده یا غیرممکن است. در اوایل قرن بیستم فیزیکدان و مهندس الکترونیک مشهور، نیکلا تسلا، اختراعی را ثبت کرد که در آن به توصیف دستگاهی پرداخته بود که قادر بود انرژی الکتریکی را از طریق یک رسانا و بدون نیاز به سیم منتقل کند. تسلا پیشنهاد کرد که از سیم‌پیچ‌های بزرگ برای انتقال برق از طریق لایه تروپوسفر جو به خانه‌ها استفاده شود.

پس‌ازآن، نظریه انتقال انرژی الکتریکی به‌وسیله امواج رادیویی مطرح شد که بعد از نظریه تسلا مهم‌ترین نظریه‌ای بود که در مورد انتقال انرژی الکتریکی به‌صورت بی‌سیم مطرح شده بود. استفاده از امواج صوتی برای انتقال انرژی بی‌سیم نیز در سال ۱۹۵۸ توسط دانشمندی به نام راسن ارائه شد. اساس کار این روش به این صورت است که انرژی الکتریکی توسط مبدل فراصوتی به امواج صوتی تبدیل شده و این امواج در یک محیط رسانای صوت منتقل شده و درنهایت توسط یک مبدل دیگر دریافت و به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود.

به‌منظور بررسی بیشتر این روش انتقال بی‌سیم الکتریسیته، پژوهشگرانی از دانشگاه صنعتی اصفهان، دست به انجام یک پژوهش مروری و جامع زده‌اند که در آن انتقال انرژی بی‌سیم با تکیه بر استفاده از امواج فراصوتی مورد بررسی قرار گرفته است.

بر اساس اطلاعات به‌دست‌آمده از این پژوهش، سیستم‌های انتقال انرژی بی‌سیم، از نقطه‌نظر تبدیل انرژی الکتریکی به امواج قابل انتقال بدون استفاده از سیم، به دو دسته تقسیم می‌شوند: سیستم‌های مبتنی بر امواج الکترومغناطیسی و سیستم‌های مبتنی بر امواج آکوستیک.

رضا تکینی، استادیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان و همکارش در این خصوص می‌گویند: «سیستم‌های مبتنی بر امواج الکترومغناطیس براساس فاصله‌ای که انتقال انرژی در آن صورت می‌گیرد خود به دو دسته دور میدان و نزدیک میدان تقسیم می‌شوند. اما انتقال انرژی از طریق امواج آکوستیک یا اصطلاحاً AET در مقایسه با روش‌های مبتنی بر یک میدان الکترومغناطیسی، یک روش به نسبت جدید برای انتقال انرژی بی‌سیم است که از امواج صوتی و فراصوتی استفاده می‌کند».

محققین فوق ادامه می‌دهند: «به دلیل استفاده از امواج صوتی، این سیستم، جایگزین مناسبی برای سیستم‌های انتقال انرژی بی‌سیم مبتنی بر امواج الکترومغناطیسی است و می‌تواند مشکلات موجود در این روش‌ها را حل کند. بااین‌حال هنوز این سیستم یعنی AET در مراحل اولیه تکامل خود بوده و در مقایسه با سایر روش‌های انتقال انرژی بی‌سیم توسعه کمتری پیدا کرده است».

بر اساس یافته‌های تحقیقاتی در این خصوص، مقایسه بازده انتقال انرژی قابل حصول یک سیستم انتقال انرژی آکوستیک زیست پزشکی با سیستم القاء مغناطیسی نشان می‌دهد که برای حالتی که فواصل، نسبت به اندازه کاشتینه بزرگ‌تر باشد، انتقال انرژی آکوستیک نسبت به القاء مغناطیسی دارای عملکرد بهتری خواهد بود.

به گفته تکینی و همکارش: «سیستم AET همچنین به‌عنوان منبع تأمین‌کننده توان یک باتری قابل شارژ در ماشین‌های رابط مغز به‌کار گرفته شده است. این سیستم شامل دو مبدل کامپوزیتی فراصوتی است که در دو طرف بافت پوست قرار می‌گیرند. نتایج بررسی‌ها نشان می‌دهند که علاوه‌بر محیط انتقال امواج، فرکانس امواج و فاصله بین فرستنده و گیرنده نیز در بازده انتقال توان مؤثر هستند».

آن‌ها اعتقاد دارند: «با توجه به مزیت‌های ذکرشده برای روش انتقال آکوستیکی و همچنین یافته‌های مقالات تحقیقاتی در این خصوص، می‌توان چنین نتیجه گرفت که این روش، مناسب‌ترین گزینه برای تأمین توان مورد نیاز کاشتینه‌های پزشکی قرار گرفته داخل بدن است».

نتایج بررسی مروری پژوهشگران فوق در نشریه‌ای موسوم به «صوت و ارتعاش» که توسط انجمن آکوستیک و ارتعاشات ایران منتشر می‌شود، به چاپ رسیده است.