ダイオード 2 本でお手軽エネルギーハーベスティング
2022-08-26
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いつものように工作を上げたら、なぜかバズったので解説します。
作り方
ダイオードと LED を、
このようにはんだ付けします。
ダイオードには、周波数特性が良いショットキーバリアダイオード 1SS106 を使用しています。
WiFi の周波数は 2.4GHz で波長は 125mm 程度です。
うまく光らない場合は、ダイオードが半波長 62mm 程度の長さになるように切ってください。
しくみ
まず、電磁波は電場と磁場がお互いがお互いを振動させながら遠くまで伝わっていくという現象です。
この電場の波に、導線を置くと、導体中の電子が振動する電場によって揺らされ、導線に交流の電流が生じます。
さて、交流が導線の端部にぶつかるとどうなるでしょうか。
ここで反射がおきます。
導体の両端で波の反射が起きるので、導体の長さにフィットした波長の波だけが残ります。
これが共振周波数というやつです。
電場の周波数と、導線の共振周波数が一致した場合、
交流電場によって導線に生じた交流電流は、多くが生き残ります。
さて、交流電流が生まれたのはいいのですが、こんどはこの交流を直流にして LED を光らせたいですね？
そこで必要になるのがダイオードです。
導線のかわりにダイオードをおいてみましょう。
ダイオードは、左からの右へ流れる電流は遠し、右から左に流れる電流は通しません。
交流電場に置かれたダイオードには、一方向にしか電流が流れません。
その結果、電荷に偏りが生じ、電位差が生まれ、ダイオードは切れっぱなしになります。
しかし、ここで電荷を逃がす経路があったらどうなるでしょうか。
電荷は戻っていきます。
ここに LED を置くことで、LED は点灯します。
参考
これを作ったのは、B1 の時に電気情報通信学会の無線電力伝送研究会に飛び入り参加したのがきっかけです。 当時はスミスチャート？Ｑ値？なにそれ？みたいなレベルで、大半の発表は正直よくわからなかったのでしたが、 唯一理解できたのが函館高専の丸山珠美先生の講演でした。
このレクテナを「八木宇田アンテナ」みたいに配列することで、並べられたレクテナ導波器のように働き、伝送距離が長くなったという実験の報告でした。
