Чудеса электротехники.
Пьезоэлектрический источник питания.

Пример простого изобретения на основе пьезоэффекта , изучаемого в первых разделах электротехники.

Российский физик-теоретик Мартын НУНУПАРОВ изобрел почти вечный и, что особенно важно, автономный источник энергии для электронных приборов. Если начнется промышленное изготовление придуманного ученым устройства, то в использовании бытовой техники может произойти переворот: не придется нам больше беспокоиться о батарейках для всевозможных пультов дистанционного управления, калькуляторов, медицинских и бытовых термометров, некоторых детских игрушек.

 

Нунупаров получил гран-при конкурса российских инноваций, проведенного журналом "Эксперт”. АФК "Система” вручила победителю ноутбук, статуэтку и диплом с обещанием двух с половиной миллионов долларов для организации производства и вывода изделия на рынок. Так что серьезный прорыв не исключен.

 

БАТАРЕЙКИ КАК ПОМЕХА

 

Мартын Сергеевич достает из портфеля действующие образцы: калькулятор, электронный термометр, таймер, игрушечный пистолет, устройство дистанционного управления светом.

- А это устройство мне знакомо, - сообщаю я изобретателю. - Беспроводные выключатели света производятся в разных странах мира. А в Москве этим направлением уже десять лет занимается инженер Лев Клин. Мой отец.

 

Уже тысячи квартир в московских новостройках оборудованы его приборами - не только облегчающими быт, но и позволяющими экономить до 40% электроэнергии, сберечь сотни тысяч долларов на ставшем ненужным проводе и работах, связанных с его прокладкой.

Но пульты Нунупарова имеют существенное отличие от хорошо знакомых мне - они без батареек. Мартын Нунупаров считает, что именно батарейки сдерживают массовое, "гремящее” шествие беспроводных выключателей света.

 

Лев Клин с такой оценкой согласен: "Такая проблема существует - батарейка не тестируется, она может внезапно "сесть”, и человек не сможет воспользоваться беспроводным выключателем, хотя наши приборы снабжены резервной системой управления при отсутствии батарейки.

 

Конечно, лучше было бы обойтись вообще без батареек, возможно, воспользовавшись изобретением Нунупарова, но это зависит от сопоставимости цены его изделия и нашей "резервной системы”.

 

- Вот в Москве идет реконструкция Петровского замка, - рассказывает Нунупаров. - Там раньше была академия ВВС имени Жуковского. Подряд на проведение электроустановочных работ получила известная французская фирма, производящая беспроводные выключатели света.

Дело в том, что там фрески - стены нельзя штробить. Поэтому решено использовать беспроводные выключатели. И вот представители этой фирмы мне говорят, что наша безбатареечная технология - это то, что нужно. Ведь там очень много выключателей, и потом придется проверять батарейки, менять их регулярно.

 

То же самое я знаю от людей, построивших современные коттеджи - там в здании бывает до двухсот выключателей, и в каждом нужно своевременно менять батарейку.

 

Батарейки очень мешают и другим электронным устройствам. Например, электронным замкам:

- Возьмите крупную гостиницу, где в номерах стоят такие замки, - говорит Мартын Нунупаров. - Вставляешь карточку - и входишь. В таком замке сегодня ставят 4 - 6 батареек типа АА ("пальчиковые”).

 

И на выставке в Брюсселе ко мне подошел владелец отеля и говорил об этой проблеме. Батарейки живут год, потом их нужно менять. Это вообще вещь ненадежная - она может потечь. И вот появилась идея использовать преобразованную в электричество энергию механических движений - когда мы вставляем карточку, или нажимаем на ручку замка, или набираем код на клавиатуре.

 

КАРМАННАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

 

Для реализации был взят пьезоэлемент. Из обыкновенной пьезозажигалки. А Нунупаров придумал пьезоконвертор - устройство, преобразующее заряд пьезоэлемента в электричество. На выходе - три вольта, как если бы это была литиевая батарейка. Маленькая черная "таблетка” с двумя проводами.

- Это и есть ваше открытие?

- Это не открытие. Это, вообще говоря, абсолютно школьная вещь. То, что мне дали патент на это - сам удивляюсь. Но дали, и не только здесь, но и в США. В патенте написано, что тут нужен трансформатор, два диода и конденсатор.

Мартын Сергеевич щелкает клавишей на калькуляторе и набирает несколько цифр. Калькулятор работает минуту.

 

Нунупаров считает, что этого достаточно для коротких вычислений. Этого времени хватает и для термометров. А пьезоконвертор, установленный в игрушечном пистолете, работает бесконечно долго. Щелкая курком, Нунупаров рассказывает:

- Я сделал тир для детей. Здесь еще стоит лазер, ну как в лазерной указке, и на мишени фотоэлемент.

Беспроводные звонки на дачных участках, взрывобезопасные "тревожные кнопки” для шахтеров... По мнению Нунупарова, для пьезоконверторов найдется место не только в бытовых приборах, но и в промышленности.

 

Вопрос недолговечности пьезозажигалок его не смущает: "Сам по себе пьезоэлемент выдерживает до десяти миллионов нажатий. В этом смысле он вечный”. По словам изобретателя, проблемы с пьезозажигалками возникают по двум причинам - некачественное производство и сырость.

 

Нунупаров считает, что изделия с пьезоконверторами вполне можно делать герметичными. В отличие от снабженных батарейками (им, кстати, сырость тоже вредит). Однако приборы, где требуется периодически менять батарейки, то есть которые необходимо открывать, не могут быть герметичными.

Приборы, оснащенные пьезоконверторами, открывать не требуется, и потому они герметичными могут быть, - считает изобретатель.

 

Пьезоконверторы - не единственное изобретение Мартына Нунупарова.

 

Начиналось все в начале 90-х. Деньги у науки кончались. Вокруг стали возникать кооперативы. Нунупаров говорит, что идти торговать трусами не хотел: "Я все-таки физик-теоретик. Хотелось зарабатывать и кормить своих троих детей чем-то, что близко к образованию. Например, что-то изобрести”.

 

В то время Мартын Сергеевич посещал семинар академика Гинзбурга по электростатике: "Было очень интересно”. С электростатикой связано еще одно изобретение Нунупарова, красоту и пользу которого вполне способны оценить люди, от физики далекие. Это особый электронный замок. В нем идут часы. Замок запоминает тысячу ключей. Причем устройство можно программировать, устанавливая разным обладателям ключей разное время доступа. При этом замок фиксирует в памяти код ключа, которым его открыли или попытались открыть, и время, когда это произошло.

 

- Ну и что? - не понял я. - Электронным системам доступа уже сто лет в обед. В чем же изобретение?

- Конечно, систем ограничения доступа я не изобретал. Но если замок подключен к электросети, то при отключении света он перестает работать. А автономные электронные замки потребляют огромное количество электричества, потому что там работает электромотор или электромагнит. И либо туда приходится ставить много батареек, и тогда замок становится огромным, либо, если батарейка одна, он будет жить максимум несколько месяцев, и снова надо будет менять батарейку.

 

Я на основе электростатического изобретения сделал замок работающий от небольшой литиевой батарейки восемь лет! Электростатический механизм по сравнению с электромагнитными или электромоторами потребляет в сто раз меньше электричества.

 

У изобретений Нунупарова десятилетняя история продвижения на рынок. У нее традиционное начало и неожиданное продолжение.

 

Разумеется, государству нашему, как обычно, они оказались не интересны (как, впрочем, и любые другие изобретения). Нунупаров писал в Министерство промышленности. Частным структурам тоже:

- Им нужен готовый продукт, а не идея, пусть даже в виде работающего прототипа. А чтобы сделать продукт, нужны деньги. Но я ищу партнера, а не деньги. Чтобы создать совместно фирму, и вывести продукт на рынок.

Нунупаров рассказывает, что периодически у него появляются веселые бизнесмены, уверенные, что изобретатель - это такой странный старикан, что-то паяющий на кухне, тратящий последние копейки на какие-то пружинки, и если ему дать рублей триста или пять тысяч, то он все с радостью отдаст.

Мартын Нунупаров не отдает: "Я знаю, что на этом миллионы можно заработать”.