Belaidžio įkrovimo technologijos apžvalga

Belaidis įkrovimas - tai akumuliatorių turinčių elektroninių prietaisų įkrovimo procesas, tiesiogiai jų nepririšant laidais ir kabeliais prie maitinimo šaltinio. Procesas suteikia vartotojams laisvę krauti telefoną kelyje, nereikia prijungti prie maitinimo lizdo. Tai reiškia, kad belaidį įkrovimą palaikančius išmaniuosius telefonus ir kitus įrenginius galima įkrauti paprasčiausiai padėjus juos ant žurnalinio staliuko, arba dar sudėtingesnes mašinas, pavyzdžiui, elektromobilius, galima įkrauti paprasčiausiai pastatant juos garaže arba belaidžiu įkrovimo keliu. Tai pašalina visas saugos problemas, susijusias su laidiniu įkrovimu, ir atveria duris į naujos rūšies laisvę vartotojams.

Belaidis įkrovimas prasidėjo 1800-ųjų pabaigoje, kai Nikola Tesla sukūrė „tesla“ ritę, kuri turėjo padėti perduoti energiją belaidžiu būdu, o tuo metu eksperimentu nepavyko pasiekti tikslo, tačiau jis sukėlė susidomėjimą šia sritimi ir daug daugiau žmonių pradėjo dirbti idėja. 2006 m. MIT pradėjo išbandyti rezonansinių jungčių naudojimą perduoti didelį energijos kiekį ir tai atvėrė kelią kai kurioms puikioms bevielio įkrovimo technologijoms, kurios egzistuoja šiandien. Galite išbandyti šį eksperimentą, norėdami sukurti „Mini Tesla“ ritę, kad galia būtų perduota belaidžiu būdu.

Kaip veikia belaidis energijos perdavimas

Belaidis įkrovimas kartais vadinamas indukciniu įkrovimu, nes jis pagrįstas elektromagnetinės indukcijos principu. Kaip ir belaidžio ryšio sistema, belaidis įkrovimas pasiekiamas veikiant belaidžiui energijos siųstuvui ir imtuvui. Belaidis įkrovimo siųstuvas, paprastai vadinamas įkrovimo stotele, yra prijungtas prie maitinimo lizdo ir per išleidimo angą tiekiamą energiją perduoda imtuvui, kuris visada pritvirtinamas prie įkraunamo prietaiso ir yra arti belaidžio įkrovimo stoties.

Žemiau yra blokinė schema, apibūdinanti belaidės įkrovimo sistemos komponentus ir įkrovimo procesą:

Kaip minėta anksčiau, belaidis įkrovimas naudoja magnetinės indukcijos principą, naudojamą elektros energijos transformatoriuose, generatoriuose ir varikliuose, todėl, kad elektros srovė praeina per ritę, aplink tą ritę keičiasi magnetinis laukas, kuris sukelia srovę kitoje sujungtoje ritėje. Tai yra principas, lemiantis elektros energijos perdavimą tarp pirminės ir antrinės ritės elektros transformatoriuje, nors jie atrodo elektra izoliuoti. Belaidžio įkrovimo metu kiekviena iš sistemos sudarančių komponentų (siųstuvas ir imtuvas) turi ritę. Siųstuvo ritę galima palyginti su pagrindine ritė, o imtuvo ritę - su elektros energijos transformatoriaus antrine ritė. Kai įkrovimo stotelė yra prijungta prie kintamosios srovės maitinimo šaltinio,tiekiamą maitinimą lygintuvo sistema išlygina iki nuolatinės srovės, po kurio perjungimo sistema perima. Perjungimo priežastis yra galimybė generuoti besikeičiantį magnetinį srautą, reikalingą imtuvo ritės indukcijoms sukelti.

Imtuvo ritė surenka gaunamą galią ir perduoda ją imtuvo grandinei, kuri įeinančią galią paverčia nuolatine srove ir paskui gauna maitinimą akumuliatoriui įkrauti.

Kaip nustatyta aukščiau, galios perdavimas įvyksta, kai magnetinis srautas, sukurtas nustatant kintamą magnetinį lauką siųstuvo ritėje, virsta elektros srove imtuvo ritėje. Sukurtos elektros srovės kiekis priklauso nuo siųstuvo sukurto srauto kiekio ir nuo to srauto, kurį imtuvo ritė sugebėjo užfiksuoti. Srauto, kurį ima imtuvas, kiekis priklauso nuo „sukabinimo faktoriaus“, kurį lemia imtuvo ritės dydis, atstumas ir padėtis siųstuvo ritės atžvilgiu. Tai reiškia, kad didesnis sukabinimo koeficientas padidins energijos perdavimą. Kad padidėtų didesnio susiejimo koeficiento tikimybė, tam tikros belaidžio įkrovimo stotys yra suprojektuotos su keliais siųstuvo ritėmis, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.

Belaidžio įkrovimo standartai

Belaidžio įkrovimo standartai nurodo taisyklių rinkinį, reglamentuojantį belaidžių įrenginių projektavimą ir plėtrą. Šiuo metu skirtingos įstaigos reklamuoja du skirtingus bevielio įkrovimo pramonės standartus.

1. „Rezence“ standartas

2. QI standartas

„ Rezence“ standartas yra pagrįstas rezonansiniu indukciniu įkrovimu, tokiu būdu įkrovimas įvyksta, kai tiek siųstuvo, tiek imtuvo ritės yra rezonansinės. Taikydami šį standartą, prietaisai gali pasiekti didesnį atstumą tarp siųstuvo ir imtuvo, kad įkrautų. Šį standartą propaguoja belaidžio maitinimo aljansas (A4WP).

ŽK standartas Kita vertus pasiekia bevielio energijos perdavimo naudojant stora jungtis tarp ričių ir nuo Rezence standartą, siųstuvas ir imtuvas ritė visada skirti veikti, esant šiek tiek skirtingais dažniais, kaip manoma, daugiau galios yra pristatomos naudojant šį nustatymą. „QI“ standartą propaguoja belaidžio energijos konsorciumas, į kurį įeina tokie nariai kaip „Apple inc“, „Qualcomm“, „HTC“.

Geriausiai jūsų programai tinkantį belaidžio ryšio standartą galite pasirinkti atsižvelgdami į kompromisus tarp EMI, efektyvumą ir dviejų standartų derinimo laisvę. Nepaisant to, tam tikros belaidžio įkrovimo stotys yra skirtos palaikyti abu standartus, nes jos užtikrina aukštą prietaisų sąveiką.

Paprastas belaidžio įkroviklio komplektas

Prieš kuriant belaidę įkrovimo sistemą, reikia atsižvelgti į šiuos dalykus.

1. Standartas: Įrengiant įrenginį su belaidžio įkrovimo galimybėmis, pirmiausia reikia pasirinkti belaidžio maitinimo standartą, kuris atitiktų įrenginį ir jo naudojimo atvejus. Tam tikra įkrovimo sistema yra pagrįsta keliais standartais.

2. Ritės pasirinkimas: Kitas dalykas yra tinkamo ritės tipo ir ritės geometrijos pasirinkimas, kad atitiktų naudojimo atvejį. Pardavėjai teikia šias rites standartiniais matuokliais, todėl tinkamas pasirinkimas turėtų būti pagrįstas naudojamo belaidžio įkrovimo siųstuvo IC duomenų lapo rekomendacija.

3. Korpusas: projektuojant belaides sistemas, norint pasiekti didesnį siųstuvo ir imtuvo sujungimo faktorių, svarbu, kad prietaisų gaubtas būtų ne metalinis ir būtų gana plokščio paviršiaus. Metalas veiksmingai apsaugo nuo perduodamos energijos patekimo į imtuvą, o plastikinis gaubtas turi būti suprojektuotas kaip ypač plonas.

Siųstuvo dizainas

Belaidę įkrovimo sistemą sudaro tiek siųstuvas, tiek imtuvas, kaip nurodyta anksčiau. Žemiau pateikiama siųstuvo konstrukcijos schema.

Yra trys pagrindiniai komponentai, kurie sudaro siųstuvą; energijos šaltinis, siųstuvas ritė ir perjungimo grandinė. Maitinimo šaltinis paprastai yra nuolatinės srovės iš ištaisytos kintamosios srovės. Ištaisius, perjungimo grandinė naudojama kintamajam signalui, naudojamam kintančiam magnetiniam laukui sukurti, generuoti, kad sukeltų srovės perdavimą iš siųstuvo į imtuvą per siųstuvo ritę.

Imtuvo dizainas

Imtuvo konstrukcija yra panaši į siųstuvo konstrukciją, išskyrus tai, kad veiksmas vyksta atvirkštine tvarka. Imtuvą sudaro imtuvo ritė, rezonanso tinklas, lygintuvas ir įkroviklio IC, kuris naudoja lygintuvo grandinės išvestį prijungtai baterijai įkrauti. Imtuvo grandinės pavyzdys pateiktas paveikslėlyje, pažymint funkcines dalis. Šis pavyzdys pagrįstas „LTC4120“ įkrovimo IC.

Programos

Belaidis įkrovimas šiuo metu naudojamas daugelyje programų, įskaitant:

1. Išmanieji telefonai ir nešiojami
2. Sąsiuviniai ir planšetiniai kompiuteriai
3. Elektriniai įrankiai ir aptarnavimo robotai, tokie kaip dulkių siurbliai
4. Daugiakoperiai ir elektriniai žaislai
5. Medicininiai prietaisai
6. Automobilio įkrovimas

Be įmantrių priežasčių, kodėl turėtumėte naudoti belaidį įkrovimą, pavyzdžiui, nereikia prijungti įrenginio ir nekyla suderinamumo su kištuku, belaidis įkrovimas užtikrina apsaugą nuo pavojų, susijusių su tiesioginiu prisijungimu prie elektros tinklo. Be to, jis yra patikimas sunkesnėse aplinkose, tokiose kaip gręžimas ir kasyba, ir leidžia sklandžiai įkrauti kelyje. Galiausiai, belaidis įkrovimas pašalina susierzinimą ir kitą laidų sukeltą netvarką. Mes ką tik subraižėme belaidžio įkrovimo veidą keliomis naujomis programomis. Kiekvienas produkto dizainas, daromas atsižvelgiant į ateitį, turėtų būti susijęs su belaidžiu įkrovimu, nes tai tikrai yra vienas iš būdų, kaip artimiausiu metu įkrauti baterijas naudojančius įrenginius.