- Pelbagai Teknologi Pengecasan Tanpa Wayar yang digunakan dalam Pengecas Tanpa Wayar
- Pemindahan Kuasa Tanpa Wayar gelombang mikro
- Pemindahan Kuasa Tanpa Wayar Lampu Laser
- Penghantaran Kuasa Tanpa Wayar menggunakan Gandingan Induktif
- Pemindahan Kuasa Tanpa Wayar berdasarkan Induksi Magnetik Resonan
- Piawaian Pemindahan Kuasa Tanpa Wayar
Setiap sistem atau peranti elektronik memerlukan kuasa elektrik untuk beroperasi, sama ada dari bekalan AC berdinding anda atau bateri. Tenaga elektrik ini tidak dapat disimpan tanpa had dalam peranti yang boleh dicas semula seperti bateri, kondensor atau Supercapacitors. Oleh itu, mana-mana peranti mudah alih seperti komputer riba atau telefon bimbit perlu disambungkan ke saluran kuasa AC untuk mengecas bateri mereka secara berkala.
Biasanya kabel elektrik digunakan untuk menyambungkan peranti yang boleh dicas semula seperti telefon pintar, tablet, fon telinga, pembesar suara Bluetooth, dan lain-lain ke penyesuai AC-DC. Menggunakan kabel konduktor elektronik untuk memindahkan kuasa atau data antara dua sistem adalah kaedah yang paling asas dan popular sejak penemuan elektrik itu sendiri. Dan orang gembira menggunakan kabel elektrik hingga sekarang tetapi dengan kemajuan teknologi, keselamatan manusia dan manusia yang ingin mendapatkan kesempurnaan dalam kecantikan membawa kepada konsep pemindahan kuasa tanpa wayar (WPT) atau penghantaran tenaga tanpa wayar (WET) ke dalam gambar yang telah lama hilang dalam sejarah. Dalam beberapa artikel sebelumnya, kami telah menerangkan Penghantaran kuasa Tanpa Wayar secara terperinci dan juga membina litar ke wayarles untuk memindahkan Daya untuk menyalakan LED.
Aplikasi eksperimen pertama untuk pemindahan kuasa Tanpa Wayar (WPT) dilakukan pada awal tahun 1890-an oleh pencipta Nikola Tesla. Semasa eksperimen, tenaga elektrik dihantar dengan gandingan induktif dan kapasitif menggunakan transformer resonan frekuensi radio yang teruja dengan percikan api, yang kini disebut gegelung Tesla. Walaupun eksperimen ini berjaya sebahagian, mereka tidak cekap dan memerlukan pelaburan yang tinggi. Jadi, kemudiannya, eksperimen ini dibatalkan dan kajian teknologi tersebut telah bertumpu selama bertahun-tahun. Kami juga telah membina gegelung tesla mini untuk menunjukkan konsep gegelung Tesla.
Walaupun sekarang tidak ada cara yang berkesan untuk memberikan daya tinggi tanpa wayar, adalah mungkin untuk merancang rangkaian dengan kemajuan teknologi sekarang untuk memindahkan kuasa rendah antara dua sistem dengan berkesan. Pengecas tanpa wayar direka berdasarkan litar yang baru dibangunkan ini yang membolehkannya memberikan kuasa kepada telefon pintar dan peranti elektronik kecil lain secara wayarles.
Pelbagai Teknologi Pengecasan Tanpa Wayar yang digunakan dalam Pengecas Tanpa Wayar
Sejak konsep pemindahan kuasa tanpa wayar menjadi popular, kedua-dua saintis dan jurutera mencipta pelbagai cara untuk merealisasikan konsep ini. Walaupun sebahagian besar eksperimen ini membawa kepada kegagalan atau hasil yang tidak praktikal, sebilangan kecil eksperimen ini menghasilkan hasil yang memuaskan. Cara yang diuji dan berfungsi untuk mencapai pemindahan kuasa tanpa wayar ini mempunyai kelebihan, kekurangan, dan ciri mereka sendiri. Di antara pelbagai kaedah ini, hanya pasangan yang digunakan dalam merancang Pengecas Tanpa Wayar. Walaupun kaedah lain mempunyai kawasan dan kelebihan aplikasi sendiri.
Sekarang untuk pemahaman yang lebih baik, kaedah ini diklasifikasikan berdasarkan jarak transmisi, daya maksimum, dan kaedah yang digunakan untuk mencapai transmisi daya. Dalam gambar di bawah ini kita dapat melihat pelbagai cara yang digunakan untuk mencapai teknologi pemindahan kuasa tanpa wayar dan klasifikasinya.
Di sini,
- Klasifikasi pertama dan paling penting adalah berdasarkan sejauh mana pemindahan kuasa dapat dilakukan. Dalam kaedah yang dieksperimen, ada yang mampu memberikan daya tanpa wayar ke beban pada jarak yang jauh sementara yang lain hanya dapat memberikan daya ke muatan hanya beberapa sentimeter dari sumbernya. Jadi pembahagian pertama berdasarkan sama ada kaedahnya adalah Near Field atau Far Field.
- Perbezaan kemampuan jarak datang berdasarkan jenis fenomena yang digunakan oleh pelbagai kaedah untuk mencapai pemindahan kuasa tanpa wayar. Sebagai contoh, jika medium yang digunakan oleh kaedah untuk memberikan daya adalah Induksi Elektro-Magnetik maka jarak maksimum tidak boleh lebih tinggi dari 5cm. Ini kerana kehilangan fluks magnetik meningkat secara eksponensial dengan peningkatan jarak antara sumber dan beban yang menyebabkan kehilangan daya yang tidak dapat diterima. Sebaliknya, jika media yang digunakan oleh kaedah untuk memberikan tenaga adalah Electro Magnetic Radiationmaka jarak maksimum boleh mencapai setinggi beberapa meter. Ini kerana EMR dapat dipusatkan ke titik fokus yang berjarak beberapa meter dari sumbernya. Juga, kaedah yang menggunakan EMR sebagai medium untuk memberikan daya mempunyai kecekapan yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan yang lain.
- Dalam banyak cara yang dinyatakan di atas, ada yang lebih popular daripada yang lain dan kaedah popular yang digunakan banyak dibincangkan di bawah.
Terdapat dua kaedah popular untuk penghantaran kuasa tanpa wayar yang menggunakan Sinaran Magnetik Elektro sebagai medium- Daya Gelombang Mikro dan Tenaga Laser / cahaya
Pemindahan Kuasa Tanpa Wayar gelombang mikro
Oleh kerana nama itu sendiri memberikannya dalam kaedah ini, ia akan menggunakan spektrum gelombang mikro EMR untuk memberikan kuasa untuk memuat. Pertama, pemancar akan menarik kuasa dari saluran keluar atau sumber kuasa stabil yang lain dan kemudian mengatur kuasa AC ini ke tahap yang diperlukan. Selepas itu, kuasa yang dihantar akan menghasilkan gelombang mikro dengan menggunakan bekalan kuasa yang diatur ini. Gelombang mikro bergerak melalui udara tanpa gangguan untuk mencapai penerima atau muatan. Penerima akan dilengkapi dengan alat yang sesuai untuk menerima sinaran gelombang mikro ini dan mengubahnya menjadi tenaga elektrik. Tenaga elektrik yang ditukar ini berkadar langsung dengan jumlah radiasi gelombang mikro yang sampai ke penerima dan oleh itu pemindahan kuasa tanpa wayar menggunakan radiasi gelombang mikro dicapai.
Pemindahan Kuasa Tanpa Wayar Lampu Laser
Mana-mana orang yang berurusan dengan elektronik dan kuasa elektrik seharusnya mempunyai konsep yang disebut penjanaan tenaga suria. Dan jika anda ingat dengan betul konsep penjanaan tenaga suria hanyalah menggunakan Elektromagnetik Sinaran matahari untuk menghasilkan tenaga elektrik. Proses penukaran ini dapat didasarkan pada sistem panel suria, pemanasan solar atau yang lain dan pengecas tenaga suria dapat dibuat dengan mudah menggunakan panel suria. Tetapi masalah utama di sini adalah tenaga yang dipindahkan oleh matahari ke bumi adalah dalam bentuk Sinaran Elektro Magnetik dan khusus dalam spektrum yang dapat dilihat dan pemindahan tenaga di sini dilakukan secara tanpa wayar. Oleh itu konsep penjanaan tenaga suria itu sendiri adalah Sistem Penghantaran Tenaga Tanpa Wayar mega.
Sekarang, jika kita mengganti matahari dengan penjana EMR yang lebih kecil (atau hanya sumber cahaya) maka kita dapat memfokuskan radiasi yang dihasilkan ke beban yang beratus-ratus meter dari sumber cahaya. Setelah cahaya fokus ini sampai ke panel suria modul penerima (atau beban), ia mengubah tenaga cahaya menjadi tenaga elektrik yang merupakan tujuan asal penyediaan penghantaran kuasa tanpa wayar.
Sehingga kini, kami membincangkan teknik atau kaedah yang mampu memberikan daya untuk memuat yang hanya beberapa meter dari sumbernya. Walaupun teknik ini mempunyai kemampuan jarak, mereka besar dan mahal sehingga tidak sesuai untuk reka bentuk Pengecas Bergerak. Kaedah paling praktikal yang boleh digunakan untuk reka bentuk pengecas tanpa wayar adalah ' Inductive Coupling Type' dan ' Magnetic Resonant Induction '. Ini adalah dua kaedah yang menggunakan Undang-undang Induksi Elektromagnetik Jauh sebagai prinsip dan fluks Magnetik sebagai fenomena penyebaran untuk mencapai penghantaran kuasa tanpa wayar.
Penghantaran Kuasa Tanpa Wayar menggunakan Gandingan Induktif
Persediaan yang digunakan dalam gandingan Induktif sangat serupa dengan yang digunakan untuk Transformer Elektrik. Untuk pemahaman yang lebih baik, marilah kita melihat litar aplikasi khas kaedah Pemindahan Tenaga Tanpa Wayar Induktif Gandingan.
- Dalam rajah fungsional di atas, kita mempunyai dua bahagian satu adalah penyediaan penghantaran kuasa elektrik, dan yang lain adalah penyediaan penerima kuasa elektrik.
- Kedua-dua bahagian diasingkan secara elektrik antara satu sama lain dan dipisahkan oleh penebat selebar beberapa sentimeter. Walaupun kedua-dua bahagian tidak mempunyai interaksi elektrik namun masih ada gandingan magnet di antara keduanya.
- Sumber voltan AC yang terdapat dalam modul pemancar memberikan kuasa ke seluruh sistem.
Mengendalikan Transmisi Tanpa Wayar jenis Gandingan Induktif: Dari awal, arus arus di gegelung konduktor terdapat dalam modul Pemancar kerana sumber voltan AC disambungkan ke terminal akhir gegelung. Dan kerana arus ini, medan magnet harus dihasilkan di sekitar konduktor gegelung yang dililit dengan ketat di sekitar teras ferit. Kerana adanya medium, semua fluks magnetik gegelung tertumpu pada teras ferit. Fluks ini bergerak di sepanjang paksi teras ferit dan dikeluarkan ke ruang bebas di luar modul penghantaran seperti yang ditunjukkan dalam gambar.
Sekarang, jika kita membawa modul penerima berhampiran pemancar, maka fluks magnetik yang dipancarkan oleh pemancar akan memotong gegelung yang terdapat dalam modul penerima. Oleh kerana fluks yang dihasilkan oleh modul pemancar adalah fluks yang berbeza-beza, maka EMF mesti dimasukkan ke dalam konduktor yang dibawa dalam jangkauannya menurut Undang-Undang Induksi Elektromagnetik Jauh. Berdasarkan teori ini EMF juga mesti dimasukkan ke dalam gegelung penerima yang mengalami fluks magnet yang dihasilkan oleh pemancar. Voltan yang dihasilkan ini akan diperbaiki, disaring, dan diatur untuk mendapatkan voltan DC yang betul yang sangat diperlukan untuk pengawal sistem.
Dalam beberapa kes, teras ferit juga dihapuskan untuk menjadikan pemancar dan penerima lebih padat dan ringan. Anda dapat melihat aplikasi ini dalam pengecas telefon bimbit Tanpa Wayar dan pasangan Telefon Pintar. Seperti yang kita semua ketahui industri pada masa ini bersaing dari leher ke leher untuk melepaskan telefon pintar berprestasi tinggi dan peranti lain yang lebih ringan, lebih ramping, dan lebih sejuk. Pereka secara harfiah mempunyai mimpi buruk untuk mencapai ciri-ciri ini tanpa menjejaskan prestasi, jadi menjadikan peranti besar hanya untuk penghantaran kuasa tanpa wayar tidak dapat diterima. Oleh itu, pereka dan kejuruteraan hadir dengan modul yang lebih langsing dan lebih ringan yang boleh dipasang ke telefon pintar dan tablet.
Di sini anda dapat melihat pembinaan dalaman pengecas tanpa wayar terkini.
Telefon Pintar dengan keupayaan kuasa tanpa wayar juga akan mempunyai gegelung yang serupa untuk memungkinkan aruhan elektromagnetik. Anda dapat melihat pada gambar di bawah ini, bagaimana gegelung langsing dipasang di hujung bawah Telefon Pintar dekat dengan bateri. Anda dapat melihat bagaimana jurutera merancang pengecas tanpa wayar ini dengan begitu langsing tanpa menjejaskan prestasinya. Pengoperasian penyediaan ini serupa dengan kes yang dibincangkan di atas kecuali bahawa ia tidak mempunyai teras ferit di tengah penggulungan.
Walaupun cara penghantaran kuasa melalui Induksi Elektromagnetik nampaknya mudah tetapi ia tidak setanding dengan kaedah penyampaian kuasa yang cekap melalui kabel.
Pemindahan Kuasa Tanpa Wayar berdasarkan Induksi Magnetik Resonan
Magnetic Resonant Induction adalah satu bentuk gandingan induktif di mana daya dipindahkan oleh medan magnet antara dua litar resonan (litar yang disetel), satu di pemancar dan satu di penerima. Oleh kerana itu, penyediaan litar Induksi Resonan Magnetik mestilah serupa dengan litar Gandingan Induktif yang telah kita bincangkan sebelumnya.
Anda dapat melihat dalam gambar ini kecuali kehadiran kapasitor siri keseluruhan litar serupa dengan kes sebelumnya.
Bekerja: Kerja model ini juga sangat serupa dengan kes sebelumnya kecuali di sini litar yang terdapat pada pemancar dan penerima diselaraskan untuk beroperasi pada frekuensi resonan. Kapasitor disambungkan khas secara bersiri dengan kedua-dua gegelung untuk mencapai kesan resonan ini.
Seperti yang kita semua tahu kapasitor secara bersiri dengan induktor akan membentuk rangkaian LC siri seperti yang ditunjukkan dalam gambar. Dan nilai frekuensi di mana litar ini akan beroperasi pada resonans dapat diberikan sebagai, F r = 1 / 2ᴫ (LC) 1/2
Di sini L = Nilai induktor dan C = Nilai kapasitor.
Dengan menggunakan formula yang sama kita akan mengira nilai frekuensi resonan untuk litar pemancar kuasa dan menyesuaikan frekuensi sumber kuasa AC dengan nilai yang dikira.
Setelah frekuensi sumber disesuaikan maka litar pemancar bersama dengan litar penerima akan beroperasi pada frekuensi resonan. Selepas ini, EMF mesti didorong dalam litar penerima mengikut Undang-Undang Induksi Jauh Seperti yang telah kita bincangkan dalam kes sebelumnya. EMF yang diinduksi ini akan diperbaiki, disaring dan diatur untuk mendapatkan voltan DC yang tepat seperti yang ditunjukkan dalam gambar.
Hingga kini, kami membincangkan pelbagai teknik yang dapat digunakan untuk penghantaran kuasa tanpa wayar bersama dengan litar aplikasi khasnya. Dan kami menggunakan kaedah ini untuk mengembangkan litar untuk semua sistem penghantaran kuasa tanpa wayar seperti pengecas tanpa wayar, sistem pengecasan kenderaan elektrik tanpa wayar, pemindahan kuasa tanpa wayar untuk drone, pesawat, dll.
Piawaian Pemindahan Kuasa Tanpa Wayar
Sekarang dengan setiap syarikat mengembangkan produksi dan stesen pengisian sendiri, ada keperluan untuk standard yang sama di antara semua pemaju untuk membuat pengguna memilih yang terbaik di antara lautan pilihan. Oleh itu, beberapa standard diikuti oleh semua industri yang sedang berusaha mengembangkan sistem penghantaran kuasa tanpa wayar.
Pelbagai standard yang digunakan untuk mengembangkan peranti pemindahan kuasa tanpa wayar seperti pengecas tanpa wayar:
Piawaian 'Qi' - oleh Wireless Power Consortium:
- Teknologi - Induktif, Resonan - Frekuensi Rendah
- Kuasa rendah - 5W, Kuasa Sederhana - 15W, perkakas dapur tanpa wayar Qi dari 100W hingga 2.4kW
- Julat frekuensi - 110 - 205 kHz
- Produk - 500+ produk dan digunakan di lebih daripada 60 syarikat telefon bimbit
Piawaian 'PMA' - oleh Power Matter Alliance:
- Teknologi - Induktif, Resonan - Frekuensi Tinggi
- Power Out Max dari 3.5W hingga 50W
- Julat frekuensi - 277 - 357 kHz
- Produk - hanya 2 tetapi 1,00,000 unit tikar kuasa diedarkan di seluruh dunia
Kelebihan Pengecas Tanpa Wayar
- Pengecas tanpa wayar sangat berguna untuk mengecas peranti dari rumah seperti telefon pintar, komputer riba, iPod, notebook, fon telinga, dan lain-lain,
- Ia menyediakan cara yang mudah, selamat dan berkesan untuk memindahkan tenaga tanpa media.
- Mesra alam - Tidak membahayakan atau mencederakan manusia atau makhluk hidup.
- Ini dapat digunakan untuk mengisi implan medis yang mengakibatkan peningkatan kualitas hidup dan mengurangi risiko infeksi.
- Tidak perlu bimbang tentang kehausan soket kuasa.
- Orientasi kabel power over over berakhir dengan penggunaan pengecas tanpa wayar.
Kekurangan Pengecas Tanpa Wayar
- Kurang kecekapan dan lebih banyak kehilangan kuasa.
- Kos lebih tinggi daripada pengecas kabel.
- Membaiki kesalahan itu sukar.
- Tidak sesuai untuk penghantaran kuasa tinggi.
- Kerugian tenaga meningkat dengan beban.