Преглед технологије бежичног пуњења

Бежично пуњење је поступак пуњења батеријских електронских уређаја без директног повезивања помоћу жица и каблова за извор напајања. Процес даје корисницима слободу пуњења телефона у покрету, без потребе за укључивањем у електричну утичницу. То значи да се паметни телефони и остали уређаји са омогућеним бежичним пуњењем могу пунити једноставним постављањем на сточић, на пример, или чак и сложеније машине попут електричних аутомобила, пуњењем једноставним паркирањем у гаражи или путем бежичног пуњења. Елиминише све безбедносне проблеме повезане са пуњењем путем кабла и отвара врата за нову врсту слободе за кориснике.

Бежично пуњење датира из касних 1800-их када је Никола Тесла развио тесла завојницу која је требало да помогне бежичном преносу снаге, док експеримент није успео да постигне тадашњи циљ, изазвао је интересовање на терену и много више људи је почело да ради на томе Идеја. 2006. године МИТ је започео испитивање употребе резонантних спрега за пренос велике количине енергије и то је отворило пут неким од сјајних технологија бежичног пуњења које данас постоје. Можете да погледате овај експеримент како бисте направили завојницу Мини Тесла за бежични пренос снаге.

Како функционише бежични пренос снаге

Бежично пуњење се понекад назива и индуктивно пуњење јер се заснива на принципу електромагнетне индукције. Баш као и систем бежичне комуникације, бежично пуњење се постиже деловањем бежичног предајника и пријемника енергије. Бежични предајник пуњења, који се обично назива пунионица, прикључен је на утичницу и преноси енергију која се преко утичнице испоручује на пријемник који је увек причвршћен на уређај за пуњење и смештен у непосредној близини бежичне станице за пуњење.

Испод је блок дијаграм који описује компоненте система бежичног пуњења и поступак пуњења:

Као што је раније поменуто, бежично пуњење користи принцип магнетне индукције који се користи у електричним трансформаторима, генераторима и моторима, тако да пролазак електричне струје кроз завојницу изазива променљиво магнетно поље око те завојнице која индукује струју у другој повезаној завојници. Ово је принцип преноса електричне енергије између примарне и секундарне завојнице у електричном трансформатору, иако делују електрично изоловано. У бежичном пуњењу свака од компонената (предајник и пријемник) које чине систем поседује завојницу. Завојница предајника може се упоредити са примарном завојницом, док се завојница пријемника може упоредити са секундарном завојницом електричног трансформатора. Када је станица за пуњење прикључена на напајање наизменичном струјом,напајање се исправљачким системом исправља на једносмерну струју, након чега прекидачки систем преузима на себе. Разлог пребацивања је могућност генерирања променљивог магнетног флукса потребног за индукцију наелектрисања у калему пријемника.

Завојница пријемника сакупља долазну снагу и прослеђује је у круг пријемника који претвара долазну снагу у једносмерну струју, а затим примљену снагу примењује за пуњење батерије.

Као што је горе утврђено, пренос снаге се јавља када се магнетни флукс, створен успостављањем наизменичног магнетног поља у завојници предајника, претвори у електричну струју у завојници пријемника. Количина генерисане електричне струје зависи од количине флукса коју генерише предајник и од тога колика је количина флукса коју је калем пријемника успео да захвати. Количина флукса коју пријемник захвата зависи од „фактора спрезања“ који се одређује величином, удаљеностом и положајем завојнице пријемника у односу на завојницу предајника. То значи да ће већи фактор спреге резултирати већим преносом енергије. Да би се повећале шансе за већи фактор спајања, одређене бежичне станице за пуњење су дизајниране са више завојница предајника као што је приказано на слици испод.

Стандарди бежичног пуњења

Стандарди бежичног пуњења односе се на скуп правила која уређују дизајн и развој бежичних уређаја. Тренутно два различита индустријска стандарда за бежично пуњење промовишу различита тела.

1. Резенце Стандард

2. КИ стандард

Стандард Резенце заснован је на резонантном индуктивном пуњењу тако да се пуњење догађа када су и завојнице предајника и пријемника у резонанцији. Овим стандардом уређаји могу постићи већу удаљеност између предајника и пријемника за пуњење. Овај стандард промовише Савез за бежично напајање (А4ВП).

ИК стандардни са друге стране постиже бежични пренос енергије користе чврсту спрегу између намотаја и против Резенце стандарда, предајник и пријемник калем увек пројектован да ради на мало различитим фреквенцијама јер се верује више снага се преноси помоћу ове поставке. Стандард КИ промовише бежични конзорцијум за напајање који укључује чланове као што су Аппле инц, Куалцомм и ХТЦ, да поменемо само неке.

Можете одабрати бежични стандард који најбоље одговара вашој апликацији узимајући у обзир компромисе између ЕМИ, ефикасности и слободе поравнања између ова два стандарда. Ипак, одређене станице за бежично пуњење дизајниране су да подржавају оба стандарда, те пружају високу интероперабилност између уређаја.

Једноставни дизајн бежичног пуњача

Пре изградње система бежичног пуњења треба узети у обзир следеће.

1. Стандардно: Када опремите уређај са могућностима бежичног пуњења, прво што треба учинити је одабрати стандард бежичног напајања који одговара уређају и случајевима његове употребе. Одређени систем пуњења заснован је на вишеструким стандардима.

2. Избор завојнице: Следећа ствар је одабир одговарајућег типа завојнице и геометрије завојнице који одговарају случају употребе. Продавачи испоручују ове завојнице у стандардним мерачима, па би одабир одговарајућих требало да се заснива на препоруци листа са подацима бежичног предајника за пуњење који ће се користити.

3. Кућиште: При дизајнирању бежичних система важно је да кућиште уређаја није метално и да има релативно равну површину да би се постигао већи фактор спреге између предајника и пријемника. Метал ефикасно спречава да енергија која се преноси прелази у пријемник, а пластично кућиште мора бити пројектовано да буде изузетно танко.

Дизајн предајника

Систем бежичног пуњења састоји се и од предајника и од пријемника како је раније речено. Испод је шема која приказује дизајн предајника.

Постоје три главне компоненте које чине предајник; извор напајања, калем предајник и пребацивање круг. Извор напајања је обично једносмерни из исправљеног наизменичног напона. Након исправљања, комутациони круг се користи за генерисање наизменичног сигнала који се користи у стварању променљивог магнетног поља за индуковање преноса струје од предајника до пријемника преко завојнице предајника.

Дизајн пријемника

Дизајн пријемника је сличан дизајну предајника, осим што се радња одвија обрнутим редоследом. Пријемник се састоји од завојнице пријемника, резонантне мреже и исправљача и ИЦ пуњача који користи излаз исправљачког кола за пуњење прикључене батерије. Пример склопа пријемника приказан је на доњој слици са истакнутим функционалним деловима. Овај пример заснован је на ЛТЦ4120 ИЦ за пуњење.

Апликације

Бежично пуњење се тренутно користи у многим апликацијама, укључујући:

Паметни телефони и носиви
Бележнице и таблети
Електрични алати и сервисни роботи, као што су усисивачи
Мултицоптери и електричне играчке
Медицински апарати
Пуњење у аутомобилу

Поред необичних разлога због којих би требало да користите бежично пуњење, попут потребе за прикључивањем уређаја и проблема са компатибилношћу утикача, бежично пуњење пружа сигурност од опасности које се односе на директно повезивање на електричну мрежу. Штавише, поуздан је у суровим окружењима, попут бушења и рударства, и омогућава беспрекорно пуњење у покрету. Коначно, бежично пуњење елиминише запетљавање и остале нереде које стварају жице. Тек смо изгребали лице бежичног пуњења са неколико нових апликација, а сваки дизајн производа који се ради на уму треба да има за циљ да укључи бежично пуњење као свој засигурно један од начина на који ћемо у блиској будућности пунити уређаје на батерије.