Iba't ibang uri ng mga wireless na teknolohiya ng paglipat ng kuryente at ang kanilang pagtatrabaho

Ang bawat elektronikong sistema o aparato ay nangangailangan ng lakas na kuryente upang gumana, mula man ito sa iyong naka-pader na suplay ng AC o isang baterya. Ang lakas na ito ng kuryente ay hindi maiimbak nang walang hanggan sa anumang rechargeable na aparato tulad ng mga baterya, condenser o Supercapacitor. Kaya't ang anumang mga portable na aparato tulad ng mga laptop o mobile phone ay kinakailangan upang maikonekta sa mga linya ng kuryente ng AC upang regular na muling magkarga ng kanilang mga baterya.

Kadalasan ginagamit ang mga electric cable upang ikonekta ang mga rechargeable na aparato tulad ng mga smartphone, tablet, earphone, Bluetooth speaker, atbp sa mga adapter ng AC-DC. Ang paggamit ng mga electronic conductor cable upang ilipat ang lakas o data sa pagitan ng dalawang mga sistema ay ang pinaka pangunahing at tanyag na paraan mula nang madiskubre ang kuryente mismo. At ang mga tao ay masaya na gumagamit ng mga electric cable hanggang ngayon ngunit sa pagsulong ng teknolohiya, kaligtasan ng tao at pagkagutom ng sangkatauhan para sa pagiging perpekto sa kagandahan ay humahantong sa mga konsepto ng Wireless power transfer (WPT) o wireless energy transmission (WET) sa larawan na matagal nang nawala sa Kasaysayan. Sa ilan sa aming nakaraang mga artikulo, ipinaliwanag namin nang detalyado ang Wireless power Transmission at nagtayo din ng isang circuit sa wireless transfer ang Power upang mag-glow ng isang LED.

Ang kauna-unahang pang-eksperimentong aplikasyon para sa Wireless power transfer (WPT) ay ginawa noong unang bahagi ng 1890s ng imbentor na si Nikola Tesla. Sa panahon ng mga eksperimento, ang elektrisidad na kuryente ay naipapadala sa pamamagitan ng inductive at capacitive na pagkabit gamit ang spark-excited radio frequency resonant transformer, na ngayon ay tinatawag na Tesla coil. Bagaman ang mga eksperimentong ito ay bahagyang matagumpay, hindi sila mabisa at nangangailangan ng mataas na pamumuhunan. Kaya, sa paglaon, ang mga eksperimentong ito ay naalis at ang pag-aaral ng teknolohiya ay natigil sa loob ng maraming mga taon layer. Nagtayo rin kami ng isang mini tesla coil upang maipakita ang konsepto ng Tesla coil.

Bagaman kahit na ngayon ay walang mabisang paraan upang maihatid ang mataas na lakas nang wireless, posible na magdisenyo ng isang circuit na may kasalukuyang mga pagsulong ng teknolohiya upang ilipat ang mababang lakas sa pagitan ng dalawang mga sistema nang mabisa. At ang mga wireless charger ay dinisenyo batay sa bagong binuo circuit na ito na nagbibigay-daan upang makapaghatid ng lakas sa mga smartphone at iba pang maliliit na elektronikong aparato nang wireless.

Iba't ibang Teknolohiya ng Wireless Charging na ginagamit sa Wireless Charger

Mula pa nang ang konsepto ng wireless power transfer ay naging tanyag sa parehong mga siyentipiko at inhinyero ay may iba't ibang mga paraan upang mapagtanto ang konseptong ito. Bagaman ang karamihan sa mga eksperimentong ito ay humantong sa mga pagkabigo o hindi praktikal na mga resulta, ilan sa mga eksperimentong ito ang nakagawa ng kasiya-siyang mga resulta. Ang mga nasubok at nagtatrabaho na paraan para sa pagkamit ng wireless power transfer ay may kani-kanilang mga kalamangan, kawalan, at tampok. Kabilang sa iba't ibang mga pamamaraan, isang pares lamang ang ginagamit sa pagdidisenyo ng Mga Wireless Charger. Habang ang iba pang mga pamamaraan ay may sariling lugar at kalamangan sa aplikasyon.

Ngayon para sa mas mahusay na pag-unawa, ang mga pamamaraang ito ay inuri batay sa distansya ng paghahatid, maximum na lakas, at pamamaraang ginamit upang makamit ang paghahatid ng kuryente. Sa figure sa ibaba maaari naming makita ang iba't ibang mga paraan na ginagamit para sa pagkamit ng teknolohiya ng wireless power transfer at kanilang pag-uuri.

Dito,

Ang una at pinakamahalagang pag-uuri ay batay sa kung gaano kalayo posible ang paglipat ng kuryente. Sa mga na-eksperimentong pamamaraan, ang ilan ay may kakayahang maghatid ng kuryente nang wireless sa mga paglo-load sa malalayong distansya ang layo habang ang iba ay naghahatid lamang ng kuryente sa mga paglo-load lamang ng ilang sentimetro ang layo mula sa pinagmulan. Kaya't ang unang dibisyon ay batay sa kung ang pamamaraan ay sa Malapit na Patlang o Malayong Patlang.
Ang pagkakaiba-iba ng kakayahan sa distansya ay batay sa uri ng hindi pangkaraniwang bagay na ginamit ng iba't ibang mga pamamaraan upang makamit ang wireless power transfer. Halimbawa, kung ang daluyan na ginamit ng pamamaraan upang maihatid ang lakas ay Electro-Magnetic Induction kung gayon ang maximum na distansya ay maaaring hindi mas mataas sa 5cm. Ito ay dahil ang pagkawala ng magnetic flux ay nagdaragdag ng exponentially sa isang pagtaas ng distansya sa pagitan ng mapagkukunan at pagkarga na hahantong sa hindi katanggap-tanggap na pagkawala ng kuryente. Sa kabilang banda, kung ang daluyan na ginamit ng pamamaraan upang makapaghatid ng kuryente ay ang Electro Magnetic Radiationpagkatapos ang maximum na distansya ay maaaring pumunta ng mataas na ilang metro. Ito ay dahil ang EMR ay maaaring naka-concentrate sa isang focal point na nasa metro ang layo mula sa pinagmulan. Gayundin, ang mga pamamaraan na gumagamit ng EMR bilang isang daluyan upang maihatid ang lakas ay may mas mataas na kahusayan kung ihinahambing sa iba.
Sa maraming paraan na nabanggit sa itaas, ang ilan ay mas popular kaysa sa iba at ang mga tanyag na pamamaraan na malawakang ginamit ay tinalakay sa ibaba.

Mayroong dalawang mga tanyag na pamamaraan para sa wireless na paghahatid ng kuryente na gumagamit ng Electro Magnetic Radiation bilang isang daluyan- Microwave Power at Laser / light Power

Paglipat ng Kuryente sa Mic Wireless

Dahil ang pangalan mismo ang nagbibigay nito sa pamamaraang ito ay gagamitin nito ang Micadium spectrum ng EMR upang makapaghatid ng lakas upang mai-load. Una, ang transmitter ay kukuha ng kuryente mula sa isang outlet o anumang iba pang matatag na mapagkukunan ng kuryente at pagkatapos ay iayos ang AC power na ito sa kinakailangang antas. Pagkatapos nito, ang naihatid na kuryente ay makakabuo ng mga microwave sa pamamagitan ng pag-ubos ng naayos na supply ng kuryente. Ang mga microwave ay naglalakbay sa pamamagitan ng hangin nang walang anumang pagkagambala upang maabot ang receiver o load. Ang Receiver ay lalagyan ng mga naaangkop na aparato upang matanggap ang radiation na ito ng microwave at i-convert ito sa elektrikal na enerhiya. Ang na-convert na elektrisidad na kuryente ay direktang proporsyonal sa dami ng microwave radiation na naabot sa receiver at samakatuwid ay nakakamit ang wireless power transfer gamit ang Microwave radiation.

Laser Light Wireless Power Transfer

Ang sinumang tao na nakikipag-usap sa electronics at lakas ng kuryente ay dapat na magkaroon ng isang konsepto na tinatawag na pagbuo ng solar power. At kung natatandaan mong tama ang konsepto ng pagbuo ng solar power ay walang iba kundi ang paggamit ng Electromagnetic Radiation ng araw upang makabuo ng elektrisidad. Ang proseso ng conversion na ito ay maaaring batay sa mga system ng mga solar panel, pag-init ng araw o anumang iba pa at ang isang solar power charger ay madaling mabuo gamit ang mga solar panel. Ngunit ang pangunahing isyu dito ay ang enerhiya na inilipat ng araw sa lupa ay nasa anyo ng Electro Magnetic Radiation at partikular sa nakikita na spectrum at paglipat ng enerhiya dito na tapos nang wireless. Samakatuwid ang konsepto ng pagbuo ng solar power ay mismo isang mega Wireless Power Transmission System.

Ngayon, kung papalitan natin ang araw ng isang mas maliit na generator ng EMR (o simpleng isang mapagkukunan ng ilaw) pagkatapos ay maaari nating ituon ang radiation na nabuo sa isang karga na daan-daang metro ang layo mula sa ilaw na mapagkukunan. Kapag naabot ng naka-focus na ilaw na ito ang solar panel ng module ng tatanggap (o pag-load), pinapalitan nito ang ilaw na enerhiya sa lakas na elektrisidad na siyang orihinal na layunin ng pag-setup ng wireless power transmission.

Hanggang ngayon, tinalakay namin ang mga diskarte o pamamaraan na may kakayahang maghatid ng lakas upang mai-load na ilang metro ang layo mula sa pinagmulan. Bagaman ang mga diskarteng ito ay may kakayahan sa distansya, malaki ang mga ito at magastos kaya hindi sila angkop para sa disenyo ng Mobile Charger. Ang pinakapraktikal na pamamaraan na maaaring magamit para sa disenyo ng mga wireless charger ay katulad ng ' Inductive Coupling Type' at ' Magnetic Resonant Induction '. Ito ang dalawang pamamaraan na gumagamit ng Far koa Law of Electromagnetic Induction bilang prinsipyo at Magnetic flux bilang nagpapalaganap na kababalaghan upang makamit ang wireless power transmission.

Wireless Power Transmission gamit ang Inductive Coupling

Ang setup na ginamit sa Inductive coupling ay halos kapareho ng ginagamit para sa Electrical Transformer. Para sa mas mahusay na pag-unawa, tingnan natin ang tipikal na circuit ng application ng paraan ng Inductive Coupling Wireless Power Transfer.

Sa diagram sa paggana sa itaas, mayroon kaming dalawang seksyon ng isa ay isang pag-setup ng paghahatid ng kuryente, at ang isa pa ay ang pag-setup ng electric power receiver.
Ang parehong mga seksyon ay electrically na nakahiwalay sa bawat isa at pinaghiwalay ng isang insulator ng isang pares ng lapad ng sentimeter. Kahit na ang parehong mga seksyon ay walang anumang pakikipag-ugnay sa kuryente mayroon pa ring isang magnetikong pagkabit sa pagitan nila.
Ang pinagmulan ng boltahe ng AC na naroroon sa module ng transmiter ay nagbibigay ng lakas sa buong system.

Paggawa ng uri ng Inductive Coupling na Wireless Transmission: Mula sa simula, ang isang kasalukuyang daloy ng conductor coil ay naroroon sa module ng Transmitter dahil ang isang mapagkukunang AC boltahe ay konektado sa mga end terminal ng coil. At dahil sa kasalukuyang daloy na ito, dapat na mabuo ang isang magnetic field sa paligid ng mga conductor ng coil na mahigpit na sugat sa paligid ng isang ferrite core. Dahil sa pagkakaroon ng isang daluyan, ang lahat ng magnetic flux ng coil ay nakatuon sa ferrite core. Ang pagkilos ng bagay na ito ay gumagalaw kasama ang axis ng ferrite core at napapalabas sa libreng puwang sa labas ng module ng paghahatid tulad ng ipinakita sa pigura.

Ngayon, kung dadalhin natin ang module ng tatanggap malapit sa transmitter, kung gayon ang magnetic flux na ibinubuga ng transmiter ay magpaputol sa coil na nasa module ng receiver. Dahil ang pagkilos ng bagay na nabuo ng module ng transmitter ay magkakaiba-iba ng pagkilos ng bagay, kung gayon ang isang EMF ay dapat na sapilitan sa conductor na dinala sa saklaw nito ayon sa Far koa Law of Electromagnetic Induction. Batay sa teoryang ito ang isang EMF ay dapat ding ipasok sa coil ng tatanggap na nakakaranas ng magnetic flux na nabuo ng transmiter. Ang nabuong boltahe na ito ay maitatama, nasala, at kinokontrol upang makakuha ng tamang boltahe ng DC na lubhang kinakailangan para sa system controller.

Sa ilang mga kaso, ang ferrite core ay tinatanggal din upang gawing mas siksik at magaan ang transmitter at tatanggap. Maaari mong makita ang application na ito sa Wireless mobile phone charger at pares ng Smartphone. Tulad ng alam nating lahat ng mga industriya sa kasalukuyan na nakikipagkumpitensya sa leeg hanggang sa maglabas ng mga smartphone na may mahusay na pagganap at iba pang mga aparato na mas magaan, mas payat, at mas malamig. Ang mga taga-disenyo ay literal na nagkakaroon ng bangungot upang makamit ang mga tampok na ito nang hindi nakompromiso ang pagganap, kaya't ang paggawa ng napakalaki ng aparato para lamang sa pagpapadala ng wireless power ay hindi katanggap-tanggap. Kaya't ang mga tagadisenyo at inhenyeriya ay darating na may mas payat at mas magaan na mga module na maaaring mailagay sa mga smartphone at tablet.

Makikita mo rito ang panloob na pagtatayo ng pinakabagong wireless charger.

Ang Smartphone na may kakayahang wireless power ay magkakaroon din ng katulad na coil upang magawa ang electromagnetic induction na posible. Maaari mong makita sa figure sa ibaba, kung paano nakakabit ang slim coil sa ibabang dulo ng Smartphone malapit sa baterya. Maaari mong makita kung paano dinisenyo ng mga inhinyero ang wireless charger na ito nang napakaliit nang hindi nakompromiso ang pagganap nito. Ang pagtatrabaho ng pag-set up na ito ay katulad ng kaso na tinalakay sa itaas maliban na wala itong anumang ferrite core sa gitna ng paikot-ikot.

Bagaman ang paraang ito ng paglilipat ng kuryente sa pamamagitan ng Electromagnetic Induction ay tila madali ngunit hindi ito maihahambing sa isang mahusay na pamamaraan ng paghahatid ng kuryente sa pamamagitan ng cable.

Magnetic Resonant Induction batay sa Wireless Power Transfer

Ang Magnetic Resonant Induction ay isang uri ng inductive coupling kung saan ang kapangyarihan ay inililipat ng mga magnetic field sa pagitan ng dalawang mga resonant circuit (naka-tune na mga circuit), isa sa transmiter at isa sa tatanggap. Dahil dito, ang pag-set up ng circuit ng Magnetic Resonant Induction ay dapat na halos kapareho ng Inductive Coupling circuit na tinalakay namin dati.

Maaari mong makita sa figure na ito maliban sa pagkakaroon ng mga serye capacitor ang buong circuit ay katulad ng nakaraang kaso.

Nagtatrabaho: Ang pagtatrabaho ng modelong ito ay katulad din sa nakaraang kaso maliban dito ang mga circuit na naroroon sa transmitter at receiver ay nakatutok upang gumana sa dalas ng resonant. Ang mga capacitor ay espesyal na konektado sa serye na may parehong mga coil upang makamit ang resonant effect na ito.

Tulad ng alam nating lahat ng isang kapasitor sa serye na may isang inductor ay bubuo ng isang serye ng LC circuit tulad ng ipinakita sa pigura. At ang halaga ng dalas kung saan ang circuit na ito ay tatakbo sa resonance ay maaaring ibigay bilang, F _r = 1 / 2ᴫ (LC) ^1/2

Narito ang L = halaga ng Inductor at C = halaga ng Capacitor.

Sa pamamagitan ng paggamit ng parehong formula makakalkula namin ang halaga ng dalas ng resonant para sa circuit ng transmiter ng kuryente at ayusin ang dalas ng mapagkukunan ng kuryente ng AC sa kinakalkulang halaga.

Kapag naayos ang dalas ng mapagkukunan pagkatapos ay ang transmitter circuit kasama ang circuit ng tatanggap ay gagana sa dalas ng resonant. Pagkatapos nito, ang isang EMF ay dapat na sapilitan sa circuit ng tatanggap ayon sa Faragat Law of Induction na tinalakay sa nakaraang kaso. At ang sapilitan na EMF ay maitatama, nasala at kinokontrol upang makakuha ng wastong boltahe ng DC tulad ng ipinakita sa pigura.

Hanggang ngayon, tinalakay namin ang iba't ibang mga diskarte na maaaring magamit para sa wireless power transmission kasama ang kanilang mga karaniwang circuit ng application. At ginagamit namin ang mga pamamaraang ito upang makabuo ng mga circuit para sa lahat ng mga wireless power transmission system tulad ng wireless charger, wireless electric sasakyan na singilin system, wireless power transfer para sa mga drone, eroplano, atbp.

Mga Pamantayan sa Paglipat ng Wireless Power

Ngayon sa bawat kumpanya na bumubuo ng sarili nitong mga produksyon at pagsingil ng mga istasyon, mayroong pangangailangan para sa mga karaniwang pamantayan sa lahat ng mga developer upang mapili ng mamimili ang pinakamahusay sa mga pagpipilian ng karagatan. Kaya't isang pares ng mga pamantayan ang sinusundan ng lahat ng mga industriya na nagtatrabaho sa pagbuo ng mga wireless power transmission system.

Iba't ibang pamantayan na ginamit sa pagbuo ng mga wireless power transfer device tulad ng wireless charger:

Pamantayan ng 'Qi' - sa pamamagitan ng Wireless Power Consortium:

Teknolohiya - Inductive, Resonant - Mababang Frequency
Mababang lakas - 5W, Katamtamang Lakas - 15W, Qi Cordless appliances sa kusina mula 100W hanggang 2.4kW
Saklaw ng dalas - 110 - 205 kHz
Mga Produkto - 500+ mga produkto at ginamit sa higit sa 60 mga kumpanya ng cellular phone

Mga pamantayan ng 'PMA' - sa pamamagitan ng Power Matter Alliance:

Teknolohiya - Inductive, Resonant - Mataas na Frequency
Power Out Max mula sa 3.5W hanggang 50W
Saklaw ng dalas - 277 - 357 kHz
Mga Produkto - 2 lamang ngunit 1,00,000 mga yunit ng power mats ang ipinamamahagi sa buong mundo

Mga kalamangan ng Wireless Charger

Ang wireless charger ay lubhang kapaki-pakinabang para sa singilin ang mga aparato na batay sa bahay tulad ng isang smartphone, laptop, iPod, notebook, earphone, atbp.
Nagbibigay ito ng isang maginhawa, ligtas at mabisang paraan upang ilipat ang lakas nang walang anumang daluyan.
Magiliw sa kapaligiran - Hindi makakasakit o makakasakit sa isang tao o anumang nabubuhay na nilalang.
Maaari itong magamit upang singilin ang mga implant na pang-medikal na magreresulta sa isang pagpapabuti sa kalidad ng buhay at binabawasan ang panganib ng impeksyon.
Hindi na kailangan para sa karaniwang pag-aalala tungkol sa pagkasira ng power jack.
Tapos na ang pag-uusap sa orientation ng kuryente ng kuryente sa paggamit ng mga wireless charger.

Mga disadvantages ng Wireless Charger

Hindi gaanong kahusayan at mas maraming pagkawala ng kuryente.
Ang mga gastos ay higit pa sa charger ng cable.
Ang pag-aayos sa kasalanan ay mahirap.
Hindi angkop para sa mataas na paghahatid ng kuryente.
Ang pagkawala ng enerhiya ay tumaas sa pagkarga.