- Kablosuz Güç Aktarımı Nasıl Çalışır?
- Kablosuz Şarj Standartları
- Basit Kablosuz Şarj Seti Tasarımı
- Vericinin Tasarımı
- Alıcının Tasarımı
- Başvurular
Kablosuz Şarj, pille çalışan elektronik cihazları, teller ve kablolar kullanarak bir güç kaynağına doğrudan bağlamadan şarj etme işlemidir. İşlem, kullanıcılara telefonlarını hareket halindeyken prize takmadan şarj etme özgürlüğü verir. Bu, kablosuz şarj özellikli akıllı telefonların ve diğer cihazların, örneğin bir sehpaya yerleştirilerek şarj edilebileceği veya elektrikli arabalar gibi daha karmaşık makinelerin garaja park edilerek veya kablosuz şarj özellikli yolda şarj edilebileceği anlamına gelir. Kablo bazlı şarj ile ilgili tüm güvenlik sorunlarını ortadan kaldırır ve kullanıcılar için yeni bir tür özgürlüğün kapısını açar.
Kablosuz şarj, Nikola Tesla'nın gücü kablosuz olarak iletmeye yardımcı olması beklenen tesla bobinini geliştirdiği 1800'lerin sonlarına kadar uzanırken, deney o sırada hedefe ulaşmada başarısız oldu, alana ilgi uyandırdı ve çok daha fazla insan üzerinde çalışmaya başladı. fikir. 2006 yılında MIT, büyük miktarda enerji iletmek için rezonant kuplaj kullanımını test etmeye başladı ve bu, bugün var olan bazı büyük kablosuz şarj teknolojilerinin yolunu açtı. Gücü kablosuz olarak iletmek için bir Mini Tesla bobini inşa etmek için bu deneyi kontrol edebilirsiniz.
Kablosuz Güç Aktarımı Nasıl Çalışır?
Kablosuz şarj, elektromanyetik indüksiyon prensibine dayandığından bazen endüktif şarj olarak adlandırılır. Tıpkı kablosuz iletişim sistemi gibi, kablosuz şarj, bir kablosuz enerji vericisi ve alıcısının hareketiyle gerçekleştirilir. Genellikle şarj istasyonu olarak adlandırılan Kablosuz şarj vericisi, bir elektrik prizine takılır ve çıkış yoluyla sağlanan enerjiyi, her zaman şarj edilecek cihaza bağlı olan ve kablosuz şarj istasyonunun yakınına yerleştirilen alıcıya iletir.
Aşağıda, bir Kablosuz şarj sisteminin ve şarj sürecinin bileşenlerini açıklayan bir blok diyagram bulunmaktadır :
Daha önce bahsedildiği gibi, Kablosuz şarj, elektrik güç transformatörlerinde, jeneratörlerde ve motorlarda kullanılan manyetik indüksiyon prensibinden yararlanır; öyle ki, elektrik akımının bir bobinden geçişi, bu bobin etrafında, başka bir bağlı bobinde bir akımı indükleyen bir manyetik alana neden olur. Elektriksel olarak izole edilmiş gibi görünseler bile, bir elektrik transformatöründeki birincil ve ikincil bobin arasındaki elektrik enerjisi transferinin arkasındaki prensip budur. Kablosuz şarjda sistemi oluşturan bileşenlerin (verici ve alıcı) her biri bir bobine sahiptir. Verici bobini birincil bobine benzetilebilirken, alıcı bobin bir elektrik güç transformatörünün ikincil bobinine benzetilebilir. Bir Şarj istasyonu AC güç kaynağına takıldığında,sağlanan güç, redresör sistemi tarafından DC'ye doğrultulur ve ardından anahtarlama sistemi devreye girer. Anahtarlamanın nedeni, alıcı bobindeki yükleri indüklemek için gereken değişen manyetik akıyı oluşturabilmektir.
Alıcı bobin, gelen gücü toplar ve gelen gücü DC'ye dönüştüren alıcı devresine iletir ve ardından alınan gücü bataryayı şarj etmek için uygular.
Yukarıda belirtildiği gibi, güç aktarımı, verici bobinde alternatif bir manyetik alan oluşturarak oluşturulan manyetik akı, alıcı bobinde bir elektrik akımına dönüştürüldüğünde gerçekleşir. Üretilen elektrik akımının miktarı, verici tarafından üretilen akı miktarına ve alıcı bobinin bu akının ne kadarını yakalayabildiğine bağlıdır. Alıcının yakaladığı akı miktarı, alıcı bobininin verici bobinine göre boyutu, mesafesi ve konumu ile belirlenen "bağlantı faktörüne" bağlıdır. Bu, daha yüksek bir bağlantı faktörünün daha yüksek enerji transferiyle sonuçlanacağı anlamına gelir. Daha yüksek bir bağlantı faktörü şansını arttırmak için, Belirli Kablosuz şarj istasyonları aşağıdaki Resimde gösterildiği gibi birden fazla verici bobini ile tasarlanmıştır.
Kablosuz Şarj Standartları
Kablosuz Şarj Standartları, kablosuz cihazların tasarımını ve geliştirilmesini yöneten bir dizi kural anlamına gelir. Şu anda kablosuz şarj için farklı kuruluşlar tarafından desteklenen iki farklı endüstri standardı var.
1. Rezence Standardı
2. QI Standardı
Rezence standart bir verici ve alıcı sargılar iki rezonans içinde olduğunda şarj olacak şekildedir şarj rezonans endüktif dayanır. Bu standart ile cihazlar, şarj için verici ve alıcı arasında daha büyük bir mesafe elde edebilir. Bu standart, Alliance for wireless power (A4WP) tarafından desteklenmektedir.
QI, standart, diğer yandan, bobinler arasında karşı sıkı bağlantı kullanarak kablosuz enerji transferini elde Rezence daha güç Bu kurulumu ile teslim edilir inanılmaktadır olarak standart, verici ve alıcı bobin her zaman biraz farklı frekanslarda çalışmak üzere tasarlanmıştır. QI Standardı, Apple inc, Qualcomm, HTC gibi birkaç üyeyi içeren kablosuz güç konsorsiyumu tarafından destekleniyor.
EMI, verimlilik ve iki standart arasındaki hizalama özgürlüğünü göz önünde bulundurarak uygulamanıza en uygun kablosuz standardını seçebilirsiniz. Bununla birlikte, bazı kablosuz şarj istasyonları her iki standardı da destekleyecek şekilde tasarlanmıştır, bunlar cihazlar arasında yüksek birlikte çalışabilirlik sağlar.
Basit Kablosuz Şarj Seti Tasarımı
Bir kablosuz şarj sistemi kurmadan önce aşağıdakiler dikkate alınmalıdır.
1. Standart: Bir cihazı kablosuz şarj özellikleriyle donatırken yapılacak ilk şey, cihaza ve kullanım durumlarına uyan kablosuz güç standardını seçmektir. Belirli şarj sistemleri birden fazla standarda dayanmaktadır.
2. Bobin Seçimi: Sonraki şey, kullanım durumuna uyacak doğru bobin tipini ve bobin geometrisini seçmektir. Satıcılar bu bobinleri standart ölçülerde sağlar, bu nedenle uygun olanın seçimi, kullanılacak kablosuz şarj vericisi IC'nin veri sayfasının önerisine dayanmalıdır.
3. Muhafaza: Kablosuz sistemleri tasarlarken, cihazların muhafazasının metal olmaması ve verici ile alıcı arasında daha yüksek bir bağlantı faktörü elde etmek için nispeten düz bir yüzey olması önemlidir. Metal, iletilen enerjinin alıcıya ulaşmasını etkili bir şekilde önler ve plastik muhafaza ultra ince olacak şekilde tasarlanmalıdır.
Vericinin Tasarımı
Kablosuz şarj sistemi, daha önce belirtildiği gibi hem verici hem de alıcıdan oluşur. Aşağıda bir vericinin tasarımını gösteren şematik verilmiştir.
Vericiyi oluşturan üç ana bileşen vardır; güç kaynağı, transmitter bobini ve anahtar devresi. Güç kaynağı genellikle düzeltilmiş bir AC'den DC'dir. Düzeltme işleminden sonra Anahtarlama devresi, verici bobini vasıtasıyla vericiden alıcıya akım transferini indüklemek için değişen manyetik alanın yaratılmasında kullanılan alternatif sinyali üretmek için kullanılır.
Alıcının Tasarımı
Alıcının tasarımı, işlemin ters sırada gerçekleşmesi dışında vericinin tasarımına benzer. Alıcı, bir alıcı bobin, rezonans ağı ve doğrultucu ve bağlı pili şarj etmek için doğrultucu devresinin çıkışını kullanan bir şarj cihazı IC'sinden oluşur. Alıcı devresinin bir örneği, aşağıdaki resimde Vurgulanan işlevsel kısımlarla gösterilmiştir. Bu örnek, LTC4120 şarj IC'sine dayanmaktadır.
Başvurular
Kablosuz şarj şu anda aşağıdakiler dahil birçok uygulamada kullanılmaktadır:
- Akıllı telefonlar ve giyilebilir
- Dizüstü bilgisayarlar ve tabletler
- Elektrikli süpürgeler gibi elektrikli aletler ve servis robotları
- Multicopters ve elektrikli oyuncaklar
- Tıbbi cihazlar
- Araç içi şarj
Bir cihazı takmaya gerek kalmaması ve fiş uyumluluk sorunlarının olmaması gibi kablosuz şarjı kullanmanız için neden süslü nedenlere ek olarak, kablosuz şarj doğrudan şebekeye bağlanmayla ilgili tehlikelere karşı güvenlik sağlar. Ayrıca, sondaj ve madencilik gibi daha zorlu ortamlarda güvenilirdir ve hareket halindeyken sorunsuz şarj sağlar. Son olarak, kablosuz şarj, kabloların neden olduğu karışıklık ve diğer karışıklıkları ortadan kaldırır. Birkaç yeni uygulama ile kablosuz şarjın çehresini henüz çizdik, gelecek göz önünde bulundurularak yapılan her ürün tasarımı, en yakın gelecekte pille çalışan cihazları şarj etme yöntemlerimizden biri olduğu için kablosuz şarjı dahil etmeye çalışmalıdır.