《无线供电技术》读后感

《无线供电技术》读后感

随着科学技术的发展，人们日常生活中有了许许多多的电子电器设备，它们都附带有电源线、充电器，而且各种充电器规格不一不能通用，这些电源线和充电器充斥了我们的生活，成了我们生活中无法抛弃的羁绊，我们有没有可能彻底甩掉这些小尾巴？答案是肯定的，我们可以应用无线供电技术。海尔已经推出了“无尾电视”概念机，不需要电源线、信号线和网线。
　　无线电力传输是一种区别于有线传输的特殊供电方式。无线供电技术其实在很多年前就有概念，特拉斯在发明了交流电并构建交流供电体系后开始构想无线输电方案，同时进行了实践。
　　目前，无线供电技术有以下三种方法：
　　第一，电磁耦合。最早应用的无线供电技术是1885年研制成功至今仍在广泛应用的变压器，它是典型的电磁耦合无线供电例子，其基本原理是法拉第的电磁感应理论，两组导线绕在铁制框架上，两者没有直接连接，完全靠电磁感应传递能量。在现代社会生活中，这种电磁感应式的无线供电系统已得到了较为广泛地应用，其中一个例子是电动牙刷。电动牙刷经常接触水，无法采用直接充电方式，研究者采用电磁耦合无线充电技术，在充电座和牙刷中各有一个线圈，当牙刷放在充电座上时就有磁耦合作用，类似一个变压器，感应电压整流后就可对镍镉电池充电；另一个应用更加广泛的例子是我们使用的各种智能卡片，如公交卡，第二代身份证和很多可以记录信息的卡片，他们都采用了无线供电技术，这些卡片的内部结构相似，由一小块芯片和一个线圈组成。在卡片中的电路中没有供电模块，当卡片在读卡机边晃动时，读卡机周围形成一个快速变化的磁场，卡片中的线圈产生感应电流，感应电流给内部的芯片供电，芯片对外发射信号，将自身的信息发送给读卡器，接下来读卡器就可以判断出目前卡中有多少余额，并完成扣款操作。这就是非接触IC卡的原理，实质已应用了无线供电技术。虽然电磁感应无线供电技术比较成熟，但这种供电技术会受到很多限制，其中最大的问题就是低频磁场会随着距离的增加而快速衰减，如果实际应用要增加供电距离，只能根据需要加大磁场强度，但磁场强度加大不仅增加电能的消耗，还会造成近距离的磁信号记录设备失效，例如银行卡上的磁条在强磁场下会去磁损坏。另外，电磁感应无线供电技术是直接以电磁波形式进行1cm以下的较近距离的发射和接收，电磁波向四面辐射，能量大量浪费，效率较低，通常它只适合相互“贴着”的小功率电子产品。
　　第二，光电耦合。光电耦合无线供电技术就是把电能转化为光能，比如激光，通过光将能量传递到目的地再转化为电能。光电耦合无线供电技术比较直观，而且光电转换技术也较成熟且应用广泛。但我们知道光的传递路径中不能有障碍物。所以光电耦合无线供电技术有很大的应用障碍。
　　第三，电磁共振。电磁共振其原理类似声波共振的原理，两种介质具有相同的共振频率，就可以用来传递能量，称之为非辐射性电磁共振。美国麻省理工学院的科学家正在开发一种使用非辐射性的无线能量传输方式来驱动电器，无论是手机，笔记本电脑还是数码相机，如果这项研究获得成功，它们的充电器都可以退休了。特定频率的电磁波能引起物体的振动，如果两个物体固有频率相同，就可以传递这种振动，也就是传递能，研究人员让一个天线发射电磁波，让接收器来接收，转化为能量，这是电磁共振无线供电技术的基本原理。按照这一原理所有使用电池的电器都可以换用电磁共振无线供电技术供电。将来电磁共振无线供电技术将会有很大的应用空间，比如在地下铺设线路后，我们随时可以为手机，甚至开行中的汽车充电。
　　根据以上分析，我们认为磁耦合共振无线供电技术是最有可能广泛应用的技术。无线供电技术（无线充电）可以让电能隔着空气、塑料外壳实现传输，大大方便了应用。
　　无线电能传输方案如图1。
　　图1 无线电能传输方案原理框图
　　采用磁耦合共振所消耗的电能只有传统电磁感应供电技术的百万分之一，当发射端通电时，它并不向外界发射电磁波，而只是在周围形成一个非辐射磁场，这个磁场用了和接收端联络，激发接收端共振，从而已很小的消耗代价来传输能量。这项技术中，磁场的强度和地球的强度相似，人们不用担心对自己身体和其它设备产生不良影响。
　　采用芯可泰XKT801芯片，我们进行了以下无线供电实验。
　　无线供电模块有振荡电路、整形电路、检测电路、频率干扰抑制电路、电流自动控制、无线功率发射电路等组成。
　　图2 无线供电模块电路组成
　　接收线圈选用发射线圈同样大小匝数绕制，在确定距离后，调整线圈匝数至接收电压稍高于负载为佳。接收线圈输出的是高频交流电压，可直接给小灯泡供电，给其它电器供电则必须经过开关稳压模块输出直流5V工作电压（红线正5V，黑线接地），如果希望输出12V电压，可以把模块上的6.2K电阻改为18K，实测空载电压为12.45V（电压提升后电流会相应减小）。
　　我们采用XKT801无线供电模块成功地进行了无线供电实验，点亮了4组16盏LED灯。