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無線充電你真的懂嗎?標(biāo)準(zhǔn)是什么?應(yīng)用如何?

發(fā)布時(shí)間:2015-03-07 來源:無線充電|傳感器 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】無線充電是一種有關(guān)生活方式的科技成就,將影響整個(gè)日常生活。然而,目前無線充電還存在著各種各樣的缺點(diǎn)、問題,面臨著很多挑戰(zhàn)。本文分享的是關(guān)于無線充電標(biāo)準(zhǔn)及其特殊應(yīng)用。
 
目前無線充電標(biāo)準(zhǔn)有Qi標(biāo)準(zhǔn)、PMA(Power Maers Alliance)標(biāo)準(zhǔn)和A4WP(Alliance for Wireless Power)標(biāo)準(zhǔn)三種,標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一。其中Qi標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用最為廣泛,是無線充電聯(lián)盟(Wireless Power Consortium, WPC)推出的國際標(biāo)準(zhǔn);采用近距離電磁感應(yīng)技術(shù)作為低功耗便攜式電子設(shè)備充電,為所有電子廠商提供統(tǒng)一的通用標(biāo)準(zhǔn)。PMA標(biāo)準(zhǔn)及聯(lián)盟由Powermat公司發(fā)起,致力于為符合IEEE協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)的手機(jī)和電子設(shè)備進(jìn)行無線供電。A4WP標(biāo)準(zhǔn)由美國高通公司、韓國三星公司以及Powermat公司共同創(chuàng)建的無線充電聯(lián)盟推出,采用磁共振式無線充電,目標(biāo)是為便攜式電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車等提供無線充電。(目前無線充電技術(shù)主要有電磁感應(yīng)式、磁共振式、無線電波式、電場耦合式四種基本方式。)
無線充電
無線充電技術(shù)發(fā)展至今,應(yīng)用場景廣泛??蔀殡妱?dòng)牙刷、電動(dòng)剃須刀和無繩電話等小家電無線充電,并已實(shí)用化;可為便攜式消費(fèi)類電子,如手機(jī)、PDA和筆記本電腦等充電;也可為電動(dòng)汽車無線充電。
 
無線充電是一種有關(guān)生活方式的科技成就,將影響整個(gè)日常生活。然而,目前無線充電還存在著各種各樣的缺點(diǎn)、問題,面臨著很多挑戰(zhàn)。首先是效率問題:充電效率不高,長時(shí)間下能源浪費(fèi)嚴(yán)重,遠(yuǎn)距離大功率無線設(shè)備的耗能會(huì)更高,浪費(fèi)更大;其次是安全性問題:大功率無線充電設(shè)備的電磁輻射會(huì)對(duì)環(huán)境和生物(如鳥類、居民等)造成很多不利的影響,可能會(huì)干擾日常通信,可能對(duì)飛機(jī)等交通工具產(chǎn)生不良影響;第三是方便性和實(shí)用性問題:充電時(shí)不能隨意動(dòng),位置還必須固定,從使用角度來看,并不比有線充電方便太多;最后是成本較高,價(jià)格不菲。
 
總的說來,無線充電產(chǎn)品在消費(fèi)電子市場并不是非常有吸引力的功能,未能成為消費(fèi)者關(guān)注的重點(diǎn),并沒有帶來實(shí)質(zhì)性的革命;還沒有大規(guī)模的使用,并未真正在市場上形成氣候,無線充電只是一個(gè)小噱頭,還未被廣泛接受,叫好不叫座,只是一場曲高和寡的技術(shù)游戲。
 
無線充電技術(shù)雖然面臨著很多挑戰(zhàn),目前也富有很多機(jī)遇,個(gè)人認(rèn)為前景巨大,在一些特殊的領(lǐng)域具有特殊的用途,具有很重要的應(yīng)用,如醫(yī)用植入設(shè)備,無線傳感網(wǎng),防水密封電子產(chǎn)品等等。
 
醫(yī)用植入設(shè)備
 
醫(yī)療植入式裝置在疾病治療中發(fā)揮著越來越重要的作用。膠囊內(nèi)窺鏡、植入式醫(yī)用膠囊可以窺探人體消化道或腸道的潰瘍、異常的增長以及出血等健康狀況,幫助醫(yī)生對(duì)病人進(jìn)行診斷;心臟起搏器可在必要時(shí)候用電信號(hào)激活心臟復(fù)蘇與維持正常。但醫(yī)用植入設(shè)備的供電電池容量往往是一定的,一般可供使用幾年,如電池耗完,則需要手術(shù)更換植入設(shè)備。目前,心臟起搏器植入人體之后,8-10年左右就需要更換電池。也就是說,雖然安裝了心臟起搏器,但每隔8-10年還需要再動(dòng)一次手術(shù)來更換起搏器的電池。如果病人體內(nèi)的醫(yī)用植入設(shè)備可以進(jìn)行充電,會(huì)方便很多,不用再通過手術(shù)來更換電池,一次手術(shù)即可解決問題,不會(huì)有手術(shù)失敗、胸腔感染等風(fēng)險(xiǎn)。
 
Toratec 和Witricity公司在2011年已合作研制成功植入式心臟起搏器,采用諧振式無線充電方式,無線充電距離超過10英寸。另外,美國Purdue大學(xué)的Albert Kim、Teimour Maleki和Ziaie等人提出了用音樂為植入式裝置供電的概念,他們研制了一個(gè)固有頻率為 435 Hz的PZT懸臂梁,放置于長度為40mm,直徑為8mm的玻璃膠囊里,通過外部頻率為200-500Hz的音樂,如RAP、布魯斯、爵士和搖滾樂等,來激勵(lì)懸臂梁產(chǎn)生振動(dòng),并轉(zhuǎn)換成電能,從而為植入式裝置供電。
 
無線傳感網(wǎng)
 
無線充電可以實(shí)現(xiàn)為低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)充電,如可為安置在動(dòng)物身上的無線定位、監(jiān)測裝置補(bǔ)充電能。ADInstruments 公司的無線動(dòng)物監(jiān)測系統(tǒng),可以無線監(jiān)測和采集動(dòng)物的壓力值(如動(dòng)脈、動(dòng)脈、膀胱和子宮等)、生物電動(dòng)勢(ECG心電)和體溫等。采用小型傳感器可以采集高質(zhì)量的數(shù)據(jù),并可以擴(kuò)大移動(dòng)范圍,系統(tǒng)應(yīng)用靈活,可長期監(jiān)控、記錄動(dòng)物的狀況。電池可在線充電,不需要停止工作,也不用花費(fèi)昂貴的代價(jià)去更換電池。
可無線充電的無線動(dòng)物監(jiān)測系統(tǒng)
可無線充電的無線動(dòng)物監(jiān)測系統(tǒng)
 
防水密封電子產(chǎn)品
 
便攜式的移動(dòng)產(chǎn)品, 都要不定期地進(jìn)行充電, 因此不得不留下各種插口和連接電纜,這就很難實(shí)現(xiàn)具有防水性能的密封工藝。采用無線充電后,由于設(shè)備外殼上沒有金屬接點(diǎn)或者開口,可以增強(qiáng)電子產(chǎn)品的防水性,易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的防水和密封。如最早出現(xiàn)的采用無線充電的電動(dòng)牙刷,解決了潮濕環(huán)境下的用電安全問題。現(xiàn)在很多特殊的產(chǎn)品,在特殊的運(yùn)用場合和環(huán)境下,如水下工作的自動(dòng)檢測系統(tǒng),需要密封和防水,不希望產(chǎn)品外殼上留下任何插孔(充電口,開關(guān)機(jī)鍵,顯示燈等),在這種情形下,如能采用無線充電就能解決其密封和防水問題。筆者就基于Qi無線充電標(biāo)準(zhǔn),采用電磁感應(yīng)式無線充電技術(shù),設(shè)計(jì)了一款防水密封型便攜式GPS終端設(shè)備;所研制的無線充電接收模塊,尺寸為50x32x1.0mm3,能有效地為設(shè)備的鋰離子電池進(jìn)行無線充電,結(jié)合軟件控制,并實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的無線充電自動(dòng)開機(jī)。
 
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