Tehokkaampaa langatonta tehonsiirtoa

02.02.2016

Israelilainen Wi-Carge on kaupallistamassa tekniikkaansa, joka kykenee siirtämään kymmenen wattia tehoa lähes kymmenen metrin päähän.

Wi-Charge-periaate-400.jpgTekniikka perustuu infrapunalaseriin. Siinä perinteinen laseronkalo on jaettu kiinteän osan lähettimeksi ja ladattavan laitteen vastaanottimeksi. Niiden välille syntyy spontaanisti resonaattori, kun niillä on näköyhteys toisiinsa.

Varsinainen teho siirtyy lähettimessä olevan vahvistinosan ja vastaanottimen valokennon välillä vapaassa ilmassa olevan linkin kautta. Samalla kun yhteys katkeaa, myös tehonsiirron vahvistus katoaa. Tämä on hyvä turvallisuustekijä sillä normaalisti lähetin toimii turvallisena luokan 1 infrapunalaserina.

Tekniikan etuina on pitkähkö siirtoetäisyys ja erikoisrakenteisien peilien avulla ilman erityisiä aputoimintoja toimiva siirtolinkin muodostuminen.

Toisin kuin induktiivisissä tekniikoissa, tällä tekniikalla tehoa siirtyy tarkasti vain vastaanottimeen. Tekniikka on siten myös vapaa EMI-häiriöistä eikä näin ollen häiritse muita elektroniikkapiirejä.

Tekniikka on suunniteltu sovellettavaksi muun muassa nelikopterilennokkien tehonsiirtoon. Laserilla tapahtuvaa tehonsiirtoa ovat aikoinaan kokeilleet muun muassa amerikkalaiset ja japanilaiset avaruusviranomaiset mutta nyt tarkoituksena on tuottaa kuluttajakäyttöön soveltuvia järjestelmiä.

Pietarilaisen ITMO yliopiston ja Giricond tutkimuslaitoksen tutkijat ovat hahmotelleet aivan uudenlaista langatonta tehonsiirtojärjestelmää. Se voisi säilyttää 80 prosenttisen siirtohyötysuhteen yli 20 cm etäisyydellä, ja sekin heikkenee vain vähän etäisyyden kasvaessa.

ITMO-langaton-tehonsiirto-275-t.gifTämäkin kokeilu perustuu resonanssikytkentään mutta tässä perinteiset kuparikelat on korvattu korkean permittiivisyyden pienihäviöisellä dielektrisellä resonaattorilla. Lisäksi tämä resonaattori toimii magneettisen kvadrupolin eikä magneettisen dipolin resonanssitaajuudella.

Tämän muutoksen vaikutus on kaksiosainen: ensinnäkin, resonaattorin laatutekijää (Q-kerroin) voidaan merkittävästi lisätä, mikä vähentää sekä ohmista että säteilyn häviöitä.

Lisäksi, magneettisen nelinapamuodon lähikentän omaperäisen jakautumisen johdosta järjestelmän tehokkuus on vastustuskykyisempi eri tavoin suuntautuneita lähetintä ja vastaanotinta vastaan.

Ehdotetun järjestelmän toimintaperiaate perustuu Mie teoriaan, eli sopivalla virityksellä, korkean taitekertoimen dielektrinen pallo osoittaa erittäin vahvaa magneettista resonanssia.

Heidän työnsä on julkaistu äskettäin kokonaisuudessaan Applied Physics Lettersin nettisivuilla.

06.08.2020Elektroniikkaa ja bakteereja
05.08.2020Ensimmäinen neurotransistori
04.08.2020Ferrosähköistä ja topologista muistia
03.08.2020Absorboivaa EMI-suojausta
31.07.2020Eristeidenkin on ohennuttava
24.07.2020Ennätysmäisiä metalinssejä
19.07.2020Grafeeni ja 2D-materiaalit voisivat ohittaa Mooren lain
06.07.2020Elektronit ja fotonit samalla sirulla
26.06.2020Tieteen purskeita kaukaa ja läheltä
26.06.2020Magnon-kytkin teollisesti hyödyllisillä ominaisuuksilla

Siirry arkistoon »