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.

08.04.2020Lasereita piisirulle ja hiukkaskiihdyttimiin
07.04.2020Yhdistetty optinen lähetin ja vastaanotin
06.04.2020Parannuksia orgaanisille aurinkokennoille
03.04.2020Energian keruuta terahertsiaalloista
02.04.2020Sähkökentistä sähköä IoT-antureille
01.04.2020Kaksiseinäisillä nanoputkilla on elektro-optisia etuja
31.03.2020Uudenlaista kemiaa litiumakuille
30.03.2020Kohti hakkeroimatonta kvantti-internettiä
28.03.2020Luvassa uusi läpimurto kvanttitietotekniikassa
27.03.2020Kohti tehokkaampaa elektroniikkaa

Siirry arkistoon »