Беспроводная зарядка. Реферат по теме Беспроводная зарядка
 Скачать 180.47 Kb.
|
  Подготовила: Ученица 10 ф/м класса Кравцова Анастасия Алексеевна Научный руководитель: Козлова Елена Александровна 2022 Беспроводная зарядка Содержание: Введение Идея создания Первый создатель и история создания История создания Принцип работы и устройство Стандарты беспроводных зарядок Qi приемник для беспроводной зарядки Заключение  1 Введение В 21 веке наблюдается невероятно быстрый прогресс в развитии технологий. Начали развиваться не только сферы важные для государств и всего мира в целом, но и частные сферы, т.к. у истоков их развития стоят корпорации и организации с бюджетом, превышающим бюджет многих стран мира. Благодаря этому многие технологии производятся напрямую для людей. За счёт этого и происходит быстрая социализация людей в сфере современных технологий. Наиболее очевидный признак развития технологий общество наблюдало и наблюдает непосредственно в сфере компьютерных, мобильных и IT технологий. Ведь какие-то 20 лет тому назад вряд ли кто-то мог подумать, что компьютеры, смартфоны и многое другое так широко распространятся. Меня же заинтересовало одно из направлений развития аксессуаров для смартфонов и не только их – беспроводная зарядка. Наверное, для многих не секрет, что эта технология активно применяется во многих современных смартфонах. Она позволяет заряжать телефон без каких-либо соединений кабелями и прочим. Всё что необходимо сделать для зарядки смартфона – положить его на специальную площадку зарядного устройства. А это намного удобнее привычного для нас способа зарядки телефона, ведь он полностью лишён, в некоторой степени, нудного процесса подключения кабеля от зарядного устройства непосредственно к самому смартфону. Поскольку эта технология является одной из новых для общества, мне захотелось узнать о ней, разобраться в принципе её работы и узнать, насколько же широка возможность её применения. Актуальность: В наше время смартфон стал важной часть нашей жизни, и разрядка его аккумулятора может обернуться катастрофой. Мы нашли удобное решение - это беспроводная зарядка для смартфонов. Технологически всё просто: для того чтобы зарядить смартфон необходимо положить его на поверхность зарядки, после чего устройство начинает получать энергию. Так же такие зарядки более безопасны в использовании и подходят для нескольких устройств. Цель: Узнать историю создания беспроводной зарядки. Разобрать принцип работы и рассмотреть виды беспроводных зарядок. Задачи: 1) Узнать, как появилась идея создания беспроводной зарядки. 2) Выяснить, кто первый создал беспроводную зарядку. 3) Узнать историю беспроводной передачи энергии. 4) Разобрать принцип работы и устройство. 5) Рассмотреть различные виды беспроводных зарядок. 5) Рассмотреть виды Qi приемников для беспроводной зарядки.  2 Идея создания Беспроводная зарядка для смартфонов на самом деле не новость. В 1831 году английский физик Майкл Фарадей впервые обнаружил лежащие в основе магнитные и электрические идеи, которые привели к индукционной зарядке, которая передает энергию по беспроводной сети между двумя приемниками. Он описал свой эксперимент, который произвел «электрический ток с помощью обычных магнитов», в серии лекций 1831 года в Королевском обществе в Лондоне. Фарадей использовал жидкую батарею, чтобы пропустить электрический ток через небольшую катушку. Затем, когда он прошел через большую катушку, магнитное поле изменилось - и возникло мгновенное напряжение. Кроме того, есть Никола Тесла, который был одержим идеей передачи электричества без проводов. Он использовал основные принципы Фарадея, чтобы сначала продемонстрировать способность передавать энергию по воздуху. В конце 19 века он создал магнитное поле между двумя цепями, передатчиком и приемником. 3 Первый создатель и история создания Беспроводная передача энергии в качестве альтернативы передачи и распределения электрических линий, впервые была предложена и продемонстрирована Никола Тесла, с применением явления электрического резонанса, изучению которого ученый уделял тогда особое внимание. Тесла решил, что, создавая подобные электрические возмущения искусственным путем, можно передавать электрическую энергию во всех направлениях планеты, используя это ее свойство. Однако, несмотря на понимание наблюдаемого процесса, техническая реализация стала сложной инженерной задачей. Требовалось обеспечить высокую скорость передачи электричества в Землю, как это происходит в природных условиях, ведь размеры планеты огромны, а возможности экспериментатора казались просто пылью по сравнению с возможностями природы. Тесла особенно отмечал в своих статьях, что разработанный им метод беспроводной передачи электрической энергии основан на проводимости, а не на излучении. Если бы система была основана на излучении, то было бы просто невозможным передавать сколько-нибудь значительное количество энергии на расстояние. Энергия в системе Тесла передавалась через землю, а поднятые терминалы, заряжаемые до очень высоких напряжений, взаимодействовали благодаря электрической проводимости воздушных слоев, и передаваемая энергия практически была доступна в любом месте планеты, благодаря электрическому резонансу. В 1899 году Тесла презентовал беспроводную передачу на питание поля люминесцентных ламп, расположенных в двадцати пяти милях от источника питания без использования проводов. Но в то время было дешевле сделать проводку из медных проводов на 25 миль, а не строить специальные электрогенераторы, которых требует опыт Тесла. Патент ему так и не выдали, а изобретение осталось в закромах науки. 4 История создания Беспроводной способ передачи электричества предполагает подачу энергии по электрической цепи без участия токопроводящего элемента. До 2011 года были закреплены первые успешные результаты, при использовании которых был создана первая беспроводная зарядка. В ходе эксперимента ученым удалось осуществить передачу десятков киловатт энергии на микроволновом уровне на дистанцию до одного километра. Показатель КПД составил 40%. Способы беспроводной подачи электроэнергии индукционный, предполагающий использование малых мощностей на небольших дистанциях; резонансный, он нашел свое применение в чипах RFID, задействуют его и в процессе создания смарт-карт; направленный электромагнитный, обеспечивает передачу тока на большие дистанции и предусмотрен для больших мощностей. Его рабочий диапазон — ультрафиолет — СВЧ. Беспроводная зарядка для телефона и других аналогичных устройств, стала разрабатываться уже после появления и тестирования технологии Qi. Бесконтактное приспособление для зарядки работает в автоматическом режиме. Процесс пополнения энергии начинается сразу поле того, как телефон или планшет попадает на специальную площадку, в диапазоне которой и проходит подача энергии.  5 Принцип работы и устройство Беспроводная передача электричества — способ передачи электрической энергии без использования токопроводящих элементов в электрической цепи. Технологические принципы такой передачи включают в себя индукционный резонансный и направленный электромагнитный для относительно больших расстояний и мощностей. Магнетизм - это фундаментальная сила природы, которая провоцирует определенные типы материала притягивать или отталкивать друг друга. Единственными постоянными магнитами считаются полюса Земли. Ток потока в контуре генерирует магнитные поля, которые отличаются от осциллирующих магнитных полей скоростью и временем, потребным для генерации переменного тока. Для беспроводной зарядки достаточно поместить гаджет на специальную панель, чтобы он зарядился. В основе аксессуара лежит принцип работы индукционной катушки. Индукционная катушка - это тип электрического трансформатора, используемый для получения высоковольтных импульсов от низковольтного источника постоянного тока Использование индуктивной зарядки является более безопасным, с той точки зрения, что нету провода, и он не замкнет, и вы случайно не дотронетесь мокрыми руками к участкам с плохой изоляцией. Принцип действия зарядки предполагает использование первичной катушки, то есть источника, и вторичной катушки в виде приемника: Катушки создают систему с индуктивной связью Переменный ток, который протекает в обмотке указанной первичной катушки, образует магнитное поле, индуцирующее в приемной катушке напряжение. Оно может быть задействовано для зарядки аккумулятора, либо для питания устройства. Именно магнитное поле является основой зарядки. В то же время при ослабевании магнитного поля индуктивная связь утрачивает эффективность. То есть при удалении вторичной катушки от первичной, происходит рассеивание магнитного поля. Оно просто не доходит до вторичной катушки. В результате индуктивная связь даже при увеличении на сравнительно малые расстояния становится неэффективной. Чем больше катушки внутри зарядного устройства, тем дальше вы можете переместить свой телефон, ноутбук или другое устройство. 6 Стандарты беспроводных зарядок Первое попавшееся зарядное устройство смартфону не поможет. Оба устройства должны поддерживать одинаковый беспроводной стандарт. И требование это очень важно т.к. неподходящее напряжение или частота тока могут оказаться фатальными для гаджета. Поэтому он не начнёт процедуру, пока не установит связь с зарядным устройством, не получит от него соответствующую команду и описание режима. В массовых гаджетах используются три основных стандарта: Qi, PMA и AirFuel. Беспроводные зарядки Qi Наиболее распространён на сегодняшний день открытый стандарт Qi. Стандарт Qi имеет две разновидности: малой и средней мощности. Маломощные ЗУ (до 5 Ватт) могут заряжать любые устройства, а вот средние (до 120 Ватт), по задумке консорциума, подойдут для ноутбуков или беспроводных мониторов. Помимо энергии, Qi умеет передавать и информацию со скоростью до 2 Кбит/с. Обмен данными при зарядке происходит практически непрерывно и используется не только для проверки совместимости стандартов, но и для установки различных режимов или прекращения процесса. Беспроводные зарядки PMA Стандарт PMA был разработан одноимённым альянсом и практически не отличался от Qi. Разница разве что в использовании частоты переменного тока 277-357 кГц, в то время как Qi работает в диапазоне 100-205 кГц. Не имея ни заметных отличий, ни преимуществ перед Qi, PMA проиграл конкурентную борьбу. Это привело к тому, что PMA и A4WP так и не получивший какого-либо распространения объединились в AirFuel. Беспроводные зарядки Air Fuel Разрабатываемая в AirFuel технология отличается от Qi достаточно сильно. Схема включения катушек на их резонансной частоте позволяет увеличить дальность передачи энергии со считанных миллиметров до нескольких сантиметров, но снижает КПД до 45%. Для сравнения, у Qi, использующей классический трансформатор, основанный на взаимоиндукции, этот показатель составляет 65%. Стоит отметить, что резонансный режим работы предусмотрен и стандартом Qi, но пока он не получил широкого распространения. Другая отличительная черта AirFuel — использование Bluetooth для связи между гаджетами и зарядными устройствами. 7 Qi приемник для беспроводной зарядки Для того чтобы магнитное поле преобразовалось в ток необходимо особое устройство. Именно таковым и является адаптер беспроводной зарядки Qi. Ресивер беспроводной зарядки QI. Это устройство, которое помогает телефонам принимать беспроводной заряд на беспроводной зарядке. Этот переходник подключается в разъем зарядки, прислоняется к задней крышке телефона и прячется под чехол или крышку телефона. Достаточно один раз поставить приемник беспроводной зарядки и телефон всегда сможет заряжаться на беспроводной зарядке. Данный преобразователь энергии представляет собой тоненькую пленку, которую устанавливают под крышку смартфона. На глаз определить эту установку нет возможности. Он малозаметен. Поэтому смартфоны, оснащенные таким ресивером, практически не имеют отличия от мобильных устройств, у которых данная опция встроена на заводе. Плюс ко всему, по массе модуль очень легкий, а значит, остается практически незамеченным и в весовой категории. 8 Заключение В результате проведённой работы я изучила большое количество теории, связанной со способами беспроводной передачи энергии. Узнала о том, как осуществляется беспроводная зарядка. Технология беспроводной передачи энергии поистине является революционной для нынешнего общества, т.к. начинает получать широкое распространение уже сегодня. Хотя первые масштабные опыты были проведены Николой Тесла чуть более ста лет назад, данная технология только сейчас перешла на более глобальный уровень. И можно с уверенностью сказать, что в ближайшее время именно она в процессе непосредственного развития станет одной из основополагающих в будущем.    |