https://virgool.ir/feed/@m_41864622fa2026-11-11 20:32:52https://virgool.ir/images/default-avatar.jpghttps://virgool.ir/@m_41864622https://virgool.ir/@m_41864622/شارژر-های-بیسیم-xssw64xlbianموسسه آموزش عالي صدرالمتألهين (صدرا)شارژر های بی سیمروش پژوهش و ارائهنگارش : محمد نوروزیاستاد درس : جناب آقای یعقوبی تبارپاییز 1399چکیدهفناوری شارژ بی سیم به ما کمک می کند تا بتوانیم عمل شارژ کردن را بدون نیاز به سیم انجام دهیم. این فناوری به طور عمده از روش القای مغناطیسی برای شارژ کردن استفاده می کند. در این روش انرژی الکتریکی از طریق میدان مغناطیسی، بین شارژر و دستگاه شارژ شونده انتقال می یابد. به همین علت شارژر و دستگاه باید بسیار به یکدیگر نزدیک باشند. این فناوری در حال حاضر از استاندارد های متفاوتی برای عمل شارژ کردن استفاده می کند که هر کدام، دارای ویژگی های مخصوص به خود هستند. در آینده ای نه چندان دور، شاهد استفاده گسترده تری از این فناوری خواهیم بود.فهرست مطالب1- مقدمه 2- تاریخچه انتقال بی سیم انرژی الکتریکی3- روش های انتقال بی سیم انرژی الکتریکی3-1- استفاده از امواج رادیویی یا ماکروویو3-2- تاباندن یک پرتو لیزر فروسرخ به یک سلول فتوولتائیک3-2- تاباندن یک پرتو لیزر فروسرخ به یک سلول فتوولتائیک3-3- روش القای مغناطیسی3-4- روش انتقال رزونانسی4- کاربرد های انتقال بی سیم انرژی الکتریکی4-1- استفاده مستقیم از انرژی الکتریکی4-2- انتقال بی سیم انرژی الکتریکی به صورت خودکار5- شارژر های بی سیم چگونه کار می کنند؟6- مزایا و معایب شارژر های بی سیم7- استاندارد های مختلف شارژر های بی سیم7-1-کیو آی - Qi7-2- پی ام ای - PMA7-3- ای فور دابلیو پی - A4WP7-4- وات اپ - Watt Up8- جمع بندی9- فهرست منابع__________________________________________________________________________________________مقدمهدرست است که ما امروزه حجم زیادی از اطلاعات را به صورت بی سیم به یکدیگر ارسال می کنیم ، اما چه بخواهیم و چه نخواهیم درگیر کابل برای انتقال برق و یکسری اطلاعات هستیم. چون کابل ارزان است و ضریب اطمینان قابل قبولی دارد. اما امروزه تلاش برای از میان برداشتن کابل ها همچنان ادامه دارد . در همین راستا ایده شارژر های بی سیم ارائه شد.انتقال انرژی الکتریکی به صورت بی سیم ، اساس کار شارژر های بی سیم را تشکیل می دهد. بنابراین ابتدا به توضیح تاریخچه، انواع روش ها و کاربرد های انتقال انرژی الکتریکی به صورت بی سیم می پردازیم.تاریخچه انتقال بی سیم انرژی الکتریکی1. در اوایل قرن بیستم، ایده انتقال بی سیم انرژی الکتریکی توسط فیزیکدان مشهور نیکولا تسلا(1) مطرح شد. او تحقیقات زیادی در این زمینه انجام داد و تئوری های مختلفی را ارائه کرد و به یک روش عملی نیز دست یافت. وی پیشنهاد داد که از سیم پیچ های بزرگ برای انتقال برق از طریق اتمسفر به خانه ها استفاده شود. اما سر انجام موفق به اجرای این ایده نشد.2. در دهه 1960 توسط گروهی از محققان، ایده دیگری مطرح شد. آنها بالگرد مینیاتوری را به نمایش گذاشتند که انرژی مورد نیاز خود را از امواج ماکروویوی که از زمین برای آن ارسال می شد، دریافت می کرد. اما این ایده نیز به دلیل زیر ساخت های گران قیمت و استفاده از امواج مضر ماکروویو مورد استقبال قرار نگرفت.3. سر انجام در سال 2006 گروهی از دانشمندان و مهندسان دانشگاه MIT موفق شدند یک لامپ را از فاصله 2 متری بدون اتصال فیزیکی به منبع برق روشن کنند. آنها تحقیقات خود را ادامه دادند و در سال 2007 مقاله ای مبنی بر موفقیت آمیز بودن طرح خود منتشر کردند.(1) Nikola Teslaروش های انتقال بی سیم انرژی الکتریکی1. استفاده از امواج رادیویی یا ماکروویواولین روش برای انتقال بی سیم انرژی الکتریکی، استفاده از امواج رادیویی یا امواج ماکروویو است. گفتیم که این روش به دلیل پرهزینه و خطرناک بودن در دهه 1960 مورد توجه قرار نگرفت. اما چند سال قبل شرکتی در پنسیلوانیا از این فناوری برای انتقال نیرویی در حد میکرو وات و یا میلی وات در فواصل بیش از 15 متر برای حسگرهای صنعتی استفاده کرد. آن ها معتقدند روزی از این روش می توان برای شارژ ابزارهای کوچک مانند : کنترل از راه دور، ساعت های زنگ دار و یا حتی موبایل استفاده کرد.2. تاباندن یک پرتو لیزر فروسرخ به یک سلول فتوولتائیکدومین روش برای انتقال بی سیم انرژی الکتریکی، تاباندن یک پرتو لیزر فروسرخ کنترل شده به یک سلول فتوولتائیک است که پرتو را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. شرکتی در کالیفرنیا این روش را ابداع کرد. از این روش در تامین انرژی لامپ های بی سیم، بلند گوها و ابزارهای الکترونیکی با مصرف برق کمتراز 10 وات استفاده شده است. اما بازدهی این روش بین 15 تا 30 درصد بود. زیرا این روش ضررهای زیادی به همراه دارد. یکی از مشکلات این روش این است که برای هر دستگاهی که می خواهد شارژ شود، باید یک پرتو مجزا فرستاده شود که این امر مشکل خواهد بود.3. روش القای مغناطیسیدر این روش یک میدان مغناطیسی متناوب که از یک سیم پیچ ناشی میشود، می تواند در سیم پیچ دیگری که در نزدیکی آن باشد، جریان الکتریکی را القا کند. از این روش در ابزارهای زیادی همچون مسواک های برقی و شارژرهای بی سیم تلفن همراه استفاده می شود. مشکل این روش این است که بر خلاف اینکه در تماس با سیم پیچ بازدهی دستگاه بسیار خوب است اما وقتی که تنها چند میلی متر فاصله وجود داشته باشد بازدهی به صفر میرسد.4. روش انتقال رزونانسیدر سال 2008 ، جاستین راتنر(2) فناوری اتصال تشدید کننده انرژی بی سیم را به نمایش گذاشت. برق به صورت بی سیم به یک چراغ روی صحنه فرستاده می شد و یک لامپ 60 واتی را روشن می کرد. نکته مهم این بود که جریان برق، بدون اثر گذاشتن بر روی افراد یا اشیایی که در مسیر انتقال برق قرار داشتند منتقل می شد. این روش خیلی زود به رقیب اصلی القای مغناطیسی تبدیل شد.(2) Justin Rattnerکاربرد های انتقال بی سیم انرژی الکتریکی1. استفاده مستقیم از انرژی الکتریکیدر این روش تمام انرژی الکتریکی مورد نیاز دستگاه، به صورت بی سیم به خود دستگاه منتقل می شود. یعنی در این حالت هیچ باتری ای وجود ندارد. این حالت برای دستگاه هایی که به صورت مداوم و ثابت از آنها استفاده می شود، کاربرد دارد. مثلا با استفاده از این فناوری به جای استفاده از چند سیم برای اتصال هم زمان تلویزیون و سینمای خانگی و پلیرهای مختلف به برق، می توان بدون هیچ گونه سیم انرژی مورد نیاز آنها را تامین کرد.2. انتقال بی سیم انرژی الکتریکی به صورت خودکاراین روش برای دستگاه های مجهز به باتری قابل شارژ کاربرد دارد.- در شارژ وسایل الکترونیکی مانند تلفن های همراه، تبلت ها، لپ تاپ ها و دسته های بازی در خانه، محل کار، ماشین یا هر جای دیگر بدون هیچ گونه سیم- تامین انرژی لوازم جانبی رایانه های شخصی مانند موس بی سیم، صفحه کلید بی سیم، چاپگر، صفحه نمایش، بلندگو های بی سیم و غیره- در صنعت برای اتصالات و مفاصل مکانیکی در حالت حرکت و چرخش مانند ماشین های بسته بندی، ربات ها، ماشین های ساخت و مونتاژ و غیره- استفاده در محیط های حساس و پر خطر مانند حفاری، مته کاری، معدن کاری و محیط های زیر آب- استفاده برای سنسور ها و محرک های بی سیم- در حمل و نقل با شارژ بی سیم انواع وسایل نقلیه الکتریکی، که در آن به جای متصل کردن خودرو به منبع تغذیه با استفاده از کابل های بزرگ، می توان با پارک کردن خودرو روی پد های شارژ بی سیم، اتومبیل را شارژ کرد.- استفاده از این روش برای دستگاه های پزشکی که داخل بدن قرار می گیرند. مانند دستگاه تنظیم کننده ضربان قلب- استفاده در سیستم های پیشرفته نظامی مانند حسگر های مخفی، هواپیما های بدون سر نشین و غیرهشارژر های بی سیم چگونه کار می کنند؟در حال حاضر دو روش القای مغناطیسی و انتقال رزونانسی در شارژرهای بی سیم امروزی استفاده می شود.در روش القای الکترومغناطیسی انرژی الکتریکی از طریق میدان مغناطیسی بین شارژر و دستگاه شارژ شونده انتقال می یابد. بدین ترتیب منبع نیرو و دستگاه باید بسیار به هم نزدیک باشند به طوری که دستگاه و شارژر به هم چسبیده باشند. به همین دلیل شارژرهایی که از این فناوری استفاده می کنند دارای یک صفحه هستند که گوشی روی آن قرار می گیرد و شارژ می شود.طریقه انتقال انرژی الکتریکی به روش القای مغناطیسی :1. انرژی الکتریکی از یک منبع به سیم پیچ که به عنوان فرستنده عمل می کند، ارسال می شود.2. رزونانس در سیم پیچ باعث انتشار امواج الکترو مغناطیسی در اطراف سیم پیچ می شود.3. سیم پیچ دیگری با همان فرکانس در فاصله دورتر امواج را دریافت می کند.4. امواج الکترومغناطیسی در سیم پیچ گیرنده، به جریان الکتریکی تبدیل می شوند و باتری دستگاه مورد نظر را شارژ می کنند.5. انرژی الکتریکی که توسط دستگاه جذب نشود، دوباره به منبع بازگردانده می شود.اما در روش انتقال رزونانسی شارژر و دستگاه شارژ شونده می توانند 1.5 اینچ از هم فاصله داشته باشند. این روش نسل بعدی شارژر های بی سیم خواهد بود.برتری های روش انتقال رزونانسی نسبت به القای مغناطیسی :1. امکان شارژ کردن همزمان چند دستگاه توسط یک شارژر2. شارژ کردن دستگاه در صورت وجود جسم فلزی در اطراف3. شارژ کردن دستگاه در صورت وجود مانع بین شارژر و دستگاهیکی از معایب روش القای مغناطیسی این است که به دلیل استفاده از سیم پیچ، شارژر ها و کیت هایی که در گوشی استفاده می شوند، وزن و ابعاد بیشتری نسبت به شارژر ها و کیت هایی که از روش رزونانسی استفاده می کنند دارند.مزایای شارژر های بی سیم :1. نیاز به سیم برای اتصال دستگاه و منبع تغذیه از بین می رود.2. دارای ایمنی بیشتری نسبت به شارژر های سیمی هستند. زیرا هنگام استفاده از شارژر های سیمی، احتمال انفجار و برق گرفتگی افراد وجود دارد.3. میزان خرابی پورت میکرو یو اس بی(3) کاهش میابد. زیرا در اثر استفاده مداوم از شارژر های سیمی، این پورت ممکن است دچار آسیب شود.معایب شارژر های بی سیم :1. قیمت بالا. هر کمپانی اگر بخواهد از این فناوری در محصولاتش استفاده کند، قیمت تمام شده آن محصول به طرز چشم گیری بالا می رود و این امر باعث نارضایتی مشتریان می شود.2. سرعت و توان پایین. در این فناوری مقداری از انرژی، به صورت گرما به هدر می رود و این امر باعث کاهش سرعت شارژ شدن می شود. همچنین این سرعت پایین، می تواند باعث کاهش عمر باتری نیز شود.(3) micro USBاستاندارد های مختلف شارژر های بی سیم- (Wireless Power Consortium) Qiاین استاندارد فراگیر ترین استاندارد است که از روش القای مغناطیسی استفاده می کند. در این استاندارد فاصله بین دستگاه و شارژر باید حداکثر 4 سانتی متر باشد. در غیر اینصورت ارتباط بین آنها قطع می شود. قدرت این استاندارد در حدود 5 وات است.- (Power Matters Alliance) PMAاین استاندارد یکی از رقبای سر سخت استاندارد Qi است. این استاندارد هم از روش القای مغناطیسی برای عمل شارژ استفاده می کند. در اصل هر دو استاندارد به یک شیوه عمل می کنند و تفاوت های جزئی با یکدیگر دارند. یکی از این تفاوت ها، تفاوت در طول موج آنهاست و دیگری هوشمند بودن تعیین محدوده ی شارژ بی سیم توسط استاندارد PMA است.- (Alliance For Wireless Power) A4WPاین استاندارد بر خلاف دو استاندارد دیگر از روش انتقال رزونانسی برای شارژ بی سیم استفاده می کند. اما این استاندارد در حد یک طرح است و هنوز به طور کامل عملی نشده است. اما در این مدت کوتاه توانسته است حامیان قدرتمندی را جذب خود کند.- Watt Upاین استاندارد از طریق فرستادن سیگنال های رادیویی می تواند قدرتی حداکثر به اندازه 10 وات را به دستگاه های گیرنده شارژ منتقل کند. همچنین این استاندارد میتواند دستگاه هایی را که از این استاندارد پشتیبانی می کنند و تا شعاع 4.5 متری قرار دارند را به راحتی شارژ کند. اما این استاندارد هنوز به بهره برداری نرسیده است.جمع بندی :استفاده از شارژر های بی سیم ما را از حمل سیم هایی برای شارژ کردن گوشی هایمان بی نیاز می کند. همچنین این فناوری ایمنی بیشتری را برای ما فراهم میکند. اما درکنار این مزایا، معایبی هم دارند که با پیشرفت این فناوری روز به روز کم رنگ تر میشود و ما میتوانیم از آنها چشم پوشی کنیم.فهرست منابع :1. powerbyproxi.com2. www.wirelesspowerconsortium.com3. witricity.com4. www.livescience.com5. www.verizonwireless.com6. www.geeksquad.co.uk7. www.shahrsakhtafzar.comمحمد نوروزیمحمد نوروزیMon, 21 Dec 2020 17:18:46 +0330