Bezprzewodowe zasilanie – WPT 2.00

Przeznaczenie

Jest to akumulatorowe, bezprzewodowe zasilanie Radiowych pętli prądowych Rpp 1.00 i Rpp 2.00 . Składa się z dwóch modułów: nadajnika i odbiornika. Można je zastosować także do innych urządzeń.

Zalety stosowania

Radiowy przekaz danych pomiarowych lub sterujących pozwala na uniknięcie trudności przy układaniu kabla, związanych z przeszkodami terenowymi lub odległością. W pełni rozwiązuje problemy w przypadku instalacji stacjonarnej. Jeżeli natomiast końcówka toru tzn. nadajnik lub odbiornik jest w ruchu, czasami jest to rozwiązanie tylko połowiczne. Nadal jednak pozostaje problem doprowadzenia przewodu zasilającego.

Zastosowanie bezprzewodowego  zasilania końcówki mobilnej eliminuje problemy mechanicznego zużywania się kabla na skutek częstych gięć i skręceń.

Sposób działania

Nadajnik poprzez swoją cewkę wytwarza przemienne pole magnetyczne. Jeżeli w tym polu umieści się cewkę odbiorczą, wówczas na skutek sprzężenia magnetycznego wyindukuje się w niej energia, którą można dalej wykorzystać.

Istotą efektywnego działania zestawu jest odpowiednie umieszczenie cewki odbiorczej względem nadawczej. Optymalny przekaz energii uzyskuje się wówczas, gdy cewki są najbliżej siebie i zorientowane osiowo. Przy innych wzajemnych ich ułożeniach, a więc przy mniejszych współczynnikach sprzężenia, nadajnik zwiększa prąd w cewce. Ponieważ ona się wówczas bardziej nagrzewa, mogą wystąpić okresowe przerwy w ładowaniu, konieczne do jej schłodzenia.

Cewki umieszczone są na wewnętrznych ścianach obudów centralnie ( bez uwzględniania wieczka ), nadawcza  na tylnej nadajnika, natomiast odbiorcza na lewej bocznej odbiornika. Przykładową przestrzenną konfigurację urządzeń pokazują fotografie obok. Moduły można obrócić względem siebie wokół osi łączącej środki cewek, bez pogorszenia sprzężenia, a tym samym bez pogarszania efektywności.

Algorytm pracy

Podstawowy komplet składa się z jednego nadajnika i jednego odbiornika. Źródło 24V DC zasila nadajnik, który jest z założenia stacjonarny. Natomiast odbiornik, mobilny, zasila Radiową pętlę prądową z wbudowanych ogniw Li-ion typu 18650. Uzupełnianie energii w akumulatorze następuje w czasie okresowego przebywania odbiornika w polu magnetycznym cewki nadajnika.

Nadajnik nieustannie co kilka sekund krótkimi impulsami prądowymi w cewce  sonduje najbliższe otoczenie. Przy braku odbiornika w zasięgu, prąd jest zerowany. Natomiast  w przypadku stwierdzenia jego obecności, rozpoczyna transfer energii trwający do zakończenia bieżącego, kilkusekundowego okresu i następnie powtarza cykl szukania. Ma to na celu okresową korektę mocy nadawania i dostrajanie częstotliwości pracy do przestrzennego układu cewek, który może się zmienić w trakcie ładowania. Przybliżenie cewek lub wzrastający poziom naładowania akumulatora umożliwia nadajnikowi zmniejszenie prądu, a pozostanie w rezonansie polepsza efektywność transferu energii. W ten sposób utrzymywane są optymalne warunki przekazu.

Urządzenie nie wykorzystuje dwukierunkowego cyfrowego kanału wymiany danych do sprzężenia cewek jak inne systemy rozwijane przez AirFuel , WPC (standard QI) czy NFC ( standard WLC), a więc nie jest kompatybilne z żadnym z nich.

Bezprzewodowe zasilanie

Dane techniczne

Podane dane dotyczą przykładowego, opisanego tutaj rozwiązania. Może być ono inne np. z innym napięciem wyjściowym, odmiennym umieszczeniem cewek lub w dedykowanej drukowanej obudowie, dostosowanej do konkretnej aplikacji. Parametry mogą wówczas ulec zmianie.

Czas pracy na jednym ładowaniu ulegnie zmianie przy innym napięciu wyjściowym i innym charakterze poboru prądu.

Nadajnik
♦ Zasilanie Vcc: zewnętrzne 24V
♦ Pobór prądu: maks. 300 mA
♦ Częstotliwość pracy: 100 kHz
♦ Zabezpieczenie termiczne

Odbiornik
♦ Napięcie wyjściowe: 15V
♦ Prąd wyjściowy: 100mA 
♦ Akumulator: 2 x Li-ion 3,6V
  - znamionowo - 2 x 3400 mAh
  - efektywnie - 2 x 2400 mAh 
♦ Czas ciągłej pracy na jednym naładowaniu: 9 godzin przy 15V i 100mA
♦ Prąd ładowania: 400mA
♦ Czas pełnego ładowania: 16 godzin
♦ Zabezpieczenie akumulatora: nadnapięciowe, podnapięciowe, przetężeniowe, 
  termiczne
♦ Sygnalizacja niskiego stanu naładowania akumulatora
♦ Zasięg działania: 5 mm

 Aplikacje

Zobacz przykładowe zastosowania