詳解讓無線物聯(lián)更進(jìn)一步的無線充電解決方案
發(fā)布時(shí)間:2014-12-21 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】飛思卡爾宣布一個(gè)新的無線充電解決方案,該產(chǎn)品功率為15瓦,能提供手機(jī)充電解決方案三倍的電力,產(chǎn)品便于攜帶,并且可以布局到人們生活的方方面面。
美國(guó)的半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商飛思卡爾(Freescale)宣布一個(gè)新的無線充電解決方案,使用戶距離無線物聯(lián)網(wǎng)未來又近了一步。星巴克也在硅谷和北京積極布局無線充電。這些將帶動(dòng)磁性材料消費(fèi),而稀土(泛亞有色金屬交易所上市品種)是生產(chǎn)磁材的重要原料。
據(jù)國(guó)外媒體12月9日?qǐng)?bào)道,美國(guó)的半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商飛思卡爾(Freescale)宣布一個(gè)新的無線充電解決方案,該產(chǎn)品功率為15瓦,能提供手機(jī)充電解決方案三倍的電力,產(chǎn)品便于攜帶,并且可以布局到人們生活的方方面面,比如飛機(jī)上的座位、咖啡店與餐廳的桌子等。該產(chǎn)品預(yù)計(jì)在2015年年初上市銷售。該解決方案為針對(duì)穿戴設(shè)備、平板電腦、大屏幕智能手機(jī)和便攜式工業(yè)及醫(yī)療設(shè)備等各種大型移動(dòng)設(shè)備的超快速無線充電鋪平了道路,這使用戶距離無線物聯(lián)網(wǎng)未來又近了一步。
飛思卡爾推出15瓦功率無線充電系統(tǒng)
2013年,星巴克率先在硅谷的兩家店中為用戶帶來了無線充電。用戶在喝咖啡的時(shí)候,只要將自己的手機(jī)放在預(yù)置好無線充電器的桌子上后,便可以為自己支持無線充電的手機(jī)進(jìn)行充電。截止到2013年年中,星巴克、麥當(dāng)勞和 AT&T 等公司在美國(guó)大型機(jī)場(chǎng)、咖啡店、購(gòu)物中心和體育場(chǎng)等地已經(jīng)部署超過了 1500 個(gè)充電點(diǎn)。在歐洲, PowerKiss 已經(jīng)在機(jī)場(chǎng)、酒店和咖啡店監(jiān)督安裝了 1000 多個(gè)充電點(diǎn)。而星巴克更是近日在舊金山灣區(qū)的 200 個(gè)店面設(shè)了無線充電站。在北京首都機(jī)場(chǎng)目前在 3 號(hào)航站樓 C 座及 D 座所有登機(jī)口附近均配備了無線充電樁,也將逐步普及到其他航站樓。
2015年,從第一代電感技術(shù)向第二代磁共振技術(shù)的發(fā)展將推動(dòng)無線充電成為主流產(chǎn)品,咖啡館、機(jī)場(chǎng)、餐廳和電影院等場(chǎng)所的無線充電站將更加普及。隨著完善的生態(tài)系統(tǒng)逐漸建立,將進(jìn)一步刺激消費(fèi)者對(duì)無線充電的需求,并預(yù)計(jì)在明年將會(huì)有大量無線充電產(chǎn)品正式商用。
那么磁共振無線充電技術(shù)的工作原理是什么呢?據(jù)介紹,它是利用核磁感應(yīng)原理進(jìn)行充電的設(shè)備,類似于變壓器,在發(fā)送和接收端各有一個(gè)線圈,發(fā)送端線圈連接有線電源產(chǎn)生信號(hào),接收端線圈感應(yīng)發(fā)送端的電磁信號(hào)從而產(chǎn)生電流給用電設(shè)備。無線充電產(chǎn)品主要有三大關(guān)鍵組件,其中有控制電路板、感應(yīng)線圈、磁性材料。在此過程中,磁性材料發(fā)揮著重要的作用。據(jù)TDK無線充電產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人介紹,磁性材料本身和工藝布局對(duì)于無線充電的效率有著非常重要的影響。我國(guó)最大的磁性材料之一的橫店?yáng)|磁(002056)今年7月發(fā)布消息稱,公司生產(chǎn)的部分磁性材料會(huì)用于無線充電。隨著無線充電快速發(fā)展,將帶動(dòng)磁性材料消費(fèi)。
稀土(泛亞有色金屬交易所上市品種)是生產(chǎn)磁材的重要原料,以釹鐵硼永磁體為例,需要用到鐠、釹、鏑。鋱等材稀土材料。鏑目前在許多高技術(shù)領(lǐng)域起著越來越重要的作用,主要產(chǎn)品有氧化鏑、鏑鐵合金、金屬鏑等。氧化鏑常被用作制取金屬鏑的原料、玻璃、釹鐵硼永磁體的添加劑;鏑鐵合金主要用作釹鐵硼永磁合金原料及冶煉添加劑,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的鏑鐵主要用于出口;金屬鏑主要用于稀土永磁材料、磁致伸縮材料、磁光存儲(chǔ)材料和發(fā)光材料。我國(guó)鏑儲(chǔ)量?jī)H為6萬(wàn)噸左右,消費(fèi)每年都在持續(xù)增長(zhǎng),可供使用年限僅不到40年。10月31日,氧化鏑在泛亞有色金屬交易所交易平臺(tái)上市交易,一經(jīng)上市即受到投資者的熱捧,價(jià)格也呈現(xiàn)總體上揚(yáng)態(tài)勢(shì),同時(shí)對(duì)現(xiàn)貨市場(chǎng)氧化鏑價(jià)格也起到帶動(dòng)作用。
每次要幫手機(jī)、電腦,或者其他各種電器充電時(shí),總是要接一條充電線,充電線一多,還常常接錯(cuò),實(shí)在非常麻煩。幸好,現(xiàn)在愈來愈多的電子產(chǎn)品,開始使用「無線充電」的技術(shù)了!只要優(yōu)雅的將手機(jī)放在一個(gè)小小的、像杯墊一樣的東西上面,不必接線就能輕松充電,這么厲害的科技背后有什么原理呢?讓我們一起來探究其中奧妙。
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電與磁的交互作用
一般見到的無線充電,運(yùn)用的是「電流磁效應(yīng)」和「電磁感應(yīng)」的塬理。1819 年,丹麥科學(xué)家厄斯特觀察到一段導(dǎo)線上如果通有電流,四周將會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),可以讓指北針偏轉(zhuǎn)。后人則進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),將導(dǎo)線圍成環(huán)狀,甚至繞成線圈,產(chǎn)生的磁場(chǎng)將會(huì)更強(qiáng)、更集中,這稱為「電流磁效應(yīng)」。
至于電磁感應(yīng),則是在 1831 年由法拉第發(fā)現(xiàn)的。讓一塊磁鐵或其他的磁場(chǎng)來源靠近一段沒有電流的線圈,線圈上就會(huì)產(chǎn)生「感應(yīng)電流」,稱為「電磁感應(yīng)」。值得注意的是,電磁感應(yīng)的成立要件是磁場(chǎng)要有「變化」,例如磁鐵愈來愈靠近 (愈來愈遠(yuǎn)離其實(shí)也可以)。外加磁場(chǎng)若是一直保持不變,是不會(huì)有感應(yīng)電流的。
總而言之,電流磁效應(yīng)就是電流的流動(dòng)在四周產(chǎn)生磁場(chǎng),電磁感應(yīng)則是不斷變化的外加磁場(chǎng)使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流。
[page]利用電磁感應(yīng)來充電
這兩種物理現(xiàn)象同時(shí)運(yùn)用,就可以進(jìn)行無線充電。目前的無線充電設(shè)備,都包含一個(gè)「充電座」,里面其實(shí)正是線圈。將充電座接到家用插頭后,線圈周圍會(huì)因?yàn)殡娏鞔判?yīng)而產(chǎn)生磁場(chǎng)。要充電的電子產(chǎn)品,里面也都有一個(gè)線圈,當(dāng)它靠近充電座時(shí),充電座的磁場(chǎng)將透過電磁感應(yīng),在電子產(chǎn)品的線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)電流導(dǎo)引到電池,就完成了充電座和電子產(chǎn)品間的無線充電。
你可能會(huì)問,磁場(chǎng)不是要改變才能有電磁感應(yīng)嗎?可是充電座與充電的對(duì)象距離卻始終保持不變,這樣為何會(huì)有電磁感應(yīng)呢?塬來,家用插座中流出的電是「交流電」,也就是說電流的方向不斷的交替變化,一會(huì)兒順著流,一會(huì)兒反著流。正因?yàn)槿绱耍潆娮€圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)隨之不斷在變換方向,并非保持不變,符合電磁感應(yīng)的要件。
近來愈來愈多智慧型手機(jī)、平板電腦開始提供無線充電的功能,但是不幸的是,它們充電的時(shí)候,只要離充電座的距離稍遠(yuǎn)一些,充電效率就會(huì)明顯下降。即便是最新的技術(shù),充電距離也不能超過 5 公分,事實(shí)上,目前絕大部分可以無線充電的行動(dòng)裝置,都是要完全平放在充電座上才能進(jìn)行,和想像中隨走隨充的無線充電仍有點(diǎn)差別。
利用共振拉長(zhǎng)充電距離
為了增加無線充電的距離與充電效率,科學(xué)家正在設(shè)法利用「磁共振」的塬理進(jìn)行無線充電。在電路中加入一些電容、電感等特殊的元件,適當(dāng)連接后,會(huì)形成「諧振電路」。這就好像樂器行一定會(huì)有的調(diào)音工具──音叉一樣。輕敲音叉一次,它可以持續(xù)振動(dòng)一段時(shí)間,同樣的,對(duì)諧振電路短暫通電,電路中也會(huì)產(chǎn)生維持一段時(shí)間的訊號(hào)。
音叉具有「共振」這種有趣的物理性質(zhì)。每支音叉都有自己的發(fā)聲頻率,當(dāng)一支音叉振動(dòng)發(fā)聲時(shí),若附近有另一支發(fā)聲頻率相同的音叉,即使它沒有直接受到敲擊,也會(huì)跟著振動(dòng)。音叉的共振可以說達(dá)成了能量的傳遞。諧振電路也可以共振,兩個(gè)振動(dòng)頻率相同的諧振電路放在一起,其中一個(gè)開始因?yàn)橥姸袷帟r(shí),另一個(gè)電路也會(huì)跟著振蕩起來,「自動(dòng)」產(chǎn)生電流,電能就這樣被隔空傳送了。這樣的現(xiàn)象稱為「磁共振」,用來進(jìn)行無線充電,可以讓充電距離達(dá)到數(shù)公尺,效率也有所提升。唯一的困難就是,要將兩個(gè)電路調(diào)整到一模一樣的頻率,并且維持一段時(shí)間,并不是容易的事。
除了磁共振之外,也有科學(xué)家嘗試借由雷射光的光能來充電,甚至是將電能透過和家用的 Wifi 網(wǎng)路相近的電波頻段來傳送。希望這些技術(shù)的突破,能讓我們未來在充電時(shí)更加方便!
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