Juhtmevaba laadimine: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
P Parandatud kirjavead |
Resümee puudub |
||
1. rida:
{{keeletoimeta}}
[[File:Juhtmevaba laadimise tehnoloogiad.png|pisi|Juhtmevaba laadimise tehnoloogiad]]
[[File:Juhtmevaba laadimise
'''Juhtmevaba laadimine
Juhtmevaba laadimine on nüüdseks arenenud tulevikuteooriast paljude
▲'''Juhtmevaba laadimine ''' (''ingl.'' '''''Wireless Charging''''') – see on [[elektrienergia]] edastamine kahe objekti vahel ilma elektrijuhtmeteta. Antud mõiste on üldistatud ning viitab mitmete erinevate tehnoloogiate kasutusele, mis erinevad võimsuse ja vahemaa poolest, mille üle nad saavad võimsust üle kanda, kuid lõppude lõpuks saadud sisend konverteerib elektrienergiaks.
▲Juhtmevaba laadimine on nüüdseks arenenud tulevikuteooriast paljude toodete (kuulmisaparaadid, [[Mobiiltelefon|mobiiltelefonid]] ja nutiseadmed jne.) tänapäeva standardiks. Seda tehnoloogiat kasutatakse erinevates seadmetes alates väikese võimsusega hambaharjadest kuni suure võimsusega elektrisõidukiteni.
== Ajalugu ==
Juhtmevaba [[energia]] edastamine sai alguse [[20. sajand]]i alguses, kuid füüsika põhiseadused, millel baseeruvad energia edastamise tehnoloogiad on olnud formuleeritud oluliselt varem. Põhilised ajaloolised
* '''1826-1830''' [[Andre-Marie Ampere]], kes on elektromagnetismi avastaja, defineerib 1826. aastal [
* '''1860-1880''' [[James Clerk Maxwell]]
▲Juhtmevaba [[energia]] edastamine sai alguse [[20. sajand]]i alguses, kuid füüsika põhiseadused, millel baseeruvad energia edastamise tehnoloogiad on olnud formuleeritud oluliselt varem. Põhilised ajaloolised etapid:
* '''1889–1895''' [[Nikola Tesla]]
▲* '''1826-1830''' [[Andre-Marie Ampere]], kes on elektromagnetismi avastaja, defineerib 1826. aastal [https://et.wikipedia.org/wiki/Amp%C3%A8re%27i_seadus Amperi seadus]e, mis näitab kuidas [[elektrivool]] tekitab magnetvälja.<ref>https://en.wikipedia.org/wiki/Andr%C3%A9-Marie_Amp%C3%A8re</ref> [[Michael Faraday]] defineerib elektromagnetilise [[induktsioon]]i põhiseadust, mis selgitab, kuidas muutuva magnetvoo abil saab traadis elektromagnetilist jõudu muuta.<ref>https://nationalmaglab.org/education/magnet-academy/watch-play/interactive/electromagnetic-induction, Electromagnetic Induction, 2014</ref>
▲* '''1860-1880''' [[James Clerk Maxwell]] kasutas Faraday eksperimentaalseid andmeid ning andis neile täpsete matemaatiliste võrrandite vormi. Need võrrandid kirjeldasid [[Elektromagnetväli|elektromagnetvälja]] ühendamist [[Elektrivool|elektrivooludega]] ja [[Laeng|laengutega]] ning tulemuseks oli [[elektromagnetlaine]]te olemasolu hüpotees.<ref>https://prezi.com/olbu-xkerbmu/michael-faraday-and-james-clerk-maxwell-contribution-to-our/, B.Bradbury, Michael Faraday and James Clerk Maxwell contribution to our, 9 September 2014</ref> [[Heinrich Hertz]] kinnitas oma eksperimentides Maxwelli ennustatud elektromagnetlainete olemasolu.
▲* '''1889–1895''' [[Nikola Tesla]] esimesena kasutas traadita elektriülekannet elektrostaatilise induktsiooni abil. Ta suutis juhtmevabalt sisse lülitada elektripirne resonantsinduktiivse sidestusega. [https://en.wikipedia.org/wiki/Jagadish_Chandra_Bose Jagdish Chandra Bose] esimesena helistas uksekella kasutades elektromagnetlaineid.<ref>https://teslaresearch.jimdo.com/, Inventions & Experiments of Nikola Tesla</ref> [[Guglielmo Marconi|Guglielmo Marconi]] demosntreeris raadioedastust umbes kahe kilomeetri kaugusel.<ref>https://www.history.com/this-day-in-history/marconi-sends-first-atlantic-wireless-transmission, Marconi sends first Atlantic wireless transmission, History.com Editors, 9 February 2010</ref> 1895. aastal [https://en.wikipedia.org/wiki/Alexander_Stepanovich_Popov Alexander Popov] edastas [[Morse kood]]i kasutades esimest raadiosaadet. <ref>https://www.britannica.com/biography/Aleksandr-Popov-Russian-engineer, Aleksandr Popov Russian engineer, R. L. Smith-Rose, Mar 12, 2019</ref>
* '''1905–1918''' 1901. aastal lõpes Tesla torni ehitus. Antud torni kasutati energia edastamiseks, ringhäälinguks, juhtmevabaks suhtluseks ning juhtmevaba energia edastamiseks. Elektriväljad olid suured ning seetõttu polnud voolu edastamine väga efektiivne.<ref>L. Xie, Y. Shi, Y. T. Hou, W. Lou, "Wireless power transfer and applications to sensor networks," Wireless Communications, IEEE, vol. 20, no. 4, pp. 140-145, 2013.</ref> Leiutis osutus ebaedukaks ning revolutsiooniline tehnoloogia jäi puutumatuks mitmekümneks aastaks kuni mikrolainete tehnoloogia tekkimiseni. <ref>J. Garncia, R. A. Chinga, J. Lin, "Wireless Power Transmission: From Far Field to Near Field," Proceedings of the IEEE, vol. 101, no. 6, pp. 1321-1331, 2013</ref>
* '''1927–1969''' [
* '''1974–1999 ''' 1980-ndatel
* '''2008–2013''' [[Massachusettsi Tehnoloogiainstituut|Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi]] teadlased töötasid välja raadiotehnoloogia
Üks esimesi seadmeid igapäevaelus, mis kasutab juhtmevaba laadimist, on elektrooniline hambahari.<ref>https://www.explainthatstuff.com/inductionchargers.html, Chris Woodford, 2007/2019</ref>
== Juhtmavaba laadimise tööpõhimõte ja meetodid ==
Enimkasutatud juhtmevaba laadimise tehnoloogiad: [[
[[File:Juhtmevaba laadimise süsteemide mudelid- (a) magnetiline induktsioon; (b) mangetiline resonants; (c) kaugvälja juhtmevaba laadimine- mikrolained.png|pisi
▲Enimkasutatud juhtmevaba laadimise tehnoloogiad: [[Magnetiline induktsioon|magnetiline induktsioon]], [[magnetiline resonants]] ning [[mikrolained|mikrolainete]] [[kiirgus]]. Mikrolainete kiirgus võib mõjuda nii lähedal kui ka kaugel olevatele objektidele, magnetiline induktsioon ja [[resonants]] - lähedal olevatele objektidele.
▲[[File:Juhtmevaba laadimise süsteemide mudelid- (a) magnetiline induktsioon; (b) mangetiline resonants; (c) kaugvälja juhtmevaba laadimine- mikrolained.png|pisi|paremal|Juhtmevaba laadimise süsteemide mudelid: (a) magnetiline induktsioon; (b) mangetiline resonants; (c) kaugvälja juhtmevaba laadimine/mikrolained]]
▲[[File:Michael Faraday induktsiooni katse.png|pisi|paremal|Michael Faraday induktsiooni katse]]
{| class="wikitable"
42. rida ⟶ 38. rida:
| Mikrolainete kiirgus || Ei nõua joondatust || Saatja ja vastuvõtja peavad olema küllaltki lähestikku
|-
| Magnetiline resonants || Efektiivne edastamine kaugetel kaugustel || Nõuab vaatesuunalisust
|}
=== Magnetiline induktsioon ===
Kõige ohutum ja levinum meetod, mis põhineb elektromagnetvälja kasutusel kahe objekti vahel energia ülekandeks. Meetod seisneb elektrivoolu tekkimises suletud ahelas, kui muutub selle kontuuri pinda läbiv [[
Magnetilise induktsiooni esmaseks avastajaks peetakse Michael Faraday, kes 1831. aastal tegi katseid magnetilise induktsiooniga. Tema eesmärgiks oli näidata, et magnetismist saab genereerida elektrit. Seda asuski ta tõestama oma katsetes. Katse olemus - pool ühendatakse [[Galvanomeeter|galvanomeetriga]], mida kasutatakse elektrivoolu olemasolu, suuna ja tugevuse määramiseks. Alguses on [[püsimagnet]] paigal ning galvanomeetri nõel on 0-positsioonil, mis tähendab, et elektrivoolu veel ei ole. Kui magnetit poolile lähemale liigutada, kaldub galvanomeetri nõel ühele poole (magnetiline induktsioon). Kui magnet ei liigu, galvanomeetri noel liigub tagasi 0-positsiooni. Kui magnet tagasi poolist eemale liigutada, galvanomeetri noel hakkab liikuma teises suunas (magnetiline resonants). Katse tulemus näitab, et elektromootorjõu teket indutseeritakse poolis, kui muutub sellega seotud magnetvoog.
▲Kõige ohutum ja levinum meetod, mis põhineb elektromagnetvälja kasutusel kahe objekti vahel energia ülekandeks. Meetod seisneb elektrivoolu tekkimises suletud ahelas, kui muutub selle kontuuri pinda läbiv [[Magnetvoog|magnetvoog]].
▲Magnetilise induktsiooni esmaseks avastajaks peetakse Michael Faraday, kes 1831. aastal tegi katseid magnetilise induktsiooniga. Tema eesmärgiks oli näidata, et magnetismist saab genereerida elektrit. Seda asuski ta tõestama oma katsetes. Katse olemus - pool ühendatakse [[Galvanomeeter|galvanomeetriga]], mida kasutatakse elektrivoolu olemasolu, suuna ja tugevuse määramiseks. Alguses on [[püsimagnet]] paigal ning galvanomeetri nõel on 0-positsioonil, mis tähendab, et elektrivoolu veel ei ole. Kui magnetit poolile lähemale liigutada, kaldub galvanomeetri nõel ühele poole (magnetiline induktsioon). Kui magnet ei liigu, galvanomeetri noel liigub tagasi 0-positsiooni. Kui magnet tagasi poolist eemale liigutada, galvanomeetri noel hakkab liikuma teises suunas (magnetiline resonants). Katse tulemus näitab, et elektromootorjõu teket indutseeritakse poolis, kui muutub sellega seotud magnetvoog.<ref>https://et.wikipedia.org/wiki/Magnetiline_induktsioon</ref>
Elektrivool võib tekkida ka siis, kui muudetakse magnetvälja tugevust, liigutades magnetit poolile kasugemale-lähemale, sisse/väja lülitades magneti pooli, või pöörates pooli magneti suhtes.
61. rida ⟶ 58. rida:
=== Magnetiline resonants ===
Magnetilise resonantsi meetod on sisuliselt analoogne eelnevalt mainitud magnetilise induktsiooni meetodiga: süsteemis samuti saatja- ja vastuvõtja poolid, mille [[diameeter]] on võrdne, kuid poolidevaheline kaugus on mõnevõrra suurem. Erinevus on ka selles, et süsteem töötab vastuvõtja resonantssagedusel. Võrreldes magnetilise induktsiooniga, resonantsi tehnoloogia kasutamine energia edastamiseks on väiksema efektsiivsusega.<ref>https://www.wirelesspowerconsortium.com/about/about-wpc, About the WPC</ref> Magnetilise resonantsi ja –induktsiooni põhimõttel töötab enimlevinud Qi juhtmevaba laadimise standard.<ref>https://www.wirelesspowerconsortium.com/knowledge-base/magnetic-induction-technology/how-it-works/how-it-works.html, How Wireless Electricity Transmission Works - Wireless Power Consortium</ref>
=== Ultraheli ja mikrolainete kiirgus ===
Ultraheli töö põhineb [[Helilaine|helilainete]] peegeldumisel ja ülekandel. Saatjast saadetakse ultraheli vastuvõtjale, mis konverteerib saadud [[Signaal|signaali]] elektrienergiaks. Võrreldes üleval mainitud meetoditega saab energiat ülekanda teineteisest kaugemal olevate objektide vahel, kuid kuna energia konversioon ei toimu kaotusteta, siis antud meetodi kasutegur on madal. Mikrolainelise kiirguse puhul saadetakse mikrolaineid. Väljakiiratud elektromagnetlaine peegeldub objektilt tagasi ja osa lainest püütakse kinni antenniga, mis muudab selle elektriks. Mikrolainete edastamise ülemaailmseks rakenduseks on ruumi päikeseenergia satelliidid (SPS). Selles rakenduses on päikeseenergia hõivatud ruumis ja muundatud elektrienergiaks. Elektrienergia muundatakse mikrolaineteks ja edastatakse maa peale. Mikrolaine võimsust jäädvustavad antennid ning see võimsus muudetakse elektrienergiaks. [[NASA]] uurib endiselt SPSi võimalusi. Mikrolaineline meetod annab võimaluse edastada enerigat kaugemal olevatele objektidele ning kasutegur on suur.<ref>https://www.ttu.ee/public/t/Tehnomeedikum/Instituudid/Biomeditsiinitehnika_instituut/yhisope/MO_loengud_2012.pdf, K.Pilt, K.Meigas, Mikrolaine- ja optiline tehnika, TTÜ, 2012 </ref>
== Juhtmevaba laadimise standardid ==
=== Qi ===
[[File:Tihedalt seotud poolid (magneetiline induktsoon) ja vabalt seotud poolid (-resonants).png|pisi
Kasaaegsed mobiilseadmete tootjad töötavad kahe peamise standardiga, mis olid välja töötatud AirFuel
Wireless Power Consortiumi (WPC) liit, mis hõlmab selliseid tuntud ettevõtteid nagu [[HTC]], [[Huawei]], [
▲[[File:Tihedalt seotud poolid (magneetiline induktsoon) ja vabalt seotud poolid (-resonants).png|pisi|paremal|Tihedalt seotud poolid (magneetiline induktsoon) ja vabalt seotud poolid (resonants)]]
▲[[File:Qi füüsiline nädis.png|pisi|paremal|Qi füüsiline nädis]]
▲[[File:PMA standardi logo.png|pisi|paremal|PMA standardi vana logo]]
▲[[File:Rezence logo.png|pisi|paremal|Rezence (A4WP) logo]]
▲Kasaaegsed mobiilseadmete tootjad töötavad kahe peamise standardiga, mis olid välja töötatud AirFuel [https://www.airfuel.org/AirFuel] ja [https://www.wirelesspowerconsortium.com/Wireless Power Consortium]i liidu poolt.
▲Wireless Power Consortiumi (WPC) liit, mis hõlmab selliseid tuntud ettevõtteid nagu [[HTC]], [[Huawei]], [https://www.lg.com/ LG Electronics], [[Motorola Mobility]], [[Nokia (ettevõte)|Nokia]], [[Samsung]], [[Sony]] ja umbes sada muud organisatsiooni, töötas välja aku laadimise '''Qi''' standardi (hääldatakse /tʃiː/ ''CHEE''). Antud standard, nagu eelnevalt mainitud, toetab nii induktiivset kui ka resonantsset laadimistehnoloogiat: induktiivsel laadimisel saab energia läbida saatja ja vastuvõtja mähist kaugusel < 7mm, resonantslaadimine ei vaja hoolikat häälestamist ja laadijad suudavad seadet tuvastada ja laadida > 40mm kaugusel. Qi laadijad kasutavad kas induktiiv- või resonantsirežiimi sõltuvalt saatja ja vastuvõtja poolide vahelisest kaugusest. <ref>https://en.wikipedia.org/wiki/Qi_(standard)</ref>
Esmakordsel kasutuselevõtul oli Qi laadimine väikese võimsusega ehk ca 5W. Esimesed nutitelefonid, mis kasutavad Qi laadimist, võeti kasutusele 2011. aastal. 2015. aastal suurenes Qi võimsus 15W-le, mis võimaldab kiiret laadimist.
=== PMA ===
Qi tõsiseks konkurendiks on AirFuel liidu poolt, mis hõlmab [
▲Qi tõsiseks konkurendiks on AirFuel liidu poolt, mis hõlmab [https://us.pg.com/ P&G], [http://www.powermate.com/ Powermate]'i, [[AT&T]], [[Google]]'i, [[Starbucks]]'i, [[BlackBerry]]'i, [https://www.zte.com.cn/global/ ZTE], [[Samsung|Samsung'i]] ja teisi, välja toodetud PMA standart. PMA standart töötab vastastikuse induktsiooni põhimõttel. Põhiline erinevus võrreldes Qi standardiga on sagedus: Qi töötab 100-205kHz, PMA 277-357kHz.<ref>https://en.wikipedia.org/wiki/Power_Matters_Alliance</ref>
=== Rezence (A4WP) ===
▲[http://a4wp.org Rezence (A4WP)] standard on võrreldes eelnevatega veelgi väiksema populaarsusega, kuid väärib mainimist, kuna energiaedastus põhineb magnetresonantsil. See omakorda võimaldab oluliselt suurendada kasutusala, vahemaad kahe objekti vahel ning võimalust laadida mitu seadet korraga. Edastatav võimsus võib ulatuda 50 W-ni, mis võib olla piisav isegi sülearvuti jaoks.<ref>https://en.wikipedia.org/wiki/Rezence_(wireless_charging_standard)</ref>
Vaatamata sellele, et antud standard ja kasutusele võetud meetod on paljutõotav, Rezence ei saa veel suure eduga kiidelda. Tehnoloogiat toetavad [[Qualcomm]], LG, [[Intel]], HTC ja teised, kuid Rezence pole siiani jõudnud turule.
== Vaata ka ==
* [[Elektrienergia tootmine]]
== Viited ==
| |||