Erinevus lehekülje "Juhtmevaba laadimine" redaktsioonide vahel

P
resümee puudub
P
{{keeletoimeta}}
'''Juhtmevaba laadimine''' (inglise keeles ''Wireless Charging'') on [[elektrienergia]] edastamine kahe objekti vahel ilma elektrijuhtmeteta. Antud mõisteMõiste on üldistatud ning viitab mitmetemitme erinevate tehnoloogiatetehnoloogia kasutusele, mis erinevad võimsuse ja vahemaavõimsuse poolest,ülekande millekauguse üle nad saavad võimsust üle kandapoolest, kuid lõppude lõpuks saadud sisend konverteerib elektrienergiaks.
 
Juhtmevaba laadimine on nüüdseks arenenud tulevikuteooriast paljude toodete (kuulmisaparaadidkuuldeaparaadid, [[Mobiiltelefon|mobiiltelefonid]] ja nutiseadmed jne.) tänapäeva standardiks. Seda tehnoloogiat kasutatakse erinevatesmitmesugustes seadmetes alates väikese võimsusega hambaharjadest kuni suure võimsusega elektrisõidukiteni.
 
'''Juhtmevaba laadimine''' (inglise keeles ''Wireless Charging'') 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 baseeruvadpõhinevad energia edastamise tehnoloogiad, on olnud formuleeritud oluliselt varem. Põhilised ajaloolised etapid:
===1826–1830===
* '''1826-1830''' [[Andre-Marie Ampere]], kes on elektromagnetismi avastaja, defineeribdefineeris 1826. aastal [[Ampère'i seadus]]e, mis näitab, kuidas [[elektrivool]] tekitab magnetvälja. [[Michael Faraday]] defineeribdefineeris elektromagnetilise [[induktsioon]]i põhiseadustpõhiseaduse, 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===
* '''1860-1880''' [[James Clerk Maxwell]] kasutas Faraday eksperimentaalseid andmeid ning andis neile täpsete matemaatiliste võrrandite vormi. Need võrrandid kirjeldasid [[Elektromagnetväli|elektromagnetvälja]] ühendamist [[elektrivool]]u ja [[laeng]]utega 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===
* '''1889–1895''' [[Nikola Tesla]] kasutas esimesena traadita elektriülekannet elektrostaatilise induktsiooni abil. Ta suutis juhtmevabalt sisse lülitada elektripirne resonantsinduktiivse sidestusega. [[Jagdish Chandra Bose]] helistas esimesena uksekella, kasutades elektromagnetlaineid.<ref>https://teslaresearch.jimdo.com/, Inventions & Experiments of Nikola Tesla</ref> [[Guglielmo Marconi]] demonstreeris 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 [[[Aleksandr 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===
* '''1905–1918''' 1901. aastal lõpeslõppes Tesla torni ehitus. Antud torni kasutati energia edastamiseks, ringhäälinguks, juhtmevabaks suhtlusekssideks ningja 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===
* '''1927–1969''' [[William C. Brown]] esitas ettepaneku alternatiivallikana kasutada [[päikeseenergia]]t ning edastada seda kosmosekosmos [[sattelliit|satelliidi]] tarbeks kasutades traadita energiaülekannet. Ta demonstreeris mudellennukit, mis sõitis juhtmevaba energia jõul.<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>
 
===1974–1999===
* '''1974–1999 ''' 1980-ndatel tehti mikrolainete energia edastamisega palju katseid [[Jaapan]]is. Hiroshi Matsumoto Kyoto Ülikoolist viis läbi katse, mis näitas mikrolainete energia edastamist läbi ionosfääri.<ref>A. Tomar and S. Gupta, "Wireless power Transmission: Applications and Components," International Journal of Engineering Research and Technology, ESRSA, vol. 1, no. 5, 2012.</ref> Avastati ja võeti kasutusele [[raadiosagedus]]tuvastus ehk [[RFID]] (''ingl. '''Radio Frequency Indentification'''''). Goldstone Deep Space Communications katsetas meetodeid RFID-märgiste toitmiseks kasutades elektrodünaamilist induktsiooni. 1990-ndate alguses ilmusid esimesed elektrilised hambaharjad Brauni poolt, mis töötasid magnetilisel induktsioonil.<ref>http://www.academia.edu/2329757/Wireless_Charger_for_low_power_devices_using_inductive_coupling, Wireless Charger for Low Power Devices using Inductive Coupling, Tahsin, N. M. etc., April 2012</ref>
 
===2008–2013===
* '''2008–2013''' [[Massachusettsi Tehnoloogiainstituut|Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi]] teadlased töötasid välja raadiotehnoloogia WiTricity, mis põhineb väga madala [[Sagedus|sagedusega]] elektromagnetlainete resonantsil. 2008. aastal loodiasutati [[Wireless Power Consortium]] (WPC) eesmärgiga luua universaalne laadija, erinevatemida tootjatesaaks jakasutada kaubamärkideeri seadmetele.tootjate Samaseadmetega. eesmärgiSamal nimeleesmärgil oli loodud 2012. Aastalaastal Power Matters Allianse (PMA), mis ühines 2015. aastal Alliance for Wireless Poweriga AirFuel AlliansiksAlliance'iks. WPC töötas välja aku laadimise Qi standardi, mis toetab nii induktiivset kui ka resonantset laadimistehnoloogiat. AirFuel Alliansi PMA standartstandard on Qi standartistandardi suurimakssuurim konkurendikskonkurent ning töötab vastastikuse induktsiooni põhimõttel.
 
Üks esimesi seadmeid igapäevaelusolmeseadmeid, 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: [[magnetiline induktsioon]], [[magnetiline resonants]] ningja [[mikrolained|mikrolainete]] [[kiirgus]]. Mikrolainete kiirgus võib mõjuda nii lähedal kui ka kaugel olevatele objektidele, magnetiline induktsioon ja [[resonants]] -aga lähedal olevatele objektidele.
 
 
 
 
{| class="wikitable"
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]].
 
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 noelnõel 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.
 
Elektrivool võib tekkida ka siis, kui muudetakse magnetvälja tugevust, liigutades magnetit poolile kasugemalekaugemale-lähemale, sisse/väjavälja lülitades magneti pooli, või pöörates pooli magneti suhtes.
 
Magnetilist induktsiooni abil saadsaab edasta voolu ühest seadmest teise kasutades järgmist skeemi:
 
# Saatjasaatja poolis tekitakse [[Vahelduvvool|vahelduvvooluga]] magnetväli;
# Muudetaksemuudetakse magnetvälja vajalikul viisil;
# Magnetväljamagnetvälja muutmisel tekib vastuvõtja poolis elektrivool;
# Seadeseade laeb;.
 
Voolu edastamiseks peavad saatja ja vastuvõtja poolid peavad olemaasuma lähestikku.
 
=== 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 –induktsiooniinduktsiooni põhimõttel töötab enimlevinudlevinuim 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 enerigatenergiat 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 ===
[[Pilt:Wireless Charging Pad 2018.jpg|pisi| ]]
Kasaaegsed mobiilseadmeteMobiilseadmete tootjad töötavad kahe peamise standardiga, mis olid välja töötatud AirFuel ja Wireless Power Consortiumi liidu poolt.
 
Wireless Power Consortiumi (WPC) liit, mis hõlmab selliseid tuntud ettevõtteid nagu [[HTC]], [[Huawei]], [[LG Electronics]], [[Motorola Mobility]], [[Nokia (ettevõte)|Nokia]], [[Samsung]], [[Sony]] ja umbes sada muud organisatsiooni, töötas välja aku laadimise '''Qi''' standardi (hääldatakse /tʃiː/ ''CHEE''). AntudSee standard, nagu eelnevalt mainitud, toetab nii induktiivset kui ka resonantssetresonantset laadimistehnoloogiat: induktiivsel laadimisel saab energia läbida saatja ja vastuvõtja mähist kaugusel < 7mm7 mm, resonantslaadimine ei vaja hoolikat häälestamist ja laadijad suudavad seadet tuvastada ja laadida > 40mm40 mm kaugusel. Qi laadijad kasutavad kas induktiiv- või resonantsirežiimi sõltuvalt saatja ja vastuvõtja poolide vahelisest kaugusest.
 
Esmakordsel kasutuselevõtul oli Qi laadimine väikese võimsusega ehk caligikaudu 5W5 W. Esimesed nutitelefonid, mis kasutavad Qi laadimist, võeti kasutusele 2011. aastal. 2015. aastal suurenes Qi võimsus 15W-le15 vatile, mis võimaldab kiiret laadimist.
 
=== PMA ===
Qi tõsiseks konkurendiks on AirFuelAirFueli liidu poolt, mis hõlmab [[P&G]], [[Powermate]]'i, [[AT&T]], [[Google]]'i, [[Starbucks]]'i, [[BlackBerry]]'i, [[ZTE]], [[Samsung]]i ja teisi, välja toodetud PMA standard. PMA standard töötab vastastikuse induktsiooni põhimõttel. Põhiline erinevus võrreldes Qi standardiga on sagedus: Qi töötab 100–205 100-205kHzkHz, PMA 277-357kHz277–357 kHz.
 
=== Rezence (A4WP) ===
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-nivatini, mis võib olla piisav isegi sülearvuti jaoks.
 
Vaatamata sellele, et antudsee standard ja kasutusele võetudkasutuselevõetud meetod on paljutõotav, Rezence ei saa Rezence veel suure eduga kiidelda. Tehnoloogiat toetavad [[Qualcomm]], LG, [[Intel]], HTC ja teised, kuid Rezence pole siiani jõudnud turule.
 
== Vaata ka ==
109 617

muudatust