Juhtmevaba toitega täitur: erinevus redaktsioonide vahel

[[Ioonpolümeer-metallkomposiit|Ioonpolümeer-metall komposiit]] (IPMK) [[täitur]] on[[elektroaktiivne polümeer | elektroaktiivsete polümeeride]] (EAP) alaliik, mis võimaldab projekteerida uut tüüpi [[robot]]eid, mis suudavad imiteerida [[Bioloogia|bioloogilisi]] [[eluvorm|eluvorme]]e tänu pehmele [[Struktuur|struktuurilestruktuur]]ile ja väiksele [[energiatarve|energiatarbele]]. Vaatamata sellele, et elektroaktiivsetel polümeeridel on suur potentsiaal [[tehislihas]]te arendamisel, on seda tüüpi täituritel probleemiks [[toitepinge]]. Näiteks [[robootika]]s võib kujuneda [[patarei]] kaalust kriitiline tegur [[robot|roboti]]i korralikuks toimimiseks. Üks lahendus on projekteerida juhtmevaba toite ülekanne IPMK-täituri ja [[kontroller|kontrolleri]]i vahel, milleks saab kasutada spetsiaalset [[planaarantenn]]i IPMK-täituri pinnal toite vastuvõtmiseks <ref name="Microwave" />.

Juhtmevaba toite ülekanne on paljulubav tehnoloogiline lahendus, kui vajatakse pikaajalist toidet juhtmevabale [[seade|seadmele]]. Toite ülekandmiseks on olemas mitu võimalust, näiteks[[Elektromagnetiline kiirgus| elektromagnetililisel kiirgusel]] või[[Elektromagnetiline induktsioon| elektromagnetilisel induktsioonil]] põhinev toite ülekanne. Elektromagnetiline kiirgus on suurema [[kasutegur|kasuteguriga]]iga kui elektromagnetilisel induktsioonil põhinev toite ülekanne, kuna see võimaldab [[energia|energiat]]t kanda üle pikemate vahemaade korral ning lisaks saab [[vastuvõtja]] projekteerida väiksema ja kergema. Näiteks miniatuurne 0,2 g kaaluv vastuvõtja suudab tekitada piisavalt energiat ühe IPMK-täituri juhtimiseks<ref name="Microwave" />.

Elektromagnetilise kiirguse kasutamisel toite ülekandmisel on peamiseks komponendiks [[alaldav antenn]], mis on kombinatsioon alaldavast [[vooluring]]ist ja [[antenn]]ist. Toite ülekandmiseks IPMK-täiturile paigutatakse [[Planaarantenn|planaarantennidplanaarantenn]]id IPMK-[[elektrood|elektroodile]]ile nii, et nad käituksid kui alaldav antenn.

Lihtne alaldava antenni [[Masinaelement|element]] koosneb [[dipool]]antennist koos [[raadiosagedus|raadiosagedusliku]]liku [[diood|dioodiga]]iga ([[RF diood]]), mis on ühendatud üle dipooli elementide. Diood alaldab [[Vahelduvpinge|vahelduvpingetvahelduvpinge]]t, mis indutseeritakse antennis [[elektromagnetlaine]]te poolt, et toota [[Alalispinge|alalispingetalalispinge]]t<ref name="Thcmb" />.

Üksiku dioodiga alaldavat vooluringi saab muuta veelgi tõhusamaks kasutades [[pingekordisti]]t. Sel juhul laetakse sisendiga kondensaatoreid ning lülitatakse laengud ümber niiviisi, et ideaaljuhul saadakse kahekordse pingega väljund. Näiteks [[töösagedus|töösagedusel]]el 8–10 &nbsp;GHz ja 37 &nbsp;mW [[toiteallikas|toiteallikaga]], on pingekordistiga [[elektriahel|elektriahelas]]as väljund 0,65 V, mis on 60% kõrgem kui üksiku dioodiga ahelas, kus on väljund sama sisendi korral 0,4 V<ref name="PZuRYMicrowave" /><ref name="MicrowavePZuRY" />.

Üks unikaalseid lisavõimalusi, mis kaasneb toite ülekandmisel elektromagnetilise kiirgusega, on võimalus juhtida rohkem kui ühte IPMK-täiturit. Selleks kasutatakse mitut alaldavat antenni, mida kiiritatakse vastavate elektromagnetiliste [[Signaal (tehnika)|signaalidega]]. Alaldavad antennid peavad olema projekteeritud vastavalt, et nad sobituksid signaaliallika välja saadetavate sagedustega . Kui alaldavad antennid oleksid projekteeritud ja valmistatud ideaalselt, peaks tulemus olema selline, et kindlat [[sagedus|sagedust]]t vastuvõttev IPMK-täitur reageerib ainult ühele kindlale sagedusele ning kui kiiritatakse mitme erineva sagedusega vaheldumisi, reageerivad mõlemad IPMK-täiturid. Kui mõlema IPMK-täituri kiiritamine lõpetatakse, hajutatakse energia, mille olid kogunud kondensaatorid ja täiturid, mistõttu täiturid taastavad algupärase kuju<ref name="Microwave" />.

Paraku kindlalt sagedust vastuvõtvate alaldavate antennide projekteerimisel on teiste sageduste isoleerimine väga keeruline nende antennide iseäraliku [[tootmisprotsess|tootmisprotsessi]]i tõttu. Levinud probleem on, kui näiteks kasutatakse 8,3 &nbsp;GHz ja 9 &nbsp;GHz elektromagnetlaineid, siis pärast 8,3 &nbsp;GHz lainega kiiritamise lõpetamist indutseeritakse 8,3 &nbsp;GHz vastuvõtjas pinget edasi, kuigi kiiritatakse vaid 9 &nbsp;GHz lainega<ref name="Microwave" />.

Juhtides IPMK-täiturit 9 &nbsp;GHz [[mikrolaine|mikrolainega]]ga, on teoreetiliselt olemas mitmeid võimalike segajaid. Üheks võimalikuks segajaks võiksid osutuda [[satelliit|satelliidid]], mille ülekande [[sagedusvahemik]] on 9–12 &nbsp;GHz, kuid kuna satelliidi signaal on piisavalt nõrk, võib seda segajat eirata. Teist võimalikku segajat, milleks on [[mobiilside|mobiilsides]]s kasutatavad lained, saab samuti eirata, kuna sel juhul on tegemist erineva sagedusega lainetega (850 ja 1900 &nbsp;MHz)<ref name="oxYOJ" /><ref name="EpW6D" />.

Juhtmevabalt saab IPMK-täiturile toidet üle kanda kasutades induktiivset laadimist, mis on[[Elektromagnetväli| elektromagnetilise välja]] kasutamine energia ülekandmiseks. [[Induktiivtoide|Induktiivtoite]] korral saadetakse energia [[induktiivsidestus|induktiivsidestamisega]] IPMK-täiturile. Niisugune juhtmevaba energia ülekandmisskeem koosneb kolmest põhilisest komponendist, milleks on [[energiaallikas]], mille energiat soovitakse juhtmevabalt üle kanda; [[resonantssidestussüsteem]], mis koosneb magnetiliselt sidestatud [[pool]]idest, mille eesmärk on toiteallika energiat kanda juhtmevabalt edasi vastuvõtjale ja [[toitesüsteem]], mille eesmärk on muundada [[raadiosagedus]]el vastuvõetud signaal [[madalsagedus|madalsageduslikuks]]likuks [[Ristküliksignaal|ristküliksignaaliksristküliksignaal]]iks, et toita IPMK-täiturit. Toitesüsteem ehitatakse IPMK-täituri pinnale<ref name="Induktiiv" />.

[[FilePilt:Wireless power 2.jpg|Juhtmevaba toide]]

Toitesüsteemi eesmärk on muundada [[vahelduvvool]] [[Alalisvool|alalisvooluksalalisvool]]uks. Lisaks koosneb toitesüsteem [[Ostsillaator|ostsillaatoristostsillaator]]ist, mille eesmärk on tekitada ristküliksignaali, ning[[H-sild| H-sillast]], mis on vajalik IPMK-täituri juhtimiseks ja signaali [[Puhverdamine|puhverdamiseks]]. Ostsillaator ja H-sild saavad toite [[pingeregulaator|pingeregulaatorist]]ist<ref name="Induktiiv" />.

* IPMK elektroodi [[elektrijuhtivus]] on tugevas sõltuvuses vastuvõetud pinge [[amplituud|amplituudist]]ist.