Đề tài nhập môn Tìm hiểu về công nghệ sạc không dây

Header Page of 113 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN ĐỀ TÀI NHẬP MÔN: TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Việt Sơn Sinh viên thực hiện: Trần Văn Bắc Nguyễn Trung Đức MSSV: 20121269 MSSV: 20121567 Hà Nội 12/2013 Footer Page of 113 Lớp: TĐH 03 - K57 Lớp: TĐH 04 – K57 Header Page of 113 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, đường xây dựng Đất nước quốc gia giới móng vững kinh tế để đưa đất nước ngày phát triển phải từ công nghiệp hoá, đại hoá mà “Tự Động Hoá” lại khâu quan trọng định hầu hết thành công trình công nghiệp hoá, đại hoá Gần nói đến tự động hoá nói đến dây truyền máy móc, thiết bị tự động,…Tự động hoá làm nâng cao xuất lao động, tăng chất lượng sản phẩm, tạo nhiều loại hàng hoá chất lượng cao thời gian ngắn đáp ứng hầu hết nhu cầu người tiêu dùng, góp phần giải phóng sức lao động người… Đặc biệt ngành công nghiệp đòi hỏi kỹ thuật cao, độ xác lớn lĩnh vực mà người thực được…thì máy móc hay nói cách khác tự động hoá yếu tố quan trọng cho thành công công việc Nói ta phủ nhận vai trò người lĩnh vực mà trái lại người lại nhân tố định thành công trình tự động hoá người tạo dây truyền máy móc vận hành chúng Cái đáng nói vận hành sao, công việc kỹ sư, cử nhân điều khiển, sinh viên viện điện, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội em vô tự hào nhận thấy trách nhiệm phải học tập thật tốt để không phụ lòng thầy cô, cha mẹ bạn bè Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Ts Nguyễn Việt Sơn hướng dẫn bảo tận tình cho chúng em hoàn thành báo cáo Em gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô môn Điều khiển tự động tạo điều kiện giúp đỡ chúng em trình thực báo cáo Hà Nội ,ngày 30 tháng 12 năm 2013 Sinh viên Trần Văn Bắc Nguyễn Trung Đức Footer Page of 113 Header Page of 113 MỤC LỤC Lời nói đầu:………………………………………………………………………… CHƯƠNG I : TỔNG QUAN CHƯƠNG II: TÌM HIỂU VỀ CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG NGHỆ SẠC PIN KHÔNG DÂY CHƯƠNG III : ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA SẠC KHÔNG DÂY………… … 10 CHƯƠNG IV : ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ SẠC PIN KHÔNG DÂY 12 CHƯƠNG V : KẾT LUẬN……………………………………………………….14 Footer Page of 113 Header Page of 113 CHƯƠNG I TỔNG QUAN I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI : Sự phổ biến ngày tăng người tiêu dùng pin thiết bị điện tử máy nghe nhạc di động, điện thoại thông minh máy tính bảng dẫn đến loạt lượng thiết bị, tức kết nối trực tiếp dây , khoảng thời gian nhanh chóng quan tâm để làm cho linh hoạt sử dụng Sạc cảm ứng phương pháp truyền điện không dây Một hệ thống nguồn phát điện đặt gần lưu trữ điện hệ thống điện truyền tải Một trường điện từ tạo hai đối tượng lượng chuyển sang hệ thống khác Sạc cảm ứng cách để truyền lượng từ hệ thống sang hệ thống phụ truyền điện từ lưới điện đến biến địa phương Nó áp dụng nhiều loại hệ thống từ thiết bị cầm tay nhỏ để tảng robot xe điện Trong tìm hiểu này, nguyên lý hoạt động, thuận lợi, khó khăn hạn chế sạc không dây sử dụng cho thiết bị điện tử thảo luận Những tiến quy nạp sạc cho giao thông vận tải xem xét tìm hiểu Footer Page of 113 Header Page of 113 II MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ TÌM HIỂU : Mục tiêu: - Giải vấn đề thiếu hụt pin sạc cung cấp cho nhiều thiết bị với nhiều vị trí - Dễ dàng sạc thiết bị từ nhà sản xuất khác nhau, mong đợi không dây thiết bị gia dụng tương lai gần - Áp dụng công nghệ sạc pin không dây cho xe điện với tốc độ cao sạc từ chỗ đậu xe Các công ty toàn cầu cạnh tranh để phát triển công nghệ điện không dây 2.Nhiệm vụ: Chúng ta cần tìm hiểu nguyên lý hoạt động công nghệ xạc pin không dây ứng dụng công nghệ vào thực tiễn CHƯƠNG II TÌM HIỂU VỀ CẤU TẠO,NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG NGHỆ SẠC PIN KHÔNG DÂY Sạc không dây mô tả xác "sạc cảm ứng" sử dụng cảm ứng từ Lời giải thích ngắn gọn dùng từ trường để truyền tải lượng, dòng điện từ ổ cắm điện tường di chuyển qua dây dẫn sạc không dây, tạo từ trường Từ trường tạo dòng điện cuộn dây bên thiết bị Cuộn dây kết nối với pin mấu nối pin đòi hỏi thiết bị phải có phần cứng thích hợp để hỗ trợ sạc không dây, thiết bị mà cuộn dây thích hợp sạc không dây Footer Page of 113 Header Page of 113 I CÁC PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN TẢI ĐIỆN KHÔNG DÂY: Công nghệ truyền tải điện không dây phân thành: điện cảm ứng, xạ điện từ, cộng hưởng từ sóng điện từ Trong nhà sản xuất điện thoại thông minh áp dụng điện công nghệ cảm ứng (giới hạn đến khoảng cách truyền dẫn), tin công nghệ cộng hưởng từ trở nên ngày phổ biến ưu điểm mà mạng lại Có nhiều phương pháp truyền tải điện không dây như: Phương pháp Tính Chi tiết - Khoảng cách: vài mm Khớp - Tần số: 125kHz, 13.56MHz nối quy - Truyền tải điện: vài watt nạp - Giai đoạn phát triển: Hoàn điện từ thành - Tiêu chuẩn: Tiêu chuẩn WPC - Sử dụng: điện thoại thông minh, máy tính bảng - Giá thành: Thấp - Hạn chế: Khoảng cách truyền ngắn - Cảm ứng điện từ dùng để từ trường mà tạo dòng Một bảng sạc cho phép cuộn dây tạo từ trường để nạp Sau đó, cuộn dây thứ hai thiết bị cảm ứng sạc pin cho - Hiệu truyền tải điện 90% công nghệ không coi có hại cho người Tuy nhiên, khoảng cách truyền dẫn ngắn - Hiện tiêu chuẩn hóa áp dụng cho smatphone hay máy tính bảng - Khoảng cách: ~ 10m Bức xạ - Tần số: 125kHz điện từ - Truyền tải điện: Lên đến 100 MW - Giai đoạn phát triển: Đang phát triển - Tiêu chuẩn: N / A - Sử dụng RFID, cảm biến nhỏ - Hạn chế: Có hại người - Căn vào xạ điện từ, công nghệ truyền tải lên đến 10m, hiệu tính chất đa hướng Nâng cao sản lượng để bù đắp thiếu sót gây hại cho thể người - Như vậy, thích hợp cho ứng dụng mạng cảm biến không dây (WSN) cảm biến (USN) tiêu thụ mức lượng thấp Footer Page of 113 Header Page of 113 Khớp nối cộng hưởng từ Sóng cực ngắn - Khoảng cách: Một vài mét - Tần số: 10MHz - Giai đoạn phát triển: Được phát triển - Giá: Giá hợp lý - Hạn chế: Kích thước cuộn dây cần phải giảm - Công nghệ cho phép cuộn dây phát từ trường với tần số cộng hưởng sau truyền lượng cho cuộn dây nhận với tần số cộng hưởng - Công suất truyền với trở ngại máy phát máy thu Không giống xạ điện từ, không coi có hại cho thể người - Công nghệ phát triển Marin Soliacic MIT vào năm 2007 chọn tương lai công nghệ hàng đầu MIT Mặc dù nỗ lực để thương mại hóa công nghệ này, xem hiệu so với phiên khác công nghệ truyền dẫn khó khăn để thực quy mô nhỏ Tuy nhiên, tiến mặt kỹ thuật sẵn sàng cho việc thương mại hóa - Hiệu khoảng 50% độ cao 2m, cài đặt phòng cá nhân, thiết bị di động sạc liên tục - Khoảng cách lên đến 100 km -Tần số: vài GHz (5.8GHz) - Truyền tải điện: công suất cao - Giai đoạn phát triển: phát triển - Tiêu chuẩn: N / A - Sử dụng: hàng không vũ trụ - Công nghệ sử dụng sóng cực ngắn để gửi tín hiệu thông qua ăng-ten khoảng cách dài - Một nghiên cứu tiến hành năm 1960 NASA cho vệ tinh lượng mặt trời (SPS) dự án truyền tải điện lượng mặt trời đến trái đất - Nó đòi hỏi ăng-ten khổng lồ, lượng hấp thụ không Footer Page of 113 Header Page of 113 - Hạn chế: có hại khí bị cản trở môi trường người Năng lượng tạo lớn nên có hại cho người Và sạc pin không dây số Hiện nhà sản xuất sạc không dây giới sử dụng phương pháp phổ biến khớp nối quy nạp điện từ khớp nối từ cộng hưởng ưu điểm II CẤU TẠO: Một sạc không dây gồm có: Nguồn điện, truyền tải điện, cặp truyền - nhận (gồm nguồn phát nguồn nhận ) Quan trọng sạc không dây cặp truyền – nhận - Phía phát: Gồm bảng mạch điện tử đấu với nhiều vòng dây - Phía thu: Cấu tạo giống phía phát có chức ngược lại cấu tạo nhỏ gọn Bộ phận thu ( phía thu ) Bộ phận phát ( phía phát ) Footer Page of 113 Header Page of 113 Sơ đồ sạc không dây: Sơ đồ khối sạc không dây phương pháp cộng hưởng tần số Sơ đồ sạc không dây cho ô tô điện Trong tìm hiểu lần tìm hiểu kĩ công nghệ cộng hưởng từ công nghệ tương lai áp dụng cho hầu hết loại sạc không dây cho thiết bị Footer Page of 113 Header Page 10 of 113 III NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG: Nguyên lý hoạt động chung sạc không dây dựa vào hai phận phát thu: - Phía phát (bộ sạc): Điện từ nguồn điện lưới đưa vào mạch điện, điều chỉnh cho có công suất, dòng điện tần số phù hợp với tiêu chuẩn (Qi, A4WP, Wipower, với công nghệ chủ yếu theo tiêu chuẩn Qi ) mức công suất phát phù hợp với thiết bị thu Dòng điện sau điều chỉnh chạy vào cuộn dây - thành phần để tạo từ trường cho sạc - Phía thu (thiết bị sạc): Thực trình ngược lại so với phát, từ trường nhận từ phát thông qua cuộn dây thu mạch điện xử lý chuyển đổi lại thành điện để sạc pin cho thiết bị sạc Các công nghệ sạc không dây cảm ứng từ tần số vô tuyến Phía phát Nguồn cấp Môi trường Phía thu 10 Footer Page 10 of 113 Header Page 11 of 113 Ví dụ: Thông số kỹ thuật sạc cho điện thoại - Mẫu: HKW00550-WA - Đầu vào: 5V/2000mA - Đầu ra: 5V/1000mA - Hiệu ≥70% - Kích thước: 118×61×11mm Một sạc không dây tiêu chuẩn Qi CHƯƠNG III ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM 1.1 Ưu điểm: Sạc cảm ứng có nhiều lợi ích Một lợi ích không dây Không có giới hạn số lượng thiết bị xạc lần Do đó, thiết bị xạc lúc Sạc cảm ứng có nguy thấp bị điện giật so sánh với sạc dẫn , dây dẫn tiếp xúc - Người dùng không cần lo ngại cố điện (như chập mạch) ảnh hưởng đến thiết bị điện tử - Công nghệ truyền tải điện không dây giải vấn đề thiếu hụt pin cho thiết bị di động điện thoại thông minh máy tính xách tay Pin sạc tự động cách sử dụng miếng đệm phí không dây - Sạc có khả trở thành cho thiết bị di động từ nhà sản xuất khác thông qua không dây sạc miếng không gian công cộng quán cà phê, sân bay, taxi, văn phòng, nhà hàng 11 Footer Page 11 of 113 Header Page 12 of 113 - Công nghệ truyền tải điện không dây cho phép việc sử dụng thiết bị gia dụng không dây máy hút bụi quạt điện sử dụng hiệu không gian với việc loại bỏ mạng lưới phức tạp loại cáp - Trong sạc xe điện nhà tốn thời gian, thời gian sạc rút ngắn cách áp dụng công nghệ để xe điện cho tốc độ cao sạc không dây sạc từ chỗ đậu xe 1.2 Hạn chế: - Những nhược điểm sạc cảm ứng nhiệt điện tiêu thụ Do có nhiều cuộn dây điện trở cuộn dây lớn nên sạc không dây thường toả nhiều nhiệt Quá trình có khả tạo nhiệt lớn cho thấy lượng điện bị trình sạc - Phải nhiều lượng để xạc thiết bị bình thường so với sạc trực tiếp với nguồn điện Điều sức mạnh bị điện trường sử dụng để kết nối cuộn dây - Sạc cảm ứng đòi hỏi thiết bị điện tử ổ đĩa cuộn dây , tăng phức tạp chi phí sản xuất Sử dụng thiết bị chuyển mạch tần số cao điện tử gây nhiễu gần thiết bị - Hiệu không cao, so với sạc bình thường sạc không dây phải nhiều thời gian để sạc hiệu sạc không cao - Hệ thống không làm việc thiệt hại tăng lên có vật kim loại kết nối từ tính Bức xạ từ có hại cho sức khỏe người sử dụng Tại tần số quan tâm hệ thống IPT tối đa 2,6 UT phép tiếp xúc với thể Đây giới hạn tiếp xúc trung bình mô tả Bảo vệ xạ Úc Cơ quan An toàn hạt nhân ( ARPANSA ) Tuy nhiên, phương pháp tiếp cận giảm tổn thất chuyển giao thông qua việc sử dụng cuộn dây siêu mỏng, tần số cao , thiết bị điện tử tối ưu hóa ổ đĩa dẫn đến sạc thu hiệu nhỏ gọn , tạo điều kiện hội nhập họ vào thiết bị di động pin với thay đổi tối thiểu cần thiết 12 Footer Page 12 of 113 Header Page 13 of 113 CHƯƠNG IV ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ SẠC PIN KHÔNG DÂY Các ứng dụng cộng nghệ sạc pin không dây phổ biến số thiết bị tiêu dùng xe điện, điện thoại di động, máy tính, vv thử nghiệm thiết bị y tế cấy ghép yêu cầu điện bên (thậm chí định kỳ liên tục), cho thiết bị vệ sinh điện, chẳng hạn bàn chải đánh cạo râu , mà thường sử dụng gần chí nước Bên cạnh ngành giao thông vận tải nguồn tiêu dùng lớn nhiên liệu hóa thạch toàn giới, lượng khí thải gây ô nhiễm tiêu thụ chủ yếu ngành giao thông vận tải gây Hiện nước làm cách để giảm nhu cầu nhiên liệu hóa thạch cắt giảm khí thải môi trường Trước tình hình đó, phát triển xe điện toàn giới thập kỷ qua nước ý bắt đầu phát triển Xạc pin cho điện thoại 13 Footer Page 13 of 113 Header Page 14 of 113 Bàn chải đánh Các thiết bị gia đình Sạc điện cho ô tô 14 Footer Page 14 of 113 Header Page 15 of 113 CHƯƠNG IV KẾT LUẬN Mặc dù công nghệ sạc không dây nhiều điểm cần khắc phục để trở nên phổ biến ứng dụng cho hầu hết thiết bị điện Tuy nhiên công nghệ mới, có ứng dụng thực tiễn cao Mặt khác công nghệ sạc không dây nghiên cứu phát triển với nhiều sản phẩm thị trường, đặc biệt smatphone máy tính bảng Hóa thạch sẵn có ngày cạn kiệt hạn chế dùng chúng toàn giới, thiết bị sạc bị hỏng vứt năm ngày nhiều, điều thúc đẩy xe điện, thiết bị điện tử phát triển không ngừng Công nghệ Việt Nam chắc tương lai không xa làm chủ công nghệ Với vai trò sinh viên tự động hoá, việc nghiên cứu công nghệ cần thiết phục vụ cho công việc sau Em xin chân thành cảm ơn Thầy TS Nguyễn Việt Sơn giao cho nhóm em đề tài thật bổ ích, thầy tình giúp đỡ, hướng dẫn chúng em trình làm đề tài Do kiến thức tìm hiểu nên vấp phải nhiều thiếu sót, từ ngữ khoa học chưa thật xác nên báo cáo mắc phải sai sót mong thầy thông cảm Hà nội, ngày 25 tháng 12 năm 2013 Sinh viên Trần Văn Bắc Nguyễn Trung Đức 15 Footer Page 15 of 113  ... lý hoạt động công nghệ xạc pin không dây ứng dụng công nghệ vào thực tiễn CHƯƠNG II TÌM HIỂU VỀ CẤU TẠO,NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG NGHỆ SẠC PIN KHÔNG DÂY Sạc không dây mô tả xác "sạc cảm ứng"... khối sạc không dây phương pháp cộng hưởng tần số Sơ đồ sạc không dây cho ô tô điện Trong tìm hiểu lần tìm hiểu kĩ công nghệ cộng hưởng từ công nghệ tương lai áp dụng cho hầu hết loại sạc không dây. .. II: TÌM HIỂU VỀ CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG NGHỆ SẠC PIN KHÔNG DÂY CHƯƠNG III : ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA SẠC KHÔNG DÂY………… … 10 CHƯƠNG IV : ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ SẠC PIN KHÔNG DÂY