Drahtlose Energieübertragung für smarte Brillen

Drahtlose Energieübertragung (WPT) ist eine Möglichkeit, Geräte ohne Kabel aufzuladen. Diese Technologie wird immer wichtiger, da die Nachfrage nach tragbaren und tragbaren Gadgets wächst. Smarte Brillen zum Beispiel kombinieren mobile Technologie, künstliche Intelligenz und Augmented Reality. Diese Brillen können Anrufe annehmen, Benachrichtigungen anzeigen, Karten bereitstellen, Texte übersetzen und sogar Spiele spielen. All diese Funktionen benötigen Energie, die normalerweise aus Batterien kommt. Traditionell wird das Laden dieser Batterien mit Kabeln oder speziellen Hüllen durchgeführt, aber die Leute wollen mehr Freiheit.

#Die Herausforderung beim Laden von Smart Brillen

Das Laden von smarten Brillen kann knifflig sein. Die Nutzer bevorzugen die Möglichkeit, ihre Geräte ohne Kabel aufzuladen. Eine Lösung ist, die Brille auf ein Ladepad zu legen, auf dem eine Sendespule platziert ist. Die Brille würde dann eine Empfangsspule enthalten, die drahtloses Laden ermöglicht. Allerdings sind diese Brillen kompakt, was wenig Platz für die Empfangsspule lässt. Ein effektiver Standort für diese Spule ist im Bügel der Brille, der nur etwa 85 mm mal 20 mm gross ist.

Wenn ein Nutzer die smarten Brillen auf das Ladegerät legt, sind sie möglicherweise nicht immer perfekt mit dem Ladegerät ausgerichtet, was das Laden weniger effizient machen kann. Dies ist besonders wichtig, da der Winkel, in dem sich der Empfänger befindet, beeinflussen kann, wie gut er lädt.

#Wie drahtlose Energieübertragung funktioniert

WPT funktioniert im Allgemeinen durch die Verwendung von Magnetfeldern. Eine Sendespule erzeugt ein Magnetfeld, das eine Empfangsspule aufnimmt, um Energie zu übertragen. Wenn die Spulen perfekt ausgerichtet sind, ist das Laden effizient. Wenn sich der Empfänger jedoch in einem Winkel oder in einem Abstand vom Sender befindet, kann die Energieübertragung erheblich sinken.

Dieses Problem wird besonders deutlich, wenn magnetische Resonanz-WPT-Systeme verwendet werden, die auf Spulen angewiesen sind, die direkt gegenüberstehen. Wenn sich der Empfänger bewegt, verringert sich die Menge an Energie, die er empfangen kann. Wenn unterschiedlich grosse Spulen verwendet werden, tritt dasselbe Problem auf.

#Das Schmetterlingsspulen-Design

Um die Effizienz der WPT zu verbessern, wird ein spezielles Spulendesign namens Schmetterlingsspule verwendet. Dieses Design hilft, ein starkes Magnetfeld zu erzeugen, das den Empfänger besser erreicht, auch wenn er nicht perfekt ausgerichtet ist. Durch die Veränderung der Form des Magnetfelds wird es einfacher, Energie über grössere Entfernungen zu übertragen und weniger Ausrichtung zwischen Sender und Empfänger zu benötigen.

Die Schmetterlingsspule besteht aus Kupferdrähten, die in entgegengesetzten Richtungen gewickelt sind, wodurch ein Magnetfeld erzeugt wird, das in bestimmten Richtungen besser durchdringt. Das hilft, den Empfänger an der besten Stelle zu halten, um Energie zu empfangen.

#Einrichtung des WPT-Systems

In einem typischen WPT-System wird der Sender horizontal und der Empfänger vertikal positioniert. Beide Spulen, die aus dünnem Kupferdraht bestehen, sind auf gedruckten Leiterplatten platziert. Der Sender erzeugt Magnetfelder, und der Empfänger nimmt diese auf, um sie in Elektrizität umzuwandeln, die die Brille auflädt.

Um die Effizienz zu maximieren, werden Anpassungsnetzwerke hinzugefügt, um sicherzustellen, dass sowohl der Sender als auch der Empfänger gut zusammenarbeiten. Diese Netzwerke helfen, wie Energie gesendet und empfangen wird, zu optimieren.

#Experimentelle Studien und Ergebnisse

Um zu sehen, wie gut das WPT-System funktioniert, werden verschiedene Tests durchgeführt. Der Abstand zwischen Sender und Empfänger sowie irgendwelche Winkel oder Fehlstellungen werden gemessen, um zu verstehen, wie diese Faktoren die Effizienz der Energieübertragung beeinflussen.

Experimente haben gezeigt, dass mit zunehmendem Abstand zwischen den beiden Spulen die Effizienz der Energieübertragung abnimmt. Zum Beispiel, wenn der Empfänger nur 4 mm vom Sender entfernt ist, kann eine Effizienz von etwa 60 % erreicht werden. Wenn der Abstand jedoch auf 10 mm wächst, sinkt die Effizienz auf nur etwa 20 %.

Darüber hinaus berücksichtigen Tests auch, wie sich das Drehen des Empfängers auf seine Fähigkeit auswirkt, Energie zu empfangen. Wenn der Empfänger in bestimmten Winkeln gedreht wird, bleibt die Effizienz bis zu einem gewissen Punkt hoch, fällt dann aber ab. Das zeigt, dass während einige Fehlstellungen akzeptabel sind, zu viel zu einem erheblichen Rückgang der Effizienz führen wird.

#Fazit und zukünftige Anwendungen

Das WPT-System, das ein Schmetterlingsspulendesign verwendet, zeigt grosses Potenzial für das Laden von smarten Brillen und anderen kompakten Geräten. Mit der Fähigkeit, die Effizienz auch bei nicht perfekt ausgerichtetem Empfänger aufrechtzuerhalten, kann diese Technologie den Komfort bieten, den die Nutzer suchen.

Da immer mehr tragbare Geräte auf den Markt kommen, wird es entscheidend sein, eine zuverlässige Möglichkeit zu haben, sie drahtlos aufzuladen. Die Entwicklung dieses WPT-Systems könnte den Weg für weitere Anwendungen über smarte Brillen hinaus ebnen, einschliesslich Elektrofahrzeugen, implantierbaren medizinischen Geräten und sogar Robotersystemen.

Kurz gesagt, die Zukunft sieht vielversprechend aus für die drahtlose Ladetechnologie, da sie sich weiterentwickelt und den Bedürfnissen moderner Nutzer gerecht wird.