最新的无线充电解决方案采用了基于电磁感应原理的技术。当交流电通过发射机一侧的感应线圈时，就会产生振荡磁场。gydF4y2Ba
2022年头条文章-无线充电使移动机器人实现工业4.0gydF4y2Ba
Pramit Nandy和Vijay Bapu |gydF4y2Ba微芯科技有限公司gydF4y2Ba
到目前为止，制造业已经发展了200多年。工业4.0是第四次工业革命，专注于互联互通、自动化、机器学习和实时数据处理。随着各种制造业向工业4.0迈进，为了保持竞争力和降低制造成本，制造商正在增加设备，减少工人。gydF4y2Ba
制造业产业演进gydF4y2Ba
制造商们在他们的工厂(即亚马逊送货仓库、装配线)和仓库中投入了大量的先进移动机器人，以完成材料的建造、组装和运半岛app官网输的大部分工作。然而，这些移动机器人必须定期充电，这对工业工厂来说是一个越来越大的挑战。现在，无线充电领域已经有了一些改进，使这些机器人更加灵活，这提高了工厂的制造能力和效率gydF4y2Ba．通过对元件选择、线圈设计和电路板布局的正确组合，无线充电正在成为制造业的游戏规则改变者，并正在影响整个经济。gydF4y2Ba
无线充电原理gydF4y2Ba
最新的无线充电解决方案采用了基于电磁感应原理的技术。当交流电通过发射机一侧的感应线圈时，就会产生振荡磁场。当这个振荡磁场与接收侧的感应线圈耦合时，接收侧线圈就会产生交变电流(见图2)。gydF4y2Ba
通过感应式无线充电，在无线充电解决方案的接收器侧线圈中产生交流电。gydF4y2Ba
无线充电系统需要许多组件，包括发射机线圈、调谐电容器、线圈驱动器和接收线圈。其他组件包括二极管整流器，DC-DC转换器，发射器和接收器控制电路和算法，以及电池充电电路。gydF4y2Ba
在下面的示例中，电磁感应使无线充电系统能够将能量从安装在工厂车间的充电源板传输到安装在移动机器人上的接收板。gydF4y2Ba
工厂车间移动机器人的无线充电gydF4y2Ba
工厂车间无线充电的好处gydF4y2Ba
具有更高效率和成本优化组件的现代无线充电系统已被证明是工厂设置的游戏规则改变者，原因有很多。首先，它们以各种方式提高了生产率，降低了制造成本。它们可以通过机会充电(即利用空闲时间充电)实现连续操作，并减少投资，因为机器人可以用于不同的操作。它们还减少了人为干预，因为充电过程可以自动化，也减少了维护成本，因为可以省去连接器和电缆等，从而实现完全的非接触式解决方案。gydF4y2Ba
其次，这些充电系统增加了安全性和安全性。它们消除了由连接器和短路引起的火花的风险，因为它们内部的污染或潮湿。其他安全优势包括这些解决方案可以可靠地检测发射器和接收器线圈之间的金属碎片和其他异物。此外，充电器和机器人之间易于实现安全认证，以避免未经授权的访问，充电期间的数据传输可用于预测性维护，以防止停机。其他好处还包括，与有线充电系统相比，无线充电系统在工厂的维护和清洁要容易得多。这是完全自动化工厂的重要贡献，最大限度地减少人为干预，并通过防止COVID-19等传染病在工人之间传播，帮助创造一个更安全的环境)。gydF4y2Ba
克服无线充电实施的挑战gydF4y2Ba
考虑到其优势，工厂设置的无线充电技术有可能将制造业提升到一个新的水平，并解决困难的生产挑战。然而，无线充电也存在一些挑战。这些挑战包括与传统有线充电相比，需要相对较高的投资来实现无线充电基础设施，以及相对较低的效率，EMI担忧。如果发射器和接收器线圈之间有异物，也会出现过热的安全问题。BOM成本管理和部件选择尤为重要。gydF4y2Ba
在无线功率发射机中，大功率无线电力系统中开关电流的关键回路包括功率开关、谐振电容器和线圈。该回路涉及高电压、高电流和高开关频率。在这种大功率无线功率传输系统中，PCB布局、组件放置和路由会影响效率、EMI性能和散热，进而影响系统性能和可靠性。由于线圈中的制造变量，线圈参数变化也存在挑战。线圈与线圈之间的变化可能导致产品之间的变化，从而导致不一致的行为和不可靠的现场性能。gydF4y2Ba
虽然通用设备可用于构建无线充电解决方案，但它们的性能无法与固定功能替代品相提并论。解决方案的成本和效率也各不相同，这取决于组件的选择和电路板布局的决定。有很多方法可以优化当今的无线充电解决方案。gydF4y2Ba
构建优化的解决方案gydF4y2Ba
固定功能设备用于优化无线充电解决方案，使其能够解决在高功率水平下实现安全、可靠、高效无线电源的挑战。一个重要的步骤是优化解决方案的发射机和接收机电路，这些电路运行高度专门的通信、电源控制和异物检测(FOD)算法。这些算法是基于广泛的研发和多项授权专利。gydF4y2Ba
理想情况下，无线充电解决方案中的通信应该是带内的，消除了带外通信方案增加的系统成本。寻找大约100KHz范围内的电力传输频率。功率控制应使用PWM驱动发射机中的全桥逆变器的变频和变占空比控制来执行。在高功率水平，FOD变得至关重要。在这种方法中，电力传输被短暂地停止几微秒，线圈电压被测量使用解决方案的高外设和核心。当输出fet关闭时，可以通过计算线圈电压的斜率来检测是否存在异物。gydF4y2Ba
解决方案的所有组件，包括控制器、fet、调节器和线圈，都必须在系统预算范围内进行选择，其中可能需要包括高端金属触点，以确保在潮湿或有灰尘的环境下的可靠性。解决方案的效率取决于功率控制方案和优化线圈设计。Microchip的WP300解决方案就是一个例子，其设计在负载超过100瓦的情况下，效率超过90%。这个效率是测量从直流输入到发射机到接收机的调节直流输出。该解决方案可在12-36V DC输入电压下工作，并可调节到接收端相似的电压范围。gydF4y2Ba
基于WP300的参考解决方案中的PCB布局，组件放置和PCB堆叠已优化为最佳性能。PCB被设计成数字部分、模拟部分和功率部分是隔离的，因此噪声耦合最小化。gydF4y2Ba
除了降低开关频率外，在发射机中使用适当的控制方法和优化使用去耦电容器来降低开关噪声，也可以缓解EMI。去耦电容器降低了开关噪声耦合，但增加了损耗，从而导致热耗散增加和效率损失。这些权衡对于优化设计至关重要。gydF4y2Ba
线圈参数可在生产线上组装时进行校准。该解决方案的好处是，在产品测试期间，线圈校准数据被写入WP300TX IC。这将导致整个产品的一致运行和可靠的性能。最后，为了在发射器和接收器之间创建1:1的配对，可以在带内包括安全通信，以确保只有经过发射器身份验证的接收器设备才供电。图4包括300W发射控制器和300W接收控制器的框图，这些框图已经过优化以提供这些功能。gydF4y2Ba
300 w发射机gydF4y2Ba
300 w接收机gydF4y2Ba
为无线充电而优化的发射器和接收器电路框图。gydF4y2Ba
系统开发人员应与供应商合作，供应商应提供详细的无线充电解决方案指南，包括组件选择、线圈设计和电路板布局。供应商还应提供分步指导，以确保最终产品的无缝执行。通过这种方法，开发人员可以节省时间，降低风险，简化无线充电器设计，从而实现电磁感应技术的全部承诺，同时还可以提高生产力，降低制造成本，提高安全性。gydF4y2Ba
本文的内容和观点仅为作者个人观点，并不代表robotictomorrow的观点半岛app官网gydF4y2Ba
评论(0)gydF4y2Ba
这篇文章没有任何评论。第一个在下方留言。gydF4y2Ba
特色产品gydF4y2Ba
