最新的无线充电解决方案使用技术基于电磁感应的原理。当交流电通过感应线圈发射器方面,创建了一个振荡磁场。gydF4y2Ba

前2022条——无线充电使行业4.0实现移动机器人gydF4y2Ba

Pramit Nandy和Vijay Bapu |gydF4y2Ba微芯科技有限公司gydF4y2Ba

12/26/22,05:52 |gydF4y2Ba移动机器人gydF4y2Ba,gydF4y2Ba工厂自动化gydF4y2Ba|gydF4y2Ba4.0行业gydF4y2Ba,gydF4y2Ba无线充电gydF4y2Ba

制造业已经发展了200多年了。行业4.0是第四次工业革命专注于互连,自动化、机器学习、实时数据处理。4.0各种制造业产业迈进,为了保持竞争力,降低生产成本,制造商们把更多的设备和更少的人在工厂。gydF4y2Ba

制造业发展gydF4y2Ba

制造商正在大量投资于先进的移动机器人(即在他们的工厂。半岛app官网,Amazon delivery warehouses, assembly lines) and warehouses for doing the lion’s share of the building, assembling and transporting of material. However, these mobile robots must be charged regularly which is an increasing challenge for industrial factories. There have now been some improvements in the wireless charging space that are making these robots more flexible, which has boosted the manufacturing capacity and efficiency of factories。正确的组合的组件选择,线圈的设计和布局,无线充电正在成为一个改变游戏规则的制造业和整个经济的影响。gydF4y2Ba

无线充电是如何工作的gydF4y2Ba

最新的无线充电解决方案使用技术基于电磁感应的原理。当交流电通过感应线圈发射器方面,创建了一个振荡磁场。当这种振荡磁场感应线圈的夫妇在接收端,接收机的交变电流产生线圈(参见图2)。gydF4y2Ba

无线感应充电,一个交变电流产生的无线充电解决方案的接收端线圈。gydF4y2Ba

无线充电系统需要大量的组件包括发射线圈,调优电容器、线圈驱动器和接收器。其他组件包括二极管整流器,直流-直流转换器,发射机和接收机控制电路和算法,和一个电池充电电路。gydF4y2Ba

下面所示的示例中,电磁感应使无线充电系统将能源从充电源垫安装在工厂电力接收垫安装在移动机器人上。gydF4y2Ba

无线充电的移动机器人在工厂地板上gydF4y2Ba

无线充电在工厂地板上的好处gydF4y2Ba

现代无线充电系统提高效率和试图组件已被证明是一个改变游戏规则在工厂设置的原因。首先,他们提高生产率和降低生产成本的方法。他们使连续操作机会(即收费。,using idle time to charge), and reduce investment since robots can be multipurposed for different operations. They also reduce human intervention because the charging process can be automated, as well as maintenance costs since connector and cables, etc., can be eliminated resulting in a completely contactless solution.

第二,这些收费系统增加安全。他们把火花引起的连接器和短路的风险由于污染或水分。其他安全利益包括这些解决方案的可靠检测金属碎片和其他外国对象的发射机和接收机之间的线圈。此外,它很容易实现安全认证充电器和机器人之间为了避免未经授权的访问,在充电和数据传输可以用于预测维护以防止停机时间。其他好处包括多少无线充电系统更容易维护和清洁的工厂相比有线充电系统。这是一个重要的因素完全自动化的工厂,减少人工干预,帮助创建一个安全的环境,防止worker-to-worker COVID-19)等传染病的传播。gydF4y2Ba

克服无线充电实现挑战gydF4y2Ba

记住它的优点,无线充电技术在工厂设置有潜力的制造业更上一层楼,解决生产困难的挑战。然而,也有一些挑战无线充电。这些挑战包括需要相对较高的投资来实现无线充电基础设施相比,传统的有线充电,和相对较低的效率,EMI问题。过热也有相关安全问题如果有异物发射机和接收机之间的线圈。BOM成本管理和组件选择尤为重要。gydF4y2Ba

在无线电力发射器,临界循环切换电流的大功率无线充电系统包括电源开关、谐振电容和线圈。这个循环涉及高电压,大电流和高开关频率。PCB布局、组件的位置和路由大功率无线电力传输系统影响效率,EMI性能和热耗散进而影响系统性能和可靠性。也有挑战,由于制造业在线圈的线圈参数变化。线圈,线圈产品变异会导致变异导致不一致的行为和不可靠的性能。gydF4y2Ba

虽然通用设备可以用来建立一个无线充电方案,他们不能执行同级固定功能的选择。解决方案还可以具有不同的成本和效率取决于组件的选择和布局决策。有很多方法来优化今天的无线充电方案。gydF4y2Ba

建立一个优化的解决方案gydF4y2Ba

固定功能的设备用于优化无线充电解决方案,这样就可以解决的挑战实现安全、可靠、高效的无线电力在高功率水平。的重要一步是优化解决方案的发射机和接收机电路运行高度专业化通信算法,功率控制和外国对象检测(FOD)。这些算法都是基于广泛的研发和多个授予专利。gydF4y2Ba

理想情况下,通信的无线充电解决方案应该带内,消除带外的额外成本系统通信方案。寻找权力转移约100 khz的频率范围。使用变频电源控制应该执行和可变占空比控制的PWM驱动全桥逆变器发射机。在高功率水平,FOD变得至关重要。在这种方法中,权力交接短暂停止几微秒,线圈电压测量使用解决方案的高外围设备和核心。(或不存在)的外国对象可以被计算线圈电压的斜率时,输出场效应晶体管。gydF4y2Ba

解决方案的所有组件,包括控制器、场效应晶体管、监管机构、和线圈,必须选择这样的系统适合总成本预算,可能需要包括高端金属接触可靠性环境潮湿或灰尘。解决方案的效率取决于功率控制方案和最优的线圈设计。微芯片的WP300方案就是一个例子,其设计交付效率大于90%负荷超过100瓦。这个效率是衡量从直流输入到发射机接收机的直流稳压输出。解决方案可以操作在一个12-36V直流输入电压,可以调节类似的接收机端的电压范围。gydF4y2Ba

PCB布局、组件位置和PCB的层叠WP300基础参考解决方案优化了最佳性能。PCB设计的数字部分,模拟和电源部分隔离,所以噪声耦合是最小化。gydF4y2Ba

EMI也减轻发射机使用适当的控制方法和最优解耦电容的使用减少开关噪声,除了降低开关频率。去耦电容减少开关噪声耦合但增加损失导致增加热耗散和效率损失。这些权衡评价优化设计至关重要。gydF4y2Ba

线圈参数校准在装配生产线。解决方案的好处是,线圈标定数据写入WP300TX IC产品测试期间。这导致一致的操作产品,性能可靠。最后,创建1:1配对发射机和接收机之间的安全通信只能包括带内,以确保接收机功率发射机设备验证的。图4包含块图的300 w发射机控制器和300 w接收机控制器优化提供这些功能。gydF4y2Ba

300 w发射机gydF4y2Ba

300 w接收机gydF4y2Ba

方框图的发射机和接收机电路优化的无线充电。gydF4y2Ba

系统开发人员应与供应商合作,提供了详细的指南使用无线充电解决方案包括组件选择,线圈的设计和布局。供应商还应提供循序渐进的指导,以确保无缝执行最终产品。使用这种方法,开发人员可以节省时间,减轻风险,并简化他们的无线充电器的设计,这样他们兑现的承诺的电磁感应技术,同时提高他们的工作效率,降低生产成本和提高安全。gydF4y2Ba

内容与本文作者的意见,不一定代表RoboticsTomorrow的观点半岛app官网gydF4y2Ba

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