Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Bezprzewodowa ładowarka samochodowa. Czy wygoda rekompensuje straty?

TechEkspert 05 Paź 2015 14:45 5241 10
  • Bezprzewodowa ładowarka samochodowa. Czy wygoda rekompensuje straty?
    Freescale udostępnił do testów zestaw ewaluacyjny A13 - nadajnika bezprzewodowej samochodowej ładowarki Qi/PMA 5W. Urządzenie przystosowane jest do warunków samochodowych (praca przy zasilaniu 9-16V, tolerancja na spadek napięcia do 6V np. podczas rozruchu silnika). Zestaw A13 wyposażony jest w antenę do komunikacji NFC, pola dotykowe, interfejs CAN oraz wejście sygnału zapłonu. Urządzenie wyposażone jest w trzy cewki (do nawinięcia wykorzystana lica), standard Qi przewiduje pracę z częstotliwością 110kHz (105-115kHz). Antena NFC i pola dotykowe stanowią moduł w postaci płytki drukowanej podłączanej do modułu głównego.
    Bezprzewodowa ładowarka samochodowa. Czy wygoda rekompensuje straty? Bezprzewodowa ładowarka samochodowa. Czy wygoda rekompensuje straty?

    W zestawie otrzymaliśmy moduł transmitera WCT A13, zasilacz wtyczkowy 12V 2A, interfejs USB<->UART(3.3V), adapter ładowania bezprzewodowego ZEI401B w postaci obudowy na telefon oraz odbiornik z wyjściem mikro USB PowerKiss.
    Poza testowanymi odbiornikami istnieją miniaturowe wkładki instalowane między baterię a obudowę telefonu (np. PQI Wireless Tag) lub wymienne elementy oryginalnej obudowy z wbudowanym odbiornikiem.

    Kontroler WCT1001 (lub w nowsza wersja WCT1003) umożliwia pracę z odbiornikami Qi w wersji 1.0 oraz 1.1 (możliwość przesyłania informacji o odbieranej energii). Zgodnie z opisem urządzenie ma pozwalać na transfer energii ze sprawnością >60% oraz mocą 5W dostępną po stronie odbiornika.

    Gdy odbiorniki ładowania bezprzewodowego będą standardowym wyposażeniem telefonu, będziemy mogli w wygodny sposób naładować urządzenie odkładając je w określone miejsce w samochodzie lub na biurku wyposażonym w nadajnik WCT (FurniQi - stolik z wbudowaną ładowarką indukcyjną Qi, Ładowarki indukcyjne Qi w podstawach lamp IKEA). Ciężko konkurować z rozwiązaniem tak prostym i bezstratnym jak zwykła wtyczka ładująca, jednak ładowanie bezprzewodowe zapewnia wygodę użytkowania i ograniczenie możliwości uszkodzenia złącza. W przypadku np. smartwatch-a bezprzewodowe ładowanie zapewni wygodę i ułatwi zaprojektowanie wodoszczelnej obudowy.




    Poza standardami Qi oraz Powermat pracującymi z wykorzystaniem częstotliwości 110kHz istnieją inne systemy ładowania bezprzewodowego np. 6.78MHz (Qualcomm i Samsung).

    Testowany nadajnik i odbiornik pozwalał na utrzymanie transmisji energii przy odległości do ~2cm po między cewkami nadajnika i odbiornika. Im większa odległość tym większe straty. W praktycznych zastosowaniach, ładowane urządzenie leży na nadajniku, tak że ograniczona odległość nie jest problemem.


    Link


    Kontroler WCT1001 umożliwia sterowanie tranzystorami mostka do którego podłączone są cewki oraz dobiera napięcie przetwornicy zasilającej mostek. Dodatkowo kontroler demoduluje sygnał nadawany przez odbiornik oraz umożliwia komunikację NFC, CAN a także nadaje i odbiera sygnały informacyjne i kontrolne.

    Bezprzewodowa ładowarka samochodowa. Czy wygoda rekompensuje straty? Bezprzewodowa ładowarka samochodowa. Czy wygoda rekompensuje straty?

    Mostek złożony z czterech tranzystorów wytwarza napięcie przemienne zasilające jedną z cewek. Wybór cewki, do której dostarczana jest energia umożliwiają trzy tranzystory.

    Bezprzewodowa ładowarka samochodowa. Czy wygoda rekompensuje straty?

    Podczas oddalania odbiornika napięcie rośnie na szynie zasilającej mostek. W miarę oddalania odbiornika maleje sprawność przesyłania energii. Można ustalić górny akceptowalny poziom strat, po którego przekroczeniu ładowanie zostanie przerwane. Poniżej widoczny jest wzrost amplitudy sygnału przy oddalaniu cewki. Po zerwaniu transmisji widoczne są krótkie impulsy podawane na kolejne cewki pozwalające na wykrycie odbiornika w zasięgu.

    Bezprzewodowa ładowarka samochodowa. Czy wygoda rekompensuje straty?

    Podczas ładowania, w kształcie przebiegu na cewce nadajnika można dostrzec modulację, w ten sposób odbiornik przekazuje informacje do nadajnika. Można m.in. uzyskać informację o pobieranej energii, stopniu naładowania akumulatora, sytuacjach awaryjnych (np. zbyt duża moc pobierana z odbiornika).

    Bezprzewodowa ładowarka samochodowa. Czy wygoda rekompensuje straty?

    Moduł A13 udostępnia dwie konsole szeregowe pozwalające na odbieranie komunikatów tekstowych oraz współpracę z oprogramowaniem FreeMASTER.

    Bezprzewodowa ładowarka samochodowa. Czy wygoda rekompensuje straty?

    Konsola szeregowa dostarcza m.in. informacji o napięciu na szynie, wypełnieniu przebiegu sterującego, mocy oddawanej przez odbiornik, numerze wykorzystywanej cewki, stopniu naładowania akumulatora oraz występujących błędach i awariach. Konsola pracuje z szybkością 19200b/s.

    Druga konsola dostarcza danych do programu FreeMASTER, który m.in. umożliwia graficzną prezentację zmieniających się parametrów nadajnika (np. dostarczana moc, prądy itp.).

    Bezprzewodowa ładowarka samochodowa. Czy wygoda rekompensuje straty?

    Elektronika jest zamknięta w metalowej puszce ekranującej, do górnej puszki przyklejone są cewki nadawcze. Płytka z antena NFC pozwala na zamontowanie czujników temperatury.

    Bezprzewodowa ładowarka samochodowa. Czy wygoda rekompensuje straty? Bezprzewodowa ładowarka samochodowa. Czy wygoda rekompensuje straty? Bezprzewodowa ładowarka samochodowa. Czy wygoda rekompensuje straty?

    Wśród złącz znajduje się także interfejs JTAG.
    Bezprzewodowa ładowarka samochodowa. Czy wygoda rekompensuje straty?

    Odbiornik PowerKiss pozwalał na pobór mocy maksymalnej ~3.4W (~700mA i 4.8V). Przy mniejszych obciążeniach napięcie wyjściowe odbiornika było zbliżone do 5V oraz pozbawione tętnień.
    Podczas pracy temperatura cewek wynosiła około 42°C natomiast odbiornik osiągnął 45°C.

    Podczas oczekiwania na odbiornik urządzenie pobierało około 1.2W, moc można obniżyć np. wykorzystując czujnik zbliżeniowy i stan uśpienia urządzenia.
    W opisie transmitera A13 znajdziemy informację o sprawności >60%. Sprawność rosła wraz ze zwiększaniem mocy pobieranej z odbiornika. Odbiornik PowerKiss nie pozwolił na pobranie mocy maksymalnej 5W. Przy ~3.3W pobieranej z odbiornika sprawność przekazywania energii wynosiła ~50%.

    Poniżej wyniki pomiarów prądów i napięć na wejściu nadajnika i wyjściu odbiornika. Dla prądów odbiornika <500mA dokładność pomiarów:
    napięcie wejściowe zakres pomiarowy 20V dokładność 0,5%+1C
    prąd wejściowy zakres pomiarowy 500mA dokładność 0,2%+4C
    napięcie wyjściowe zakres pomiarowy 4V dokładność 0,6%+4C
    prąd wyjściowy zakres pomiarowy 500mA dokładność 0,2%+4C
    Dla prądów odbiornika >=500mA
    prąd wejściowy zakres pomiarowy 5A dokładność 0,2%+4C
    prąd wyjściowy zakres pomiarowy 5A dokładność 0,2%+4C

    Iwe [mA]Uwe [V]Iwy [mA]Uwy [V]
    265,311,3550,974,94
    284,811,33101,24,93
    279,211,34149,14,92
    307,111,25201,14,91
    321,911,21251,14,91
    345,311,22299,04,90
    373,711,16349,74,89
    407,611,06400,44,88
    445,810,98453,44,87
    475,010,96495,84,86
    Iwe [A]Uwe [V]Iwy [A]Uwy [V]
    0,50511,750,5754,84
    0,58911,670,7014,82


    W przypadku zakresu pomiarowego 500mA widać większy spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej amperomierza i obniżenie napięcia zasilającego WCT.
    Tak wygląda zależność sprawności bezprzewodowego przekazywania energii w stosunku do mocy pobieranej z odbiornika:

    Bezprzewodowa ładowarka samochodowa. Czy wygoda rekompensuje straty?

    Niższa sprawność przy mniejszych mocach wynika nie tylko z wielokrotnego przekształcania energii lecz także z zapotrzebowania na energię samego transmitera.

    Freescale przygotowuje aplikację bezprzewodowej ładowarki przenoszącej moc do 150W @24V. Przy większych mocach ładowarek straty mocy są istotnym elementem, w przygotowywanym rozwiązaniu sprawność ma sięgać nawet 93%.
    Bezprzewodowa ładowarka samochodowa. Czy wygoda rekompensuje straty?

    Straty mocy w bezprzewodowym przesyłaniu energii są nieuniknione, jednak rozwiązanie sprawdzi się tam gdzie liczy się wygoda, eliminacja zużywającego się mechanicznie gniazda ładowania, eliminacja ryzyka uszkodzenia mechanicznego gniazda, zapewnienie wodoszczelności.

    Co myślicie o bezprzewodowym ładowaniu urządzeń przenośnych?
    Czy obecnie wykorzystujecie ładowarkę bezprzewodową, w jakim standardzie?


    Osobiście jestem przeciwny stosowaniu ładowania bezprzewodowego "na siłę", na zasadzie wprowadzenia mody na WCT.
    Natomiast chętnie skorzystam z wygodnego ładowania telefonu w samochodzie lub smartwatch-a poprzez odłożenie go na szafce.
    Ciekawa jest możliwość monitorowania stanu odbiornika przez nadajnik oraz możliwość integrowania rozwiązania z interfejsem dotykowym oraz NFC (np. automatyczna zmiana profilu telefonu/ połączenie z zestawem głośnomówiącym w samochodzie).
    Straty energii ładowarki 5W są dość duże (<40% wg specyfikacji oraz ~50% wg. pomiarów przy odbieraniu połowy dostępnej mocy). Zobaczymy jak bardzo uda się podnieść sprawność w rozwiązaniach o znacznie większej mocy rzędu 150W.
    Istotnym elementem jest także pobór mocy nawet wtedy gdy odbiornik nie jest położony na nadajniku.
    Nakładki i adaptery ładujące można traktować jako rozwiązanie przejściowe. Dopiero fabryczne i standardowe wyposażenie urządzeń mobilnych w odbiorniki ładowania bezprzewodowego powinno zapewnić wygodę użytkowania.

    Cz. II - ładowanie bezprzewodowe - zakłócenia, budowa odbiornika.


    Fajne!
  • Ups
  • #2 05 Paź 2015 16:27
    paula9jeden
    Poziom 12  

    Ładowanie bezprzewodowe jest na pewno świetnym rozwiązaniem w przypadku wzmocnionych telefonów spełniających normę ip68, łatwiej wtedy utrzymać szczelność urządzenia. Transmisja danych może odbywać się bezprzewodowo, a z gniazda słuchawek też można zrezygnować.
    W zwykłych telefonach nie widzę potrzeby stosowania tego sposobu ładowania, ale jak ktoś lubi niech sobie używa.

  • #3 05 Paź 2015 16:43
    elektryku5
    Poziom 37  

    Ciekawe jak wygląda kwestia zakłóceń, już mała przetwornica na MC34063 do ładowania telefonu potrafi zakłócać słabsze stacje.

  • #4 05 Paź 2015 17:28
    TechEkspert
    Redaktor

    @paula9jeden w szczelnych telefonach rzeczywiście można zrezygnować ze złącza słuchawkowego i zastąpić słuchawką bluetooth. Sama słuchawka BT również mogłaby być ładowana bezprzewodowo...

    @elektryku5 ciekawy temat, przez krótki czas będziemy mieli jeszcze dostęp do dema A13. W jaki sposób proponujesz sprawdzić wpływ działania ładowarki na inne urządzenia?

  • Ups
  • #5 05 Paź 2015 18:51
    elektryku5
    Poziom 37  

    Najprostszym testem będzie uruchomienie ładowarki w docelowym miejscu - samochodzie i dostrojenie się do jakiejś słabej stacji, nie da to niestety liczbowego wyniku, ale już będzie wiadomo mniej więcej czego można się spodziewać podczas codziennego użytku.

  • #6 06 Paź 2015 12:21
    kidu33
    Poziom 15  

    O ile radio ma sprawną zewnętrzną antene to wpływ ładowarki jest pomjalny.
    Sam sprawdzałem.

  • Ups
  • #8 11 Paź 2015 02:56
    skaktus
    Poziom 37  

    Mam takie cudo do ładowania Sony Xperia. Używam głównie dlatego, aby nie nadwyrężać uszczelek pod klapkami, które u wielu osób po czasie nie zapewniały już ochrony przed wodą.

    Ładowarka + pokrowiec to gratis przy zakupie telefonu. W sumie bajer. Sama ładowarka pobiera 20V 1A a docelowo do telefonu trafia średnio 5,1V i około 490 - 504 mA... Same straty.

    Za to mały grzejnik gwarantowany.

  • #9 11 Paź 2015 19:29
    TechEkspert
    Redaktor

    @skaktus spore straty, ale tak jak piszesz liczy się tutaj brak zużycia mechanicznego oraz wygoda. Przy większych mocach (ładowanie elektronarzędzi, rowerów elektrycznych) sprawności muszą zostać zwiększone...

    Sprawdziłem poziom zakłóceń, na tyle na ile pozwalał na to dostępny sprzęt:
    Ładowanie bezprzewodowe - zakłócenia, budowa odbiornika.

    Spróbowałem pobrać większy prąd niż 0,7A z drugiego odbiornika, oraz porównałem sprawność obu odbiorników.
    W tym celu rozkręciłem obudowę, przy okazji jest możliwość obejrzenia budowy wewnętrznej odbiornika zens.

    Odbiornik PowerKiss jest niestety nierozbieralny (tzn. jest jednorazowo rozbieralny i nie da się go później złożyć ;)) jednak nie podejrzewam znaczących różnic w konstrukcji.

  • #10 15 Paź 2015 07:09
    DmZ
    Poziom 17  

    Ciekawe jak reaguje ludzkie ciało na obecność takiej fali.

  • #11 16 Maj 2017 08:15
    kloszi
    Poziom 19  

    Takie urządzenia są rygorystycznie badane EMV jeśli idą do samochodówki bo certyfikacja kosztuje :)

 Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME