Bezprzewodowe przesyłanie energii w aplikacjach przemysłowego IoT

Internet Rzeczy już dawno temu był wykorzystywany na dużą skalę w zastosowaniach przemysłowych. Obecnie jest niemal nieodłączną częścią każdego sektora, od energetycznego przez samochodowy, aż do wydobywczego. Rozwiązania IoT projektowane na tak dużą skalę nie należą do najtańszych, a 60% ich całkowitego kosztu stanowi okablowanie.

Posłuchaj
00:00

Okablowanie (do przesyłania danych i zasilania) systemów IoT generuje olbrzymie koszty w niemal każdym rozbudowanym rozwiązaniu, takim jak chociażby inteligentne miasta, inteligentne sieci energetyczne czy właśnie instalacje przemysłowe (aplikacje klasy IIoT). Olbrzymie koszty instalacji i eksploatacji hamują rozwój rynku. Bezprzewodowe przesyłanie danych z powodzeniem eliminuje potrzebę budowania części infrastruktury, ale zasilanie w dalszym ciągu wymaga okablowania - uwolnienie się od kabli przy dostarczaniu energii wciąż leży w powijakach.

Jak zasilać bezprzewodowo?

Bezprzewodowe dostarczanie energii można podzielić na dwie kategorie - bliskiego i dalekiego pola (near field, far field). Pierwsza metoda jest już w powszechnym użyciu w produktach konsumenckich, głównie w postaci indukcyjnych ładowarek do sprzętu elektronicznego. Niestety, dobre parametry zapewnione są tylko na małym dystansie, co niemal wyklucza jej zastosowanie w instalacjach rozproszonych.

Technologia dalekiego pola, nazywana również power beaming, wykorzystuje promieniowanie elektromagnetyczne, takie jak mikrofale czy promienie laserowe do przesyłania energii na dużo większe odległości. Aby kierowana wiązka fal trafiała do właściwego odbiornika, konieczna jest bardzo duża kierunkowość. Anteny nie tylko muszą być dobrze wycelowane, ale również konieczne jest zapewnienie braku interferencji z komunikacją i zasilaniem przeznaczonym do innych odbiorników.

W tym celu wykorzystywana jest technologia kształtowania wiązki (beam forming). Dzięki wykorzystaniu wielu nadajników, umieszczonych blisko siebie, nadających ten sam sygnał z nieco odmienną częstotliwością, ale różną fazą, zachodzi zjawisko wzmacniania i osłabiania sygnału, które używane jest do wzmocnienia sygnału w pożądanych miejscach i osłabieniu go w innych (fazowe kształtowanie kształtu). Technologia ta nie jest niestety pozbawiona wad, a na chwilę obecną największą z nich jest bardzo duża złożoność obliczeniowa algorytmów wymaganych do jej prawidłowego działania.

 
Rys. 1. Schemat systemu zasilania bezprzewodowego typu far field

TfiTurin-1 - nowe rozwiązanie z Singapuru

Nowe rozwiązanie, mające docelowo znacząco ułatwić konfiguracje nadajników i odbiorników do bezprzewodowego przesyłania danych, zaproponowała firma TransferFi. Ich nowy produkt - TfiTurin-1 to platforma WPN stworzona do przemysłowych zastosowań IoT. W jej skład wchodzi nadajnik TFi Gateway, który umożliwia automatyczną konfigurację kształtu wiązki i dostarczanie energii odbiornikom TfiSense na odległość do 50 m. Dzięki zastosowaniu opatentowanych przez firmę algorytmów system samodzielnie optymalizuje wszystkie parametry, co pozwala na jego sprawne skalowanie do coraz większych rozwiązań. Według TransferFi, zastosowanie TfiTurin-1 umożliwia obniżenie kosztów montażu aż o 50% względem tradycyjnego okablowania.

Bezprzewodowe przesyłanie energii jest nie tylko tańsze w instalacji, długoterminowo ma być też tańsze w użytkowaniu - urządzenia nie potrzebują baterii, które trzeba cyklicznie wymieniać. Nie ma wątpliwości, że jest to przyszłość IoT i już w niedalekiej przyszłości pojawiać się będzie coraz więcej nowych rozwiązań z tej kategorii. (PM)

Powiązane treści
Bezpieczne rozwiązania bezprzewodowego zasilania
Advantech promuje rozwiązania IoT na chińskim rynku
Do 2025 roku sprzedaż smartfonów 5G przekroczy miliard sztuk
Wyzwania i możliwości zasilania bezprzewodowego
Rynek chipów do ładowania bezprzewodowego będzie rósł 17% rocznie
Renesas i Sequans ogłosili partnerstwo w zakresie modułów IoT
Bezprzewodowe ładowanie - zwycięski standard to Qi
Samochody elektryczne czekają na nowe akumulatory i bezprzewodowe ładowanie
Zobacz więcej w kategorii: Gospodarka
Komunikacja
Znacznie 5G rośnie, ale LTE pozostaje silne
Pomiary
Keysight prezentuje nowe rozwiązanie do testowania bezpieczeństwa systemów wbudowanych – premiera testbencha nowej generacji
Mikrokontrolery i IoT
Chiny stawiają na RISC-V
Zasilanie
Microchip prezentuje nowy układ zarządzania zasilaniem – MCP16701
Komponenty
Navitas Semiconductor ogłasza strategiczne partnerstwo z GigaDevice
Produkcja elektroniki
Dla branży EMS 2024 rok nie był udany
Zobacz więcej z tagiem: Zasilanie
Gospodarka
Microchip prezentuje nowy układ zarządzania zasilaniem – MCP16701
Technika
Wykorzystanie akumulatorów Nichicon SLB w aplikacjach IoT
Gospodarka
Tryb Super Mode dla Jetson Orin – NVIDIA zwiększa wydajność komputerów przemysłowych klasy rugged
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów