اقرأ في هذا المقال
- ما هو نظام استقبال ونقل الطاقة اللاسلكية في الاتصالات اللاسلكية
- ما هو نقل الطاقة اللاسلكي
- أساسيات نظام استقبال ونقل الطاقة اللاسلكية في الاتصالات اللاسلكية
- مبدأ نظام استقبال ونقل الطاقة اللاسلكية في الاتصالات اللاسلكية
- تطور نظام استقبال ونقل الطاقة اللاسلكية في الاتصالات اللاسلكية
واحدة من المشاكل الرئيسية في نظام الطاقة هي الخسائر التي تحدث أثناء نقل الطاقة الكهربائية، كما تم تقدير خسارة النسبة المئوية أثناء الإرسال بنسبة (26%) تقريباً، والسبب الرئيسي لفقدان الطاقة أثناء النقل هو مقاومة الأسلاك المستخدمة في الشبكة.
ما هو نظام استقبال ونقل الطاقة اللاسلكية في الاتصالات اللاسلكية
نظام استقبال ونقل الطاقة اللاسلكية في الاتصالات اللاسلكية: هو نظام يتضمن نظام الطاقة اللاسلكية ويشتمل الجهاز الأساسي على وحدة تحويل طاقة ووحدة نمطية وجهاز إرسال واستقبال وكما يشتمل الجهاز الطرفي على دائرة استقبال طاقة لاسلكية وجهاز إرسال واستقبال طرفي ووحدة طرفية وتقوم وحدة تحويل الطاقة بتحويل مصدر الطاقة إلى إشارة كهرومغناطيسية.
ما هو نقل الطاقة اللاسلكي
يمكن تعريف الطاقة اللاسلكية على أنّها نقل الطاقة الكهربائية من مصدر طاقة إلى حمل كهربائي دون توصيل الأسلاك، وإنّها موثوقة وفعالة وسريعة ومنخفضة تكلفة الصيانة ويمكن استخدامها لمدى قصير أو طويل، ومبدأ العمل الأساسي لنقل الطاقة اللاسلكية هو أنّ كائنين لهما تردد طنين مماثل وفي الرنين المغناطيسي عند قاعدة مقترنة بقوة تميل إلى تبادل الطاقة، بينما تبدد طاقة قليلة نسبياً للأجسام الدخيلة غير الرنانة.
علاوة على ذلك يمكن استخدام هذه الطريقة في مجموعة متنوعة من التطبيقات، مثل شحن الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة لاسلكياً، كما أنّ هذا النوع من الشحن يقلل من خطر التعرض لصدمة كهربائية لأنّه سيكون معزولاً كلفانياً، وهذه تقنية ناشئة وعلاوةً على ذلك يمكن تحسين مسافة نقل الطاقة، حيث لا تزال الدراسة في جميع أنحاء العالم مستمرة.
أساسيات نظام استقبال ونقل الطاقة اللاسلكية في الاتصالات اللاسلكية
تُعد وحدة معالجة وحدة الاستقبال هي وظيفة لتحديد بروتوكول قناة التحكم المستخدم بواسطة وحدة نقل الطاقة اللاسلكية لاتصالات قناة التحكم، حيث أنّ قناة التحكم تتضمن أحد بروتوكولات قنوات التحكم المتعددة التي تتضمن على الأقل واحداً أو أكثر من بروتوكولات قناة التحكم القياسية، أو واحد أو أكثر من بروتوكولات قناة التحكم الخاصة.
كما أنّ جهاز الإرسال والاستقبال الخاص بوحدة الإرسال يستخدم أحد بروتوكولات قناة التحكم وهو قادر على استخدام مجموعة فرعية من بروتوكولات قنوات التحكم المتعددة، وقد يستخدم جهاز إرسال واستقبال واحد لوحدة إرسال بروتوكول (Bluetooth)، أو بروتوكول خاص لبروتوكول قناة التحكم الخاصة به بينما قد يستخدم جهاز إرسال واستقبال آخر لوحدة إرسال أخرى بروتوكول قناة تحكم مختلف، وعلى هذا النحو تحتاج وحدة الاستقبال إلى تحديد بروتوكول قناة التحكم.
قد تحدد وحدة معالجة وحدة الاستقبال بروتوكول قناة التحكم عن طريق تفسير إشارة المنارة المرسلة بواسطة جهاز الإرسال والاستقبال الخاص بوحدة الإرسال لتحديد بروتوكول قناة التحكم، وبدلاً من ذلك أقد تحدد وحدة معالجة وحدة الاستقبال بروتوكول قناة التحكم من خلال استقبال اتصال الإعداد، من جهاز الإرسال والاستقبال الخاص بوحدة الإرسال باستخدام بروتوكول قناة التحكم الافتراضية.
بالإضافة إلى ذلك قد تحدد وحدة معالجة وحدة الاستقبال بروتوكول قناة التحكم عن طريق مسح طيف تردد لنشاط قناة التحكم؛ لإنتاج طيف تردد ممسوح ضوئياً وتحديد بروتوكول قناة التحكم من طيف التردد الممسوح، وكبديل آخر قد تحدد وحدة معالجة وحدة الاستقبال بروتوكول قناة التحكم عن طريق استحضار نظام التجربة والخطأ باستخدام بروتوكولات قناة التحكم المعروفة.
عندما تحدد وحدة معالجة وحدة الاستقبال بروتوكول قناة التحكم، فإنّها تحدد ما إذا كان جهاز الإرسال والاستقبال لوحدة الاستقبال قادراً على الاتصال باستخدام بروتوكول قناة التحكم، بحيث تحدد وحدة المعالجة ما إذا كانت وحدة الإرسال والاستقبال قد تم تكوينها لدعم بروتوكول قناة التحكم.
مبدأ نظام استقبال ونقل الطاقة اللاسلكية في الاتصالات اللاسلكية
عندما يكون جهاز الإرسال والاستقبال لوحدة الاستقبال قادراً على الاتصال باستخدام بروتوكول قناة التحكم، فإنّ وحدة المعالجة تنسق تكوين وحدة الإرسال والاستقبال لوحدة الاستقبال لنقل الاتصال فيما يتعلق بالمجال المغناطيسي للقدرة اللاسلكية عبر قناة التحكم، وكبديل آخر لتحديد بروتوكول قناة التحكم قد يتفاوض جهاز الإرسال والاستقبال لوحدة الإرسال وجهاز الإرسال والاستقبال لوحدة الاستقبال بشأن بروتوكول قناة التحكم الذي يجب استخدامه.
كما قد يقوم جهاز الإرسال والاستقبال الخاص بوحدة الإرسال باستعراض معلومات التفاوض وعلى سبيل المثال ما هي البروتوكولات التي يدعمها كل منها، ومعدل البيانات المطلوب وعرض النطاق الترددي المتاح مع جهاز الإرسال والاستقبال لوحدة الاستقبال لتحديد بروتوكول قناة التحكم بشكل متبادل.
إذا لم تتمكن وحدة المعالجة من تحديد قناة التحكم أو جهاز الإرسال والاستقبال لوحدة الاستقبال غير قادر على التهيئة لاستخدام بروتوكول قناة التحكم، تحدد وحدة المعالجة ما إذا كان جهاز الإرسال والاستقبال الخاص بوحدة الاستقبال يفتقر إلى الأجهزة أو يفتقر إلى البرامج اللازمة للدعم بروتوكول قناة التحكم.
عندما يفتقر جهاز الإرسال والاستقبال الخاص بوحدة الاستقبال إلى البرنامج تقوم وحدة المعالجة بإنشاء رسالة شبكة لتنزيل البرنامج لدعم بروتوكول قناة التحكم، حيث بمجرد تنزيل البرنامج يتم تكوين وحدة الإرسال والاستقبال لوحدة الاستقبال لدعم بروتوكول قناة التحكم، ومع إنشاء قناة التحكم بين وحد إرسال الطاقة اللاسلكية والجهاز تولد دائرة نقل الطاقة اللاسلكية مجالاً مغناطيسياً لاسلكياً للطاقة وفقًاً لبيانات قناة التحكم، وعلى سبيل المثال مستوى الطاقة والتردد والتوليف.
تطور نظام استقبال ونقل الطاقة اللاسلكية في الاتصالات اللاسلكية
تقوم دائرة استقبال الطاقة اللاسلكية بتحويل المجال المغناطيسي للطاقة اللاسلكية إلى جهد، والذي يمكن استخدامه لشحن بطارية الجهاز أو لتشغيل جزء على الأقل من الجهاز، فمثلاً في نظام طاقة لاسلكي يتضمن وحدة إرسال (TX) طاقة لاسلكية (WP) وجهاز واحد أو أكثر، تشتمل وحدة (WP TX) على وحدة معالجة وجهاز إرسال واستقبال (WP) وعلامة أو قارئ تحديد تردد الراديو (RFID) ودائرة إرسال طاقة.
تشتمل علامات (RFID) على معلومات تتعلق بمتطلبات الطاقة اللاسلكية وقدرات الأجهزة ووحدة (WP TX)، كما قد تتضمن المعلومات بروتوكول الاتصال المراد استخدامه على واحد أو أكثر من البروتوكولات المعيارية أو واحد أو أكثر من البروتوكولات الاحتكارية، وطيف تردد الطاقة اللاسلكية ومعلومات مطابقة المعاوقة ومتطلبات شحن البطارية.
يمكن لقارئات (RFID) والعلامات تكون أجهزة نشطة أو سلبية وقد تستخدم التشتت الخلفي للتواصل وعلى هذا النحو تتصل الأجهزة مبدئياً بوحدة (WP TX) لتبادل معلومات الإعداد، وبمجرد الإعداد تتصل الأجهزة بوحدة (WP TX) عبر أجهزة الإرسال والاستقبال (WP).
بعد أن قامت وحدة (WP TX) والجهاز بإنشاء اتصال تولد وحدة (WP TX) مجالاً مغناطيسياً تستقبله دائرة مستقبل الطاقة والذي يتم دمجه في الجهاز، كما تولد دائرة مستقبل الطاقة جهداً متناوباً من المجال المغناطيسي وتصحح جهد التيار المتردد لإنتاج جهد مصحح، وترشح إلى الجهد المعدل لإنتاج سكة جهد تيار مستمر وعلى سبيل المثال (V +) و(V−).
يمكن ضبط دارة مستقبل الطاقة بناءً على إشارات التحكم التي توفرها وحدة المعالجة، حيث يتضمن الضبط ضبط واحدة أو أكثر من الخصائص الكهرومغناطيسية، مثل عامل جودة الدائرة وضبط المعاوقة وحد التيار وما إلى ذلك وللمغناطيسية المجال أو دائرة استقبال الطاقة اللاسلكية.
- “TX” هي اختصار لـ “transmit”.
- “WP” هي اختصار لـ “wireless power”.
- “RFID” هي اختصار لـ “Radio Frequency Identification”.
