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1、停車場刷卡機教程

停車場刷卡機教程

無線充電，這個詞說它新，是因為最近幾年才開始映入大家眼簾，如智能手機無線充電、特斯拉等其它新能源汽車無線充電、智能機器人無線充電等應用開始逐漸興起；說它舊也不為過，在過去幾十年里它一直存在并還經常被消費者使用，最明顯的例子就是公交刷卡的應用，有人就想，公交刷卡怎么也和無線充電聯系上了？沒錯，公交刷卡用的IC卡內部有一顆智能芯片，只有靠近刷卡機時，刷卡機通過發射調制好的13.56MHz電磁信號耦合給IC卡內部充電，IC卡內部有電后（微弱電壓）才能工作，最終才能刷卡扣費成功。下面我們來了解下無線充電的技術原理。

圖1：電磁耦合過程

無線充電技術原理

無線充電系統主要采用電磁感應原理（又是電磁感應，前面文章多次提到過這詞），通過線圈進行能量耦合實現能量的傳遞，變化的電場會產生變化的磁場（送電線圈）變化的磁場會產生變化的電場（受電線圈），其大小均與它們的變化頻率、變化強度、天線耦合等因素有關系，感應電壓的產生與磁通量的變化相關，受電線圈內部變化的磁場產生感應電壓，通過后端電路解調、處理后，從而完成充電過程。從技術解決方案上來講，目前無線充電技術主要有電磁感應式、磁共振式、無線電波式、電場耦合式四種基本方式。這幾種技術分別適用于近程、中短程與遠程電力傳送。各種無線充電方式都有各自的特點，具體比較如表1所示。

表1

電磁感應式充電方案。當前最成熟、最普遍的是電磁感應式。其根本原理是利用電磁感應原理，類似于變壓器，在發送端和接收端各有一個線圈，初級線圈上通一定頻率的交流電，由于電磁感應在次級線圈中產生一定的電流，從而將能量從傳輸端轉移到接收端，如圖2所示。PWC聯盟發起者Powermat公司用電磁感應式推出過一款WiCC充電卡，與SD卡差不多大，內部嵌有線圈和電極等組件，插入現有智能手機電池旁邊即可使用。

圖2：電磁感應式無線充電原理

磁共振式充電方案。磁共振式也稱為近場諧振式，由能量發送裝置，和能量接收裝置組成，當兩個裝置調整到相同頻率，或者說在一個特定的頻率上共振，它們就可以交換彼此的能量，其原理與聲音的共振原理相同，排列在磁場中的相同振動頻率的線圈，可從一個向另一個供電，如圖3。技術難點是小型化和高效率化，被認為是將來最有希望廣泛應用于電動汽車無線充電的一種方式。磁共振方式的原理與聲音的共振原理相同。排列好振動頻率相同的音叉，一個發聲的話，其他的也會共振發聲。同樣，排列在磁場中的相同振動頻率的線圈，也可從一個向另一個供電。利用共振還可延長傳輸距離。電磁感應方式的供電距離最大為數mm～10cm左右，而磁共振方式如果線圈夠大，可向數m遠以外供電。汽車的車底到地面一般有15cm左右的距離。如果在車底安裝受電線圈，在自家停車場的地面埋入供電線圈，便可在停車時充電。能夠省去連接充電線纜的麻煩。另外，磁共振方式不同于電磁感應方式，無需使線圈間的位置完全吻合。即使停車位置與固定位置稍微錯開，線圈之間也會共振。

圖3：磁共振式無線充電示意圖

無線電波式充電方案。基本原理類似于早期使用的礦石收音機，主要有微波發射裝置和微波接收裝置組成。典型的是20世紀60年代布朗（William C. Brown）的微波輸電系統，其示意圖如圖4。整個傳輸系統包括微波源、發射天線、接收天線3部分;微波源內有磁控管，能控制源在2. 45 GHz頻段輸出一定的功率;發射天線是64個縫隙的天線陣，接收天線擁有25%的收集和轉換效率。日本龍谷大學的移動式無線充電系統，也是通過頻率為2.45GHz 的微波送電，點亮了行駛中的模型警車的警燈。

圖4：無線電波式電能傳輸

電場耦合式充電方案。電場耦合式利用通過沿垂直方向耦合的兩組非對稱偶極子而產生的感應電場來傳輸電能，其基本原理是通過電場將電能從發送端轉移到接收端。這種方式主要是村田制作所采用，具有抗水平錯位能力較強的特點。

不同的無線充電應用，設計者會選用不同的技術方案，這里面主要是從電磁信號調制頻率及方式、驅動電壓電流大小、天線線圈材質及布局等方面細化。

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