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深度解讀
無線充電:激光也搭上了這班車?
星之球激光 來源:科技日報2015-08-03 我要評論(0 )
《經(jīng)濟學(xué)人》的這篇文章,提出一個問題:技術(shù)的發(fā)展,已經(jīng)幫人類剪掉了數(shù)據(jù)線,那能否消滅電線呢?
《經(jīng)濟學(xué)人》的這篇文章,提出一個問題:技術(shù)的發(fā)展,已經(jīng)幫人類“剪掉”了數(shù)據(jù)線,那能否“消滅”電線呢?
無人機等機器人技術(shù),正從科幻概念,一步步走入我們的生活。然而,它依然要受制于人類技術(shù)領(lǐng)域最大的短板之一——電池問題。任憑怎樣高端厲害的一架無人機,或者風(fēng)馳電掣的特斯拉電動車,時間一到落到主人手里,就都得乖乖更換電池或者充電。
對于這一缺陷,西雅圖華盛頓大學(xué)的電腦專家喬舒亞·史密斯決心為此做些什么。他選擇的方法便是無線充電。今年5月,喬舒亞成立了一家名為Wibotic的公司,目標(biāo)定位為幫助無人機及其他機器人擺脫物理充電線的束縛。喬舒亞希望自己的技能,能夠讓今后的機器人在電池缺電時,只需主動移動到充電站附近半米以內(nèi),就可以迅速補充能量。相對于Wibotic,另一家西雅圖的公司“激光動力”顯然要激進得多。他們認(rèn)為無人機根本無需回到地面,利用激光和光伏技術(shù)在空中就可以完成充電。
其實,無線充電的前景如此引人入勝,自身卻并非什么“小鮮肉”,而是地地道道的一枚“老古董”。早在1893年的哥倫比亞博覽會上,天才尼古拉·特斯拉就曾經(jīng)當(dāng)眾演示過如何隔著一個房間的距離,點亮一枚電燈泡。不過,這點小把戲與特斯拉那些巨大的奇思妙想相比,根本不值一提。他曾宣稱,借助一個由鐵塔和氣球組成的系統(tǒng),他可以將電力傳輸?shù)饺澜?。這個念頭在當(dāng)時是如此“吊炸天”,甚至連J.P·摩根都愿意掏錢資助他一試。
最終,正如同時期其他物理學(xué)家所預(yù)料的那樣,這位好科學(xué)家,同時更像是個“瘋子”的特斯拉失敗了。但他所設(shè)想的遠程充電,卻在后世重新得到了關(guān)注。當(dāng)然,與特斯拉“全球輸電”的偉大理想相比,今天我們的實踐范圍要“謙卑”得多:手機、廚具、頭盔顯示儀、人工心臟或腦電波的檢測儀等等。但其市場前景卻頗為廣闊:根據(jù)著名咨詢公司IHS的預(yù)測,以上這些“玩意兒”目前每年5億美元的市場規(guī)模,十年后將翻上30倍!
與激光不同,當(dāng)前大多數(shù)無線充電的原理,都是基于電磁感應(yīng)。當(dāng)一股交流電通過一個纏繞的線圈時,會產(chǎn)生一個振蕩磁場。這個磁場又會感應(yīng)到第二個臨近線圈里的交流電。如果這兩個線圈足夠靠近并且放置于同一方向,那么幾乎所有的電能都將得到轉(zhuǎn)移。分開幾毫米或者晃動它們,電流的傳輸效率便會大幅下降。
這種電感耦合系統(tǒng),非常適用于電動牙刷之類小電器的充電。但用在無人機,尤其還要求盤旋在充電站之上充電,就差得太遠。 Wibotic的解決方法,是在發(fā)射和接收線圈間使用調(diào)諧電路。當(dāng)這種電路被調(diào)節(jié)到相同的諧振頻率時,它們將更加高效的交換能量。這種模式可以讓電能在線圈的直徑范圍內(nèi)甚至更遠的距離進行傳輸,不僅能完成為無人機充電之類的任務(wù),其充電設(shè)備還可制成碗狀以便給智能手表充電,甚至與工作臺整合而完全無形。
當(dāng)然,諧振感應(yīng)與電磁感應(yīng)一樣,都不是什么新近的發(fā)現(xiàn)。特斯拉在維多利亞時代所做的許多演示便是應(yīng)用了這一原理,但只能限于一定的距離之內(nèi)。而當(dāng)代的諧振電路,已經(jīng)能夠讓機器人在飛行中完成充電。Wibotic甚至宣稱自己的無線充電設(shè)備,已經(jīng)可以應(yīng)付無人機飛行狀態(tài)不穩(wěn)定的情況,比如大風(fēng)天氣下。此外,如今的無線充電技術(shù)還能夠?qū)⒃O(shè)備制作得密封防水、防壓。飛利浦公司就展示過一臺無線食品加工機,它依靠放置柜臺里的充電設(shè)備進行供電。
無線充電技術(shù)的大發(fā)展已經(jīng)成為共識,而這卻引起了一場紛爭:標(biāo)準(zhǔn)。
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