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WIRELESS POWER TRANSFER
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- ELETTRONICA OGGI 467 - GENNAIO/FEBBRAIO 2018
I
oT (Internet of Things) si riferisce alla tendenza, in conti-
nua crescita, di collegare non solo persone e computer
ma qualsiasi tipo di “oggetto” a Internet e ad altri oggetti.
Ad esempio, si considerino applicazioni quali stabilimen-
ti industriali o progetti di infrastrutture di grandi dimen-
sioni in cui collegando un numero maggiore di sensori (o
attuatori) in un numero maggiore di punti può aumentare
l’efficienza e il livello di sicurezza oltre a rendere possibili
modelli di business interamente nuovi. A questo livello su-
periore di scambio di dati si fa anche spesso riferimento
con il termine Industry 4.0. Tradizionalmente, i vari tipi di
sensore utilizzati in tali fabbriche venivano collegati me-
diante cavi ai rispettivi alimentatori. Tuttavia oggi, anziché
dover far fronte al problema e al costo della posa di cavi
in vari punti di un impianto, è possibile installare robusti e
affidabili sensori wireless di qualità industriale in grado
di funzionare per anni alimentati da una piccola batteria
o anche accumulando l’energia generata da sorgenti che
assicurino gradienti di luce, vibrazione o temperatura. È
possibile anche utilizzare la combinazione di una batte-
ria ricaricabile e di più sorgenti di energia ambiente. Le
tecnologie avanzate di accumulo dell’energia e riutilizzo
dell’energia (EH – energy harvesting), ad esempio in celle
fotovoltaiche per dispositivi indossabili e in sistemi di im-
magazzinamento dell’energia generata da vibrazioni, pro-
ducono livelli di potenza dell’ordine dei milliwatt in con-
dizioni di funzionamento tipiche. Sebbene questi livelli di
potenza possano apparire limitativi, nel corso di vari anni
il funzionamento di elementi di energy harvesting, come
sensori wireless, può far sì che le tecnologie siano in gran
Tony Armstrong
Director of Marketing
Power Products
Analog Devices
Una soluzione di carica wireless aggiunge valore,
affidabilità e robustezza in tutte le applicazioni in cui
risulti difficile o impossibile ricorrere ai connettori
Trasmissioni di potenza
wireless per IoT
parte compatibili con batterie principali di lunga durata,
sia per quanto riguarda la raccolta di energia che in termi-
ni del costo unitario di energia fornita. Sebbene i produtto-
ri di batterie principali dichiarino che queste possono du-
rare sino a 10 anni, la durata effettiva dipende in gran parte
sia dal livello di potenza erogata sia dalla frequenza di
erogazione. I sistemi che incorporano elementi EH normal-
mente saranno in grado di ricaricarsi una volta consumata
l’intera energia iniziale, operazione impossibile per i siste-
mi alimentati solo da batterie principali. Ciò nonostante,
nella maggior parte delle implementazioni si impiega una
sorgente di energia ambiente come generatore primario di
energia, ma integrandola con una batteria principale che
può essere inserita se tale sorgente non è più disponibile o
viene interrotta. Si può considerare questa combinazione
una funzionalità di “estensione della durata della batteria”
che assicura una lunga durata del sistema – prossima a
quella della batteria, che in genere è di circa 12 anni per
la composizione chimica litio-cloruro di tionile. Inoltre, a
causa di problemi di sicurezza intrinseci, alcune batterie
ricaricabili non possono essere caricate mediante cavi ma
richiedono l’impiego di tecniche di trasferimento wireless
della potenza. In molte di queste applicazioni è difficile o
impossibile ricorrere a un connettore ai fini della carica.
Ad esempio, alcuni dispositivi richiedono involucri sigillati
per proteggere i circuiti elettronici sensibili da ambienti av-
versi, mentre altri possono semplicemente essere troppo
piccoli per includere un connettore e in quelli in cui l’ap-
plicazione alimentata a batteria prevede movimenti o rota-
zione, è pressoché impossibile eseguire la carica mediante
cavi. Quale metodo alternativo si può quindi adottare per
far fronte a tali circostanze? Chiaramente, uno che elimini
la necessità di usare il connettore e con funzionalità di ca-
rica wireless. Una soluzione di carica wireless aggiunge
valore, affidabilità e robustezza nelle applicazioni in cui i
connettori non sono adatti.
Trasmissione di potenza wireless
Tale modalità di carica rappresenta una buona solu-
zione nei casi in cui è impossibile usare un connettore
resistivo. Il principio basilare è che l’energia elettrica
Fig. 1 – Trasferimento di potenza wireless da una bobina di trasmissione
primaria (Tx) a una bobina di ricezione secondaria (Rx), incluso l’LTC4120