Progettare per l’IoT: trasferimento di energia wireless

La pervasione dell’IoT pone inevitabilmente gli addetti ai lavori di fronte a continue sfide, soprattutto in ambito di progettazione. Il trasferimento wireless di energia ( Wpt, Wireless Power Transfer) è uno dei temi più dibattuti in ambito Internet of Things e in tutto il settore che riguarda veicoli elettrici e dispositivi elettronici mobile. La metodologia wireless è ben nota ma la progettazione di trasmettitori, la loro collocazione, la massimizzazione dell’efficienza e la validazione del comportamento dell’intero sistema rappresentano una sfida complessa che richiede competenze specifiche e l’uso di strumenti avanzati quali la simulazione numerica.

I metodi utilizzati dai più comuni sistemi Wpt sono l’accoppiamento induttivo o la risonanza magnetica, ciascuno dei quali ha punti di forza e di debolezza. La tecnologia più nota e già in uso in alcuni oggetti domestici come spazzolini da denti o telefoni cordless impiega l’accoppiamento induttivo che non si adatta, però, ad applicazioni che comprendono trasferimenti di potenza significativi a lungo raggio. In quest’ultimo caso si applica la risonanza magnetica in due modi: la trasmissione di elevata potenza a una distanza inferiore a un metro oppure a distanze maggiori di quelle garantite dal metodo induttivo..

Simulazione numerica: un must per i progettisti

Progettare il trasferimento wireless di potenza in modo affidabile richiede un metodo in grado di calcolare le performance elettromagnetiche e termiche dell’antenna a bobina così come dei circuiti e di prevedere la logica che guida e controlla tutte le operazioni dell’intero sistema. A questo scopo i progettisti delle più avanzate soluzioni in tutto il mondo utilizzano strumenti di simulazione numerica per analizzare in bassa frequenza le bobine induttive impiegate nella metodologia dell’accoppiamento induttivo.

Aggiungendo una capacità esterna può essere simulata anche la risonanza. Per i WPT a risonanza magnetica su larga distanza, le frequenze operative sono più alte e i software di simulazione elettromagnetica consentono di determinare il campo elettromagnetico trasmesso, riflesso e totale di un’antenna ricevente e trasmittente.

Oggi, i software per la simulazione più avanzati rendono possibile progettare un intero sistema wireless di potenza, agendo come simulatori sia del circuito sia del sistema. Ansys è tra i principali fornitori delle soluzioni più avanzate. Leggi di più da Ansys Blog.

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