物聯網柔性電子設備的無線電能傳輸技術研究

孔佐君

（黔南民族職業技術學院，貴州 都勻 558022）

0 引 言

柔性電子設備普遍具有硬度較小的外觀形狀特征，現有的常用柔性電子設備應當包含各種微型化設備。在傳感器以及射頻識別等物聯網的技術手段驅動影響下，柔性電子設備已經能夠全面適用于安全傳輸電能。無線充電的智能化傳輸技術表現為最佳的可靠運行程度，并且對于不同規格型號的低功耗小型柔性電子設備都能確保實現良好的匹配。由此可見，無線電能的傳輸過程必須要依賴于柔性電子設備系統支撐，從而做到創新運用物聯網的智能技術方法。

1 無線電能傳輸技術的基本原理和結構

1.1 無線電能傳輸技術的基本原理

無線電能傳輸的本質就是非接觸式的電能供應傳輸，其基本技術原理應當為電磁感應。從當前階段的電能傳輸技術總體發展狀況來看，無線電能傳輸的現有技術手段應當包含無線電波發射以及電感耦合模式[1]。在這其中，運用微波或者激光波來發射無線電波的模式已經得到普及運用。

電感耦合模式主要體現為磁諧振、電磁感應以及電場耦合3種常用傳輸技術手段。電磁感應的電能傳輸系統結構具有良好的推廣適用前景，主要在于此類電能傳輸的技術實施模式能夠明顯節約傳輸實踐成本，對于優化配置現有的無線電系統資源也具有不可忽視的作用。

1.2 無線電能傳輸系統的組成結構

對于無線電能進行全面發送傳輸的系統組成結構中，系統發射端（發射天線）應當由天線驅動以及射頻生成兩種模式構成，接收端（換能器的系統接收天線）具備轉化、采集以及儲存系統電能的重要使用價值[2]。在無線電能的能源傳輸系統運行實踐中，發射電能的系統終端對于電磁波應當予以實時性的生成，然后進行電磁波的傳遞操作。系統感應電能主要經過接收天線來實現必要的轉化，確保轉換為交流電。在系統整流器的作用下，各個終端的系統網絡設備就可以接收到供電負荷，從而達到了及時供應系統終端電荷的效果。

具有柔性組成結構特征的儲能器模塊已經達到了電路體系結構的全面簡化效果，有助于柔性化的工藝技術原理普遍運用于充電線路結構。相比于傳統的充電系統線路組成結構而言，依靠柔性電路板作為基礎元件的全新供電設備系統更加可以確保實現空間自由以及靈活充電的目標，避免受到環境空間因素導致的約束限制。目前，技術人員正在重點致力于超薄結構的柔性電池研發。經過全方位的技術研發創新，柔性電池將會達到更好的快捷性與靈活性，并且還能確保做到妥善解決電子系統普遍存在的供電能源短缺難題[3]。

2 物聯網柔性電子設備的技術實現

2.1 柔性電子技術

作為現階段的全新電子技術而言，柔性電子技術的關鍵就是柔性基板，用來承載各種型號的電子元件。通常情況下，柔性電子系統的基本組成結構應當包含柔性材料制成的電路板、電子元件、粘合層與交聯導電體[4]。

經過對比可見，柔性電子技術最為明顯的實踐運用優勢應當在于材料硬度較小，可以隨意進行彎曲變形。具有柔性特征的電能儲存元件可以達到較高的系統能量密度，元器件的質地更輕，同時還能延長供電設備系統的續航時間。

2.2 能源供給技術

微型與可穿戴的柔性電子設備即便發生了固有形狀的某種改變，那么電子元件本身也不會被毀壞，而是可以保持原有的系統供電使用功能。在供給電能的情況下，柔性化的能源供給體系正在日益顯示出特有的優勢[5]。柔性供電設備普遍可以達到更長的系統運行時間，適應多種多樣的實踐應用場合。

微型穿戴設備具有非常顯著的便攜優勢，系統質地較輕并且不會占據過多的使用空間，但現階段的電化學柔性儲能設備結構仍然沒有達到最佳的完善優化程度。受到技術研發水準的限制，現有的各類儲能系統設備存在較差的供電穩定性。對于通用的小規模電能輸出裝置而言，一般無法適應能量較高的電源持續輸出。因此，具有較小能量密度以及較低運行功率局限的柔性供給電能設備仍然亟待實現全方位的技術完善更新，切實保障柔性化的各種供電設備系統能發揮出預期的使用效益。

2.3 物聯網通信技術

目前，柔性化的電子標簽設備可以被用來完成射頻識別操作，充分展現了物聯網手段融入到供電實踐領域的意義。物聯網的自動化射頻識別模式主要依賴于傳感器予以實現，因此如果將原有的傳感器組件替換為柔性材料組件，則會非常有益于射頻識別過程的順利實施。在傳感器的無線傳輸網絡支撐前提下，對于人體醫療的傳感設備、智能化的電子穿戴設備都能納入到能源供給網絡。

由此可見，柔性電子技術與物聯網技術的融合具有顯著的必要性。全新電子設備普遍存在更大的變形彈性、更好的柔韌程度與長期的穿戴適應性[6]。人機交互模式基礎上的物聯網只有依靠于柔性電子系統才能得以完整實現，體現了實時性的信息數據采集傳輸優勢。柔性化的電子顯示系統具備人機交互的友好特征，可以確保各個網絡終端準確接收數據與信息資料。柔性技術手段全面支撐了自動化的傳感終端設備運行，構建了互聯互通的網絡結構體系。

3 物聯網柔性電子設備的無線電能傳輸要點

無線電能的安全穩定傳輸具有保障電能平穩供應的重要作用，傳輸電能的線圈主要設計為柔性的結構材料。為了促進傳輸電能的效率優化提高，關鍵是要著眼于柔性天線的合理設計。柔性整流器以及柔性天線目前都能用于完成實時性的電能接收與發送操作。

3.1 設計柔性天線

電能傳輸線圈主要為柔性天線，柔性天線應當同時具備接收電能以及發送電能的關鍵使用功能。近年來，技術人員對于全新的柔性天線結構材料正在展開全面且深入的研發，進而誕生了柔性二極管與柔性整流天線等。例如，對于整流天線，在實施柔性化的技術改造情況下，應當能夠確保采集更廣范圍的無線電傳輸能量。除此以外，柔性整流器對于實時性的系統輸出電磁波能夠進行準確的接收采集，尤其是針對于頻率較高的系統發送電磁波而言。具有變形彎曲特征的柔性材料裝置必須要嚴格保證系統內部結構的完整性，防止由于設備外觀造型的改變進而導致設備電能傳輸的基本功能受到減損[7]。

技術人員正在重點針對于集成式的柔性整流天線展開深入研發工作，并且獲得了優良的技術研發實踐成效。例如，柔性整流天線可以由超?。ㄔ蛹墸┑慕Y構材料制成，柔性二極管（主要包含半導體）能保證實現較高的電能傳輸頻率。覆蓋于多個不同頻段的整流器系統可以全面滿足學術研究、工業生產、醫療教學等各個實踐領域的需求。運用直流電作為基本輸出形式的整流器能夠實時收集電能，有效減少了電能輸送中的浪費。

無線電能傳輸系統的物聯網改進方向應當在于用計算機軟件來完成計算信號邏輯、傳輸處理信號、發送控制指令等過程，進而實現保障安全運行的目的。無線電能傳輸系統可以確保實時性的數據信號得到穩定傳輸，有效促進信號傳輸控制效率的提高。在電能傳輸的系統組成結構中，柔性電能傳輸系統屬于必不可少的基本組成部分。無線電能傳輸的自動化控制終端具有體積規模較小、安全性能優良、操作快捷簡便等獨特技術優勢，而且非常便于技術人員實施全面性的系統運行操作控制。

3.2 設計系統功能

傳輸無線電能的系統運行過程不能缺少科學的系統設計方案支撐，決定了無線傳能的系統組成模塊必須要得到合理的分布設計。優化結構整體設計的關鍵實踐舉措應當包含機械結構與電路結構兩個方面，確保能夠達到預設的系統電能安全傳輸目標[8]。立體式的柔性諧振子應當包含介質層與兩個線圈組成的結構，對于指定空間區域中的磁場電能進行集成。

相比于平面傳輸電流的線圈結構而言，立體式的諧振子不會占據過大的空間面積，傳輸電能的系統運行效率也獲得了明顯的優化提高。此外，無線供電的柔性材料系統非常便于進行穿戴，有助于工作人員對其進行隨身攜帶。諧振電感耦合的柔性天線接收裝置可以達到指定的波段頻率，射頻電源系統能夠提供實時性的交流電。由此可見，包含自動接收器與發射機天線裝置的交流電源系統將會表現出更加平穩可靠的電能傳輸效果，切實防止了電能傳輸中頻繁產生波動的狀況。峰值整流器對于電能進行了充分的接收，并且實現了直流功率與交流功率的轉換效果。

無線電能傳輸系統在傳輸指令以及轉換控制指令信號的過程中，通常需要借助于專門軟件的自動計算功能。物聯網系統對于指令能夠進行準確的編輯操作，然后將現有的系統自動控制指令發送至指定的系統結構部位。可靠性以及安全性構成了無線電能傳輸系統的獨特實踐運用優勢。如果系統出現了某些使用過程故障，那么技術人員只要通過簡易的操作即可對其實施檢修，促進了自動化管理控制系統運行效率的提高。通信網絡中的傳感器應當連接于柔性電能傳輸的各個系統模塊，從而做到依靠自動化設備來實時監測電能傳輸的情況，及時妥善處理系統的異常運行風險。系統范圍內的某個電能傳輸過程如果存在安全隱患，那么無線電能傳輸的終端設備就會立即對其進行準確的數據信號反饋，有助于系統的值守人員對于現有故障展開及時的排查。物聯網柔性電子設備的無線電能傳輸電路系統如圖1所示。

圖1 物聯網柔性電子設備的無線電能傳輸電路系統

3.3 設計新型電子元器件

物聯網電子元器件與光電元器件都屬于非常關鍵的柔性電子設備，然而從當前階段的技術研發總體狀況來講，以上柔性電子設備的現有技術研發力度亟待加強。無線供電的柔性設備使用功能只有借助于物聯網才能得到最大程度的實現，決定了研發技術人員必須要重點著眼于物聯網的微型柔性系統研發工作。對于無線供電的自動設備裝置，在實現全面改造的過程中，關鍵在于LED的柔性設備創新升級。無線充電的系統裝置依靠于磁諧振的系統元件來發揮作用，微波傳輸的柔性天線實踐技術手段必須要得到盡快的完善，旨在促進現有的微波天線傳輸發送效率提升。

柔性化的電子元件需要達到尺寸較小的標準，確保對于原有的裝置結構尺寸實現必要的控制。但截至目前為止，柔性化的各種電子部件批量制造工藝手段并沒有達到最佳的完善成熟度，亟待獲得優化改進。具有柔性技術優勢的電能傳輸結構部件應當達到更高層次的質量安全性能，如此才能充分滿足實時性的電能轉化以及電能傳輸等基本要求。具體針對于能量傳輸的系統模塊而言，應當確保限定在合理的系統頻段范圍，促進傳遞電能的運行效率提高。

建立在無線電能傳輸控制模式基礎上的全新控制技術手段并不會產生較多的系統能源消耗，有助于節省終端系統設備的占地面積資源。而且無線電能傳輸系統的自動操作控制方式還會持續獲得改進，突破了傳統電能傳輸的運行控制模式。但無線電能傳輸控制的現有系統功能仍然沒有達到最佳的完善程度，因此在未來的技術發展中，關鍵應當體現在合理節約信號的傳輸處理成本，密切關注自動化電能傳輸安全監管手段的改進。技術人員應當更多著眼于全面展開系統調試工作，保證無線電能傳輸裝置設備能夠保持正常運行。技術人員還應當更加關注電能傳輸轉換的自動管理，運用系統導向功能來改善現有的系統設備結構。

4 結 論

經過分析，柔性電子設備在物聯網的技術發展背景下已經獲得了推廣，無線電能的傳輸處理技術應當借助于柔性電子設備系統予以實現。目前，各種類型的柔性電子設備已經具備了可穿戴的環境適應性，并且正在朝著低能耗、微型化與集成化的技術趨勢演變。在未來的技術發展實踐過程中，關鍵應當體現在正確選擇與適用柔性電子設備，全面強化現有的無線電能傳輸技術研發力度。