物联网柔性电子设备的无线电能传输技术研究

孔佐君

（黔南民族职业技术学院，贵州 都匀 558022）

0 引 言

柔性电子设备普遍具有硬度较小的外观形状特征，现有的常用柔性电子设备应当包含各种微型化设备。在传感器以及射频识别等物联网的技术手段驱动影响下，柔性电子设备已经能够全面适用于安全传输电能。无线充电的智能化传输技术表现为最佳的可靠运行程度，并且对于不同规格型号的低功耗小型柔性电子设备都能确保实现良好的匹配。由此可见，无线电能的传输过程必须要依赖于柔性电子设备系统支撑，从而做到创新运用物联网的智能技术方法。

1 无线电能传输技术的基本原理和结构

1.1 无线电能传输技术的基本原理

无线电能传输的本质就是非接触式的电能供应传输，其基本技术原理应当为电磁感应。从当前阶段的电能传输技术总体发展状况来看，无线电能传输的现有技术手段应当包含无线电波发射以及电感耦合模式[1]。在这其中，运用微波或者激光波来发射无线电波的模式已经得到普及运用。

电感耦合模式主要体现为磁谐振、电磁感应以及电场耦合3种常用传输技术手段。电磁感应的电能传输系统结构具有良好的推广适用前景，主要在于此类电能传输的技术实施模式能够明显节约传输实践成本，对于优化配置现有的无线电系统资源也具有不可忽视的作用。

1.2 无线电能传输系统的组成结构

对于无线电能进行全面发送传输的系统组成结构中，系统发射端（发射天线）应当由天线驱动以及射频生成两种模式构成，接收端（换能器的系统接收天线）具备转化、采集以及储存系统电能的重要使用价值[2]。在无线电能的能源传输系统运行实践中，发射电能的系统终端对于电磁波应当予以实时性的生成，然后进行电磁波的传递操作。系统感应电能主要经过接收天线来实现必要的转化，确保转换为交流电。在系统整流器的作用下，各个终端的系统网络设备就可以接收到供电负荷，从而达到了及时供应系统终端电荷的效果。

具有柔性组成结构特征的储能器模块已经达到了电路体系结构的全面简化效果，有助于柔性化的工艺技术原理普遍运用于充电线路结构。相比于传统的充电系统线路组成结构而言，依靠柔性电路板作为基础元件的全新供电设备系统更加可以确保实现空间自由以及灵活充电的目标，避免受到环境空间因素导致的约束限制。目前，技术人员正在重点致力于超薄结构的柔性电池研发。经过全方位的技术研发创新，柔性电池将会达到更好的快捷性与灵活性，并且还能确保做到妥善解决电子系统普遍存在的供电能源短缺难题[3]。

2 物联网柔性电子设备的技术实现

2.1 柔性电子技术

作为现阶段的全新电子技术而言，柔性电子技术的关键就是柔性基板，用来承载各种型号的电子元件。通常情况下，柔性电子系统的基本组成结构应当包含柔性材料制成的电路板、电子元件、粘合层与交联导电体[4]。

经过对比可见，柔性电子技术最为明显的实践运用优势应当在于材料硬度较小，可以随意进行弯曲变形。具有柔性特征的电能储存元件可以达到较高的系统能量密度，元器件的质地更轻，同时还能延长供电设备系统的续航时间。

2.2 能源供给技术

微型与可穿戴的柔性电子设备即便发生了固有形状的某种改变，那么电子元件本身也不会被毁坏，而是可以保持原有的系统供电使用功能。在供给电能的情况下，柔性化的能源供给体系正在日益显示出特有的优势[5]。柔性供电设备普遍可以达到更长的系统运行时间，适应多种多样的实践应用场合。

微型穿戴设备具有非常显著的便携优势，系统质地较轻并且不会占据过多的使用空间，但现阶段的电化学柔性储能设备结构仍然没有达到最佳的完善优化程度。受到技术研发水准的限制，现有的各类储能系统设备存在较差的供电稳定性。对于通用的小规模电能输出装置而言，一般无法适应能量较高的电源持续输出。因此，具有较小能量密度以及较低运行功率局限的柔性供给电能设备仍然亟待实现全方位的技术完善更新，切实保障柔性化的各种供电设备系统能发挥出预期的使用效益。

2.3 物联网通信技术

目前，柔性化的电子标签设备可以被用来完成射频识别操作，充分展现了物联网手段融入到供电实践领域的意义。物联网的自动化射频识别模式主要依赖于传感器予以实现，因此如果将原有的传感器组件替换为柔性材料组件，则会非常有益于射频识别过程的顺利实施。在传感器的无线传输网络支撑前提下，对于人体医疗的传感设备、智能化的电子穿戴设备都能纳入到能源供给网络。

由此可见，柔性电子技术与物联网技术的融合具有显著的必要性。全新电子设备普遍存在更大的变形弹性、更好的柔韧程度与长期的穿戴适应性[6]。人机交互模式基础上的物联网只有依靠于柔性电子系统才能得以完整实现，体现了实时性的信息数据采集传输优势。柔性化的电子显示系统具备人机交互的友好特征，可以确保各个网络终端准确接收数据与信息资料。柔性技术手段全面支撑了自动化的传感终端设备运行，构建了互联互通的网络结构体系。

3 物联网柔性电子设备的无线电能传输要点

无线电能的安全稳定传输具有保障电能平稳供应的重要作用，传输电能的线圈主要设计为柔性的结构材料。为了促进传输电能的效率优化提高，关键是要着眼于柔性天线的合理设计。柔性整流器以及柔性天线目前都能用于完成实时性的电能接收与发送操作。

3.1 设计柔性天线

电能传输线圈主要为柔性天线，柔性天线应当同时具备接收电能以及发送电能的关键使用功能。近年来，技术人员对于全新的柔性天线结构材料正在展开全面且深入的研发，进而诞生了柔性二极管与柔性整流天线等。例如，对于整流天线，在实施柔性化的技术改造情况下，应当能够确保采集更广范围的无线电传输能量。除此以外，柔性整流器对于实时性的系统输出电磁波能够进行准确的接收采集，尤其是针对于频率较高的系统发送电磁波而言。具有变形弯曲特征的柔性材料装置必须要严格保证系统内部结构的完整性，防止由于设备外观造型的改变进而导致设备电能传输的基本功能受到减损[7]。

技术人员正在重点针对于集成式的柔性整流天线展开深入研发工作，并且获得了优良的技术研发实践成效。例如，柔性整流天线可以由超薄（原子级）的结构材料制成，柔性二极管（主要包含半导体）能保证实现较高的电能传输频率。覆盖于多个不同频段的整流器系统可以全面满足学术研究、工业生产、医疗教学等各个实践领域的需求。运用直流电作为基本输出形式的整流器能够实时收集电能，有效减少了电能输送中的浪费。

无线电能传输系统的物联网改进方向应当在于用计算机软件来完成计算信号逻辑、传输处理信号、发送控制指令等过程，进而实现保障安全运行的目的。无线电能传输系统可以确保实时性的数据信号得到稳定传输，有效促进信号传输控制效率的提高。在电能传输的系统组成结构中，柔性电能传输系统属于必不可少的基本组成部分。无线电能传输的自动化控制终端具有体积规模较小、安全性能优良、操作快捷简便等独特技术优势，而且非常便于技术人员实施全面性的系统运行操作控制。

3.2 设计系统功能

传输无线电能的系统运行过程不能缺少科学的系统设计方案支撑，决定了无线传能的系统组成模块必须要得到合理的分布设计。优化结构整体设计的关键实践举措应当包含机械结构与电路结构两个方面，确保能够达到预设的系统电能安全传输目标[8]。立体式的柔性谐振子应当包含介质层与两个线圈组成的结构，对于指定空间区域中的磁场电能进行集成。

相比于平面传输电流的线圈结构而言，立体式的谐振子不会占据过大的空间面积，传输电能的系统运行效率也获得了明显的优化提高。此外，无线供电的柔性材料系统非常便于进行穿戴，有助于工作人员对其进行随身携带。谐振电感耦合的柔性天线接收装置可以达到指定的波段频率，射频电源系统能够提供实时性的交流电。由此可见，包含自动接收器与发射机天线装置的交流电源系统将会表现出更加平稳可靠的电能传输效果，切实防止了电能传输中频繁产生波动的状况。峰值整流器对于电能进行了充分的接收，并且实现了直流功率与交流功率的转换效果。

无线电能传输系统在传输指令以及转换控制指令信号的过程中，通常需要借助于专门软件的自动计算功能。物联网系统对于指令能够进行准确的编辑操作，然后将现有的系统自动控制指令发送至指定的系统结构部位。可靠性以及安全性构成了无线电能传输系统的独特实践运用优势。如果系统出现了某些使用过程故障，那么技术人员只要通过简易的操作即可对其实施检修，促进了自动化管理控制系统运行效率的提高。通信网络中的传感器应当连接于柔性电能传输的各个系统模块，从而做到依靠自动化设备来实时监测电能传输的情况，及时妥善处理系统的异常运行风险。系统范围内的某个电能传输过程如果存在安全隐患，那么无线电能传输的终端设备就会立即对其进行准确的数据信号反馈，有助于系统的值守人员对于现有故障展开及时的排查。物联网柔性电子设备的无线电能传输电路系统如图1所示。

图1 物联网柔性电子设备的无线电能传输电路系统

3.3 设计新型电子元器件

物联网电子元器件与光电元器件都属于非常关键的柔性电子设备，然而从当前阶段的技术研发总体状况来讲，以上柔性电子设备的现有技术研发力度亟待加强。无线供电的柔性设备使用功能只有借助于物联网才能得到最大程度的实现，决定了研发技术人员必须要重点着眼于物联网的微型柔性系统研发工作。对于无线供电的自动设备装置，在实现全面改造的过程中，关键在于LED的柔性设备创新升级。无线充电的系统装置依靠于磁谐振的系统元件来发挥作用，微波传输的柔性天线实践技术手段必须要得到尽快的完善，旨在促进现有的微波天线传输发送效率提升。

柔性化的电子元件需要达到尺寸较小的标准，确保对于原有的装置结构尺寸实现必要的控制。但截至目前为止，柔性化的各种电子部件批量制造工艺手段并没有达到最佳的完善成熟度，亟待获得优化改进。具有柔性技术优势的电能传输结构部件应当达到更高层次的质量安全性能，如此才能充分满足实时性的电能转化以及电能传输等基本要求。具体针对于能量传输的系统模块而言，应当确保限定在合理的系统频段范围，促进传递电能的运行效率提高。

建立在无线电能传输控制模式基础上的全新控制技术手段并不会产生较多的系统能源消耗，有助于节省终端系统设备的占地面积资源。而且无线电能传输系统的自动操作控制方式还会持续获得改进，突破了传统电能传输的运行控制模式。但无线电能传输控制的现有系统功能仍然没有达到最佳的完善程度，因此在未来的技术发展中，关键应当体现在合理节约信号的传输处理成本，密切关注自动化电能传输安全监管手段的改进。技术人员应当更多着眼于全面展开系统调试工作，保证无线电能传输装置设备能够保持正常运行。技术人员还应当更加关注电能传输转换的自动管理，运用系统导向功能来改善现有的系统设备结构。

4 结 论

经过分析，柔性电子设备在物联网的技术发展背景下已经获得了推广，无线电能的传输处理技术应当借助于柔性电子设备系统予以实现。目前，各种类型的柔性电子设备已经具备了可穿戴的环境适应性，并且正在朝着低能耗、微型化与集成化的技术趋势演变。在未来的技术发展实践过程中，关键应当体现在正确选择与适用柔性电子设备，全面强化现有的无线电能传输技术研发力度。