DCRS

Un sistema de resonancia de bobina dipolo (DCRS) es un par de bobinas electromagnéticas especialmente sintonizadas, diseñadas para transferir energía eléctrica de forma inalámbrica a través de un espacio. Una bobina transmite; la otra recibe. Ambas están sintonizadas a la misma frecuencia resonante, típicamente en el rango de kilohertz a megahertz bajos, lo que permite un acoplamiento eficiente de la energía incluso cuando las bobinas están físicamente separadas por aire o material no conductor.

La bobina transmisora es impulsada por una fuente de CA a la frecuencia resonante. Esto genera un campo magnético variable en el tiempo que induce corriente en la bobina receptora. Debido a que ambas bobinas resuenan a la misma frecuencia, el receptor presenta una alta impedancia a los campos dispersos en frecuencias fuera de resonancia, mejorando la selectividad y la eficiencia. El factor de calidad (Q) de cada bobina afecta directamente la eficiencia de la transferencia de energía; un Q más alto significa una resonancia más nítida y menos energía desperdiciada en forma de calor.

Los sistemas DCRS aparecen en almohadillas de carga inductiva para electrónica de consumo, suministro de energía inalámbrica en implantes médicos y aplicaciones industriales donde las piezas giratorias o los entornos sellados hacen que la conexión eléctrica directa sea poco práctica. Las distancias de transferencia suelen oscilar entre milímetros (implantes, cargadores de teléfono) y decenas de centímetros (acopladores industriales). La eficiencia disminuye drásticamente a medida que las bobinas se separan o desalinean; la eficiencia a una distancia de 10 cm puede ser del 50 al 90 por ciento, dependiendo del tamaño de la bobina y el Q, mientras que las distancias de 50 cm a menudo requieren bobinas más grandes y muestran una eficiencia mucho menor.

Los materiales de las bobinas son muy importantes. Los devanados de cobre con alambre Litz (muchos hilos delgados aislados trenzados) reducen las pérdidas por efecto pelicular a altas frecuencias. Las bobinas con núcleo de aire son comunes; los núcleos de ferrita concentran el campo magnético pero introducen pérdidas en el núcleo. La inductancia y la capacitancia de cada resonador deben coincidir cuidadosamente; ligeras desalineaciones reducen el acoplamiento y desplazan la frecuencia resonante.

Los principales modos de falla son la desalineación (mover las bobinas lateral o axialmente degrada el acoplamiento), la deriva de frecuencia (el envejecimiento de los componentes, la temperatura o los objetos metálicos cercanos desintonizan el sistema) y el sobrecalentamiento en la bobina transmisora bajo alta carga o mal acoplamiento. Las placas de blindaje o de puesta a tierra entre el transmisor y el receptor pueden reducir la interferencia electromagnética y el acoplamiento parásito a la electrónica cercana, pero también aumentan la distancia efectiva y reducen la eficiencia.