Cum funcționează încărcarea telefonului fără fir. Încărcător wireless – conexiune confortabilă și fiabilă în orice moment

Încărcarea fără fir este una dintre inovațiile cheie ale iPhone-ului din 2017. Deci, este timpul să înțelegem ce fel de tehnologie este aceasta. Din moment ce chiar și Apple a renunțat.

Iată câteva probleme de bază pe care orice utilizator modern ar trebui să le înțeleagă. Vom încerca să nu supraîncărcăm cu termeni științifici.

Cum a început totul

Ideea transferului de energie fără fir a început să fie implementată în secolul al XIX-lea. Prima demonstrație de mare profil a noului produs a fost Expoziția Mondială din 1893, unde Nikola Tesla a aprins lămpi fluorescente neconectate cu propriile mâini.

Peste o sută de ani, tocmai am început să primim ceea ce a visat geniul sârb - introducerea pe scară largă a tehnologiei revoluționare. Astăzi, există mai multe modalități de a transfera energie fără fir, dar au fost comercializate numai încărcătoare care funcționează pe principiile inducției electromagnetice.

Ce este inducția electromagnetică

În câteva cuvinte: dacă se aplică un curent electric alternativ uneia dintre cele două bobine plasate una lângă cealaltă, atunci a doua va genera propriul curent. Toate datorită inducției electromagnetice. Setând tensiunea la valoarea dorită, puteți încărca bateria.

Conexiunea dintre aceste bobine se realizează printr-un câmp electromagnetic, care a făcut posibilă scăderea firelor de conectare. Dar receptorul trebuie să fie situat aproape de transmițător, altfel o parte din câmp este irosită.

În realitate, totul este puțin mai complicat; Există, de asemenea, anumite seturi de parametri - standarde pe care trebuie să le îndeplinească încărcătoarele moderne (de exemplu, binecunoscutul „standard Qi”). Aceste nuanțe afectează viteza de încărcare și distanța de câmp permisă.

Ce legătură are Qi cu el?

Cercetările moderne în domeniul transmisiei de energie fără fir a consolidat două grupuri mari: Wireless Power Consortium și AirFuel Alliance. Desigur, există și alte echipe care lucrează pe cont propriu, tehnologii unice, dar utilizarea lor pe scară largă este încă departe.

Astăzi, specificația principală a devenit cea dezvoltată de Wireless Power Consortium. Ea a primit numele „Qi” (a se citi „qi”).

În teorie, Qi oferă o putere de încărcare de până la 5 W și un curent de 1 sau 2 A, la o tensiune de 5 V. Acești parametri sunt comparabili cu încărcătoarele cu fir, dar sursa de alimentare este mult mai lentă.

În același timp, receptorul și transmițătorul pot face schimb de informații despre standardele acceptate și nivelul de încărcare. De exemplu, acest lucru vă permite să opriți dispozitivul de transmisie atunci când bateria este complet încărcată.

Un câmp magnetic nu este radiație și afectează corpul uman nu mai mult decât Wi-Fi sau un semnal mobil. În orice caz, 5 wați de putere nu sunt suficiente pentru a avea un impact negativ.

5 centimetri nu este limita

Două bobine Qi-aware nu sunt singura opțiune pentru transferul de energie fără fir. Există multe prototipuri de lucru care pot încărca dispozitive la o distanță de câțiva metri.

Iată câteva dintre ele:

• WiTicity
  Ideea i-a venit în minte unui angajat al Universității din Massachusetts, Marin Soljacic. Cele două bobine sunt reglate pentru a rezona una cu cealaltă. Când se aplică curent alternativ unei bobine, câmpul magnetic este transferat către cealaltă bobină. Această metodă este brevetată și toate detaliile sunt păstrate secrete. Se știe că deja s-a putut transmite energie pe o distanță de aproximativ doi metri, cu șapte metri posibil teoretic. Compania cooperează deja cu giganți precum Delphi, Toyota, IHI, Audi, Haier sau OSRAM.
• PoWiFi
  Băieții de la Universitatea din Washington au venit cu o modalitate de a folosi Wi-Fi ca sursă de energie. Au reîncărcat routerul Asus RT-AC68U pentru a transfera încărcarea prin canale neocupate. Senzorii situati la o distanta de pana la 8 metri de router au transformat cu succes energia undei electromagnetice in curent continuu. Astfel am reușit să furnizăm energie camerei CCTV și chiar să încărcăm Jawbone Up24.
• DCRS
  Un alt sistem numit Dipole Coil Resonant System funcționează la o distanță de până la 5 metri. Acesta folosește și bobine și este relativ compact. Experimentul a arătat că folosind această metodă este posibil să alimentezi chiar și un televizor LCD (40 W) la o distanță de până la cinci metri. Dar cu cât decalajul este mai mare, cu atât eficiența este mai mică, de exemplu, atunci când transmiteți 40 de wați pe 5 metri, va trebui să „pompați” 400 de wați din rețeaua electrică. Dar fără fire între receptor și transmițător.

Dar toate aceste metode nu sunt pregătite pentru piața de masă. Prin urmare, ne mulțumim cu încărcarea wireless conform standardului Qi. După cum sa dovedit, chiar și o metodă atât de limitată de transfer de energie este suficientă pentru distribuția sa pe scară largă.

De la teorie la practică. Sunt din ce în ce mai puține fire în jur

Acum câțiva ani am declarat război tuturor firelor din apartamentul meu și le-am ascuns fără milă. Totul a fost folosit, de la cabluri ascunse în perete până la trasarea îngrijită a cablurilor folosind Velcro de la IKEA. Dar, oricât m-aș strădui, cablurile pentru încărcarea gadgeturilor sunt încă vizibile, fie sunt folosite în scopul propus, fie își așteaptă cu răbdare „consumatorii” voraci.

Cu fiecare dispozitiv nou care „înțelege” încărcarea wireless, micul perfecționist din mine se bucură. Foarte curând va fi posibil să aruncați întregul pachet de fire, înlocuindu-le cu un singur încărcător pentru toate dispozitivele. Pe care nu o să-mi fie prea lene să îl integrez în masă.

Transferul de putere fără fir poate face mult mai mult decât încărcarea comodă a smartphone-ului dvs. acasă. Acum este posibil să păstrați legătura tot timpul, tot ce trebuie să faceți este să actualizați infrastructura. Și asta se întâmplă deja:

1. Antreprenorii au fost primii care au sărit pe val. Astăzi, prezența platformelor de încărcare wireless în cafenele, restaurante și cinematografe este un exemplu de formă bună și o modalitate bună de a adăuga un alt avantaj competitiv pușculiței.
2. Producătorii de mașini nu sunt departe. De exemplu, în tabloul de bord Volvo XC40 Au construit o platformă pentru încărcare fără fir - ai urcat în mașină, ai pus smartphone-ul într-un compartiment special destinat și nici măcar nu te gândești la procentul rămas.
3. Da, chiar și IKEA vinde articole de interior cu încărcare wireless încorporată. Suedezii oferă atât lămpi gata făcute cu platforme suplimentare, cât și module separate încorporate în mobilier. Puteți asambla un birou frumos pentru biroul dvs.

Se dovedește că acum poți rămâne conectat la rețea non-stop: acasă, în drum spre serviciu, la birou și în timp ce mergi. Acest lucru este suficient chiar și pentru cel mai vorace smartphone Android.

Încărcarea wireless este viitorul

Era diferiților conectori trece, vine vremea unificării. Judecă singur, tot mai multe gadget-uri primesc același USB Type C, iar acum încărcare wireless conform standardului Qi.

Deci, nu trebuie să vă conectați deloc smartphone-ul sau ceasul la un fir. Nu m-aș mira dacă peste câțiva ani, lângă routerul care distribuie Wi-Fi, apare o cutie care distribuie încărcarea. Și va fi suficient doar să intri în cameră, iar smartphone-ul va începe să se încarce singur.

Scriitorii de science fiction au presupus că, la începutul secolului al XXI-lea, omenirea va părăsi cu ușurință atmosfera și va folosi mașini zburătoare în viața de zi cu zi. Calculele lor au fost destul de corecte, pentru că, după ce a decolat pentru prima dată într-un avion în 1903, omul făcuse deja primul zbor din lume în spațiul cosmic pe 12 aprilie 1961. Dar viața a decretat altfel, iar umanitatea a luat calea dezvoltării electronicelor personale, un lucru pe care nici un „visător” nu l-ar putea ghici.

Dispozitive esențiale

În scurt timp, telefoanele s-au transformat în dispozitive complet futuriste și indispensabile care ajută o persoană în toate aspectele vieții, de care nu se desparte nici măcar în somn.

Dar un lucru a transformat întotdeauna imaginea idilică a unei lumi curajoase într-o satiră dură și o parodie - aceasta, desigur, este bateria. Dacă în epoca telefoanelor mobile era cumva posibil să se mențină dispozitivul în viață timp de o săptămână, astăzi un smartphone abia reușește să-și mențină funcționalitatea pe tot parcursul zilei. Și aceste cifre modeste sunt atinse doar datorită pauzelor în utilizarea smartphone-ului.

Durata reală de funcționare a unui telefon astăzi nu depășește 3-4 ore. Inițial, producătorii au luat calea cea mai logică pentru creșterea capacității bateriei, dar s-a dovedit a fi o fundătură, deoarece cumpărătorii nu doreau telefoane din cărămidă care să arate ca walkie-talkie pentru eroii de război, ci doreau dispozitivele fără greutate și subțiri ale Star Trek. eroi.

Apoi, producătorii au luat o cale diferită: deoarece nu putem crește durata de viață a bateriei, s-au gândit ei, să facem încărcarea atât de eficientă încât o persoană să fie bucuroasă să încarce telefonul din nou.

Nașterea încărcării fără fir

Așa s-au născut tehnologiile de încărcare rapidă și wireless. Și, dacă prima tehnologie nu a oferit o experiență fundamental nouă, atunci a doua, cel puțin în exterior, a devenit în sfârșit descoperirea la care toată lumea visase de atâta timp. La urma urmei, încărcarea telefonului prin simpla așezare pe masă ne-a adus mai aproape de viitor.

Să vedem care este esența acestei tehnologii. Și vom afla despre dezavantajele sale, pentru că avantajele sunt evidente.

Primul telefon cu încărcare wireless a apărut în 2009. Era legendarul Palm Pre (un telefon care pretindea a fi telefonul viitorului, dar în cele din urmă l-a îngropat pe Palm). De atunci, tehnologia s-a schimbat semnificativ, dar principiile încărcării inductive, cunoscute utilizatorilor de periuțe de dinți electrice în urmă cu 27 de ani, nu au dispărut.

Acestea sunt încă două bobine de inducție conectate la o sursă de energie, în care un câmp magnetic apare perpendicular pe spirele bobinei. Astfel, dacă plasați două bobine în raza câmpului magnetic (și în același timp conectați una dintre ele la o sursă de alimentare), atunci tensiunea va apărea în a doua bobină. Este important să se țină cont de faptul că cele două bobine de inducție nu trebuie să se atingă niciodată. Acest principiu elementar stă la baza funcționării tuturor dispozitivelor.

Standarde de energie electromagnetică fără fir

Principiile de bază de funcționare ale dispozitivelor fără fir au fost standardizate de Wireless Power Consortium. Drept urmare, a apărut standardul de comunicare fără fir Qi (în rusă se citește Qi sau Chi, în Japonia se spune Ki sau Ke). Acest nume nu a fost luat întâmplător, deoarece în filosofia orientală exprimă ideea de substanță spațiu-timp și energie vitală, care stă la baza structurii Universului. Ceea ce descrie perfect esența acestui fenomen. Majoritatea producătorilor (Samsung, LG, Google, Motorola, Microsoft, HTC și Nokia) respectă aceste standarde, astfel încât utilizatorii își pot încărca telefoanele oriunde în lume.

Alături de acest consorțiu, există și Power Matters Alliance (PMA), fondată în 2012 de Procter & Gamble și Powermat Technologies. Această alianță se opune standardului Qi. Și are, de asemenea, sprijinul unor companii importante, inclusiv Samsung, Sony, HTC, LG, Asus, Qualcomm, ZTE și AT&T. Și da, nu credeai, unii producători vor să stea pe două scaune deodată.

Există puține diferențe între concurenți. Ambele folosesc încărcare inductivă, dar lungimea de undă Qi este în intervalul 100-205kHz, în timp ce PMA este în intervalul 277-357kHz. Metoda de încărcare în sine este absolut identică (fuziunea cu Alliance for Wireless Power, care a promovat tehnologia Rezence bazată pe rezonanță magnetică, al cărei sens este opusul încărcării prin inducție magnetică, folosită de concurenți, nu a adus încă dividende serioase) , singurul avantaj tangibil al RMA este sprijinul cafenelelor Starbucks.

Astăzi, PMA este un exemplu de „strategie de retragere”, când compania instalează încărcare fără fir conform standardului său pentru a crea cererea de facto a consumatorilor.

Standardele Qi

Există două varietăți ale standardului Qi. Prima presupune încărcarea la putere mică - 5 wați, iar a doua la putere mare - 120 wați. Qi-ul de mare putere nu este produs în prezent de producători din cauza imperfecțiunii tehnologiei (pentru a primi o asemenea cantitate de energie veți avea nevoie de o bobină de inducție voluminoasă, care este comparabilă cu grosimea unui smartphone).

Folosind Qi la 120 de wați, îți poți încărca laptopul. Qi la 5 wați este folosit pentru a umple capacitatea bateriei tabletelor și telefoanelor. Trebuie remarcat faptul că o tabletă și un smartphone necesită puteri de curent diferite, ceea ce se corelează cu principiile generale ale încărcării cu fir.

De aici aflăm că temerile legate de riscurile pentru sănătate cauzate de încărcarea wireless sunt complet nefondate. Faptul este că radiația magnetică nu are un efect ionizant asupra corpului, este similar cu un semnal Wi-Fi. Mai mult, încărcarea la o putere de 5 wați este sigură pentru oameni sub orice formă.

Astăzi, desigur, încărcarea telefonului este condiționat fără fir, deoarece necesită o platformă specială de încărcare. În multe privințe, acest lucru strică impresia acestei metode, dar, din fericire, producătorii știu despre ea. Și în 2015, celebra companie de mobilă IKEA a prezentat mobilier cu un modul de încărcare wireless încorporat la expoziția Mobile World Congress (MWC).

Contra tehnologiei wireless

O imagine foarte favorabilă este stricată de diversele deficiențe ale tehnologiei wireless, în mare parte din cauza imaturității tehnologiei. Primul și principalul punct este, desigur, domeniul de acțiune. Telefonul este strâns legat de suportul de încărcare. Dacă doriți să citiți un mesaj trimis sau să răspundeți la un apel, încărcarea va fi întreruptă imediat. Ceea ce va prelungi timpul de încărcare deja lung.

Și aici ajungem la al doilea punct: încărcarea wireless este un proces lung. 30% mai lent decât prin cablu. De asemenea, s-a dovedit că utilizarea acestui tip de încărcare „ucide” bateria telefonului mult mai repede.

Desigur, încărcarea wireless este viitorul, dar unii (în special Apple) cred că acest viitor nu a sosit încă, iar încărcarea wireless este doar o jucărie la modă.

Salutare tuturor. Am achiziționat un kit pentru transferul de energie wireless, numit și încărcare wireless, pe un site chinezesc. Desigur, puteți asambla acest dispozitiv singur pe Internet; Am vrut insa sa achizitionez un dispozitiv complet, oferit noua ca dispozitiv DIY. Nu am intenționat să-l folosesc ca încărcător wireless pentru un telefon mobil. Dar în robotică, am văzut avantaje clare față de încărcătoarele cu fir.

Dispozitivul pe care l-ați creat în robotică poate evalua în mod independent încărcarea bateriei și, dacă este necesar, poate reîncărca independent. De exemplu, un robot trebuie doar să se apropie de încărcător la o distanță adecvată și va începe procesul de încărcare. Foarte comod, robotul vrea să rămână în stare de funcționare și să-l lase să aibă grijă de el însuși.

Încărcarea fără fir constă din două părți, un receptor și un transmițător de energie.
Tensiunea de alimentare a transmițătorului este de doisprezece volți, în timp ce ieșirea receptorului este de cinci volți. Curentul maxim de încărcare declarat este de șase sute de miliamperi. Nu exista documente suplimentare pe site. După ce am căutat pe internet, am găsit următoarele informații. Receptorul folosește un cip T3168

Spre deosebire de receptor, transmițătorul de energie este, ca să spunem așa, umplut cu un compus. În consecință, nu a fost posibil să ajungeți la consiliu. Documentația pentru receptor a inclus un circuit de răspuns pentru transmițător.

Dar tot am ajuns la bord (folosind un ciocan), după cum sa dovedit, circuitul este diferit. Pe placă erau instalate două microcircuite, fără niciun marcaj. Am putut obține puține informații despre misterioasele micro-ansambluri de pe forumuri. Am aflat că acestea sunt două tranzistoare puternice pornite în modul generator de înaltă frecvență. Ulterior, am aflat că poți cumpăra și o tablă deschisă fără umplere.

Cat despre curentul de incarcare. Încărcătorul wireless, așa cum am spus deja, vă permite să încărcați bateria cu un curent de până la 600 de miliamperi. Dar acest curent îl vom primi doar în imediata apropiere dintre circuite. Tabelul arată relația dintre distanță și curent.

Am filmat o demonstrație a încărcătorului fără fir și a altora. În general, mi-a plăcut modulul. În viitor, voi folosi un încărcător wireless în proiectul meu.

Odată cu anunțul încărcării wireless integrate în Lumia 920, Nokia speră că această tehnologie va atrage atenția cumpărătorilor și va câștiga pe unii dintre aceștia departe de Apple. Nokia s-a alăturat HTC, Sony, Samsung și altora în adoptarea QI, o interfață standard proprie creată de Wireless Power Consortium. Qi, pronunțat „qi”, provine din fluxul energetic chinezesc și este conceput pentru a alimenta dispozitivele prin inducție magnetică. Să ne uităm la ce este și ce beneficii oferă.

Principiul de funcționare

Termenul „încărcare fără fir” se referă de obicei la încărcare inductivă. Această tehnologie folosește o stație de încărcare care creează un câmp magnetic alternativ. Un dispozitiv cu o bobină de inducție adecvată va primi energie din câmpul indus de stația de încărcare de câmp și astfel energia poate fi transferată pe o distanță scurtă. Totul este așa cum a spus marele Nikola Tesla. Sau poate meteoritul Tunguska este într-adevăr opera lui?

Periuțele de dinți fără fir folosesc încărcare fără fir de mult timp. Tehnologia a fost în mod tradițional afectată de probleme de eficiență scăzută și încărcare lentă, dar acestea nu au fost deficiențe critice pentru o periuță de dinți sau un aparat de ras electric pe care le folosești doar câteva minute în fiecare zi. Folosirea încărcării inductive este mai sigură din punctul de vedere că nu există niciun fir de scurtcircuitat și nu veți atinge accidental zonele cu izolație slabă cu mâinile ude. Încărcarea inductivă nu este magică. Are nevoie de hardware specific, hardware-ul trebuie să fie încorporat în dispozitiv.

Dezavantajele încărcării fără fir

Încărcarea inductivă depinde de câmpul magnetic. Ele pot fi puternice, desigur, dar au totuși o rază scurtă. Acesta este primul dezavantaj.

Viteza de încărcare și eficiența sunt al doilea dezavantaj. Încărcarea dispozitivelor care utilizează încărcarea inductivă nu este la fel de eficientă ca utilizarea unei conexiuni fizice directe.

Al treilea dezavantaj este dimensiunile. Chiar dacă bobinele sunt mici și din ce în ce mai mici, o parte semnificativă din spațiul disponibil într-un smartphone, tabletă sau ultrabook modern va fi în continuare bobine. Aceasta este o problemă care va scădea în timp, dar astăzi este încă relevantă.

Viitorul încărcării fără fir

Această încărcare inductivă poate fi convenabilă, dar raza scurtă este o problemă. Acest lucru reduce dramatic capacitatea de utilizare a acestei tehnologii.
Se va schimba asta? Pot fi. Au fost multe cercetări cu privire la potențialul încărcării fără fir și au existat progrese în rază de acțiune în diferite tehnologii. Laserele, cuptoarele cu microunde și opțiunile de încărcare inductivă mai puternice au reușit să atingă distanțe de transmisie mai mari. Dezavantajele împiedică răspândirea acestei radiații prea puternice a tehnologiilor menționate mai sus. S-ar putea să te arzi sau mai rău.

Este greu de spus cine va lua palma în această piață. Primul candidat este Apple, deoarece compania a brevetat un dispozitiv care se presupune că se poate încărca de la o distanță de până la un metru. De asemenea, Wireless Power Consortium caută în mod constant opțiuni mai bune. Și apoi este Intel, care a anunțat recent că lucrează la tehnologia integrată a dispozitivelor magnetice care se va potrivi în interiorul unui laptop și va distribui energie către smartphone-urile și perifericele din apropiere.

Concluzie

Încărcarea fără fir are un potențial uriaș. De aceea oamenii lucrează la el de peste un secol. Dacă am putea transmite energie fără fir, am putea reimagina nu numai electronicele de larg consum, ci și infrastructura folosită de umanitate. Este prezentată o listă de smartphone-uri care acceptă încărcarea fără fir

Pentru a vă echipa smartphone-ul preferat cu funcția emblematică de încărcare fără fir, nu aveți nevoie de multe.

În primul rând, baza, cunoscută și sub numele de încărcător. Cel mai adesea este realizat sub forma unei platforme rotunde mici, cu o priză pentru încărcător. Pentru experiment, să luăm un model fără nume, cu o lumină de fundal albastră plăcută. Alimentat de o sursă de alimentare de 5 V, 2 A (USB obișnuit), alimentat printr-un port microUSB standard. La ieșire, dispozitivul produce un curent cu parametrii de 5 V, 1 A, care este suficient pentru a încărca majoritatea dispozitivelor chiar și în modul de funcționare.

Al doilea element necesar de modernizare este antena, cu ajutorul căreia smartphone-ul se încarcă de la distanță. De obicei, această distanță este minimă, apropo, dar comoditatea utilizării wireless poate fi semnificativă pentru cineva. De exemplu, baza poate fi încorporată în bordul unei mașini sau așezată pe comoda lângă pat: vino, pune-o jos, culcă-te. Și nu căutați fire.

Există pe piață o mulțime de antene universale diferite pentru smartphone-uri. Sunt potrivite și pentru alte echipamente, dar aici trebuie să vă gândiți la plasare. Antena (avem o copie chineză fără nume) este o bobină cu o placă de circuit ascunsă într-un plic asemănător hârtiei. Din el iese un fir cu mufa microUSB, deși, dacă se dorește, poate fi lipit la oricare altul. Merită să acordați atenție: bobina funcționează doar într-o singură poziție în raport cu încărcătorul. Deoarece cablul pentru conectarea la un smartphone este plat, poate fi necesar să deschideți geanta și să răsturnați bobina pentru ca antena să funcționeze (ca și în cazul nostru). Bobina trebuie să fie orientată spre partea deschisă către încărcător.

Atentie: baza de incarcare prezinta parametrii necesari ai sursei de alimentare (in cazul celei folosite - 5 V, 2 A). Ele trebuie asigurate. La niveluri de curent mai scăzute, încărcarea va avea loc foarte lent. Pentru o funcționare adecvată, poate fi necesar să înlocuiți cablul inclus cu încărcătorul, deoarece nu fiecare cablu USB poate trece de 2 A. După cum puteți vedea,