Принцип работы беспроводной зарядки для телефона - Electrik-Ufa.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Принцип работы беспроводной зарядки для телефона

Как работает беспроводная зарядка для телефона

Современные телефоны разряжаются довольно быстро, особенно если использовать их для просмотра фильмов и прохождения уровней в играх. Заряжать устройство посредством обычного кабеля не всегда удобно. Иногда длины шнура не хватает из-за нестандартного расположения розетки, а что происходит чаще всего – блок питания или разъём попросту выходит из строя. Производители смартфонов идут в ногу со временем, поэтому в магазинах можно встретить так называемые беспроводные зарядки. В основном они представляют собой платформу, на которую кладётся сам аппарат, после чего он начинает заряжаться без подключения с помощью провода. Давайте подробно рассмотрим, как работает беспроводная зарядка для телефона, а также разберёмся с принципом её использования.

Что такое беспроводная зарядка

По названию можно догадаться, что беспроводная зарядка позволяет заряжать различные устройства без использования проводов. Это может быть не только телефон, но и камера, фотоаппарат, планшет, умные часы, наушники и прочая техника. Естественно, для того чтобы это работало, заряжаемое устройство должно поддерживать беспроводную зарядку. Если такой поддержки нет, то в некоторых случаях ее можно реализовать при помощи специального чехла.

Подобный способ зарядки значительно экономит время и позволяет отказаться от использования кабелей и разъемов. Пользователю достаточно положить свой телефон на специальную платформу, и аккумулятор в автоматическом режиме начнёт наполняться. А чтобы прервать процесс зарядки нужно просто взять устройство в руки, отнеся его от источника энергии на 5-10 см.

Стандарт беспроводной зарядки Qi

Многие думают, что беспроводная зарядка появилась совсем недавно, однако это ошибочное мнение. Компания Wireless Power Consortium еще в 2008 году представила технологию беспроводной зарядки, работающую по стандарту WPC. Такое название не закрепилось в памяти людей, поэтому в различной литературе и описаниях чаще всего можно встретить обозначение Qi.

В стандарте WPC прописано, что беспроводная зарядка работает благодаря двум катушкам, взаимодействующим между собой. Одна из них расположена в платформе, а другая – в телефоне пользователя. Поэтому и получается, что магнитное поле охватывает две катушки, тем самым заряжая батарею устройства.

На сегодняшний день многие аэропорты и автовокзалы предлагают своим посетителям зарядить смартфон или планшет полностью без проводов. Как раз здесь и используется стандарт Qi. Однако не каждый телефон может заряжаться по «воздуху», поэтому если вы захотите приобрести подобную технологичную платформу, обязательно почитайте характеристики своего устройства.

Принцип работы беспроводной зарядки телефона

Принцип работы беспроводной зарядки довольно прост, конечно, если не вдаваться в физические подробности. Пользователь заранее подключает специальную платформу к источнику питания, а после кладёт на неё смартфон. Кажется, что всё так просто, но на деле же всё происходит немного иначе. В платформу встраивается индукционная катушка, которая выполняет функцию приёмника и передатчика.

Точно такая же катушка расположена и в телефоне пользователя. После подключения платформы к источнику тока вокруг катушки формируется магнитное поле. Когда вы кладёте телефон на саму панель между двумя катушками начинается взаимодействие. Электромагнитные волны преобразуются в электричество, которое и заряжает аккумулятор телефона.

Более наглядно процесс представлен на изображении выше. Желтым цветом как раз и показаны магнитные волны, преобразующиеся в электроэнергию.

Что такое обратная беспроводная зарядка

Обратная беспроводная зарядка – это ещё более усовершенствованная версия этой технологии. Впервые она появилась в 2018 году на ряде смартфонов Huawei и Samsung. Её суть сводится к тому, что при помощи одного телефона можно заряжать другой, причём полностью без проводов.

Достаточно прислонить два аппарата друг к другу и активировать необходимую функцию в настройках. Это очень удобно, так как избавляет людей от необходимости носить с собой портативные зарядки.

Как пользоваться беспроводной зарядкой

Пользоваться беспроводной зарядкой так же легко, как и обычной, работающей посредством подключения по кабелю. Однако для наглядности приводим подробную инструкцию:

  1. Подключите беспроводную зарядку к источнику питания. Это может быть USB-порт компьютера или обычная розетка. После выполнения этого действия устройство должно подать какой-то сигнал, чаще всего световой или звуковой.
  2. Расположите телефон на платформе беспроводной зарядки. Чаще всего особых требований к этому нет, но лучше класть телефон по центру блока. Если зарядка не началась, то проверьте, активирована ли в настройках подобная опция.

Как видите, принцип действий очень даже простой, поэтому с ним справится любой пользователь.

Таким образом, беспроводная зарядка – это специальная платформа, на которую кладётся телефон для начала зарядки аккумулятора. Принцип её работы сводится к взаимодействию магнитных полей между двумя индукционными катушками, расположенными в телефоне и самом приборе.

Какие телефоны поддерживают беспроводную зарядку

Сейчас технология беспроводной зарядки активно набирает популярность и ее поддерживают все больше новых телефонов. На данный момент, заряжать без проводов можно практически все флагманские модели. Ниже мы приведем актуальный список моделей с беспроводной зарядкой.

Беспроводные зарядки: конец неразберихе

Выпускать флагманские смартфоны без поддержки беспроводной зарядки сейчас стало попросту неприлично. Тем не менее заблуждения о них всё ещё остаются. В статье мы расскажем об устройстве беспроводных зарядок, существующих стандартах и перспективах технологии.

Как устроены беспроводные зарядки

Передавать электрическую энергию на расстояние можно разными способами. Но наиболее распространённым и пригодным к массовому использованию считается электромагнитная индукция — по принципу действия беспроводная технология недалеко ушла от простейших трансформаторов. Одна катушка расположена в адаптере — пропускаемый через неё переменный ток высокой частоты возбуждает магнитное поле, которое воздействует на катушку-приёмник смартфона. Там переменный ток преобразуется в постоянный («выпрямляется»), ведь для восполнения ресурса аккумулятора нужен именно он.

Схема работы беспроводной зарядки

Из физических ограничений таких систем стоит выделить два. Первое — взаимное расположение катушки-источника и катушки-приёмника. Для эффективной работы обе должны быть размещены друг напротив дружки. Смещение всего на половину диаметра уже критично: коэффициент связи между катушками уменьшается практически до нуля. Чтобы устранить эту проблему, производители брендовых зарядных устройств используют минимум два-три источника напряжения. А какой из них использовать, гаджет решает сам, оценивая положение смартфона.

В дешёвых китайских моделях обычно установлена всего одна катушка, поэтому они требуют точного размещения аппарата. Небрежно бросить его на подставку и пойти по своим делам не получится.

Второе ограничение — расстояние. Чем дальше от источника расположен приёмник, тем больше энергии будет рассеяно впустую. Зона эффективной работы беспроводных зарядок измеряется буквально в миллиметрах, а препятствием для работы может стать даже чрезмерно толстый чехол.

Зарядные устройства с несколькими катушками позволяют смещать смартфон

Стандарты беспроводной зарядки

Первое попавшееся ЗУ смартфону не поможет. Оба устройства должны поддерживать одинаковый беспроводной стандарт. И требование это отнюдь не праздное: неподходящее напряжение или частота тока могут оказаться фатальными для гаджета. Поэтому он не начнёт процедуру, пока не установит связь с зарядным устройством, не получит от него соответствующую команду и описание режима.

В массовых гаджетах используются три основных стандарта: Qi, PMA и AirFuel.

Беспроводные зарядки Qi. Наиболее распространён на сегодняшний день открытый стандарт Qi, носящий название китайского философского понятия. Его разработкой занимается WPC — консорциум беспроводной энергии, куда входит большинство крупных компаний-разработчиков и производителей электроники. Споры о том, как правильно произносить название стандарта, не утихают до сих пор: кто-то предпочитает англо-американское произношение «чи», кто-то — русское «ци», а кто-то — японское «ки».

Стандарт Qi имеет две разновидности: малой и средней мощности. Маломощные ЗУ (до 5 Ватт) могут заряжать любые устройства, а вот средние (до 120 Ватт), по задумке консорциума, подойдут для ноутбуков или беспроводных мониторов. Пока в продаже можно найти зарядки мощностью только до 15 Вт — это уровень технологий быстрой проводной зарядки вроде Qualcomm Quick Charge и Samsung Adaptive Fast Charging. Такая мощность обеспечивает быструю зарядку без провода, но её поддержка также требуется и со стороны смартфона.

Помимо энергии, Qi умеет передавать и информацию со скоростью до 2 Кбит/с. Обмен данными при зарядке происходит практически непрерывно и используется не только для проверки совместимости стандартов, но и для установки различных режимов или прекращения процесса.

Беспроводные зарядки PMA. Стандарт PMA был разработан одноимённым альянсом и практически не отличался от Qi. Разница разве что в использовании частоты переменного тока 277-357 кГц, в то время как Qi работает в диапазоне 100-205 кГц. Европейскому пользователю PMA практически незнаком. Зато он успел зарекомендовать себя в Северной Америке: стандарт поддерживали операторские смартфоны и гаджеты, выпущенные специально для США. В их числе — аппараты компании LG, вплоть до модели G6. Кроме того, смартфоны Samsung (почти вся S-серия и линейка Note), Motorola и ряда других компаний поддерживали и Qi, и PMA одновременно. А сетевые заведения вроде Starbucks встраивали зарядные устройства PMA прямо в столики.

Почему мы пишем об этом стандарте в прошедшем времени? Всё просто: не имея ни заметных отличий, ни преимуществ перед Qi, PMA проиграл конкурентную борьбу. И без того шаткое положение было окончательно подорвано выбором компании Apple в пользу Qi. Это привело к тому, что альянсы PMA и A4WP (стандарт WiPower, так и не получивший какого-либо распространения) объединились в AirFuel, где вскоре представили новую разработку под названием Rezence.

Читайте также:  Светодиодное освещение аквариума с растениями своими руками

Беспроводные зарядки Air Fuel. Сейчас в Air Fuel входит более 250 компаний — в основном те же, что участвуют в консорциуме WPC. Разрабатываемая в AirFuel технология отличается от Qi достаточно сильно. Схема включения катушек на их резонансной частоте позволяет увеличить дальность передачи энергии со считанных миллиметров до нескольких сантиметров, но снижает КПД до 45%. Для сравнения, у Qi, использующей классический трансформатор, основанный на взаимоиндукции, этот показатель составляет 65%. Стоит отметить, что резонансный режим работы предусмотрен и стандартом Qi, но пока он не получил широкого распространения.

Другая отличительная черта AirFuel — использование Bluetooth для связи между гаджетами и зарядными устройствами. Хотя этот интерфейс сейчас есть даже в чайниках, его необходимость ставит под сомнение удобство технологии.

Пока разработки AirFuel применяются лишь в немногих аксессуарах и устройствах. Например, в ультрабуке-трансформере Dell Latitude 7285. Удастся ли стандарту найти свою нишу или его ждёт судьба PMA — судить рано.

Проприетарные решения. Как правило, их используют в различных аксессуарах. К их числу можно отнести ЗУ для смарт-часов Samsung (Gear S3 и Galaxy Watch), фитнес-трекеров Fossil Q Contro, а также способ зарядки стилуса нового iPad Pro. Пускай часы и трекеры реагируют на некоторые Qi-зарядки, прибегать к этому методу мы не советуем. Ведь неоригинальные подставки часто приводят к сильному нагреву и повреждению гаджетов. Например, известны случаи выхода из строя Gear S3 при попытке зарядить их с помощью ЗУ для смарт-часов предыдущего поколения.

Перспективы

Qi. На достигнутых результатах WPC останавливаться не собирается. Консорциум успел подготовить новую спецификацию стандарта, обеспечивающего мощность до 1 кВт. Этого хватит не только на смартфоны и ноутбуки, но и на беспроводной чайник — в WPC не скрывают планов на кухонную технику.

WiTricity. Пока WPC и AirFuel борются за рынок бытовой техники, американская компания WiTricity всерьёз взялась за электромобили. Идея простая: вы паркуете свою машину, а она начинает заряжаться — ни проводов, ни дополнительных действий. Заявленная мощность — от 3,6 до 11 кВт и выше. Стандартная зарядка для электромобилей Tesla также имеет мощность 11 кВт, так что беспроводная не будет такой медленной, как может показаться на первый взгляд. С точки зрения физики, технология использует резонанс, но с КПД до 93%. Как это удалось — обложенная всевозможными патентами коммерческая тайна. Пока зарядные устройства WiTricity существуют лишь в прототипах, но среди инвесторов компании — Intel, Foxconn и Toyota, что внушает надежду на светлое будущее.

PoWiFi. «А что, если не придумывать специальных зарядных устройств и брать энергию прямо из воздуха?», — подумала команда исследователей из США и не прогадала. Излучаемой беспроводными точками доступа энергии вполне хватает, чтобы запитать датчики или зарядить небольшие аккумуляторы (как, например, в фитнес-браслетах) на расстоянии нескольких метров от роутера. На первый взгляд, сущая ерунда. Но технология укладывается в популярную концепцию интернета вещей и может быть полезной при построении системы умного дома: если есть Wi-Fi, датчикам не потребуются ни провода, ни батарейки. Известно о разработке стало ещё три года назад, но новости о ней появляются редко, и до массового внедрения технологии, увы, далеко.

Есть два основных препятствия для масштабного внедрения технологии. Первое — необходимость поддержки со стороны производителей оборудования. Впрочем, при желании это можно обойти путём установки сторонней прошивки. Второе препятствие более существенно: в США максимальная мощность нелицензируемых передатчиков Wi-Fi ограничена 1 Вт, а это уже на грани практической применимости. В России же ограничение составляет и вовсе жалкие 100 милливатт — без изменения законодательства использовать технологию просто-напросто не получится.

Заключение

Тенденция отказа от лишних проводов будет развиваться. Нам уже не нужно подключать с их помощью акустику, клавиатуры, мыши, принтеры, прочую периферию и даже некоторые мониторы. На очереди — питание: к чему шнуры, если гаджеты заряжаются, просто валяясь на столе? Ну а если к розетке всё-таки придётся подключать маломощные устройства, то это наверняка будет розетка без штепселя Mi Power (не имеет отношения к компании Xiaomi), которая заодно ещё и разветвитель.

Нажмите, чтобы запустить GIF

Что нужно знать о беспроводной зарядке

С одной стороны, больше никакой путаницы с проводами. С другой — проблема с толстыми чехлами и перегрев смартфона.

Как появилась беспроводная зарядка

В 1820 году Андре-Мари Ампер доказал André Marie Ampère , что электрический ток создаёт магнитное поле, а в 1831-м Майкл Фарадей открыл Faraday discovers electromagnetic induction, August 29, 1831 закон индукции, который стал основой работы современных беспроводных зарядок.

В 1888 году Генрих Герц подтвердил Heinrich Hertz Produces And Detects Radio Waves In 1888 существование электромагнитного поля. Его исследования помогли Николе Тесле впервые передать энергию на расстояние. Это случилось World’s Columbian Exposition in Chicago 1893 в 1893 году на всемирной выставке в Чикаго.

До конца XX века с передачей энергии на расстояние разными способами экспериментировали многие учёные. Исследования продолжаются до сих пор.

Процесс беспроводной зарядки / techarmor.com

Массовый интерес к беспроводной зарядке зародился только после бума мобильных устройств уже в XXI веке.

Сегодня этим вопросом занимаются организации Wireless Power Consortium и AirFuel Alliance.

Какие есть стандарты беспроводной зарядки

Чтобы зарядить смартфон без проводов, используется пара катушек: одна в зарядной станции, которая подключена к питанию, другая в устройстве.

Когда на первой катушке появляется ток, вокруг неё образуется магнитное поле, которое передаёт его на вторую.

Беспроводная зарядка изнутри / belkin.com

Магнитное поле появляется из-за использования переменного тока высокой частоты. Он преобразовывается в постоянный, когда передаётся на устройство.

В зависимости от частоты тока в работу включаются магнитная индукция или магнитный резонанс.

Магнитно-индукционные станции

Они передают энергию на расстояние около 10 мм и используют для этого частоту переменного тока 100–357 кГц. Чтобы зарядить смартфон с помощью такой станции, он должен поддерживать конкретный диапазон её частот.

Магнитное поле не проходит через металл, поэтому беспроводная зарядка возможна только на смартфонах, задняя панель которых сделана из стекла или пластика. При этом даже толстый защитный чехол может помешать процессу зарядки.

По принципу магнитной индукции работают беспроводные зарядки Qi и PMA.

Разработкой стандарта Qi с 2008 года занимается организация Wireless Power Consortium (WPC), в которую входят производители зарядок из Америки, Европы и Азии. Его спецификации находятся в общем доступе Qi wireless power specification .

Этот стандарт беспроводной зарядки используют в iPhone 8 и более новых смартфонах Apple, а также во всех устройствах Samsung линейки Galaxy S последних пяти лет.

С ним также работают компании Xiaomi, Huawei, LG, Sony, Asus, Motorola, Nokia, HTC.

Разработкой стандарта PMA с 2012 года по 2015-й занималась организация Power Matters Alliance (PMA).

Он в большей мере распространён в США. Там его продвигали AT&T removed Qi wireless charging in the Lumia 1520 to make room for PMA сотовый оператор AT&T и сеть кофеен Starbucks.

Сегодня Power Matters Alliance в составе AirFuel Alliance занимается развитием альтернативного типа беспроводной зарядки AirFuel. Но вместе с Qi этот стандарт до сих пор поддерживают смартфоны Samsung, включая последние флагманы Galaxy S10, S10+ и S10e.

Магнитно-резонансные станции

В отличие от станций, работающих на магнитной индукции, в них применяется увеличенная вплоть до 6,78 МГц частота тока. Это позволяет расширить радиус зарядки до 40–50 мм.

В таких беспроводных зарядках также используется набор из двух катушек. Но они могут не находиться друг напротив друга, поэтому зарядные устройства необязательно должны быть выполнены в виде подставок или ковриков.

По принципу магнитного резонанса работают беспроводные зарядки стандартов Rezence и AirFuel.

Rezence

Разработкой Rezence с 2012 года по 2015-й занималась организация Alliance for Wireless Power (A4WP).

За счёт увеличения расстояния зарядки стандарт позиционировали как более удобную альтернативу Qi и PMA. Сейчас A4WP входит в состав AirFuel Alliance и работает над стандартом AirFuel.

Rezence продвигали производители комплектующих Broadcom, Gill Electronics, Integrated Device Technology (IDT), Intel, Qualcomm, Samsung Electronics, Samsung Electro-Mechanics, а также WiTricity.

AirFuel

Этот тип беспроводной зарядки ещё не вышел в массовое производство. Потенциал его распространения пока неясен, но компания Huawei планирует Huawei puts on a resonant wireless charging AirFuel комплектовать им все свои смартфоны.

Разработкой стандарта AirFuel, который станет продолжением Rezence, с 2015 года занимается организация AirFuel Alliance.

В теории AirFuel можно спрятать даже под стол или другую поверхность. Через неё станции смогут одновременно работать с несколькими устройствами: смартфонами, наушниками, ноутбуками.

Читайте также:  Самодельный электрический конвектор

Что нужно знать о мощности беспроводных зарядок

Беспроводные зарядки отличаются по входной и выходной мощности: обычно она варьируется от 5 до 20 Вт.

Её уровень указывают на корпусе устройства, на коробке, на официальном сайте производителя. Его также можно узнать из обзоров.

ZMI WTX10 Wireless Charger на 18 Вт / aliexpress.com

Некоторые компании вместо мощности в ваттах указывают напряжение в вольтах и силу тока в амперах. По их значениям также можно узнать, насколько быстро можно зарядить устройство.

Мощность зарядки в ваттах = напряжение в вольтах × силу тока в амперах.

Беспроводные зарядки могут поставляться без блока питания. Их входную мощность нужно знать, чтобы определить, какой подойдёт для их полноценной работы. Мощность стандартного блока питания iPhone — 5 Вт, iPad — 12 Вт, Galaxy S10 — 25 Вт.

Если входной мощности достаточно, устройство должно выдавать максимальную выходную. Зарядка ZMI WTX10 Wireless Charger выдаёт 18 Вт, двойной док Samsung EP-P5200 — 10 Вт, рекомендованная Belkin Boost Up Special Edition Apple зарядка Belkin Boost Up Special Edition — 7,5 Вт.

Belkin Boost Up Special Edition на 7,5 Вт / belkin.com

При этом нужно понимать, с какой мощностью беспроводной зарядки работает ваш смартфон. iPhone 8, 8 Plus и X на iOS 12 поддерживают 7,5 Вт, iPhone XS, XR и XS Max, Galaxy S10 — 10 Вт.

Чтобы определить примерную скорость зарядки в часах от 0 до 100%, ещё нужно знать ёмкость аккумулятора смартфона в ватт-часах и учитывать коэффициент полезного действия (КПД) беспроводной зарядки — обычно 75–90%.

Скорость зарядки в часах = ёмкость аккумулятора в ватт-часах / выходную мощность зарядки (или смартфона, если она меньше) в ваттах / КПД в % × 100%.

Чтобы зарядить аккумулятор iPhone XS Max на 12,08 Вт∙ч с помощью ZMI WTX10 Wireless Charger, уйдёт не меньше 1⅓–1⅔ часа. При этом к сети её можно подключить стандартным блоком питания.

Что нужно знать, используя беспроводную зарядку

Как установить смартфон на зарядную станцию

Положите смартфон в центр беспроводной зарядки или на место, предусмотренное производителем.

Смартфон на беспроводной зарядке стандарта Qi / aliexpress.com

Убедитесь, что зарядка началась. Если этого не случилось, ваш смартфон не поддерживает такой способ передачи энергии или вы используете слишком толстый чехол.

Как избежать перегрева во время беспроводной зарядки

Во время беспроводной зарядки смартфон нагревается больше обычного. Чтобы избежать перегрева, он может временно отключить передачу энергии, когда заряд аккумулятора достигнет 80%.

Не используйте громоздкие чехлы, которые мешают естественному теплообмену. И не кладите на устройство, которое заряжается, посторонние предметы. Опасно накрывать его тканью, которая ограничит циркуляцию воздуха.

Как долго смартфон может находиться на беспроводной зарядке

Смартфон может находиться на беспроводной зарядке всю ночь напролёт. Когда заряд его аккумулятора достигнет 100%, передача энергии прекратится.

Главное, используйте качественные зарядку, кабель и блок питания, чтобы избежать короткого замыкания.

Стоит ли покупать беспроводную зарядку сегодня

Беспроводная зарядка станет хорошим подарком для коллеги или делового партнёра, она займёт достойное место на рабочем столе дома или в офисе.

Но до покупки беспроводной зарядки нужно обязательно взвесить её преимущества и недостатки.

Преимущества

  • Можно просто положить смартфон на зарядное устройство, и он тут же начнёт восполнять энергию.
  • Не нужно искать кабель с подходящим коннектором (Lightning, microUSB, USB-C).
  • Уменьшается износ кабелей питания, портов и коннекторов.

Недостатки

  • Беспроводная зарядка работает медленнее проводной из-за меньшего КПД.
  • Зарядная станция редко идёт в комплекте, обычно её приходится докупать отдельно.
  • Нельзя полноценно использовать смартфон во время зарядки.
  • Если случайно сместить смартфон, лежащий на станции, зарядка может прекратиться.
  • Толстые защитные чехлы и чехлы с металлическими частями могут мешать работе беспроводной зарядки.
  • Беспроводную зарядку не всегда удобно брать с собой.

У беспроводной зарядки сегодня больше минусов, чем плюсов. Пока она находится на начальном этапе развития, поэтому нужно чётко понимать, где и когда её уместно использовать.

Беспроводное зарядное устройство удобно на рабочем столе. Можно поставить его на прикроватную тумбу и класть на него смартфон перед сном. Но совсем неудобно брать такую зарядку в путешествие и использовать на ходу.

С развитием стандартов Qi и AirFuel беспроводные зарядки будут использоваться повсеместно. Но для этого производителям предстоит расширить радиус действия, увеличить скорость зарядки и разобраться с остальными недостатками.

Как работает беспроводная зарядка для телефона: это не магия

В последние годы беспроводная зарядка смартфонов находит все больше поклонников. На рынке присутствует уже более 500 моделей различных устройств, поддерживающих этот способ. Возможно, вы уже много лет используете его, если у вас есть электрическая зубная щетка: просто положите ее на док-станцию — она начнет заряжаться. Принцип зарядки вашего смартфона или умных часов тот же. Очень [. ]

В последние годы беспроводная зарядка смартфонов находит все больше поклонников. На рынке присутствует уже более 500 моделей различных устройств, поддерживающих этот способ. Возможно, вы уже много лет используете его, если у вас есть электрическая зубная щетка: просто положите ее на док-станцию — она начнет заряжаться.

Принцип зарядки вашего смартфона или умных часов тот же. Очень практично, не нужно подключать кабель. Но что такое беспроводная зарядка и как она работает?

Секрет в электромагнитной индукции

Как энергия может передаваться от одного предмета к другому? Беспроводная зарядка работает по принципу электромагнитной индукции. Впервые это явление было описано в 1831 году Майклом Фарадеем, который обнаружил, что если источник магнитного поля перемещать через катушку, в ней появится электрический ток. Майкл Фарадей нашел зависимость между электричеством и магнетизмом.

Как работает электромагнитная индукция, легко объяснить, выполнив следующий эксперимент:

  • Возьмите магнит с холодильника.
  • Подсоедините лампочку к простой медной катушке.
  • Перемещайте магнит вперед и назад внутри катушки.
  • Лампа начнет загораться!

Почему загорелась лампочка? Проводя магнитом внутри катушки, вы изменяли создаваемое им магнитное поле. Эти колебания ощущались катушкой, в которой возникал индуктированный ток.

Как устроена беспроводная зарядка

По сути, беспроводная зарядка вашего смартфона или другого устройства работает так же, как мы видели в эксперименте с лампочкой. Конечно, здесь нет движущегося магнита, но есть индукционная катушка, по которой идет высокочастотный переменный ток.

Этот ток генерирует изменения в магнитном поле. Данная часть системы беспроводной зарядки называется «катушка-передатчик». Часть, расположенная внутри вашего телефона, называется «катушка-приемник», и по ней проходит ток так же, как по катушке в опыте.

Безопасна ли беспроводная зарядка?

Магнетизм всегда воспринимается как нечто сродни магии, ведь магнитные поля невозможно увидеть. Чтобы построить эффективную беспроводную систему зарядки, необходимо сконцентрировать магнитное поле вокруг катушки-передатчика.

Данный эффект достигается с помощью специальных материалов — ферритов, которые проводят магнитное поле намного лучше воздуха. Следовательно, магнитному полю проще проходить через феррит, а не искать другие пути распространения. Таким образом, за пределами зарядки магнитное поле практически отсутствует, а сама она вполне безопасна.

Быстро или медленно?

Можно ли зарядить устройство с помощью беспроводной зарядки так же быстро, как через провод? Беспроводная зарядная система мощностью 5 Вт сможет зарядить устройство со скоростью, эквивалентной проводной зарядке, работающей под напряжением в 5В и с силой тока в 1А.

Последние разработки в области бесконтактной зарядки могут это делать еще быстрее: на телефон можно подавать до 15 Вт. Это значительно сокращает время зарядки, беспроводная быстрая зарядка становится все более популярной.

Какой смартфон можно зарядить без проводов?

Сегодня на рынке представлено более 500 моделей устройств с поддержкой беспроводной зарядки.

Последние модели Apple имеют эту функцию. Samsung и Nokia также интегрировали ее уже несколько лет назад. Также поддерживают технологию беспроводной зарядки компании, входящие в Wireless Power Consortium. Приведенный ниже список моделей, в которые интегрирована технология WPC, или Qi, не является исчерпывающим, но дает некоторое представление о рынке:

  • Беспроводное зарядное устройство Apple поддерживают iPhone 5 / 5C / 5S, iPhone 6/6 Plus / 6S / 6S Plus, iPhone 7/7 Plus, iPhone 8/8 Plus, iPhone X, iPhone Xs
  • Беспроводное зарядное устройство Samsung: Galaxy A7, Galaxy A9, Galaxy J7, Galaxy A310, Galaxy S6 / S6 Edge / S6 Edge Plus, Galaxy S7 / Edge S7 / S7 Edge Plus, Galaxy S8 / S8 Plus, Galaxy S9 / S9 Plus
  • Беспроводное зарядное устройство Huawei : P8, P8 Lite, Mate 8, P9, P9 Lite
  • Беспроводное зарядное устройство LG : G3, G4, G5, Stylus G4, K10
  • Беспроводное зарядное устройство Sony : Xperia Z5, Premium Z5, Compact Z5, Xperia X, Xperia XA
  • Беспроводное зарядное устройство Nokia : Lumia 950, Lumia 650
  • Беспроводное зарядное устройство HTC : One X9
  • Беспроводное зарядное устройство Motorola : Moto X, Moto G

Кстати, проверить, поддерживает ли ваш смартфон технологию Qi, можно, проверив на сайте Консорциума. Если у вас другая модель, не паникуйте. В этом случае просто надо купить в дополнение к зарядному устройству специальный приемник, который должен быть помещен рядом с батарей вашего гаджета .

Читайте также:  Расчет нихромовой спирали по мощности

Недостатки беспроводной зарядки

Если проводные зарядные устройства просто-напросто исчезают между циклами зарядки, то при пользовании бесконтактной зарядкой пользователь сталкивается с другими недостатками.

  • В зависимости от размера поверхности зарядки можно заряжать два и более устройств одновременно, но такие зарядные устройства более дороги.
  • Зарядка может осуществляться дистанционно, но все же необходимо находиться рядом с зарядкой — не относить устройство дальше, чем на 4см.
  • Времени дистанционная зарядка занимает все же больше, чем контактный метод, так как электричество «теряется». Поэтому лучше держать телефон только на пластине зарядного устройства.

Будущее беспроводной зарядки

В настоящее время максимальная мощность беспроводной зарядки составляет 15 Вт, поэтому такие устройства предназначены исключительно для смартфонов, камер и умных часов. Wireless Power Consortium, однако, работает над улучшением технологии Qi, чтобы с ее помощью можно было заряжать устройства с более емкими батареями, например, компьютеры или электромобили.

Такая технология уже существует, она находится в фазе испытаний и рыночной адаптации. Она была разработана компанией WiTricity и работает на основе технологии магнитного резонанса. По сути, происходит то же, что и при зарядке Qi, но на большем расстоянии. Поскольку наиболее крупный рынок электрокаров сегодня в Китае, то и сотрудничает производитель в основном с этой страной.

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Сейчас все чаще и чаще слышу про беспроводную зарядку. Четыре месяца назад, когда искал себе новую машину, видел Киа “Спортедж” со встроенной такой зарядкой. Еще подумал, вот на кого это рассчитано, на единиц? Казалось, что для этого надо иметь какую то крутую модель телефона или какое то дорогое оборудование. Но оказывается и мой телефон средней стоимости поддерживает эту технологию. Задумался, я же совсем не знаю принципов, как это работает. Мне казалось, что эта технология еще достаточно “далеко” от обывателя, а оно уже вот рядом и совсем доступно.

Давайте разберемся чуть подробнее .

Оказывается, принцип работы беспроводного зарядного устройства очень прост — достаточно поместить гаджет на специальную панель, чтобы он зарядился. В основе аксессуара лежит принцип работы индукционной катушки.

Беспроводные зубные щетки длительное время уже используют беспроводную зарядку. Технологию традиционно сопровождали проблемы низкой эффективности и медленной зарядки, но они были не критическим недостатком для зубной щетки или электрической бритвы, которые вы используете только в течение нескольких минут каждый день. Использование индуктивной зарядки является более безопасным, с той точки зрения, что нету провода, и он не замкнет, и вы случайно не дотронетесь мокрыми руками к участкам с плохой изоляцией.

Такой способ передачи энергии становится очень популярной в последнее время. В 2015 году всемирно популярный бренд начал продавать мебель, в которую будет встроен модуль беспроводной зарядки. Сегодня все флагманские модели смартфонов поддерживают Qi.

Ожидается, что в скором времени трансмиттеры или, другими словами, модули можно будет найти в аэропортах, ресторанах, кинотеатрах, фастфудах, торговых центрах, что позволит осуществлять зарядку телефонов и планшетов в любое время. На самом деле это облегчит жизнь юзерам мобильных гаджетов. Мы входим в новую эру, где совсем необязательно носить с собой повсюду проводные зарядные устройства для всех девайсов, которыми мы пользуемся.

Стандарт беспроводного питания называется Qi. В русской транскрипции слово произносится как «Ци». Такое имя стандарт носит в честь термина восточной философии и означает поток энергии. Он разработан Консорциумом беспроводной электромагнитной энергии WPC. Эта организация объединяет мировых производителей электроники и ставит перед собой важную задачу — стандартизировать процесс зарядки гаджетов индукционным методом. В ближайшем будущем все девайсы можно будет заряжать без подключения к сети. Это невероятно удобно. Каждый из нас хотя бы раз сталкивался с ситуацией, когда разряжается смартфон. Приходится в срочном порядке искать выход. В скором времени модули беспроводной зарядки появятся во всех общественных местах, а также дома у каждого юзера.

В домашних условиях можно просто расположить модуль в удобном месте, и он никогда не потеряется, в отличие от проводной «зарядки». Достаточно просто поместить на него гаджет, немного подождать, пока пополнится ёмкость аккумулятора. Принцип работы беспроводной «зарядки» основан на свойствах индукционной катушки передавать электрический ток. В школьном курсе физики нас учили, что при подключении индукционной катушки к источнику питания в ней возникает магнитное поле перпендикулярно виткам катушки. Таким образом, если расположить две катушки в радиусе действия магнитного поля и при этом подключить одну из них к источнику питания, то во второй катушке появится напряжение. При этом важно учитывать тот факт, что две индукционные катушки ни в коем случае не должны соприкасаться между собой. Такой простой принцип положен в работу беспроводных зарядных устройств, поддерживающих технологию Qi.

Существует две разновидности стандарта Qi. Первая предполагает зарядку при низкой мощности — 5 ватт, а вторая — при высокой мощности — 120 ватт. Qi высокой мощности сейчас не выпускается производителями в силу объективных факторов. С помощью Qi на 120 ватт можно выполнить зарядку ноутбука. Qi на 5 ватт используют для пополнения ёмкости аккумулятора планшетных компьютеров и телефонов. Следует отметить, что для планшета и смартфона необходима различная сила тока. Беспроводное зарядное устройство для телефона создаёт силу тока в 1 ампер, а для планшетного компьютера — 2 ампера. При выборе аксессуара обязательно обращайте внимание на такие характеристики.

Современное беспроводное зарядное устройство состоит из двух компонентов. Один из них встроен непосредственно в гаджет, который поддерживает Qi и называется ресивером беспроводной зарядки. По сути, он является приёмником, который проводит электрический ток к аккумулятору. Второй компонент называют трансмиттером. Если подразумевается покупка беспроводной «зарядки», речь идёт именно о трансмиттере. Они бывают самых разных форм и размеров. В основном распространены круглые и прямоугольные передатчики.

Чтобы лучше понять, как работает беспроводная зарядка, следует учесть, что магнитное поле способно передавать не только электрический ток, но и данные о байтах и битах, что учли разработчики стандарта Qi. Взаимодействие между катушками будет возникать только в тот момент, когда гаджет со встроенным трансмиттером будет находиться поблизости от передатчика. Если аксессуар для зарядки гаджета будет функционировать в фоновом режиме, то посылаемый каждые 0,4 секунды передатчиком импульс не будет изменять напряжение в катушке, встроенной в трансмиттер. Можно сделать вывод, что современный аксессуар умеет распознавать, в каком режиме функционировать. Как только поблизости на расстоянии нескольких сантиметров окажется смартфон, напряжение в индукционной катушке резко снизится, и устройство перейдёт в режим активной работы. Как только аккумулятор смартфона будет заряжен, соответствующий сигнал переведёт зарядное устройство в фоновый режим. Можно сделать вывод, что современные беспроводные аксессуары для пополнения ёмкости батареи являются энергоэффективными.

Еще больше графиков и формул смотрите ВОТ ТУТ.

Некоторые пользователи ошибочно полагают, что функция беспроводной зарядки Qi может нанести вред здоровью. Дело в том, что магнитное излучение не является ионизирующим. По своему влиянию на организм оно похоже на сигнал мобильной связи, сигнал Wi-Fi, радиосигнал. При этом сигнал мобильной сети, который поступает с вышки, является более сильным и имеет непрерывный характер, в то время, как электромагнитное излучение пропадает сразу после зарядки батареи смартфона. Мощность беспроводных зарядных устройств составляет 5 ватт. Её недостаточно чтобы оказать воздействие на человеческий организм. О негативном воздействии можно говорить лишь в том случае, когда мощность таких девайсов будет равняться 120 ваттам. Но подобные модели не выпускаются в промышленных масштабах. Этим объясняется отсутствие беспроводных зарядных устройств для ноутбуков. Важно знать, что технология беспроводного заряда аккумулятора давно используется во многих моделях электробритв и электрических зубных щёток, что в очередной раз доказывает её безопасность.

Данная индуктивная зарядка может быть удобна, но малый радиус действия является проблемой. Это разительно уменьшает удобство пользования данной технологией Изменится ли это? Может быть. Было проведено много исследований потенциала беспроводной зарядки и в различных технологиях были успехи в радиусе действия. Лазеры, микроволновые печи и более мощные варианты индуктивной зарядки смогли достичь больших расстояниях передачи. Недостатки препятствуют распространенное это слишком мощное излучение выше сказанных технологий. Можете обжечься или еще чего хуже. Трудно сказать, кто возьмет пальму первенства на этом рынке. Первым кандидатом, является Apple, потому что компания запатентовала устройство, которое может якобы заряжать на расстоянии до одного метра. Беспроводной Консорциум питания также постоянно ищет лучшие варианты. А тут еще Intel, которая недавно объявила, что она работает над интегрированной технологией магнитных устройств, которые будут помещены в ноутбук и раздавать питание на близлежащие смартфоны и периферийные устройства.

Еще несколько интересных технологий: вот например Прозрачный бетон, а вот Гигантские аудиокассеты из Японии и Прозрачный алюминий. А вы видели когда нибудь Лазерную бритву или Компьютер в аквариуме?

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector