Беспроводная зарядка смартфонов. Ответы на самые интересные вопросы

Оценка этой статьи по мнению читателей:

Рассказывать о том, что такое беспроводная зарядка — идея далеко не самая оригинальная. Если до 2017 года об этом писали многие техно-сайты, то после выхода первых смартфонов от Apple с беспроводной зарядкой (iPhone 8 и iPhone X), такие статьи появились буквально везде.

Поэтому у нас возникла такая дилемма. С одной стороны, никому не нужна очередная перепечатка на тему беспроводных зарядок. Но с другой — мы-то ничего об этом не писали.

Ну не писали и не нужно! — сказал бы человек, не читавший нашу статью о том, как работает батарея смартфона и как правильно ее заряжать. Но ведь если та статья (на столь избитую тему) получилась интересной, может и эта получится неплохой? Что ж, давайте это проверим!

Вначале мы расскажем об общем принципе работы беспроводной зарядки, а затем перейдем к самым интересным и волнующим вопросам.

Как работает беспроводная зарядка на смартфонах

Примерно так же, как и обычная зарядка, с помощью которой вы ежедневно заряжаете свой телефон! Или вы думали, внутри той маленькой коробочки с USB-кабелем, которую нужно вставлять в розетку, ток идет только по проводам?

Как мы знаем, для зарядки смартфону нужно 5 вольт, а розетка выдает 220 вольт. Чтобы наше устройство не сгорело при подключении к розетке, необходимо понизить напряжение. Для этого и нужна та самая коробочка под названием блок питания. Внутри этого блока находится трансформатор, принцип работы которого напоминает работу беспроводной зарядки.

Когда вы вставляете блок питания в розетку, провод от нее не идет прямиком в смартфон, а просто наматывается на катушку и больше ни к чему не подключается:

Но как же тогда ток поступает в телефон, если провод от розетки никуда не идет? Именно беспроводным путем! А рядом с этой катушкой размещается еще одна, провод которой и подключается к смартфону:

Такой хитрый трюк позволяет нам понижать или повышать напряжение. А работает это следующим образом.

Когда по проводу протекает переменный ток, вокруг него возникает переменное магнитное поле. Чем больше тока, тем сильнее это поле. Почему так происходит? Да просто так устроен наш мир — подброшенный камень падает вниз, а движение электронов в проводе сопровождается возникновением магнитного поля.

Под словом переменный подразумевается лишь то, что ток постоянно меняет свое направление. То есть, вначале все электроны движутся в одну сторону провода, а затем в обратную. За одну секунду ток в розетке меняет свое направление 50 раз. Этим переменный ток и отличается от постоянного, в котором электроны всегда движутся только в одном направлении.

Когда ток меняет свое направление, меняется и направление магнитного поля (север и юг). Можно сказать, что наш условный магнит (магнитное поле) как бы переворачивается 50 раз в секунду.

Так вот, более столетия назад люди обнаружили, что не только ток создает вокруг провода магнитное поле, но и само магнитное поле порождает в другом куске провода электричество, если этот провод будет находиться рядом.

А катушка нужна лишь для того, чтобы усилить магнитное поле, ведь магнитные поля каждого витка провода накладываются друг на друга.

Получается, когда мы включаем блок питания в розетку, ток проходит по первой катушке и создает магнитное поле, которое в свою очередь, заставляет двигаться электроны в другой катушке, создавая там электричество.

Вот так легко ток передается «по воздуху» от одного куска провода к другому!

Если вам интересно, каким образом 220 вольт превратились в 5 вольт, то здесь все еще проще. Оказывается, разница в напряжении зависит от количества витков провода. Если мы намотаем провод от розетки 220V, условно, в катушку из 220 витков, а второй провод, который будет подключаться к смартфону, намотаем в катушку из 5 витков, тогда 220V с одной стороны превратятся в 5V на другом проводе! Именно поэтому на картинке показано разное количество витков:

Если ток может легко «протекать» между двумя не связанными между собой проводами, ничего не мешает нам разделить такой трансформатор пополам, вытянув вторую катушку и поместив ее в смартфон.

Теперь, чтобы «переслать» энергию по воздуху, нужно будет просто положить смартфон на зарядное устройство, чтобы их катушки находились в непосредственной близости друг ко другу (синими стрелками показано магнитное поле):

Вот и весь секрет беспроводной зарядки!

И если с этим все понятно, тогда можем переходить к интересным вопросам.

— Почему все называют эти зарядки беспроводными, если они по проводу подключаются к розетке!?

Ровно по той же причине, почему и Wi-Fi называется беспроводным интернетом, несмотря на то, что сам роутер подключается к зарядке по проводу.

Конечно, было бы гораздо удобнее, если бы зарядка работала аналогично Wi-Fi роутеру. То есть, в доме стоял бы прибор, который просто «транслировал» энергию в пространство. Нужно зарядить смартфон? Опускаете шторку на телефоне и включаете зарядку, как Bluetooth или NFC.

В принципе, передача энергии на большие расстояния — вполне реальная задача и, возможно, такая технология скоро будет доступна пользователям смартфонов, но пока остается довольствоваться электромагнитной индукцией.

— Почему не все смартфоны поддерживают беспроводную зарядку?

Чтобы смартфон можно было заряжать без провода, внутри него должна находиться катушка, провода которой подсоединены к аккумулятору. Если производитель не встроил эту катушку, такой смартфон заряжаться без проводов не сможет.

Вот, к примеру, как она выглядит в iPhone XR:

Credits: iFixit

Кроме того, если у смартфона задняя крышка металлическая — беспроводной зарядки там быть не может, так как в крышке под воздействием магнитного поля будет появляться ток и она начнет сильно нагреваться. Ничем хорошим это не закончится.

— Можно ли для смартфона покупать любую беспроводную зарядку или нужна определенная?

Еще несколько лет назад на рынке существовало несколько несовместимых между собой стандартов беспроводных зарядок. Самым популярным из них был Qi (читается как «Чи» или «Ци»), но встречались и другие, например, PMA.

Но так как принципиальной разницы между Qi и PMA не было, плюс, Apple выбрала Qi в качестве стандарта для iPhone, PMA проиграл битву. Сегодня практически во всех устройствах используется стандарт Qi, поэтому, если ваш смартфон более-менее современный, подойдет любая зарядка этого стандарта.

— Нужно ли выключать беспроводную зарядку из розетки, когда она не заряжает смартфон?

В этом нет никакой необходимости. Беспроводная зарядка работает в режиме ожидания, когда нет никакой нагрузки. Естественно, электричество при этом практически не потребляется и зарядка не нагревается.

Периодически такая зарядка посылает тестовые импульсы в ожидании ответа от смартфона и пока он ей не ответит, устройство не включится.

— Нужно ли размещать смартфон на зарядке в строго определенном месте с точностью до миллиметра?

Точность до миллиметра не нужна. Но, все же, катушки внутри смартфона и зарядного устройства должны располагаться более-менее точно относительно друг друга.

Если вы покупаете самую дешевую китайскую зарядку, скорее всего, внутри нее будет всего одна катушка и вам придется каждый раз следить за тем, куда и как вы кладете смартфон, чтобы расположение катушек совпало. Иначе смартфон либо не будет заряжаться вовсе, либо эффективность (КПД) зарядки будет крайне низкой и большая часть энергии будет уходить в никуда.

В обычных (хороших) зарядках размещается сразу несколько катушек внахлест:

Когда вы кладете смартфон на такую зарядку, она включает именно ту катушку, которая находится ближе всего к катушке телефона. Так что, при использовании нормального зарядного устройства точно позиционировать смартфон не нужно. Просто положили телефон на зарядку и пошли по своим делам.

Есть и другие интересные решения. Например, когда катушка внутри беспроводной зарядки может передвигаться — вы кладете смартфон, а она подъезжает прямо под катушку телефона.

— Влияет ли чехол на работу беспроводной зарядки?

В чехле смартфон будет находиться чуть дальше от катушки, но если его толщина не превышает 2-3 мм, это не должно сказаться на принимаемой мощности. Поэтому снимать чехол во время зарядки не нужно. Если же он слишком толстый или смартфон будет располагаться слишком далеко от катушки (скажем, дальше 7 мм), зарядка просто отключается.

Материал чехла не играет никакой роли, только если это не металл. Если же на чехле есть металлические вставки, нужно чтобы они не перекрывали катушку. Но даже в этом случае зарядка может не работать. Подробности смотрите в следующем ответе.

— Что будет, если на зарядку положить металлический предмет или рядом окажется что-то из металла?

Естественно, когда металл попадает в переменное магнитное поле, внутри индуцируется электричество и металлический предмет начинает нагреваться. Это могло бы закончиться самыми неприятными последствиями, вплоть до пожара. Но такой сценарий невозможен даже в теории.

Дело в том, что стандарт Qi — это не просто катушка, по которой протекает ток и возникает магнитное поле. На самом деле, беспроводная зарядка — это очень умное устройство, которое никогда не включится, пока не «договорится» со смартфоном.

В режиме ожидания беспроводная зарядка не способна ни зарядить смартфон, ни нагреть металлический предмет. Она практически не работает. Как только в поле действия зарядки попадает любой металлический предмет, включая катушку смартфона, она начинает опрашивать устройство.

Послав запрос, зарядка ожидает ответ. Если устройство подтвердит, что оно полностью совместимо со стандартом Qi, тогда зарядка проверит информацию о положении устройства. И если все эти проверки «металлический предмет» пройдет успешно, только тогда зарядка включится.

Естественно, у простой железки «не хватит ума», чтобы активировать зарядное устройство.

Но что будет, если мы разместим на зарядке смартфон, а рядом будет находиться металлический предмет (монета, кольцо, скрепка) или магнит? Ведь смартфон никак не скажет зарядке, мол, тут что-то рядом подозрительное лежит и пока лучше повременить с передачей энергии.

Верно, не скажет! Но это и не требуется. Зарядка не прекращает общение со смартфоном, который сообщает ей много информации (принимаемую мощность, процент заряда и пр.). И если она заметит, что определенное количество энергии идет в обход смартфона, зарядка тут же прекращается (или не начинается вовсе). Эта технология называется Foreign Object Detection (обнаружение посторонних предметов).

Кстати, именно это «общение» зарядного устройства и телефона гарантирует своевременное отключение процесса заряда, когда аккумулятор полностью зарядился.

— А что будет, если положить на беспроводную зарядку телефон, не поддерживающий эту технологию?

Хотя этот вопрос и может показаться чисто гипотетическим, на самом деле, он имеет и практический смысл. Дело в том, что сегодня очень распространены автомобильные держатели для смартфонов со встроенной беспроводной зарядкой. Поэтому некоторых может волновать вопрос, что будет, если обычный смартфон поместить в такой держатель.

Как вы уже, наверное, догадались, ничего страшного не произойдет, так как Qi-стандарт обязательно требует согласования с устройством перед началом зарядки. О чем можно «говорить» со смартфоном, не понимающим «язык» беспроводной зарядки? Соответственно, зарядка просто не будет работать.

— Влияет ли беспроводная зарядка на работу Bluetooth, Wi-Fi или NFC?

Казалось бы, причем здесь Wi-Fi или Bluetooth?

На самом деле, беспроводная зарядка работает на определенной частоте, так как направление тока меняется тысячи раз в секунду. При работе зарядки возникают электромагнитные волны, которые могут распространяться за пределы смартфона. Но рабочая частота Qi-зарядок составляет от 100 до 300 кГц, в то время как Wi-Fi и Bluetooth работают на частоте 2.4 ГГц, а NFC — на частоте 13.5 МГц.

Таким образом, беспроводная зарядка никак не может повлиять на работу Bluetooth, Wi-Fi или NFC. Однако вызвать помехи в диапазоне 100-300 кГц — вполне способна.

— Беспроводная зарядка вредна для здоровья?

Если положить руку на беспроводную зарядку, ничего не произойдет, так как она даже не включится. Когда зарядка работает, ее электромагнитное излучение совершенно безвредно для здоровья человека. Равно как и излучение от смартфона или вышек 5G.

— Убивает ли беспроводная зарядка батарею смартфона?

Не сильнее, чем проводная зарядка. Батарею ежедневно «убивает» сам процесс заряда и разряда, так как после каждого такого цикла емкость незначительно сокращается из-за химических процессов, происходящих внутри аккумулятора.

Но что по-настоящему вредно для батареи, так это очень высокая температура. И здесь ситуация следующая. С одной стороны, беспроводный способ зарядки — далеко не самый эффективный. Зарядное устройство потребляет больше энергии, чем отдает. А смартфон получает меньше энергии, чем отдает зарядка. Часть этой энергии уходит в тепло.

К слову, в обычной зарядке катушки не просто так «болтаются» в воздухе, а наматываются на специальный магнитопровод, чтобы добиться максимально эффективной передачи магнитного поля. Здесь же никакого магнитопровода нет.

Зачастую выделяемого тепла не достаточно для того, чтобы причинить хоть какой-то вред аккумулятору. А быстрые беспроводные зарядки и вовсе оборудованы системой охлаждения.

Кроме того, в процессе зарядки оба устройства не прекращают обмениваться информацией и при опасном повышении температуры зарядное устройство начнет снижение мощности.

В целом, беспроводная зарядка — это совершенно естественный метод, который ничем не опаснее проводной зарядки.

 

P.S. Мы открыли Telegram-канал и сейчас готовим для публикации очень интересные материалы! Подписывайтесь в Telegram на первый научно-популярный сайт о смартфонах и технологиях, чтобы ничего не пропустить!

 

Понравилась статья? Поделитесь с другими:

Как бы вы оценили эту статью?

Нажмите на звездочку для оценки

Оценить!

Внизу страницы есть комментарии…

Напишите свое мнение там, чтобы его увидели все читатели!

Если Вы хотите только поставить оценку, укажите, что именно не так?

Отправить

Большое спасибо за отзыв!

Не привязываться к месту. Развенчиваем мифы о беспроводных зарядках | Гаджеты | Техника

Беспроводные зарядные устройства сильно облегчают жизнь современного человека, не расстающегося со своим смартфоном. Никому не хочется оказаться в ситуации, когда нужно сделать важный звонок, а на телефоне 1%. Это вряд ли случится, если вас окружают беспроводные зарядки: в офисе на рабочем столе, на прикроватной тумбочке в спальне или на приборной панели автомобиля. В отличии от вечно путающихся кабелей они аккуратно вписываются в интерьер и подходят для всех производителей. Сегодня такие устройства появляются и в различных общественных пространствах — ресторанах, кинотеатрах, аэропортах. Все благодаря единому международному стандарту Qi.

При этом в обществе с устоявшимися традициями многим бывает трудно привыкнуть к прогрессу, на фоне чего и появляются различные слухи и домыслы. Беспроводные зарядки не исключение. Несмотря на их очевидные преимущества, их использованию нередко препятствуют распространенные заблуждения и предрассудки. Давайте рассмотрим некоторые их них.

Миф 1. Технология еще относительно новая, а от этого нестабильная

Действительно еще несколько лет назад о подобном варианте передачи энергии в массовой жизни людей многие и не думали, а есть и те, кто даже не подозревал о подобной возможности. 

На самом деле технология не нова — еще в 1893 году Никола Тесла на всемирной выставке в Чикаго показал беспроводное освещение люминесцентными лампами. Первое же применение индукционной зарядки произошло в США в 1979 г. В своем эксперименте Джону Болгер, Фредерику Кирстен и Ли Нг. удалось создать транспортное средство, заряжающееся беспроводным способом.

А вот первые смартфоны, которые поддерживали опцию зарядки без проводов, появились еще в 2012 году в Nokia Lumia 920 и Samsung Galaxy S3. 

Фото предоставлено компанией Skyway

Миф 2. Зарядки плохо сказываются на аккумуляторе телефона и его микросхемах

Специалисты отмечают, что этот миф, несмотря на регулярные оспаривания, остается достаточно живучим. Тянется он с тех времен, когда дискету с важной информацией можно было легко размагнитить обычным брелоком для входа в подъезда. Естественно, с утерей всей важной информации. 

Большая часть смартфонов сегодня, которые оснащены функцией зарядки без проводов, работают в соответствии со стандартом Qi. Это значит, что для передачи энергии от зарядки к смартфону используют 2 плоских катушки. Первая — передающая, которая находится внутри беспроводного зарядного устройства, вторая интегрирована в смарфон и является приемником. Достаточно приложить смартфон к устройству, чтобы процесс передачи энергии начался автоматически. Помимо энергии катушки могут передавать между собой системную информацию. Беспродное зарядное устройство проверяет, что объект, размещенный на ней Qi-совместим и передает данные. При получении ею ответного сигнала начинается зарядка. При этом Qi-устройство способно останавливать процесс зарядки, когда емкость аккумулятора заполнена на 100%.

Процессом зарядки управляет смартфон, и он не позволит повредить аккумулятор, при одном условии — зарядное устройство должно быть сертифицировано. Это актуально и для проводного варианта, и для беспроводных девайсов. 

Фото предоставлено компанией Skyway

Миф 3. Беспроводные зарядки уступают стандартным в скорости — работают медленнее 

На заре появления технологии Qi смартфоны действительно могли заряжаться от беспроводной зарядке заметно дольше, чем от сети. Но эти времена давно канули в Лету. Скорость беспроводной зарядки современного типа фактически не уступает кабелю, а в случае со штатными сетевыми устройствами мощностью 5Вт даже превосходит их.

Единственное с чем может возникнуть проблема — это с выбором. На рынке сегодня беспроводные зарядки представлены в огромном ассортименте. Одни привлекают интересным дизайном, другие — необычными опциями, третьи — формой и размером. Каждый может выбрать для себя оптимальный вариант. Например, беспроводную зарядку Skyway, которая отлично покажет себя в авто — модели Race-X или Prime Plus, дома — Energy Fast или Touch и в офисе — Trinity.

Как работает беспроводное зарядное устройство для телефона

Научно-технический прогресс развивается стремительными темпами, но мало кто знает, как работает беспроводное зарядное устройство для телефона, хотя о нем уже многие наслышаны.

Такое изобретение – давно не утопическая панацея, не научная фантастика и не байки киберпанка. Принцип действия прост и понятен, а основывается он на индукции. ЗУ по стандарту WPS предполагает наличие и в телефоне, и в устройстве специальных катушек. Одна из них играет роль приемника, а другая – передатчика электричества.

Определенное напряжение возникает, когда зарядная станция подключается к сети, при этом в радиусе действия катушки должно образовываться магнитное поле. Когда смартфон попадает в это пространство, то он получает из него необходимую энергию. Это происходит за счет преобразования электромагнитных волн в катушке, которая играет роль приемника, в электричество. Ознакомившись с тем, как работает беспроводная зарядка для телефона, видео можно посмотреть для более наглядного ознакомления, процесс будет быстрым и эффективным. КПД такого ЗУ несколько меньше, чем у проводного, он составляет порядка 75-80 %. Поэтому расстояние между устройством и смартфоном должно составлять не более 3-5 см.

Как осуществляется передача электричества в таком ЗУ?

Так как действует беспроводная зарядка? Как уже было сказано выше, основывается ее принцип действия на электромагнитной индукции. Здесь существует свой стандарт, который полностью называется как Wireless Power Consortium. Его преимущество заключается в том, что он поддерживается практически всеми моделями современных смартфонов. На сегодняшний день уже существуют специальные станции на вокзалах и аэропортах. Они позволяют быстро зарядить смартфон.

Принцип действия беспроводной зарядки телефона состоит в том, что мобильный для большей эффективности следует класть на ЗУ. Последние оснащены мощной электромагнитной катушкой, за счет которой происходит генерирование поля. Когда смартфон кладется поверх ЗУ, то:

1. происходит активации катушки;
2. генерируется ЭМП;
3. начинается зарядка за счет утилизации электромагнитного поля.

Есть ли у Вас

Чтобы понять поддерживает ли смартфон такую возможность, следует разобраться с тем, как называется функция беспроводной зарядки телефона. Ее принято обозначать китайским словом «Qi». Это поможет отыскать функцию на коробке или на самом устройстве.

Беспроводная зарядка своими руками: как правильно сделать, инструкция

С повышением количества мобильных устройств на руках жителей планеты, как никогда встает вопрос обеспечения приборов питанием. Конечно, самый простой способ – зарядка аккумуляторных батарей, с последующим использованием накопленного тока. Вот только, бесконечное подключение или отсоединение зарядного кабеля к устройству приводит со временем к разбалтыванию и выходу разъемов из строя. Вариантом решения служит беспроводная зарядка, сделанная своими руками или приобретенная в магазине.

Принцип работы беспроводной зарядки для телефона

К сожалению, современные модели представленных устройств передачи тока по эфиру имеют некоторые недостатки. Но удобство применения такого оборудования позволяет закрыть глаза на его минусы. Собственно, весь процесс зарядки заключается в помещении мобильного устройства рядом или на специальную платформу – передатчик. Конечно же, телефон, планшет, смарт–часы, ноутбук или иное конечное перемещаемое устройство должны быть оборудованы соответствующим клиентским получателем тока по воздуху. Зарядка телефона по воздуху: один из вариантов исполнения

Топовый ценовой сегмент устройств уже, скорее всего, содержит в своей конструкции встроенный приемник индукционных сигналов одного из распространенных стандартов – Qi, PMA и AirFuel, а соответствующий передатчик можно приобрести уже в сборе, или отдельно, а также он, бывает, что поставляется вместе с мобильным оборудованием. Есть и проприетарные, закрытые стандарты беспроводной зарядки, которые используются, к примеру, фирмой Samsung для своих продуктов.

Но основная разница состоит не в принципе передачи – используется всегда физический эффект электромагнитной индукции, – а в частоте переменного тока на выходе передатчика. Стандарт Qi, который разрабатывается концерном компаний по использованию беспроводной энергии WPC, характерен этим параметром излучателей в пределах 100-205 кГц. PMA, производимый одноименной компанией, применяет для передачи тока диапазон 277-357 кГц.

Хоть он и проиграл конкурентную борьбу с QI, многие производители оставляют возможность его использования в своих устройствах беспроводной зарядки, или гибридным образом оба стандарта, или конкретно одного PMA. Гибридное беспроводное зарядное устройство

После падения технологии PMA фирма, его ранее производящая, объединила свои усилия с более чем 200 компаниями, входящими в концерн WPC. Результатом стала разработка нового стандарта AirFuel, который подразумевает подключение передающих катушек, выполняющих роль антенн, на резонансных частотах, что позволило увеличить расстояние приема и общий КПД системы зарядки. Передача тока по воздуху

Вопросом, как сделать беспроводную зарядку или передачу питания различным устройствам по воздуху, задавались люди еще более 200 лет назад. Конечно, тогда не было аккумуляторов, но существовали их прообразы – лейденские банки. Поэтому и вопрос их подзарядки или непосредственного снабжения энергией устройств-потребителей без использования проводов и поднимался.

Еще в XIX веке, родоначальник всей электрической физики – Андре Ампер, от имени которого и получала название единица измерения силы тока, открыл физическое явление электромагнитной индукции.

Основные его труды в этом направлении связаны с наблюдением за опытами. Им было замечено, что есть взаимосвязь, при возникновении электромагнитного поля в двух рядом расположенных проволочных катушках. Если подать ток в одну, то и во второй будет наблюдаться возникновение тока на концах ее проводников и общего магнитного эффекта. Было установлено, путем проведенных экспериментов, что мощность электромагнитной индукции сильно падает при увеличении расстояния между обмотками. Тот самый Андре-Мари Ампер

Спустя почти 100 лет, работы Ампера были продолжены гением своего времени – Николой Тесла, который изучал передачу высокочастотных токов по воздуху и проектировал различные устройства их приема, с использованием такой технологии.

Постепенно физические принципы, лежащие в основе приборов обмена питанием через эфир, были подзабыты и не использовались. Слишком высоки затраты мощности передаваемого тока, малы расстояния, сложно производство принимающего и передающего оборудования на большие дистанции.

Второе дыхание технология получила с развитием носимых гаджетов и необходимостью их постоянной подзарядки. Аккумуляторы мобильных устройств имеют конечную емкость, весьма невеликую из-за своего размера, в то же время, внутренняя начинка сотовых телефонов, планшетов, «умных» часов и прочих мобильных устройств становится все более «жадной» к потреблению, что и приводит к необходимости постоянного подключения источника тока.

Состав беспроводной зарядки для телефона

Самодельное беспроводное зарядное устройство

Прежде чем изготавливать индукционную беспроводную зарядку для телефона своими руками, необходимо разобраться, какие компоненты относятся к приемнику, а что входит в состав передатчика. Индукционная токовая связь подразумевает генератор частоты сигнала. Можно использовать как самый простой – на одном транзисторе, так и более сложный – применяя сборку на микросхемах.

Минус первого способа – его относительно низкие частоты работы. А от этого параметра прибора как раз зависит дальность расстояния передачи, возникновение вихревых, паразитных токов в рядом расположенных металлических предметах, общая сложность монтажа антенны, – она должна состоять из двух взаимосвязанных обмоток. Схемы второго типа лишены этих недостатков.

В сущности, излучатель в системах индукционной связи и состоит из самого блока питания, выдающего напряжение, генератора, превращающего постоянный ток в последовательность импульсов, и передающей антенны – в роли которой используется намотанная проволокой своеобразная катушка.

Схема приемника еще проще. Обмотка-антенна через диод и конденсатор, преобразующий импульсы в постоянный ток, подключены к входам потребителя, в качестве которых может выступать зарядный штекер мобильного устройства или его аккумуляторная батарея напрямую.

В существующих схемах используемые токи малы, происходит передача энергии мощностью не более 5В.

Преимущества и недостатки самодельной беспроводной зарядки

Прежде чем перейти к тому, как сделать беспроводную зарядку для телефона, планшета или иного мобильного устройства, желательно быть уверенным в необходимости ее использования, учитывая все плюсы и минусы существующих систем питания без проводов.

Итак, плюсы, если изготовить схему беспроводной зарядки своими руками:

• стоимость конструкции на порядок ниже, чем у покупных вариантов;
• удобство применения – нет необходимости бесконечно вставлять или вынимать штекер зарядного устройства, достаточно просто положить телефон рядом с передающей частью;
• из предыдущего пункта проистекает уменьшение износа разъемов;
• ну, и конечно же, повышение своего ЧСВ и профессионализма в результате самостоятельного изготовления устройства.

Один из вариантов самодельных беспроводных зарядок

Есть у конструкции и несколько минусов:

• необходимость доставания/покупки деталей;
• умение паять или представление о процедуре монтажа схемы;
• медленная зарядка устройств при передачах энергии по воздуху, которая происходит в несколько раз дольше. Это характерно и для промышленных вариантов исполнения беспроводных зарядок.
• малое расстояние, на котором работает технология.
• относительная сложность сборки без гарантии успеха.
• наличие индукционных токов при работе беспроводной зарядки. Они, конечно, микроскопические, тем не менее, могут вызывать нагрев металлических поверхностей, электронных компонентов, отрицательно сказываться на здоровье. Кроме того, они вносят помехи в работу радиооборудования и оказывают общее негативное влияние на электронику.

Инструкция по созданию беспроводной зарядки своими руками

Описываться будет достаточно простая схема беспроводной зарядки. Передатчик в ней выполнен на микросхеме таймере – формирователе одиночных импульсов и полевом транзисторе, а приемник на диоде и стабилизаторе. Схема беспроводной зарядки

Простота конструкции дает возможность произвести ее даже навесным монтажом. Необходимо только помнить о том, что микросхемы и вообще полупроводниковые элементы не любят перегрева, поэтому сборку нужно выполнять придерживая пинцетом ножки критических компонентов схемы между их корпусом и местом пайки. Это позволит уменьшить температуру чувствительной части – пинцет будет работать, как радиатор.

Лучше использовать специальную панельку, для размещения на ней микросхемы таймера.

Инструменты и материалы для изготовления беспроводной зарядки

Для изготовления схемы беспроводной зарядки понадобятся:

• ножницы или кусачки для работы с проволокой;
• флюс и припой, в простейшем варианте канифоль и олово;
• паяльник 25-40Вт;
• обычное зарядное устройство от мобильного телефона;
• микросхема формирователя импульсов NE555 на 5В;
  
• мощный полевой транзистор IRF-Z44;
  Пример расположения выводов на аналоге транзистора

• стабилизатор напряжения 7805;
  Расположение пинов стабилизатора

• диод M4, для схемы приемника;
• конденсаторы – два по 10n, и по одному 100n и 10µ;
• резисторы – 10 Ом и 1 кОм;
• медная, лакированная проволока для антенны – сечением 1 мм и 0,35-0,4 мм.

Изготовление передатчика

Как уже говорилось, монтаж схемы передатчика можно сделать, как навесной, так и на макетной или самостоятельно травленой плате. Здесь его размеры особого значения не имеют. Единственное замечание – антенна должна быть расположена ближе к подложке, на которую впоследствии помещается приемник.

Сама форма катушки также влияния на представленную схему большого не имеет, но рекомендуется выполнить ее спиральной формой, как на фотографии. Это улучшит характеристики передачи энергии, позволит повысить расстояние между приемником и излучателем. Передатчик на травленной плате и с антенной хорошей формы

Намотку рекомендуется проводить внутри какого-либо корпуса круглой формы – к примеру, в коробке от CD диска – в том месте, где он сам находился. Туда укладывается провод, с оставлением кончика, к которому будет припаян один из контактов самого передатчика, и потом витками, оборачивая вокруг предыдущих, укладывается проволока. Нужно сделать 25 таких оборотов.

После окончания намотки рекомендуется залить всю конструкцию универсальным клеем или эпоксидной смолой, оставив только конечные выходы проволоки. Которые в свою очередь необходимо залудить, а впоследствии и подсоединить к выходам излучателя. Схема излучателя

Изготовление приёмника

Приемник собрать еще проще. В нем минимум элементов. Вот только в его случае лучше всего осуществлять намотку антенны спиральным способом, для уменьшения размера схемы. Хотя самодельное приемное устройство, с высокой вероятностью, все равно не поместится в корпус телефона. А вот для планшетов есть реальный шанс его встроенного использования, так-как обычно в корпусе подобных устройств есть еще много свободного места.

Элементы схемы скрепляются пайкой. В идеале желательно использовать SMD компоненты, но можно обойтись и обычными радиодеталями. Намотка катушки антенны производится проволокой или проводом сечения 0,35-0,4 мм. Для уверенного приема индуцированных токов необходимо сделать 30 витков. Схема приемника

Соединение элементов

Хотелось бы заметить, что, как и для любой передающей и принимающей аппаратуры – в случае индукционной также необходима аккуратность выполнения. Просто смотать в кучу присоединенные элементы не получится – будут возникать паразитные электрические связи, которые сведут на нет весь толк от собранного прибора.

Для исполнения схемы все же рекомендуется вытравить их из заготовок, или же в случае недоступности фольгированного текстолита – использовать макетную плату. Все соединения – пайка, никаких скруток. Слишком ненадежно и мало того, что будет плохой контакт, так еще и в случае его возникновения будет трудно найти источник проблемы.

Особенности процесса сборки и подключения

Тут нужно помнить о том, что приемник будет присоединен к реальному, достаточно дорогому устройству–потребителю. Поэтому, перед присоединением нужно мультиметром проверить полярность на выходах приемника и наличие необходимого напряжения при работе собранной схемы – оно должно быть в пределах 4-5В. Стрелочный мультиметр – удобен для определения полярности

Также нужно определиться, как подключать потребителя. Здесь два варианта – или напрямую к аккумулятору, но в этом случае не будет видно, заряжен он уже или нет при выключенном устройстве, или в штатный разъем питания.

В обоих случаях обязательна проверка полярности и допустимых токов! Цена упущения – последующая функциональность мобильного устройства.

Модели телефонов, поддерживающие беспроводную зарядку

Собственно говоря, весь топовый сегмент мобильного оборудования от известных производителей обладает приемниками индукционных токов. Среди них аппараты Apple, Blackerry, Sony, Yota, Kyosera, Motorola, LG, Samsung, Asus, Google, HTC, Nokia.

Советы по выбору комплектующих

Богатство существующей элементарной базы

Многие элементы схемы индуктивного передатчика и приемника тока имеют как российские, так и зарубежные аналоги. К примеру, таймер NE555 можно безболезненно заменить на его полные аналоги (для некоторых необходимо будет проверить калибровку ножек и рабочее напряжение) – 1006ВИ1, 1006ВИ2, AN1555(N), GL555, LB8555(D|P), LM555(CN|N), MC1455(P|P1), NJM555D, RC555, TA7555P, UPC1555(C), UPC617C, KP1006ВИ1(А), KФ1006ВИ1, 142EH6, ICM7555(CBA-T|IPA)), LM555(CM|N), MC1455(D|U|G|P1), NE555(D|M|P|N), TA7555(F|S), UA555(TC(-8)|PC), ECG955M, M51841P.

В качестве полевого транзистора подойдут его варианты MTP50N05, КП723А, MTP50N06V, STP45NE06, STP50N06, MTB50N06V, STB45NF06T4, HUF75329(P3|S3(S)), STP45NF06, STP60NF06, STB60NF06(T4|L|LT4) или близкие по характеристикам.

Диод М4 в приемном контуре – заменяется любым с допустимыми токами 1А/400В. Можно чуть менее мощным, так как сила приходящего питания намного меньше.

Стабилизатор напряжения также можно заменить любым с выходным током 5В. Полные аналоги: L7805CV, MC7805CTG, русский КР142ЕН5А.

Что такое беспроводная зарядка и как она работает

С объявлением интегрированной беспроводной зарядки в Lumia 920 , Nokia надеется, что эта технология позволит привлечь внимания покупателей, и отбить часть их от Apple . Nokia присоединилась к HTC, Sony, Samsung и другие, приняв QI, фирменный стандартный интерфейс созданный Консорциумом беспроводного питания. Qi, произносится «ци», происходит от китайского потока энергии и предназначена для обеспечения энергией устройств через магнитную индукцию. Давайте рассмотрим, что она из собой представляет и какие выгоды от нее

Принцип действия

 

Термин «беспроводная зарядка» обычно относится к индуктивной зарядки. Эта технология использует зарядную станцию, которая создает переменное магнитное поле. Устройство с соответствующей индукционной катушкой будет получать энергию от поля, индуцируемого зарядной станцией поля, и этим самым возможна передача энергии на небольшое расстояние. Все как и говорил великий Никола Тесла. А может и правда Тунгусский метеорит его рук дело?

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. Индуктивная зарядка это не магия. Она нуждается в конкретной аппаратной средств, аппаратные средства должны быть встроено в устройство.

Недостатки беспроводной зарядки

Индуктивная зарядка зависит от магнитного поля. Они конечно бывают сильными, но все же имеют короткий радиус действия. Эта первый недостаток.

Скорость зарядки и эффективность второй недостаток. Зарядка устройств с помощью индукционной зарядки не так эффективно, как при помощи прямого, физического соединения.

Третий недостаток габариты. Несмотря на малый размер катушек и они становится все меньше, все равно значительная часть пространства, доступного в современном смартфоне, планшет или ультрабуке будет составлять катушки. Это проблема, которая будет уменьшаться со временем, но на сегодняшний день она еще актуальна.

Будущее беспроводной зарядки

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.

 

 

Заключение

Беспроводная зарядка имеет огромный потенциал. Вот почему люди работают над ним на протяжении более века. Если бы мы могли передавать энергию без проводов мы сможем переосмыслить не только бытовую электронику, но инфраструктуру, используемой человечеством. Список смартфонов поддерживающих беспроводную  зарядку представлен здесь

Как работает беспроводная зарядка и насколько она безопасна?

Джеймс Хант

В 1899 году изобретатель Никола Тесла начал проводить первые успешные эксперименты по беспроводной передаче энергии. Его первоначальный успех заставил его поверить в то, что однажды энергия будет передаваться по всей планете без необходимости в кабелях. На это ушло более 100 лет, но его мечта о беспроводной передаче энергии в конце концов осуществилась — хотя, возможно, не теми методами, которые он предполагал.

При создании телефонов и планшетов перед производителями стоит задача продлить срок службы аккумулятора устройства, сделать его легким и сделать зарядку максимально безболезненной. Решением этой последней проблемы может стать беспроводное питание, которое позволяет легко зарядить телефон, просто положив его. Но как это на самом деле работает? И, что еще более важно, насколько это безопасно?

В основе современной беспроводной энергии лежит тот же принцип, который Тесла исследовал более века назад: индукция.Электромагнитная индукция — использование электромагнитного поля для передачи энергии между двумя объектами — составляет основу всей современной беспроводной зарядки, а также таких вещей, как бесконтактная оплата, варочные панели и беспроводные колонки.

В практическом смысле принцип работы индукции прост: сначала вы подаете питание на базовый блок или зарядную станцию, которая содержит катушку «передатчика». Электромагнитное поле формируется вокруг передатчика, и когда вторая катушка «приемника» подходит достаточно близко, катушка приемника взаимодействует с магнитным полем, создавая электрический ток.Поместив вторую катушку внутрь другого устройства, вы можете без проводов передавать питание от базы к устройству.

Большинство индукционных зарядных устройств работают только на коротких расстояниях, и хотя физический контакт между устройством и его базовым блоком не является необходимым для индукционной работы, генерируемые поля теряют столько энергии, когда устройства удаляются дальше, что обычно единственный способ подвести две катушки достаточно близко.

Что касается безопасности, беспокоиться особо не о чем.Среднее индукционное зарядное устройство создает поле, не более опасное, чем радиоволны, и оно недостаточно сильное, чтобы оказать какое-либо воздействие на человеческий организм. Во всяком случае, подключение и отключение кабеля более опасно, потому что есть небольшая вероятность, что он может изнашиваться и шокировать вас. Напротив, индукционное оборудование может быть безопасно заключено в толстый пластик и при этом работать. Вот почему в электрических зубных щетках для зарядки давно используется индукция: устройства могут оставаться герметичными и водонепроницаемыми.

Отлично звучит, правда? Так почему бы нам не использовать беспроводную зарядку постоянно? Для начала, это медленно.Несмотря на то, что беспроводная зарядка значительно улучшилась за последние несколько лет, проводная зарядка все еще в целом быстрее. Кроме того, при этом выделяется много тепла, так что на некоторых зарядных устройствах Samsung есть вентиляторы, чтобы все оставалось прохладным.

Но большая проблема — практичность. Вы можете легко использовать свой телефон, когда он подключен к зарядному устройству, но сложно поднести телефон к уху, когда он находится на беспроводной базовой станции.

Но все меняется.

Возвращаясь к первоначальным экспериментам Теслы, эффект, называемый резонансной индуктивной связью, позволил изобретателю безопасно передавать мощность на несколько метров.Возможно, самый популярный стандарт беспроводной зарядки, Qi, недавно был обновлен, чтобы позволить реализовать его версию в совместимых устройствах. В результате дальность зарядки увеличилась до четырех сантиметров.

Это может показаться не таким уж большим, но это начало. В будущем зарядные станции размером с стену могут передавать энергию на несколько устройств в нескольких комнатах, когда вы перемещаетесь по дому. Возможно, на то, чтобы добраться до этого момента, потребовалось более века, но мы как никогда близки к тому, чтобы беспроводная передача энергии стала обычным явлением.Это то, чего хотела бы Тесла.

.Беспроводная зарядка

: как работает зарядка Qi | ОРЕЛ

Извините, что сломал вам, ребята, но беспроводная зарядка не новость. В 1902 году Тесла подал патент на «Аппарат для передачи электрической энергии», в котором описал, как электричество может передаваться от одного проводника к другому. А если вы когда-нибудь пользовались электрической зубной щеткой, то наверняка знаете, что беспроводная зарядка используется уже много лет. Итак, почему в наши дни уделяется такое внимание беспроводной зарядке, когда она существует уже много лет?

С ростом использования смартфонов во всем мире, ростом количества электромобилей и появлением культуры, недовольной ископаемым топливом, беспроводная зарядка может, наконец, быть готова к моменту своей славы.Но как именно работает беспроводная зарядка? Это не какая-то черная магия; это наука!

Электричество и магнетизм, наконец вместе

Прежде чем углубляться в детали беспроводной зарядки, давайте вернемся на минутку и рассмотрим, как электричество и магнетизм работают вместе. Что вы теперь можете знать об этих двух силах, так это то, что они — две стороны одной медали. Например, пропускание электрического тока по проводу создаст магнитное поле. И наоборот, создание переменного магнитного поля и размещение рядом с ним медного провода приведет к протеканию электрического тока через провод.

Не верите? Вы можете создать свой собственный электромагнит из простых предметов повседневного обихода, таких как батарея, медная проволока и железный гвоздь:

• Сначала вам нужно намотать медную проволоку на железный гвоздь катушкой. Затем вы возьмете концы медного провода и прикрепите его к клеммам аккумулятора.
• Когда вы подключаете батарею к медному проводу, через ваш провод начинает течь электрический ток. Очевидно, правда? Теперь возьмите что-то вроде скрепки и поместите ее рядом с проволокой, и она будет к ней прилипать, магнетизм!
• Вы даже можете сделать вторую катушку провода, положить ее рядом с первой катушкой, затем использовать вольтметр, и вы получите показание напряжения на второй катушке.

Сделать электромагнит просто из нескольких предметов повседневного обихода.

Именно эта прямая связь между электричеством и магнетизмом, называемая электромагнетизмом, лежит в основе беспроводной зарядки. Принцип работы беспроводной зарядки не сильно отличается от простого эксперимента, который мы описали выше, и использует электромагнитное поле для передачи энергии между чем-то вроде смартфона и беспроводной зарядной площадкой. Вот вкратце, как работает беспроводная зарядка:

1. Сначала поступающее напряжение преобразуется в переменный ток, который отправляется на катушку в беспроводной зарядной площадке.Это называется катушкой передатчика.
2. Электрический ток, протекающий через эту катушку, создает магнитное поле, и когда вы помещаете другое совместимое устройство, например смартфон, рядом с этой площадкой с другой встроенной катушкой, между обоими устройствами создается магнитное поле.
3. Теперь электрический ток может течь к приемной катушке вашего смартфона. Затем этот ток используется для зарядки аккумулятора вашего смартфона, причем без проводов!

Беспроводная зарядка в действии с магнитным полем, распространяющимся между двумя катушками.(Источник изображения)

Проще, чем вы думали, правда? Беспроводная зарядка — это просто технология, которая существует более века и использует тесную взаимосвязь между электричеством и магнетизмом. Это идеальный баланс инь и янь, который можно найти в природе.

Для беспроводной зарядки вашего оборудования вам потребуется определенное оборудование как в передатчике, так и в приемнике. Например, если вы поместите смартфон на подставку для беспроводной зарядки, внутри которой нет приемной катушки, ваше устройство не будет заряжаться.

Так в чем же выгода?

Неужели вся эта наука о беспроводной зарядке звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой? В зависимости от того, кого вы спросите. Для технологии, изобретенной Теслой почти столетие назад, мы все еще пытаемся решить некоторые очень фундаментальные проблемы, в том числе:

Вам еще нужно подключить

Ирония этого повального увлечения беспроводной зарядкой заключается в том, что вам все равно нужно что-то подключить! Это просто усложняет ситуацию, когда вместо того, чтобы подключать смартфон, вам нужно подключить беспроводную панель? А учитывая, что ваш смартфон должен оставаться на планшете, это ограничивает ваши возможности по его использованию.Вытяните проводной зарядный кабель, и вы сможете одновременно заряжать и использовать телефон.

Не быстрее… пока

Беспроводная зарядка также намного медленнее, чем проводная. Например, Anandtech протестировал Samsung Galaxy S6 и смог зарядить до 100 процентов примерно за 1,5 часа при подключении к сети, но тот же цикл зарядки занял более 3 часов при беспроводной зарядке! Беспроводной зарядке предстоит пройти долгий путь, если она будет не уступать по эффективности проводной зарядке.

Ассортимент просто не существует

Досягаемость электромагнитного поля быстро уменьшается, чем дальше вы удаляете две катушки друг от друга, и именно из-за этого вы вынуждены держать свой смартфон непосредственно на коврике для беспроводной зарядки. Хотя это было исправлено некоторыми новыми технологиями, которые мы обсудим позже, проблема дальности связи по-прежнему остается проблемой для большинства технологий беспроводной зарядки.

Катушки занимают ценную недвижимость

Другой проблемой является размер индукционной катушки, которую необходимо разместить в наших смартфонах, чтобы обеспечить их беспроводную зарядку.Учитывая сегодняшние ожидания в отношении ультратонких устройств, это может стать проблемой для инженеров, пытающихся понять, как уместить всю эту медь в такой небольшой и плотный корпус.

Зарядная катушка Qi в задней части устройства, которая занимает немного места! (Источник изображения)

Конкурирующие стандарты

Последняя проблема и, вероятно, самая важная, заключается в том, что существует довольно много конкурирующих стандартов, все со своими собственными патентованными технологиями.К ним относятся:

• Ци

  Эта технология поддерживается консорциумом Wireless Power Consortium и имеет прочные партнерские отношения с Microsoft, Verizon, Samsung, Sony и 500 другими компаниями. Их основное внимание уделяется беспроводной зарядке для смартфонов и других устройств с низким энергопотреблением.

• A4WP

  Эта технология поддерживается Alliance for Wireless Power (теперь официально Airfuel Alliance) и использует аналогичную беспроводную технологию, такую ​​как Qi, но она предназначена для устройств с более высокой мощностью и поддерживается некоторыми известными именами, такими как Canon, Dell, HTC, Intel. и Qualcomm.

• PMA

  
  Эта технология поддерживается Power Matters Alliance (теперь входит в альянс Airfuel) и представлена ​​в форме Powermat, которую поддерживают как Google, так и Starbucks. Starbucks использует эту технологию powermat в некоторых своих кофейнях, обеспечивая клиентам беспроводную зарядку, пока они потягивают латте.

Вся проблема с этими конкурирующими стандартами сводится к работоспособности между устройствами и возможному устареванию.Будет ли это похоже на войну HD-DVD и Bluray в свое время, когда проигравшая беспроводная технология будет бесполезна для всех устройств, в которые она встроена?

Чтобы развить технологию беспроводной зарядки, нам нужно выбрать один стандарт, который можно использовать во всех устройствах. Какой из них будет, все еще остается в воздухе, но когда мы достигнем момента, когда будет единый стандарт, который будет управлять всеми ими, как будет выглядеть будущее беспроводной зарядки?

Без привязки к будущему

Однажды, надеюсь, скоро мы выберемся из нашей привязанной реальности в мир, который на 100% является беспроводным.Когда наступит это будущее, есть бесконечные возможности, в том числе:

Самозарядные портативные станции

Корпорация Intel уже ведет работы по добавлению встроенных возможностей беспроводной зарядки в ноутбуки, которые мы используем каждый день. Эти ноутбуки не только смогут заряжаться по беспроводной сети, но и будут действовать как своего рода базовая станция для зарядки всех ближайших смартфонов и беспроводных периферийных устройств. Сможем ли мы скоро войти в эпоху, когда аккумуляторы заряжаются в любое время дня, просто находясь рядом с компьютером?

Эта беспроводная зарядка от Intel может заряжать телефоны, которые скользят по столу.(Источник изображения)

Беспроводные электромобили

Мы можем даже увидеть, как беспроводные зарядные устройства встраивают в парковочные места и зарядные станции для электромобилей. BMW недавно объявила, что работает над системой беспроводной зарядки для своего спортивного электрического автомобиля i8, которая может зарядить аккумулятор всего за 2 часа! Может быть, в следующий раз, когда вы перекусите или сходите в кино, вы сможете одновременно заряжать свой автомобиль по беспроводной сети.

Посмотрите, как беспроводная зарядка может выглядеть для электромобилей.(Источник изображения)

Езда на подзарядке

Забыл о необходимости оставлять машину на одном месте, чтобы она зарядилась. В Англии они тестируют возможность заряжать автомобили во время езды на беспроводных устройствах, встроенных прямо в асфальт. А в Южной Корее работают над электрическими автобусами, которые могут заряжаться во время движения. Теперь ваша утренняя поездка на работу может дать вам свежий аккумулятор, чтобы начать свой день!

Эти полосы для электромобилей в Великобритании позволяют вам ездить дольше, не останавливаясь.(Источник изображения)

Общественная беспроводная зарядка

Что, если бы беспроводная зарядка была так же доступна бесплатно, как Wi-Fi? Есть компании, которые работают над тем, чтобы воплотить это в жизнь, интегрируя станции беспроводной зарядки в общественные места. Таким образом, когда вы находитесь вне дома, вам не придется беспокоиться о том, чтобы ваш смартфон оставался заряженным. Просто встаньте в зону действия беспроводной зарядной станции, и все готово.

Больше не нужно искать розетку, просто сядьте под станцией Aircharge.(Источник изображения)

Мебель и предметы быта

И последнее, но не менее важное: мы не можем забыть обо всех повседневных предметах в наших домах, которым будет полезна беспроводная зарядка. Например, Ikea работает над новой линейкой мебели, которая включает лампы и столы со встроенными станциями беспроводной зарядки. И если мы сможем заставить беспроводную зарядку работать для устройств с более высокой мощностью, мы можем даже увидеть простые гаджеты, такие как блендеры и пылесосы, которые работают по беспроводной сети вокруг вашего дома.

Простая мебель от Ikea, все со встроенной беспроводной зарядкой. (Источник изображения)

Сегодняшние реалии

Хотя все эти будущие возможности звучат впечатляюще, технология, с которой нам приходится работать сегодня, все еще в значительной степени привязана к устройству, которое необходимо подключить, за некоторыми исключениями. Вот краткий обзор всех разрабатываемых технологий беспроводной зарядки, которые вы можете использовать сейчас или очень скоро:

Powermat

Эта технология, разрабатываемая Duracell, создает на столе зону, где вы можете разместить свой смартфон и заряжать его по беспроводной сети.Starbucks специализируется на этой новой технологии и в партнерстве с Duracell размещает коврики Powermats в своих кофейнях по всему миру.

Возможно, беспроводная зарядка уже работает в ближайшем к вам кафе Starbucks с их Powermat. (Источник изображения)

Чаша для беспроводной зарядки

Не хотите положить телефон на коврик? Intel сняла обертку с чаши для беспроводной зарядки еще на выставке Consumer Electronics Show (CES) в 2014 году. Представьте себе, что вы просто можете прогуляться по дому, опустошить карманы в указанную чашу и вскоре после этого насладиться полностью заряженным телефоном.

Просто опустошите карманы, а беспроводная зарядка позаботится обо всем остальном с этой чашей от Intel. (Источник изображения)

Зарядка нескольких устройств

В Южной Корее Корейский передовой институт науки и технологий (KAIST) работает над технологией, которая может питать до 40 смартфонов одновременно, даже на расстоянии до 5 метров! Эта технология все еще находится на стадии создания прототипа, но может стать ключом к тому, чтобы сделать беспроводную зарядку возможной в общественных местах.

Ультразвуковая зарядка

Наконец, у нас есть технология, которая идет совершенно другим путем, используя ультразвук вместо магнитной индукции, чтобы сделать беспроводную зарядку реальностью. uBeam был представлен в 2011 году и работает путем преобразования электричества в звуковые волны, которые можно передавать по воздуху с помощью ультразвука. Затем приемник перехватит звуковую волну и превратит ее в электричество, которое может использовать ваше устройство.

uBeam; захватывающий старт с изобретательной технологией.(Источник изображения)

А теперь готовы?

Прошло более века с тех пор, как мы впервые обнаружили возможность беспроводной передачи электроэнергии, и все это благодаря Tesla. Теперь у всех возникает вопрос, действительно ли беспроводная зарядка наконец-то повзрослела, чтобы удовлетворить потребности нашего мобильного будущего. Сможем ли мы когда-нибудь жить в мире, где электромобили смогут заряжать свои батареи просто за рулем? Или, может быть, мы сможем гулять по улице и заряжать наши телефоны по беспроводной сети, просто сидя в карманах?

Будущее этой многообещающей технологии выглядит безоблачным, но у нас все еще есть способы претворить ее в жизнь, как мы хотим.Есть еще много проблем, которые нужно решить, например, низкая скорость зарядки, проблемы с дальностью действия и множество конкурирующих стандартов. Каким бы путем ни пошла эта технология, одно можно сказать наверняка; мы готовы отвлечься от этого проводного мира и открыть век беспроводной энергии для всех.

Design для беспроводной зарядки в вашей печатной плате сегодня, просто скачайте Autodesk EAGLE бесплатно, чтобы начать работу!

.

Беспроводная система зарядки электромобилей (WEVCS)

Сегодня мир движется в сторону электрифицированной мобильности, чтобы сократить выбросы загрязняющих веществ, вызванных невозобновляемыми автомобилями, работающими на ископаемом топливе, и предоставить альтернативу дорогостоящему топливу для транспорта. Но для электромобилей запас хода и процесс зарядки — две основные проблемы, влияющие на их распространение по сравнению с обычными автомобилями.

С введением технологии проводной зарядки, больше не нужно ждать на зарядных станциях часами, теперь заряжайте свой автомобиль, просто припарковав его на парковочном месте или припарковав его в гараже, или даже во время вождения вы можете зарядить свой электромобиль.На данный момент мы хорошо знакомы с беспроводной передачей данных, аудио и видеосигналов, поэтому почему мы не можем передавать энергию по воздуху?

Спасибо великому ученому Николе Тесла за его безграничные удивительные изобретения, в которых беспроводная передача энергии является одним из них. Он начал свой эксперимент по беспроводной передаче энергии в 1891 году и разработал катушку Тесла. В 1901 году с основной целью разработать новую систему беспроводной передачи энергии, Тесла начал разработку башни Уорденклиф для большой станции беспроводной передачи энергии высокого напряжения.Самое печальное — погасить долги Tesla, башня была взорвана и снесена на металлолом 4 июля 1917

Базовый принцип беспроводной зарядки такой же, как принцип работы трансформатора. В беспроводной зарядке есть передатчик и приемник, источник переменного тока 220 В, 50 Гц преобразуется в высокочастотный переменный ток, и этот высокочастотный переменный ток подается на катушку передатчика, затем он создает переменное магнитное поле, которое разрезает катушку приемника и вызывает выработку выходной мощности переменного тока. в катушке приемника.Но для эффективной беспроводной зарядки важно поддерживать резонансную частоту между передатчиком и приемником. Для поддержания резонансных частот с обеих сторон добавлены компенсационные сети. Затем, наконец, эта мощность переменного тока на стороне приемника выпрямляется до постоянного тока и подается в батарею через систему управления батареями (BMS).

Статическая и динамическая беспроводная зарядка

В зависимости от области применения Системы беспроводной зарядки для электромобилей можно разделить на две категории: ,

.

1. Статическая беспроводная зарядка
2. Динамическая беспроводная зарядка

1.Статическая беспроводная зарядка

Как видно из названия, автомобиль заряжается, когда он остается неподвижным. Итак, здесь мы могли бы просто припарковать электромобиль на парковочном месте или в гараже, который соединен с WCS. Передатчик расположен под землей, а приемник — под ним. Чтобы зарядить автомобиль, совместите передатчик и приемник и оставьте его для зарядки. Время зарядки зависит от уровня мощности источника переменного тока, расстояния между передатчиком и приемником и размеров контактных площадок.

Эту SWCS лучше всего устанавливать в местах, где электромобиль припаркован на определенный промежуток времени.

2. Динамическая система беспроводной зарядки (DWCS):

Как видно из названия, автомобиль заряжается во время движения. Мощность передается по воздуху от неподвижного передатчика к приемной катушке движущегося транспортного средства. Используя DWCS EV, можно увеличить дальность движения за счет непрерывной зарядки аккумулятора во время движения по шоссе и шоссе.Это снижает потребность в большом накопителе энергии, что еще больше снижает вес автомобиля.

Типы EVWCS

В зависимости от технологии эксплуатации EVWCS можно разделить на четыре типа

1. Емкостная система беспроводной зарядки (CWCS)
2. Система беспроводной зарядки с постоянным магнитом (PMWC)
3. Индуктивная система беспроводной зарядки (IWC)
4. Система резонансной индуктивной беспроводной зарядки (RIWC)

1.Емкостная система беспроводной зарядки (CWCS)

Беспроводная передача энергии между передатчиком и приемником осуществляется посредством тока смещения, вызванного изменением электрического поля. Вместо магнитов или катушек в качестве передатчика и приемника здесь используются конденсаторы связи для беспроводной передачи энергии. Напряжение переменного тока сначала подается в схему коррекции коэффициента мощности для повышения эффективности и поддержания уровней напряжения, а также для уменьшения потерь при передаче энергии.Затем он подается на H-мост для генерации высокочастотного переменного напряжения, и этот высокочастотный переменный ток подается на передающую пластину, что вызывает развитие колеблющегося электрического поля, которое вызывает ток смещения на пластине приемника посредством электростатической индукции.

Напряжение переменного тока на стороне приемника преобразуется в постоянный ток для питания батареи через BMS с помощью цепей выпрямителя и фильтра. Частота, напряжение, размер разделительных конденсаторов и воздушный зазор между передатчиком и приемником влияют на количество передаваемой мощности.Его рабочая частота составляет от 100 до 600 кГц.

2. Система беспроводной зарядки с постоянным магнитом (PMWC)

Здесь передатчик и приемник состоят из обмотки якоря и синхронизированных постоянных магнитов внутри обмотки. На стороне передатчика работа аналогична работе двигателя. Когда мы подаем переменный ток на обмотку передатчика, он создает механический крутящий момент на магните передатчика, вызывая его вращение. Из-за изменения магнитного взаимодействия в передатчике поле PM вызывает крутящий момент на PM приемника, в результате чего он вращается синхронно с магнитом передатчика.Теперь изменение постоянного магнитного поля приемника вызывает образование переменного тока в обмотке, то есть приемник действует как генератор, поскольку механическая мощность, поступающая на PM приемника, преобразуется в электрическую мощность на обмотке приемника. Муфта вращающихся постоянных магнитов обозначается как магнитная шестерня . Сгенерированная мощность переменного тока на стороне приемника подается в аккумулятор после выпрямления и фильтрации через преобразователи мощности.

3. Система индуктивной беспроводной зарядки (IWC)

Основным принципом IWC является закон индукции Фарадея.Здесь беспроводная передача энергии достигается за счет взаимной индукции магнитного поля между передатчиком и приемной катушкой. Когда основной источник переменного тока подается на катушку передатчика, он создает магнитное поле переменного тока, которое проходит через катушку приемника, и это магнитное поле перемещает электроны в катушке приемника, вызывая выход переменного тока. Этот выход переменного тока выпрямляется и фильтруется для зарядки системы накопления энергии электромобиля. Количество передаваемой мощности зависит от частоты, взаимной индуктивности и расстояния между передатчиком и катушкой приемника.Рабочая частота IWC составляет от 19 до 50 кГц.

4. Система резонансной индуктивной беспроводной зарядки (RIWC)

В основном резонаторы с высоким коэффициентом качества передают энергию с гораздо большей скоростью, поэтому, работая в резонансе, даже с более слабыми магнитными полями мы можем передавать такое же количество энергии, как в IWC. Мощность может передаваться на большие расстояния без проводов. Максимальная передача мощности по воздуху происходит при настройке катушек передатчика и приемника i.е., резонансные частоты обеих катушек должны быть согласованы. Таким образом, чтобы получить хорошие резонансные частоты, к катушкам передатчика и приемника добавляются дополнительные схемы компенсации в последовательной и параллельной комбинациях. Эта дополнительная схема компенсации наряду с улучшением резонансной частоты также снижает дополнительные потери. Рабочая частота RIWC составляет от 10 до 150 кГц.

Беспроводная зарядка электромобилей Стандарты

Беспроводная зарядка позволяет электромобилю заряжаться без подключения к электросети.Если каждая компания разработает свои собственные стандарты для систем беспроводной зарядки, несовместимые с другими системами, это не будет хорошо. Таким образом, чтобы сделать беспроводную зарядку электромобилей более удобной для пользователя Многие международные организации, такие как Международная электротехническая комиссия (IEC), Общество автомобильных инженеров

(SAE), Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) Underwriters Laboratories (UL) работают над стандартами.

• SAE J2954 определяет WPT для электромобилей малой мощности и методологию центровки.Согласно этому стандарту, уровень 1 предлагает максимальную входную мощность 3,7 кВт, уровень 2 — 7,7 кВт, уровень 3 — 11 кВт, а уровень 4 — 22 кВт. И минимальная целевая эффективность при согласовании должна быть больше 85%. Допустимый дорожный просвет должен составлять до 10 дюймов, а допуск из стороны в сторону — до 4 дюймов. Наиболее предпочтительным методом выравнивания является магнитная триангуляция, которая помогает оставаться в пределах диапазона заряда при ручной парковке и помогает найти места для парковки автономных транспортных средств.

• Стандарт SAE J1772 определяет проводящий соединитель заряда EV / PHEV.
Стандарт
• SAE J2847 / 6 определяет связь между беспроводными заряженными автомобилями и беспроводными зарядными устройствами для электромобилей.
Стандарт
• SAE J1773 определяет индуктивно связанную зарядку электромобилей.
Стандарт
• SAE J2836 / 6 определяет варианты использования беспроводной зарядки для PEV.
• Тема 2750 UL определяет план исследования для WEVCS.
• IEC 61980-1 Cor.1 Ed.1.0 определяет общие требования к системам EV WPT.
• МЭК 62827-2 ред. 1.0 определяет WPT-Management: Управление контролем нескольких устройств.
• IEC 63028 Ed.1.0 определяет спецификацию резонансной базовой системы БПЭ-Воздушно-топливного союза.

Компаний, в настоящее время разработанных и работающих на WCS

• Группа компаний Evatran , производящая беспроводную зарядку для легковых электромобилей, таких как Tesla Model S, BMW i3, Nissan Leaf, Gen 1 Chevrolet Volt.
• WiTricy Corporation производит WCS для легковых автомобилей и внедорожников, до сих пор она работает с Honda Motor Co. Ltd, Nissan, GM, Hyundai, Furukawa Electric.
• Qualcomm Halo производит WCS для пассажирских, спортивных и гоночных автомобилей и приобретается корпорацией Witricity.
• Hevo Power производит WCS для легкового автомобиля
• Bombardier Primove производит WCS для легковых автомобилей и внедорожников.
• Siemens и BMW делают WCS для легковых автомобилей.
• Momentum Dynamic производит коммерческий парк и автобусы корпорации WCS.
• Conductix-Wampfler производит WCS для промышленного парка и автобусов.

Проблемы, с которыми сталкивается WEVCS

• Для установки статических и динамических станций беспроводной зарядки на дорогах необходимо развитие новой инфраструктуры, поскольку нынешнее расположение не подходит для таких установок.
• Необходимо поддерживать электромагнитную совместимость, электромагнитные помехи и частоты в соответствии со стандартами, касающимися здоровья и безопасности человека.

.

Как работает беспроводная зарядка Qi и почему она еще не использовалась

Увеличить / Qi-совместимый Nexus 5 на беспроводном зарядном устройстве Nexus.

Стандарт беспроводной зарядки Qi от Wireless Power Consortium (WPC) переживает относительно хороший год. Сейчас хорошее время для того, чтобы взглянуть на технологию с высоты птичьего полета — как она работает, для чего она нужна и каковы ее перспективы. Это также хорошее время, потому что миллионы пользователей экосистемы Apple собираются получить свою первую пробу Qi, когда в эту пятницу будут выпущены iPhone 8 и iPhone 8 Plus.

Qi появился в телефонах разных марок более пяти лет, и многие люди уже его используют. Базовая технология какое-то время использовалась для потребительских товаров, таких как бритвы и зубные щетки, а также для множества непотребительских инструментов.

Даже если вы не использовали Qi, возможно, вы видели зарядные устройства Qi для беспроводной связи в аэропортах. В 2014 году Verizon установила станции беспроводной зарядки Qi в нескольких американских терминалах, от JFK до LAX. Вы найдете их во многих других местах, включая такие устройства, как Samsung Galaxy S8 и американскую версию LG G6.

Однако история усыновления не так радужна. Телефон Google Nexus 4 поддерживал Qi еще в 2012 году, а более свежий телефон Pixel — нет. Пару лет назад магазины Starbucks перешли на совершенно другой стандарт, хотя совместимость может быть возможна.

Если беспроводная зарядка существует уже много лет, почему она изо всех сил пытается стать нормой? Мы поговорим об этом в ближайшее время.

Но сначала, для тех, кто только знакомится с Ци, мы рассмотрим основы того, как она работает.

Индуктивная передача энергии

Основная технология, лежащая в основе Qi, называется «индуктивная передача энергии». Давайте проясним: провод все еще задействован. Должна быть базовая станция для зарядки, и она должна быть подключена к розетке. Вам просто не нужно подключать мобильное устройство к сети. Вместо этого вы устанавливаете его на базовую станцию.

Базовая станция не активируется, пока на нее не установлено совместимое устройство. Станция определяет это, отправляя прерывистый тестовый сигнал, чтобы проверить, присутствует ли Qi-совместимое устройство.Мобильное устройство отвечает на этот эхо-запрос, сообщая мощность принятого сигнала.

На этом этапе начинается процесс беспроводной зарядки. Базовая станция и мобильное устройство имеют катушки — передающую катушку и приемную катушку соответственно. Катушка передатчика создает электромагнитное поле, которое индуцирует ток в катушке приемника.

Приемник отправляет передатчику сигнал ошибки, который просто разделяет значение, равное разнице между требуемым уровнем мощности и фактическим уровнем мощности.Преобразователь адаптирует свой выходной сигнал для достижения нулевой разницы между запрошенным и доставленным уровнями. Все это происходит при скорости связи 2 Кбит / с и менее. Когда приемник полностью заряжен, он по существу сообщает передатчику, что он может перейти в режим ожидания.

Первые анонсированные подставки для беспроводной зарядки для iPhone 8 от партнеров Apple мощностью 7,5 Вт. Стандарт Qi обеспечивает мощность до 15 Вт, которую уже поддерживают некоторые зарядные устройства Samsung. Но хотя эти теоретические цифры кажутся сопоставимыми или даже выше, чем у проводных зарядных устройств (зарядное устройство, которое поставляется с iPhone, составляет всего пять ватт), эти цифры — это еще не все.В результате мобильное устройство заряжается медленно и стабильно, но опыт пользователей показывает, что беспроводная зарядка обычно намного медленнее, чем проводная.

Стоит отметить, что размещение является ключевым моментом. Катушки обычно должны находиться на расстоянии всего нескольких миллиметров друг от друга, и для продуктивного соединения между катушками требуется точное позиционное выравнивание. Но как пользователь узнает, где разместить свой телефон на зарядной панели?

Обычно это устраняется одним из трех способов.Зарядная панель или базовая станция могут иметь визуальные или тактильные указатели оптимального положения для телефона; это дешево и просто, но при работе с телефонами разных размеров и конфигураций возникают проблемы. В качестве альтернативы, зарядная станция может иметь катушку, которая перемещается для совмещения с катушкой в ​​устройстве, что позволяет размещать ее в любом месте, или, для аналогичного результата, массив катушек, где определенные катушки активируются в непосредственной близости от устройства. размещение.

Раньше в основе Qi лежала индукционная зарядка, но в последнее время стандарт Qi также поддерживает аналогичную технологию, называемую «резонансной беспроводной зарядкой».«Резонансная зарядка основана на некоторых из тех же принципов, но вариант использования отличается. Он может заряжаться на большие расстояния, но с меньшей эффективностью передачи. Многие новые устройства поддерживают оба режима, но подробностей о новых iPhone пока мало.

Принятие и альтернативы

Итак, если Ци существует уже много лет, почему большинство людей все еще используют провода?

Как это часто бывает в сфере технологий, конкурирующие стандарты играют важную роль. Помимо Qi и WPC, у нас есть AirFuel Alliance.Он родился в результате слияния Power Matters Alliance (PMA) и Alliance for Wireless Power (A4WP) в 2015 году, но его насыщенность рынка отстает от Qi.

Если что-то не так запутано, два стандарта AirFuel Alliance несовместимы. Но перспективные устройства, совместимые с AirFuel, будут поставляться с обеими технологиями в одном продукте, предлагая некоторую гибкость в том, как и где вы заряжаете.

В любом случае, конкурирующие стандарты разрушают рынок и делают принятие менее привлекательным как для потребителей, так и для производителей.Даже если все стандарты поддерживаются одним мобильным устройством, устраняя неудобства, эти дополнительные расходы неизбежно перекладываются на потребителей.

Существует также ранее отмеченный факт, что на практике Qi медленнее, чем проводная зарядка. И у Apple нет поддержки — по крайней мере, до сих пор. Да, сейчас Android-телефонов больше, чем iPhone. Но любое добавление крупной платформы может только помочь стандарту Qi. Теперь, когда iPhone 8, iPhone 8 Plus и iPhone X поддерживают Qi, мы можем ожидать ускорения внедрения.

Просто не ожидайте, что Ци заменит провод в ближайшем будущем. Как вы видели, все еще необходимо улучшать удобство и производительность, и всегда есть угроза появления более новых и лучших технологий.

.