Как работает беспроводная зарядка на самом деле

Беспроводная зарядка — одно из ключевых нововведений в iPhone 2017 года. Значит, настало время понять, что это за технология. Раз уж даже Apple сдалась.

Вот несколько основных вопросов, в которых должен разбираться любой современный пользователь. Постараемся не грузить научными терминами.

Как все начиналось

Идею беспроводной передачи энергии стали претворять в жизнь в 19 веке. Первая резонансная демонстрация новинки — Всемирная выставка 1893 года, где Никола Тесла своими руками зажёг не подключенные люминесцентные лампы.

Через сто с лишним лет мы только начали получать то, о чём мечтал сербский гений — повсеместное внедрение революционной технологии. Сегодня существуют несколько способов беспроводной передачи энергии, но на коммерческие рельсы удалось поставить только зарядные устройства, работающие на принципах электромагнитной индукции.

Что за электромагнитная индукция

В паре слов: если на одну из двух помещённых рядом катушек подать переменный электрический ток, то во второй возникнет свой ток. Всё благодаря электромагнитной индукции. Задав полученному току напряжение нужной величины можно зарядить аккумулятор.

Связь между этими катушками осуществляется через электромагнитное поле, что и позволило избавиться от соединяющих проводов. Но приёмник должен быть расположен рядом с передатчиком, иначе часть поля расходуется зря.

На деле всё немного сложнее, катушки могут быть как магнитно-индуктивными, так и магнитно-резонансными. Также существуют определенные наборы параметров — стандарты, которым должны соответствовать современные зарядные устройства (например, всем известный «Qi-стандарт»). Эти нюансы влияет на скорость зарядки и на допустимое расстояние поля.

Причём тут Qi?

Современные исследования в сфере беспроводной передачи энергии консолидировали в себе две большие группы: Wireless Power Consortium и AirFuel Alliance. Безусловно, есть и другие команды, работающие над собственными, уникальными технологиями, но до их массового использования ещё далеко.

Сегодня основной стала спецификация, разработанная Wireless Power Consortium. Именно она получила название «Qi» (читай «ци»).

В теории, Qi обеспечивает зарядку мощностью до 5 Вт и силой тока 1 или 2 А, при напряжении 5 В. Эти параметры сопоставимы с проводными ЗУ, но питание идёт намного медленнее.

При этом, приемник и передатчик могут обмениваться информацией о поддерживаемых стандартах и уровне зарядки. Например, это позволяет отключить передающее устройство, когда аккумулятор полностью зарядится.

Кстати, магнитное поле имеет излучение. Но оно не является ионизирующим — на организм человека влияет не больше, чем Wi-Fi или сигнал мобильного. В любом случае, мощности 5 ватт не хватит, чтобы оказать негативное воздействие.

5 сантиметров – не предел

Две катушки «понимающие» Qi — не единственный вариант беспроводной передачи энергии. Есть множество рабочих прототипов, способные заряжать девайсы на расстоянии нескольких метров.

Вот некоторые из них:

• WiTicity
  Идея пришла в голову сотруднику Массачусетского Университета, Марину Солячичу. Две катушки настроены таким образом, чтобы резонировать друг с другом. При подаче переменного тока на одну катушку, магнитное поле передаётся другой катушке. Этот метод запатентован, и все детали держатся в секрете. Известно, что уже получилось передать энергию на расстояние около двух метров, при теоретически возможных семи метрах. Компания уже сотрудничает с такими гигантами как Delphi, Toyota, IHI, Audi, Haier или OSRAM.
• PoWiFi
  Ребята из Вашингтонского университета придумали способ, позволяющий использовать Wi-Fi в качестве источника энергии. Они перепрошили роутер Asus RT-AC68U, для того, чтобы передавать заряд по незанятым каналам. Сенсоры, расположенные на расстоянии до 8 метров от роутера успешно преобразовали энергию электромагнитной волны в постоянный ток. Таким образом удалось подать питание на камеру видеонаблюдения и даже зарядить Jawbone Up24.
• DCRS
  Другая система, под названием Dipole Coil Resonant System работает на расстоянии до 5 метров. Здесь тоже используются катушки, и они относительно компактны. Эксперимент показал, что с помощью данного метода можно запитать даже ЖК-телевизор (40 Вт) на расстоянии до пяти метров. Но чем больше разрыв, тем ниже КПД, например, при передаче 40 ватт на 5 метров, придётся «выкачать» 400 ватт из электросети. Зато без проводов между приёмником и передатчиком.

Но все эти методы не готовы к массовому рынку. Поэтому мы довольствуемся беспроводной зарядкой по стандарту Qi. Как оказалось, даже такого ограниченного способа передачи энергии хватает для его повсеместного распространения.

От теории к практике. Вокруг все меньше проводов

Пару лет назад я объявил войну всем проводам в своей квартире и нещадно их ПРЯТАЛ. В ход шло все, от скрытой разводки в стене до аккуратного прокладывания кабелей с помощью липучек из ИКЕИ. Но как бы я ни старался, шнуры для зарядки гаджетов все равно на виду, они либо используются по назначению, либо терпеливо ожидают своих прожорливых «потребителей».

С каждым новым устройством, «понимающим» беспроводной заряд, маленький перфекционист внутри меня ликует. Совсем скоро можно будет выкинуть весь этот моток проводов, заменив их на один зарядник под все девайсы. Который я не поленюсь встроить в стол.

Беспроводная передача энергии может гораздо большее, чем удобно заряжать смартфон дома. Появилась возможность оставаться на связи всегда, стоит только подтянуть инфраструктуру. И это уже происходит:

1. Первыми вскочили на волну предприниматели. Сегодня наличие площадок для беспроводной зарядки в кафе, ресторанах и кинотеатрах — пример хорошего тона и неплохой способ добавить в свою копилку ещё одно конкурентное преимущество.
2. Не отстают и производители автомобилей. Например, в приборную панель Volvo XC40 встроили площадку для беспроводной зарядки — сел в машину, положил смартфон в специально отведённый отсек и вообще не задумываешься об оставшихся процентах.
3. Да даже в IKEA продаются предметы интерьера с встроенной беспроводной зарядкой. Шведы предлагают как готовые лампы с дополнительными площадками, так и отдельные модули, встраиваемые в мебель. Можно собрать неплохой стол в офис.

Получается, что уже сейчас можно круглые сутки оставаться подключенным к сети: дома, по пути на работу, в офисе и во время прогулок. Этого хватит даже самому прожорливому андроиду смартфону.

За беспроводной зарядкой — будущее

Эпоха отличающихся разъемов уходит, грядёт время унификации. Судите сами, все больше гаджетов получают одинаковый USB Type C, а теперь и беспроводную зарядку по Qi-стандарту.

Итак, смартфон или часы можно вообще не подключать к проводу. Не удивлюсь, если через пару лет, рядом с роутером, раздающим Wi-Fi, появится коробочка, раздающая заряд. И достаточно будет просто войти в помещение, а смартфон начнёт заряжаться сам.

А дальше что, мировое покрытие? Конец самому понятию «подзарядка устройства»? Неужели настанет время, когда мобильная электроника просто будет работать? Будто в розетку воткнул, только без самой розетки?

Жаль, что Apple, в сфере беспроводной передачи энергии, скорее догоняет своих конкурентов, чем рулит прогрессом. Будем надеяться, что Купертиновцы задумали нечто грандиозное. Просто ещё не доработали технологии. Взято с iphones.ru