Усе нове — це добре забуте старе. Так можна сказати й про модну на сьогодні бездротову зарядку (Wireless Charge). А чому саме та який принцип її роботи, дізнаєтеся з цієї статті. Час прочитання — 5 хвилин.
Зміст
Трохи історії
Багато хто скаже, що свою історію бездротова зарядка починає з 2009 року, коли було засновано Консорціум бездротової електромагнітної енергії, хоча й до цього були спроби. І вони помиляться, адже у 2009 просто вирішили навести порядок у цій сфері, серед виробників, і виробити якийсь стандарт для уніфікації всіх приладів. А сам принцип, на якому працюють ці бездротові зарядні станції, був відкритий у далекому 1831 році англійським фізиком і хіміком Майклом Фарадеєм. Бачу, зараз починаєте щось згадувати про якийсь Законі Фарадея. Так ось, бездротова зарядка заснована на векторній величині, яка характеризує силу й напрям магнітного поля та називається електромагнітною індукцією.
Життя без дротів
У чому ж полягає принцип роботи Wireless Charge? Усе дуже просто. У зарядній станції, як і в самому мобільному телефоні, розташовані дві котушки. На котушку (він же трансмітер бездротової зарядки), яка розташована всередині зарядки, подається змінний струм, що зі свого боку збуджує в ній змінне магнітне поле. Це поле впливає на ту котушку, яка розташована всередині смартфона (він же ресивер бездротової зарядки), і під впливом мінливого магнітного поля в другій котушці виникає так звана електрорушійна сила або скорочено ЕРС.
І ось саме за допомогою електрорушійної сили в котушці-приймачі виникає електричний змінний струм, який подається на спеціальну плату-випрямляч, а та зі свого боку перетворює змінний струм на постійний, і той вже починає заряджати акумуляторну батарею. Чим більше відстань від першої котушки-випромінювача до другої котушки-приймача, тим менше ККД цієї пари, тобто потужність випромінювання падає.
Для сучасних бездротових зарядних пристроїв ця відстань дорівнює близько 5 см. Електромагнітне поле здатне долати перешкоди з таких матеріалів як пластик, дерево, скло, але тільки не метал. Тому жоден з гаджетів, який підтримує Wireless Charge, не оснащується металевим корпусом — це або скло, або пластик.
Області застосування
На сьогоднішній день бездротові зарядки використовуються не тільки в мобільних телефонах, але й в електричних зубних щітках, електробритвах (звичайно ж, акумуляторних), навушниках, годинниках… та що там казати — за допомогою бездротової передачі енергії вже заряджаються навіть автобуси (є вдалі приклади в США й Китаї).
Звичайно, застосування Wireless Charge досить зручне — поклав і забув (у перших версіях була необхідність точного позиціонування гаджета на трансмітер), не треба шукати в темряві продріт або точно потрапити в роз’єм (ще один плюс бездротової зарядки — він не розбивається). Про їх популярність можна навіть судити за тим фактом, що шведська корпорація IKEA вбудовує зарядні станції у свої меблі, а деякі автовиробники оснащують ними свої автомобілі.
Стандарти Qi та РМА
Розвитком і просуванням технології бездротової передачі енергії на відстань займаються в основному два великих агломерати — Wireless Power Consortium та AirFuel Alliance. І ось завдяки їх роботі світ отримав стандарт Qi (у транскрипції «Ци» або «Чи»). Тепер безліч виробників випускають свої товари, дотримуючись цього стандарту. Тому при покупці електроніки треба подбати про її сумісність, хоча деякі виробники роблять це за нас. Наприклад, пристрої компанії Apple просто не будуть заряджатися на «нерідній» зарядній станції. Стандарт Qi передбачає два варіанти зарядок — потужністю до 5 Вт із струмом порядку 1–2 А і потужністю до 10 Вт усе з тією ж силою струму.
А ще стандарт Qi підтримує протоколи обміну даними між трансмітером і ресивером. Якраз за допомогою цих протоколів “яблучні” пристрої і проводять перевірку “свій-чужий”, а ще з інформаційного каналу випромінювальна котушка отримує дані про ємність батареї пристрою, що заряджається, і його залишковий рівень заряду.
Останні зарядні станції, які працюють за стандартом Qi, мають ККД 80% при розташуванні приймача на відстані не більше 45 мм від передавача. У цьому криється мінус бездротової зарядки. Іншими словами, зі 100 Вт поданих до пристрою дійде всього 80 Вт, а інша енергія розсіється в просторі й піде на нагрівання як зарядної станції, так і самого пристрою. А це ще один мінус до скарбнички — літій-іонні батареї не дуже люблять перегріви. Плюс до всього, низька потужність заряду — це триваліший час відновлення енергії самим акумулятором. Якщо стандартна дротова зарядка заряджає мобільний телефон 1,5–2 години, то у бездротової на це піде близько 4–5 годин. Тобто швиденько зарядити не вийде, про quick charge можете забути.
А ос AirFuel Alliance просуває свій стандарт, який носить назву PMA. Він менш поширений, хоча й має своїх шанувальників серед виробників. А ще команда AirFuel Alliance погрожує, що працює над якоюсь новою технологією бездротової зарядки, що не пов’язана з наявними розробками A4WP і PMA і не використовує електричну індукцію. Ну що ж, подивимось, адже це буде прорив у передачі енергії на відстані.
Основна відмінність між стандартами Qi та РМА — це частота передачі енергії і протоколи з’єднання, а ось магнітна індукція на двох одна.
Чи такий страшний цей звір?
Тепер торкнемося питання, яке мучить більшість громадян, що бояться мікрохвильовок (які нібито генерують іонізуюче випромінювання) і WI-FI вдома, — чи шкідливі бездротові зарядні пристрої для здоров’я користувача? Ми однозначно відповімо, що ні. Такі зарядки не виділяють іонізуюче випромінювання (а сила електромагнітного випромінювання обернено пропорційна відстані від джерела). Тому всі домисли не мають під собою наукового обгрунтування.
І наостанок…
Підведемо підсумок. Бездротова зарядка, звичайно, річ зручна, але наявність тих мінусів, які ми перерахували в статті, трохи стопорить її розвиток. Хоча дослідження в напрямку передачі електричної енергії на відстань тривають. Головні з них — це, звичайно ж, збільшення радіусу дії і коефіцієнта корисної дії. А, можливо, AirFuel Alliance все таки представить в недалекому майбутньому свою розробку з передачі енергії без використання електричної індукції.
Також за темою:
- Yeelight Wireless Charging Night Light: зарядка й нічник в одному флаконі
- Бездротова зарядка авто від Renault та Qualcomm
Фото взяті з ресурсів: ikea.com, theguardian.com
