как зарядить телефон на расстоянии
Зарядка гаджетов на расстоянии. Как работает новая технология Air Charging?
Действующий прототип зарядки Air Charging представлен компанией Motorola. Он позволяет питать по воздуху до четырёх устройств одновременно на расстоянии в несколько метров. Разработка такого уровня готовности заявлена впервые, хотя ранее похожие решения анонсировали Xiaomi, Oppo, Aeterlink и другие вендоры.
Похоже, «электричество из воздуха» — уже не фантастика, а реальная перспектива. Сейчас исследователи из разных стран работают над двумя вариантами реализации: зарядная станция и специально оборудованное помещение, в любой точке которого гаджеты получают энергию.
Беспроводная зарядная станция
В первом случае используется ЗУ размером с неттоп или стандартный корпус ПК — у разных производителей размеры различаются. Это устройство генерирует излучение с миллиметровой длиной волны. Приёмники в заряжаемых гаджетах преобразуют его в электроэнергию, которая пополняет аккумулятор.
Передатчик оснащён фазовыми антеннами, способными определять местоположение смартфона или другого гаджета в помещении и усиливать мощность в нужном направлении. Например, у Motorola Air Charging таких антенн заявлено 1600 штук, а угол излучения составляет 100 градусов.
У всех вендоров технология позволяет заряжать сразу несколько устройств одновременно, будь то смартфон, планшет, смарт-часы или ноутбук. Надо лишь поместить их в поле действия станции. Конечно же, для получения энергии в заряжаемом устройстве должен быть совместимый приёмник.
Технология имеет и недостатки. Во-первых, эффективность: хватит ли в реальной жизни нескольких ватт мощности, которые обеспечивают подобные устройства? Пока что зарядка по воздуху восполняет запас энергии весьма медленно. А если повышать мощность излучения, появляются опасения по поводу его влияния на здоровье людей. Впрочем, один из производителей заверил, что зарядка может приостанавливать работу при обнаружении человека на пути сигнала.
Беспроводная зарядная комната
Другое решение предложили специалисты Токийского и Мичиганского университетов. Разработчики заявляют, что их зарядная система генерирует безопасные для человека магнитные поля и может передавать до 50 Вт мощности в пределах помещения. Это реализовано с помощью магнитных катушек, расположенных в стенах. Для лучшего покрытия дополнительные катушки нужно поместить в колонне по центру комнаты. Чтобы протестировать эту систему, исследователи создали макет помещения размером 3х3 метра.
По данным авторов исследования, КПД при передаче энергии достигает 50%, а в худшем случае падает до 37%. При этом зарядка гаджетов идёт в 98% объёма комнаты. Разработчики отмечают, что система безопасна для людей, домашних животных и электроники. А ещё её можно масштабировать как по мощности, так и по размерам помещения. Однако пока что эта разработка находится на начальном этапе, в отличие от Air Charging.
Когда и от кого ждать?
Свои варианты технологии уже показали несколько компаний. В частности, Xiaomi Air Charge и Motorola Space Charging предлагают одновременную зарядку нескольких устройств при максимальной мощности 5 Вт на каждое из них и на расстоянии до 3-х метров. OPPO, в свою очередь обещает 7,5 Вт и примерно такую же зону покрытия.
Что касается релиза, конкретных дат пока никто не анонсировал. Есть лишь заявление Motorola о том, что новинка «почти готова к выходу на рынок». Но доработка технологии для массового производства, по словам экспертов, займёт ещё не менее 5 лет.
Магия беспроводной зарядки
Содержание
Содержание
Сейчас удивить беспроводной зарядкой можно разве что старшее поколение. С каждым годом все больше выпускают смартфоны, поддерживающие функцию беспроводного заряда аккумулятора. Но не только смартфоны способны заряжаться «по воздуху», даже современные электрические зубные щетки и смарт-часы сегодня поддерживают эту технологию.
Это очень удобно, ведь нет торчащих проводов, которые постоянно путаются. Но для многих остается загадкой, как же работает эта магическая технология?
В чем секрет?
Еще в XIX веке ученый Майкл Фарадей описал принцип работы электромагнитной индукции, благодаря которой и происходит передача энергии от одного предмета к другому. Он обнаружил, что если через катушку перемещается источник магнитного поля, то в ней появляется ток.
Принцип работы современных беспроводных устройств очень прост: в самой станции беспроводной зарядки и в смартфоне, либо любом другом гаджете, установлены катушки из проволоки. Эти катушки создают электромагнитное поле, способное передавать энергию на небольшое расстояние (1-4 сантиметра).
И далее раскрывается секрет, почему же многие производители смартфонов решили наделить свои творения стеклянными корпусами. Дело в том, что для максимально хорошей передачи энергии предмет должен иметь стеклянный корпус. Именно поэтому последние модели IPhone получили такой хрупкий, но электропроводимый корпус. Конечно же, пластик также способен передавать энергию, но не столь хорошо, как стекло.
Вопрос, который интересует тех, кто только недавно обзавелся гаджетом с функцией беспроводной зарядки: а можно ли заряжать телефон в чехле? Да, если чехол выполнен не из металла. Возможно, из-за чехла телефон будет сильнее нагреваться, но это не столь критично.
Как быстро можно зарядить смартфон?
Еще один вопрос, который волнует обладателей магического устройства: насколько быстро заряжает беспроводная станция, и может ли она тягаться по скорости с проводом?
Мощность проводных зарядок составляет 5 Вт, и беспроводные зарядные станции поддерживают такую же мощность, поэтому смартфон будет заряжаться примерно одинаковое количество времени. А самые последние модели беспроводных устройств поддерживают мощность до 15 Вт, что ускоряет процесс зарядки смартфона в несколько раз.
Безопасно ли это?
До сих пор многие люди относятся к этой технологии, как к какому-то чуду. Ведь мы не видим магнитного поля, но при этом энергия передается с одного устройства на другое в прямом смысле по воздуху.
Для создания эффективного беспроводного зарядного устройства нужно, чтобы магнитное поле было сосредоточено у проволочной катушки, служащей передатчиком энергии. Для этих целей используется феррит — он абсолютно безопасен, но при этом проводит ток лучше воздуха. Магнитное поле легко проходит через феррит, и его воздействие распространяется только на 1-4 сантиметра от станции зарядки, поэтому эта технология не несет никакого вреда человеку.
Какие смартфоны поддерживают?
Смартфоны, которые поддерживают технологию беспроводного заряда, должны иметь значок Qi. Этот стандарт был разработан в 2009 году и с тех пор производители смартфонов стали разрабатывать концепты по созданию устройства с возможностью зарядки «по воздуху».
К 2019 году на рынке представлено огромное количество смартфонов, поддерживающих «магическую» технологию. Все последние модели Apple имеют функцию беспроводной зарядки, начиная с iPhone 8, заканчивая iPhone Xs. Корейская фирма Samsung наделила беспроводной зарядкой Galaxy S9 и более ранние модели, начиная с Galaxy A7. Беспроводная технология заряда представлена в моделях Huawei: P30 Pro, Mate 20 Pro. Sony наделила беспроводной зарядкой модели: Xperia XZ3, Xperia XZ2. Xiaomi не отстает от своих конкурентов. Модели: Mi 8, Mi Mix 2S также наделены этой функцией.
Если телефон не поддерживает?
Но что делать, если у вас более старые версии смартфонов, а так хочется воспользоваться современной функцией и отказаться от проводов? Для этого необходимо приобрести универсальный адаптер и беспроводное зарядное устройство. Также на рынке представлены специальные чехлы, которые способны усовершенствовать устройство, и дать ему возможность заряжаться без использования проводов.
Самый простой способ — купить универсальную катушку, которая устанавливается под чехол или корпус телефона. Правда, есть один минус — катушка подключается к micro-USB-порту, а значит, он все время будет занят, и зарядить его с помощью провода уже не получится.
Базу беспроводной зарядки можно приобрести по цене от 300 рублей, но стоит обращать внимание на мощность (от нее зависит время заряда). Приобретать станцию со слишком большой мощностью не стоит, вам вполне хватит и 10 Вт.
Какое будущее есть у беспроводной зарядки?
Поскольку максимальная мощность современных моделей составляет 15 Вт, то этого хватает только для подзарядки смартфонов, смарт-часов или других небольших устройств. Но технологии совершенствуются и сейчас ведутся разработки, которые позволят улучшить и усовершенствовать технологию Qi для дальнейшей возможности заряжать электромобили или компьютеры.
Инфракрасный лазер Wi-Charge зарядит смартфон, ноутбук и элементы IoT на расстоянии
Приветствуем вас на страницах блога iCover! Представьте себе, что необходимость заряжать огромное количество стационарных и мобильных устройств в вашем умном доме привычными способами осталась в прошлом. Ваш смартфон всегда на связи, планшет всегда готов предоставить вам нужную информацию, а универсальный пульт управления может отдать нужную команду любому из устройств 24 часа в сутки. Отпала необходимость в несметном количестве проводов, нет больше мертвых устройств и не нужно больше ждать, когда освободиться одна из имеющихся в распоряжении розеток. Свой вариант решения проблемы беспроводной зарядки предложил израильский стартап Wi-Charge о котором мы расскажем в нашей сегодняшней публикации.
IoT – оформившийся тренд наших дней, объединяет в единой сети множество подключенных беспроводных устройств – интеллектуальных датчиков, IP-камер, динамиков и пр. Количество точек раздачи электроэнергии, необходимых для систематической подзарядки этой массы умной электроники может исчисляться многими десятками, а кабелей – сотнями метров. Добавьте сюда же необходимость вынужденного и постоянного контроля уровня заряда. Израильский стартап Wi-Charge предложил систему автоматической беспроводной зарядки совместимых домашних, офисных или промышленных устройств в режиме 24/7/365.
Вполне вероятно, что перспективность разработки стимулирует производителей широкого спектра техники, нуждающихся в беспроводной зарядке в доукомплектации девайсов и оборудования встроенными приемниками, поддерживающими технологию Wi-Charge. В качестве временной альтернативы разработчики предлагают использовать в качестве приемных устройств отдельные внешние блоки, коммутируемые с заряжаемыми устройствами удобным способом. В перспективе, и в соответствии с конечной целью команды разработчиков, зарядка устройств будет проходить полностью автоматически и незаметно для пользователей “умной инфраструктуры”, а приемник сигнала встроен в заряжаемое устройство на аппаратном уровне.
Все существующие беспроводные технологии питания сегодня, так или иначе, относятся к одной из двух категорий: зарядка на уровне ближнего или же на уровне дальнего поля. В первом случае используется метод магнитной индукции. Базовая станция состоит из индукционной катушки, создающей электромагнитное поле при поступлении переменного тока. В устройстве, которое необходимо заряжать, находится приемная катушка, которая конвертирует энергию магнитного поля в постоянный ток, заряжающий аккумулятор.
Технологии зарядки на уровне дальнего поля пока все еще находятся в зачаточном состоянии, хотя такие стартапы, как uBeam и Energous вселяют надежду на изменение ситуации в будущем. В подавляющем большинстве случаев камнем преткновения становятся недостаточное расстояние или малая вырабатываемая мощность. Основатели проекта уверены, что технология Wi-Charge принципиально отличается от ранее предложенных идей и снимает многие ограничения, поскольку будет способна обеспечить высокоэффективную зарядку мобильных устройств и элементов IoT на расстоянии до 50м и более.
“Wi-Charge — единственная “дальнобойная” система беспроводной зарядки, позволяющая эффективно и в автоматическом режиме зарядить ваш мобильный телефон, устройства умного дома, и носимую электронику. Использовать и установить систему Wi-Charge так же просто, как заменить лампочку, она настолько же эффективна, как и обычная розетка. Любое устройство, размещенное в радиусе действия передатчика Wi-Charge будет заряжаться автоматически и непрерывно, даже тогда, когда вы их используете. Мы делаем мобильные устройства по-настоящему мобильными, 24/7” – говориться на сайте проекта.
Ортал Алперт (Ortal Alpert), главный разработчик Wi-Charge, осмысливал концепцию в течение долгих лет. Используя колоссальный опыт оптического инженера он сумел предложить инновационную технологию беспроводной зарядки с использованием энергии света в инфракрасной части спектра. О первых результатах работы над проектом Wi-Charge было заявлено еще в декабре 2013 года. Но на тот момент речь шла о первых достаточно сырых прототипах с ограниченным радиусом действия. В основу усовершенствованной технологии были положены две запатентованные несколько позже идеи.
Как это работает
Как мы уже упомянули, для зарядки при помощи Wi-Charge будет применяться невидимое для пользователей инфракрасное излучение. Специальный инфракрасный трансмиттер крепится на потолке. Направленные лучи инфракрасного лазера могут улавливаться фотогальваническими элементами, вырабатывающими электричество на значительном расстоянии.
Предложенные ранее технологии беспроводной зарядки посредством лазера в космическом лифте НАСА и БЛА оказались нежизнеспособными в городских условиях в силу ряда причин:
1. Небезопасности. Луч должен быть точно направлен на удаленный приемник, что влечет за собой существенное удорожание и усложнение схемы на фоне растущей небезопасности. Согласно принципам, использованным в технологии Wi-Charge, генерируется специальный тип луча, который, эффективно заряжая удаленное устройство не требует выполнения вышестоящего условия.
На рисунке выше изображены стандартные блоки (зеркало – усилитель — зеркало) структурной схемы лазерного резонатора, но расположенные специальным образом. Используются зеркала-светоотражатели, позволяющие направить излучение обратно к источнику и далее усилить его. Благодаря таким особенностям схемы два зеркала, расположенные в прямой видимости друг от друга образуют резонатор. Первое зеркало + среда усиления “А“ принимается в качестве передатчика, а комбинация второго зеркала с фотоэлектрической ячейкой – в качестве приемника.
Достоинства технологии
«Дальнобойность» — преимущество использования света с короткой длиной волны позволяет осуществлять беспроводную зарядку на сравнительно больших расстояниях. Свет в отсутствии препятствий способен перемещаться на большие расстояния с минимальным отклонением и легко добирается до удаленных устройств.
Большой радиус действия
Передатчик и приемник находят друг друга без необходимости принятия дополнительных технических мер и организации отслеживания. Пользовательский опыт в данном случае аналогичен Wi-Fi – зарядка будет происходить в помещении, где будет расположен Wi-Charge. Для зарядки (в случае интеграции приемника на уровне схемы заряжаемого устройства) никаких специальных действий от пользователя не потребуется, в отличие от существующих способов подключения, где от пользователя потребуется ряд действий.
Безопасность решения
Технология является искробезопасной. Луч, обеспечивающий зарядку приемника не в состоянии причинить вреда технике, человеку или животным. Никакого дополнительного программного обеспечения и осложняющих принцип реализации процесса зарядки схемотехнических решений технология не предполагает, что исключает вероятность провоцирования опасной ситуации в перспективе вследствие сбоев. В момент пересечения траектории луча, следующего от приемника к источнику эффект пропадает, любое воздействие на человека становится невозможным в принципе.
Вредное излучение отсутствует
В отличие от индуктивных технологий, излучающих в пространство комнаты значительную часть ВЧ-мощности, во время зарядки устройства, лежащего на зарядной панели, технология Wi-Charge, использующая инфракрасный лазер 1 класса не сопровождается РЧ-излучением в принципе. Этот момент оказывается важен и с точки зрения 0-го воздействия Wi-Charge на работающие в помещении электрические схемы.
Масштабирование без ограничений
Одно из ключевых преимуществ технологии Wi-Charge – возможность масштабирования. Количество поставленной мощности может меняться от нескольких милливатт для датчика запитки до сотен ватт, используемых в промышленных или даже военных целях. Для потребительского рынка устройств, таких как смартфоны и носимые гаджеты, Wi-Charge рассчитывает начать с системы, способной выдавать 10 Вт.
В отличие от альтернативных технологий позволяющих осуществлять направленную передачу энергии, Wi-Charge плата имеет компактные размеры. В качестве элемента приемника, как указано на сайте разработчика технологии, может быть использован модуль камеры смартфона.
Первоначально разработку планировали завершить к середине 2015 года. Как сообщает ресурс spectrum.ieee.org, сотрудники которого получили возможность оценить степень готовности прототипов в непосредственном общении с разработчиками, первый коммерческий продукт, реализованный на принципах технологии Wi-Charge выйдет в конце 2016 года и будет ориентирован на инфраструктуру IoT и умного дома. Через год компания планирует выпустить мобильное решение для зарядки смартфонов.
Конкурент
Прямой конкурент Wi-Charge – система беспроводной зарядки “Cota” о готовности прототипа которой стартап Ossia заявил еще в апреле 2015 года. Как и Wi-Charge система была впервые представлена в 2013 году. Для зарядки система использует радиоволны в том же диапазоне, что и стандарты Wi-Fi и Bluetooth, что конечно же очень удобно, поскольку снимает вопрос разработки приемника специальной конструкции. При наличии в устройстве антенны Wi-Fi и Bluetooth прием энергии будет осуществляться непосредственно на нее. При отсутствии антенны в устройство для сопряжения с сигналом потребуется встроить специальный чипсет.
Чипсет Cota
Принцип действия Cota основан на фокусировке радиосигнала на заряжаемом устройстве. Это позволяет передавать ему сигнал мощностью 1 Вт — треть той мощности, которую обеспечивает мобильному телефону порт USB.
Второе преимущество принципа, используемого в системе “Cota” – возможность зарядки вне зоны прямой видимости, в том числе, в соседнем помещении. Вместе с тем, радиус действия беспроводного ЗУ Сота составляет 10 м, в то время как радиус действия устройств, работающих по технологии Wi-Charge не ограничивается диапазоном в 50 м. Второе ограничение – мощность передаваемого сигнала, которая в Сота составляет до 1 Вт, т. е. треть мощности, гененерируемой при стандартном способе зарядки через порт USB. В сравнении, уже стартовый продукт Wi-Charge, который компания планирует запустить к концу 2016 года сможет генерировать 10Вт электроэнергии.
Уважаемые читатели, мы всегда с удовольствием встречаем и ждем вас на страницах нашего блога. Мы готовы и дальше делиться с вами актуальными новостями, обзорными материалами и другими публикациями, и постараемся сделать все возможное для того, чтобы проведенное с нами время было для вас полезным. И, конечно, не забывайте подписываться на наши рубрики.
Другие наши статьи и события
Провода больше не нужны. Xiaomi научилась заряжать смартфоны по воздуху на расстоянии «нескольких метров». Видео
Xiaomi создала зарядное устройство нового типа – Mi Air Charge, способное заряжать смартфоны на расстоянии «нескольких метров» от себя. Для этого оно использует направленные микроволны, позволяя раздавать энергию нескольким устройствам в помещении и попутно питать стационарную электронику. Мощность такой зарядки – по 5 Вт для каждого потребителя.
По-настоящему беспроводная зарядка
Компания Xiaomi разработала беспроводное зарядное устройство Mi Air Charge, способное заряжать гаджеты буквально по воздуху. Xiaomi заявляет, что дальность действия Mi Air Charge достигает «нескольких метров», но не указывает предельное расстояние до заряжаемого гаджета.
Mi Air Charge позволяет отказаться от классических беспроводных зарядных площадок, как и от кабелей, передавая энергию в аккумулятор смартфона, планшета или другого устройства буквально по воздуху.
Mi Air Charge – это название технологии и одновременно небольшого устройства, внутри которого расположены специализированные антенны. Часть этих антенн используется для отслеживания местоположения гаджета в помещении, тогда как другие отвечают за направленную передачу энергии. С имеющимися на рынке смартфонами Mi Air Charge работать не будет – эту технологию Xiaomi приберегла для своих будущих новинок.
Как работает Mi Air Charge
Основной бокс Mi Air Charge содержит пять фазовых антенн для «слежки» за смартфоном или другим совместимым устройством. Xiaomi заявила, что в будущем эта технология подойдет для ее умных часов, браслетов и другой портативной электроники.
На отслеживание местонахождения устройства для подзарядки у Mi Air Charge уходят миллисекунды. За саму зарядку отвечает массив из 144 антенн, позволяющих направленно передавать миллиметровые волны. Это кардинально отличает Mi Air Charge от существующих беспроводных зарядок, в которых используется электромагнитная индукция.
Смартфон или любое совместимое устройство выступает в схеме Mi Air Charge приемником. В него Xiaomi предлагает монтировать два антенных блока, где первый, маячок, позволяет основной станции определять текущее положение гаджета в пространстве. Второй – это блок из 14 мини-антенн, улавливающих микроволны. Также устройство должно быть оснащено преобразователем этих микроволн в электроэнергию.
Максимальная мощность по-настоящему беспроводной зарядки Mi Air Charge составляет ровно 5 Вт – точно такие же показатели выдавали блоки питания, поставляемые в комплекте со смартфонами iPhone вплоть до осени 2020 г., пока Apple не убрала их из коробки. Для сравнения, современные проводные зарядки научились выдавать более 60 Вт мощности, а беспроводные площадки почти доросли до 20 Вт.
Перспективы Mi Air Charge и сроки реализации
Mi Air Charge, по заверениям Xiaomi, позволяет заряжать несколько устройств одновременно, но не уточняет их максимальное количество. Зато известно, что подключенным устройствам не придется делить между собой эти 5 Вт мощности – станция способна предоставить по 5 Вт каждому потребителю.
Новый глава мобильного подразделения Xiaomi Адам Цзэн Сюэчжун (Adam Zeng Xuezhong) подчеркнул, что Mi Air Charge сможет выступать не только в качестве зарядного устройства – его можно будет использовать как беспроводной источник энергии для небольшой домашней техники. В качестве примера он привел умные колонки и настольные лампы, добавив, что Mi Air Charge позволит избавиться от многочисленных проводов в квартире.
О сроках появления Mi Air Charge в продаже, географии ее распространения и стоимости Адам Цзэн Сюэчжун не сообщил. Известно лишь, что вся линейка устройств, запланированная Xiaomi к выпуску в 2021 г., поддержку нового стандарта беспроводной зарядки не получит.
Конкурентов пока нет
На 29 января 2021 г. в мире не существовало ни одного серийно выпускаемого зарядного устройства, способного заряжать несколько гаджетов одновременно и питать стационарные устройства без аккумуляторов. Однако Xiaomi, создав Mi Air Charge, не стала в этом первой – за три года до нее, в декабре 2017 г., американский стартап Energous продемонстрировал схожую технологию WattUp (не путать с WhatsApp).
По задумке разработчиков, WattUp мог заряжать и поддерживать работу устройств на расстоянии до одного метра от передатчика, а в перспективе они хотели увеличить дальность действия до пяти метров. Принцип работы зарядного устройства подразумевал преобразование электрической энергии в радиочастотное излучение, передаваемое блоком трансмиттера на любой гаджет с соответствующей приемной частью.
Основатели Energous на момент анонса WattUp, как и Xiaomi со своей Mi Air Charge, не стали раскрывать сроки запуска массового производства своих зарядных устройств. По прошествии более чем трех лет зарядки WattUp так и не поступили в свободную продажу.