Зарядное устройство на расстоянии. Беспроводная зарядка смартфона на расстоянии

Американские инженеры смогли создать эффективную технологию настоящей беспроводной, бесконтактной, дистанционной зарядки аккумуляторов. Инновационное устройство обещают показать миру уже совсем скоро.

Сегодня, когда в нашей жизни появляется все больше мобильных устройств, работающих на аккумуляторах, спрос на инновационные средства подзарядки этих аккумуляторов растет, как никогда раньше. И у ученых определенно есть подходящие идеи, которыми они готовы побаловать потребителей. Так, совсем недавно, в Соединённых Штатах была запатентована принципиально новая технология беспроводной зарядки аккумулятора на расстоянии. По словам специалистов, она будет применима в том числе к последним смартфонам вроде iPhone 8 и iPhone X.

Стоит отметить, что как таковая технология беспроводной зарядки уже существовала. Однако, ее нельзя назвать бесконтактной в полной мере, так как смартфон все-таки должен касаться специальной рабочей поверхности. Эту ситуацию и меняет запатентованная новинка.

Технология получила название WattUp. Сертифицирована она была Федеральной комиссией по связи США. Разработчиком технологии стал стартап Energous. Разработка энтузиастов позволит заряжать любую технику: смартфоны, планшеты, «умные» часы и браслеты. Сделать это можно будет теперь на расстоянии до 1 метра от специального датчика. Не исключено, что в будущем дистанция зарядки возрастет еще больше!

В основе принципа действительно беспроводной дистанционной зарядки лежит технология преобразования электроэнергии в радиоволны. Первый действующий прототип технологии создатели обещают показать уже на CES 2018, которая будет проходит через месяц.

А для тех, кто часто опаздывает рассказ о том, а оставаться без связи - нельзя.

Как работает беспроводная зарядка смартфона? August 21st, 2016

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

Давайте разберемся чуть подробнее...

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Еще больше графиков и формул

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

Перспективы

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.

источники

Контактная беспроводная зарядка понемногу пробивает себе дорогу к кошелькам потребителей. Устройства, поддерживающие эту технологию «из коробки», уже появились на полках магазинов. Однако все ныне существующие подобные технологии работают, только если расстояние между излучателем энергии и заряжаемым устройством выражается в миллиметрах. Мечта о ноутбуке, с которым можно ходить по всему дому весь день и не нуждаться в постоянных подключениях к розетке, так и оставалась мечтой. До этого дня.

Молодая калифорнийская компания Energous представила на CES 2015 инновационную зарядку WattUp, которая позволяет заряжать мобильные устройства на расстоянии до 5 метров от излучателя. Другими словами, восполнять энергию аккумуляторов в смартфонах, планшетах, электробритвах и зубных щетках можно будет в пределах комнаты. В качестве способа беспроводной передачи энергии здесь используются радиоволны.

Для работы с WattUp потребуется чехол со встроенным приемником беспроводной зарядки и управляющее устройство, которое передает энергию на расстоянии до пяти метров. Последнее заряжает находящиеся в радиусе действия устройства не всегда, а при снижении указанного уровня заряда. Головная зарядка (ею на CES управляли с помощью iPad) использует интерфейс Bluetooth, чтобы определить состояние батареи в оснащенных соответствующими беспроводными приёмниками гаджетах и в случае обнаружения разряженного смартфона или планшета автоматически инициирует процесс подзарядки.

Процесс передачи энергии происходит за счёт радиоволн, преобразуемых приемниками в постоянный ток. В зависимости от расстояния и направления на мобильные устройства массив небольших антенн общей зарядки периодически меняет конфигурацию. Это позволило повысить КПД всей системы до 20%.

В текущем варианте WattUp способна заряжать десятки видов мобильной и носимой электроники с суммарной потребляемой мощностью не более 10 ватт на расстоянии до пяти метров. Мощность серийно выпускаемых блоков планируется сделать выше для того, чтобы несколько гаджетов заряжались одновременно.

Ориентировочная цена WattUp составит около 300 долларов за общий блок зарядки плюс $75–125 за каждый приёмник. Возможно, к моменту серийного производства удастся добиться некоторого удешевления.

Благодаря очевидной практичности технология WattUp может стать универсальным решением. В Energous планируют лицензировать технологию для других производителей, включая Apple. Поэтому в будущем ожидается появление самых разнообразных гаджетов с поддержкой данного способа подзарядки.

Но что вы скажете, если подзарядку смартфона можно будет осуществить, даже не вынимая его из кармана брюк? Компания TechNovator разработала весьма многообещающее устройство под названием XE, которое способно зарядить ваш смартфон, когда вы находитесь в нескольких метрах от источника питания. Можно назвать XE этаким «роутером питания», который раздаёт электроэнергию всем окружающим гаджетам.

Разумеется, ваш смартфон должен быть облачён в специальный чехол, совместимый с XE, так как именно он играет роль приёмника энергии в данном случае. На сегодняшний день компания разработала такие чехлы только для смартфонов iPhone 6 и iPhone 6 Plus, но в будущем они планируют значительно расширить линейку поддерживаемых моделей и дополнительно выпустить новые чехлы. Если вас волнует толщина чехла, то она равна 3 миллиметрам.

Принцип работы XE можно описать словосочетанием «резонансные электромагнитные поля». Никола Тесла использовал резонансный трансформатор ещё в 1894 году, да и помимо него было немало примеров использования данной технологии в истории науки. Электроэнергия передаётся между двумя катушками, работающими в резонансном режиме. На этом же принципе основана работа радиоприёмника и даже Wi-Fi, просто частоты в их случае используются другие.

Комплект зарядного устройства включает в себя сам роутер, чехол, а ещё вам понадобится скачать официальное приложение из App Store, которое позволит вам настроить XE правильным образом. Например, вы можете выбрать в какое время суток устройство должно включаться и подзаряжать ваши гаджеты. Разумеется, XE потребляет больше электроэнергии, нежели традиционная проводная зарядка, зато вы сможете заряжать свой смартфон на расстоянии до 5 метров.

Если вы отойдёте от станции на большее расстояние – скорость зарядки просто замедлится. Если вы находитесь на расстоянии до 2 метров от зарядной станции, смартфон полностью зарядится с нуля до 100% примерно в течение 4 часов. Поддерживается одновременная зарядка до четырёх разных устройств. Что же касается безопасности подобного метода передачи энергии, то частоты, на которых она передаётся, окружают нас с самого рождения. Устройство было тщательно исследовано в лаборатории на протяжении года, и специалисты пришли к выводу, что оно не оказывает никакого негативного эффекта на здоровье человека.

Разработка беспроводной подзарядки устройств на расстоянии ведётся и в других компаниях, вроде Energous и Ossia. Но на сегодняшний день только TechNovator представили полностью рабочий прибор, который готов к продаже конечным потребителям. Финальная стоимость прибора пока ещё обсуждается, но разработчики нацелены на 200 долларов за комплект из зарядной станции и чехла. Вы можете следить за дальнейшими новостями об этой разработке на официальном сайте TechNovator.

28.12.2017, Чт, 12:14, Мск , Текст: Владимир Бахур

Представленная компанией Energous технология WattUp позволяет без проводов заряжать любую мобильную электронику на расстоянии до метра, а в перспективе – до 5 метров.

Дистанционная зарядка на смену бесконтактной

Технологический стартап Energous из Сан Хосе, Калифорния, официально объявил о получении сертификата Федеральной комиссии по связи США (Federal Communications Commission, FCC) на беспроводное зарядное устройство WattUp Mid Field, обеспечивающее дистанционный заряд батарей мобильных устройств на расстоянии до 3 футов (почти 1 метр).

Согласно официальному заявлению компании, передатчик энергии WattUp позволяет заряжать одновременно несколько мобильных устройств и поддерживает режим зарядки любого количества гаджетов – смартфонов, планшетов, клавиатур, наушников и т.п.

Технология работает в обозначенном радиусе при условии наличия у мобильного устройства приемника WattUp, встроенного или внешнего дискретного.

Первоначально предполагается выпускать для этих целей внешние устройства, но на перспективу компания надеется на встраивание своей технологии дистанционной зарядки в бытовую технику, домашние устройства, автомобили, оборудование ресторанов, баров, вокзалов и других публичных мест.

В Energous также подчеркивают, что экосистема WattUp строится по аналогии с Wi-Fi на независимой от платформе. На практике это означает, что приемное зарядное устройство WattUp, например, для смартфона Samsung, будет так же успешно функционировать с передатчиком для смартфона Apple.

Как это работает

Экосистему дистанционного зарядного устройства WattUp Mid Field формирует приемная часть, передающая часть и соответствующее программное обеспечение.

WattUp заряжает несколько гаджетов одновременно

В отличие от популярных беспроводных зарядных устройств близкого действия, где используется принцип электромагнитной индукции, технология WattUp подразумевает преобразование электрической энергии в радиочастотное излучение, передаваемое блоком трансмиттера на любой гаджет с соответствующей приемной частью. Именно по этой причине прототипу трансмиттеру WattUp Mid Field потребовалась сертификация FCC в качестве радиочастотного излучающего устройства.

Соответствующее программное обеспечение WattUp, использующее собственные алгоритмы компании, обеспечивает динамическое перераспределение диаграммы направленности для сфокусированной передачи радиочастотной энергии на приемник, а также расставляет приоритеты зарядки для различных устройств.

Управляющий чип для технологии WattUp

Разработчики WattUp подчеркивают, что технология обладает значительной масштабируемостью, при этом подзарядка устройств происходит в полностью автоматическом режиме по мере необходимости. Расположение гаджета в непосредственной близости приемника (контактный метод) требуется лишь для активации режима скоростной зарядки.

Встроенная в бытовую технику технология WattUp

Согласно официальному заявлению компании, разработка Energous в настоящее время является единственной в мире совместимой со стандартом Wireless Charging 2.0 разработкой, поддерживающей как контактный метод (быстрый заряд смартфонов и планшетов), так и дистанционный метод зарядки.

В перспективе разработчики из Energous намерены предложить интеграцию своего трансмиттера WattUp в различные виды домашней техники и электроники – например, в телевизоры, безрамочные компьютерные мониторы, акустические системы, «умные» динамики, «умные» системы освещения и др.

Передатчик WattUp, встроенный в монитор

Судя по описанию технологии на сайте компании, разработчики из Energous в будущем также намерены увеличить эффективное расстояние для дистанционной зарядки и довести расстояние между передатчиком и приемником WattUp до 15 футов (примерно 4,6 метра), покрывая таким образом круговую площадь диаметром более 9 метров.

Перспективы массового производства

В настоящее время в Energous еще не озвучили временные сроки для коммерциализации технологии WattUp, однако сам факт сертификации передатчика WattUp Mid Field говорит о том, что технология практически готова к внедрению в массовое производство.

Компания Energous намерена показать новейшие образцы оборудования WattUp в рамках выставки CES 2018, которая пройдет 9-12 января в Лас Вегасе, Невада.