Беспроводная зарядка появилась несколько лет назад. Современные производители телефонов, планшетов и прочих гаджетов используют технологию для пополнения емкости аккумулятора. Покупатели отмечают удобство использования данного изделия.
Для заряда смартфонов Samsung, iPhone, Sony и других марок часто используют специализированные док-станции без электрических кабелей. Принцип работы устройства прост. Телефон помещается на специальную панель для пополнения емкости батареи.
Принцип работы изделия заключается в использовании индукционной катушки. Применение такой зарядки безопасно для человека. Отсутствие провода снижает риск электрического замыкания.
В 2015 году шведская компания ИКЕА начала продажу мебели со встроенным модулем беспроводной зарядки. Флагманские модели телефонов – Samsung, Sony, Xiaomi, Lumia – поддерживают Qi.
Предполагается, что скоро зарядные станции без электрических проводов появятся в аэропортах, ресторанах, кафе, торгово-развлекательных центрах, кинотеатрах. Это позволит быстро осуществить заряд гаджетов в удобное для владельца время.
Стандарт изделия, предназначенного для пополнения емкости аккумулятора, назван в честь термина философии Востока, означающего поток энергии. Разработан организацией, объединяющей мировых компаний-производителей электронных изделий. Консорциум поставил перед собой задачу – стандартизировать процесс пополнения емкости аккумулятора смартфонов индукционным способом.
Индукционная катушка, используемая в современных устройствах без электрических проводов, придумана . Ученый доказал, что при подключении ее к источнику питания возникает магнитное поле.
Принцип работы подобных изделий, поддерживающих технологию Qi, прост. Две катушки располагаются в радиусе действия магнитного поля. К одной из них подключается источник питания. Во второй катушке возникает напряжение. Важное условие – катушки не соприкасаются между собой.
Беспроводная зарядка состоит из двух модулей. Первый компонент встроен в смартфон или планшет. Модуль носит название ресивер либо приемник. Компонент проводит электрический ток к батарее гаджета.
Второй компонент – трансмиттер. Передатчик может иметь различную форму и размер. Спросом у покупателей пользуются круглые и прямоугольные зарядные устройства.
Технология передачи Qi способна зарядить телефон, расположенный на расстоянии 4 см от передатчика. Многих покупателей интересует, как работает зарядка. После установки смартфона на подставку магнитное поле утилизируется и заряжает устройство.
Мощность беспроводных изделий не превышает 5 ватт. Магнитное поле не ионизирующее. Оно не влияет на человеческий организм. Действие аналогично сигналу Wi-Fi либо мобильной связи.
Оказать влияние на организм человека способны изделия с мощностью 120 ватт. Используют их для пополнения емкости аккумуляторной батареи ноутбуков. В промышленных масштабах они не выпускаются. Подобная технология заряда используется для электрических бритв и зубных щеток. Это доказывает безопасность устройств.
Основной проблемой передатчиков является маленький радиус действия. Проведено много исследований, направленных на увеличение потенциала устройства. Многие из них увенчались успехом. Микроволны и лазер – мощные варианты индуктивного заряда, передающегося на значительные расстояния. Недостатком их является мощное излучение, которое способно нанести вред человеку.
Корпорация Apple запатентовала изделие, позволяющее заряжать смартфоны на расстоянии до 1 метра. Компания Intel уже работает над такой технологией магнитного поля, которая помещается в ноутбуки и способна передавать питание на разные периферийные устройства.
Под брендом Samsung уже выпущена док-станция для пополнения зарядка аккумулятора. Устройством комплектуется модель Galaxy S7. К другим устройствам этого бренда нужно подобрать и приобрести специальную платформу, чтобы пользоваться таким методом пополнения емкости батареи. Если модель смартфона не поддерживает технологию и не оснащена встроенные ресивером, то используют чехлы или особые наклейки на них.
Универсальные беспроводные зарядки используют для телефонов:
Время полного заряда аккумуляторной батареи составляет от 2,5 до 3 часов. Определяется оно емкостью. Новинкой 2016 года является автомобильная зарядка.
Изготовить устройство можно самостоятельно, если имеются представления об электрическом токе и проводах. Для создания передатчика без кабелей своими руками понадобятся медная проволока и диоды.
Корпусом изделия послужит пластиковая коробка. Необходимы транзисторы (полевые или биполярные). Они сократят время зарядки смартфона. Пригодятся инструменты, ножницы и клей, которые найдутся у каждого.
Чтобы пользоваться передатчиком без кабелей, можно установить универсальный ресивер. Он представляет собой разъем или пластину. Ресивер закрепляется к порту зарядки и фиксируется чехлом. Используя паяльник, приемник скрывают под задней крышкой телефона.
Примерная цена ресивера в комплекте с передатчиком – 700 рублей. Использовать устройство можно для любых моделей телефонов, которые поддерживают технологию Qi.
На покупке оригинальной зарядки без кабелей лучше не экономить. Последние модели смартфонов оборудованы док-станцией и приемником. Поломка данного устройства несет дополнительные финансовые затраты. Предпочтение целесообразно отдавать проверенным компаниям-производителям. Так снижается риск перегрева станции, скачков энергии или перезаряда.
Технология заряда аккумулятора без проводов – не очередная ненужная функция современного смартфона. Ответственный подход компании-производителя делает ее популярной среди пользователей телефонов различных марок и моделей. Точки подзарядки гаджетов появляются в общественных местах. Постепенно производители избавляют покупателей электроники от многочисленных кабелей в доме.
Плюсами использования технологии подзарядки без проводов являются:
Огромным плюсом является возможность быстрого и удобного размещения прибора для зарядки. Поместив приемник на кухонном столе, журнальном столике или возле кровати, и кладя туда телефон, можно постоянно поддерживать уровень заряда батареи на уровне 90-100%.
Изделие подключается к смартфону без специального кабеля. При этом сама зарядка присоединяется при помощи провода к электрической розетке.
К недостаткам изделий для пополнения энергией аккумуляторов относят стоимость. Обычно они обходится дороже, чем стандартные зарядки. Примерно цена их в 2-3 раза выше. Несмотря на это данная технология привлекательна для пользователей. Автомобильная зарядка – практичное решение.
Электрическими устройствами пользуются многие люди. Использование изделий без проводов для пополнения емкости батареи позволяет быстро справиться с задачей. Они не вредят здоровью человека, украшают интерьер, удобны в использовании. Человек, использующий смартфон, обязательно оценит практичное решение в виде беспроводной зарядки, которую можно брать с собой на работу или в путешествие.
Явление электромагнитной индукции наблюдалось еще до Фарадея, но великий Майкл первым нашел ему объяснение и попытался передать электрическую силу на расстояние путем индукции. В настоящее время передача электроэнергии на небольшие расстояния на повышенных частотах без проводов все более распространяется; таким образом заряжают уже автомобильные аккумуляторы обычных машин и даже тяговые батареи электромобилей. Как следствие, беспроводная зарядка своими руками – запрос, весьма востребованный любителями мастерить. Подогревает интерес к теме то, что производители беспроводных зарядных устройств цену на них назначают от души, а приемники электроэнергии с возможностью беспроводного питания стоят непропорционально дорого по сравнению с однотипными проводными собратьями.
Беспроводная зарядка для телефона очень удобна: не надо возиться с проводами и штекером, особенно на ночь глядя, когда глаза уже слипаются. Кроме того, телефоны, смартфоны и планшеты становятся все тоньше. В целом это неплохо, но разъем заряда, который должен пропускать ток до 2А, стал до того хлипким, что может сломаться от неловкого движения или выйти из строя, чуть окислятся контакты. А без проводов – просто положил аппарат (гаджет) на зарядку, он и заряжается.
В индукционном буме зарядки для гаджетов стоят особняком, уж больно горячая развернулась вокруг них полемика. Одни считают беспроводные зарядки едва ли не порождением адских сил: мол, там зашито что-то, зомбирующее пользователя на активное восприятие определенных религиозных, коммерческих или политических тенденций, а заодно губящее его здоровье. Другие наоборот, отождествляют электромагнитное поле (ЭМП) зарядки чуть ли не мистической силой Ци, гарантирующей владельцу восходящую реинкарнацию. Истина в данном случае лежит не посередине, а совсем в стороне, поэтому целью настоящей статьи является дать информацию о следующем:
Эйнштейн сказал однажды: «Если ученый не способен объяснить пятилетнему ребенку, чем он занимается, то он или безумец, или шарлатан». Сила Ци силой Ци, но все действительные наши достижения основаны на объективном, не зависящем от субъекта, знании. Допустим, привезли мы к себе домой амазонского дикаря, есть там еще такие. Подвели его к телевизору и сказали: «Если ты вот эту штуку, вилку, воткнешь сюда, в розетку, и нажмешь вот тут, то вот здесь появится картинка, а отсюда пойдет звук». Если дикарь сделает все как сказано, телевизор включится, картинка появится, звук пойдет, хотя дикарь об электричестве и электронике понятия не имеет, а грозу считает расстройством пищеварения у своих богов. Так и полный, как говорится, чайник, может выбрать для своего гаджета беспроводную зарядку, которой можно пользоваться без опасений:
Такой беспроводной зарядкой можно безопасно пользоваться в быту, если она расположена не ближе 1,5-2 м от мест длительного пребывания людей (кровать, рабочий стол, любимый диван перед телевизором). В детской держать включенную беспроводную зарядку нельзя, в т.ч. и описанную далее, которая может стоять постоянно включенной на тумбочке у взрослой кровати.
WPC аббревиатура от Wireless Power Consortium, это название компании, впервые выбросившей на рынок беспроводные зарядки. Технология WPC ничего нового и тем более сверхъестественного собой не представляет; составные части зарядки WPC и принцип ее действия показаны на рис. На передаче электроэнергии индукцией действует и всем знакомый трансформатор на железе. Особенность WPC в том, что рабочая частота повышена до десятков кГц или даже МГц; это позволяет разнести первичную и вторичную обмотки на некоторое расстояние и обойтись без ферромагнитного сердечника, т.к. плотность потока энергии (ППЭ) ЭМП растет с частотой; также с ростом частоты увеличиваются технические возможности сконцентрировать ЭМП в ограниченной области. Но вместе с тем с частотой растет и биологическое действие ЭМП, отчего маленькая и слабенькая беспроводная зарядка может оказаться опаснее промышленной установки индукционного нагрева.
Примечание: WPC пока стандарт, по нашему говоря, отраслевой; международными соглашениями он еще не оформлен. Поэтому техданные гаджетов с WPC, особенно альтернативных производителей, могут отличаться, чтобы заряжались от только от «своей» зарядки. Если делать беспроводную зарядку своими руками, нужно дать конструкционный запас и технологическую возможность доработать передатчик под конкретный аппарат, см. далее.
Устройства, рассчитанные на подзарядку по системе WPC, обозначаются специальным значком (поз. 1 на рис.). Он означает, что в аппарате есть приемная катушка из 25 витков и преобразователь ВЧ переменного тока в постоянный. Ряд гаджетов выпускается в исполнении с WPC или без. Тогда индукционный приемник выполняется или «внаброс» и располагается под крышкой аккумулятора(поз. 2), или модульным, поз. 3. В любом случае под приемник WPC предусматривается разъем (поз. 4), или прижимные контакты, куда и следует подключать самодельный приемник при доработке гаджета под WPC. Полярность определяется мультитестером при подключенной проводной зарядке, т.к. контакты беспроводной зарядки запараллелены с таковыми обычной.
Примечание: подключать приемник WPC непосредственно к аккумулятору ни в коем случае нельзя! В лучшем случае дорогая батарея скоро выйдет из строя, т.к. в устройстве она заряжается особым образом, см. ниже. А современные литиевые аккумуляторы большой емкости от заряда прямо на клеммы могут просто взорваться!
В некоторых гаджетах приемник WPC прячут под крышкой, для снятия которой требуется частичная разборка устройства, поз. 5. Так или иначе, но, если у вашей модели без WPC поиском в интернете обнаруживается «близнец» с беспроводной зарядкой, то и полость под приемник у вашей найдется: выпускать различные детали корпуса было бы слишком накладно. Это существенно упрощает доработку гаджета под WPC, но нужно убедиться, что данная модель выпускается и в том, и в том варианте.
Заряд батареи в любом гаджете происходит под управлением специального контроллера, который вначале определяет, насколько аккумулятор разряжен. Если более чем на 75%, то сразу подается усиленный ток быстрого (форсированного) заряда, равный примерно току 3-часового разряда, если зарядное устройство его обеспечивает. Нет – от зарядки берется ток, который она способна дать при падении напряжения на выходе до 5 В. Поэтому многие устройства от USB портов заряжаются долго, т.к. стандартный выход питания USB 5 В 350 мА.
Форсированный заряд призван устранить поляризацию электродов батареи, которая вызывает т. наз. гистерезис. Емкость «гистерезисной» батареи непрерывно падает, а ее ресурс оказывается много меньше заявленного. Быстрый заряд током меньше 3-часового полностью гистерезис не устраняет, и батарея скоро садится. Как следствие – зарядка для смартфона или планшета должна обеспечивать ток заряда более 1,5 А, т.к. в «умных» гаджетах батареи на 1800-4500 мА/ч, т.е. их 3-часовой разрядный ток составит 0,9-1,5 А.
После того, как батарея зарядится прим. до 25% емкости, ток заряда плавно снижается до величины небольшого формирующего (дозарядного) тока, пока аккумулятор на будет «накачан» прим. на 75%. Формирование батареи небольшим током позволяет избежать электродеградации электролита, также уменьшающей ресурс аккумулятора. Формирующий ток равен прим. току 12-часового разряда батареи.
Наконец, когда батарея зарядится полностью, контроллер некоторое минимально необходимое время пропускает через нее совсем крохотный ток содержания для профилактики химической деградации электролита, и только тогда подает сигнал об окончании заряда. Поэтому держать гаджет с исправным и правильно выполненным контроллером побольше времени на заряде ничуть не вредно, наоборот. У автора есть старый телефон Motorola W220. Ради опыта он все время на заряде, кроме как когда с ним нужно выходить из дому. За более чем 10 лет пользования батарея заметно емкости не потеряла: прописанные в паспорте телефона 4 суток «спячки» и 4 часа непрерывного разговора не уменьшились. А другим пользователям той же модели пришлось уже менять полностью истощившийся аккумулятор.
Передача электрической мощности на расстояние происходит посредством электромагнитного поля (ЭМП), в котором запасена определенная энергия. Для индукционной передачи энергии необходим, кроме передатчика, еще и приемник, не обязательно электронный. Им может быть, напр., алюминиевая кастрюля, в металле которой ЭМП передатчика наводит вихревые токи Фуко, греющие посуду. Наведенные в приемнике токи создают свое ЭПМ, взаимодействующее с ЭМП передатчика. В результате образуется общее ЭМП между передатчиком и приемником, которое и передает мощность от первого к последнему. Отсюда первая характерная особенность индукционной передачи энергии – влияние приемника на режим работы передатчика, т. наз. реакция источника на нагрузку.
Примечание: ЭМП при индукционном способе передачи энергии особенно сильно концентрируется у системы источник-приемник при наличии там ферромагнитных материалов. Пример – электрический трансформатор на железе или, повышенной частоты, на ферритовом сердечнике.
Передачу мощности индукцией целесообразно вести на частотах пониже, т.к. ЭМП высокой частоты (ВЧ) не проникает вглубь проводников, это т.наз. поверхностный эффект или скин-эффект, и с увеличением частоту растут потери энергии на излучение. Плотность потока энергии ЭМП (ППЭ ЭМП) на низких частотах невелика, т.к. энергия ЭМП в заданном объеме от источника определенной интенсивности зависит от частоты.
Первое отличие передачи мощности излучением от индукционной – ЭМП «отрывается», «уходит» от источника, теряя связь с ним, т.е. излучается. Если, к примеру, дать импульс боевым лазером в космос, а затем выключить или уничтожить источник, то пакет колебаний ЭМП будет нестись и нестись в мировом пространстве, пока не наткнется на преграду и не будет поглощен ею или не рассеется в среде распространения. Следствие – при передаче мощности излучением реакция источника на приемник отсутствует. Следствие второго порядка – также отсутствует способность ЭМП самопроизвольно концентрироваться, т.к. излучение само по себе стремится «расползтись» в стороны; чтобы собрать его в заданной области, нужны специальные конструктивно-технические меры. В отличие от индукционного способа наличие ферромагнетиков в зоне действия передатчика уменьшает коэффициент передачи мощности, т.к. ферромагнетики «тянут» к себе ЭМП, которое должно попасть в приемник.
Эффективность передачи энергии излучением ЭМП зависит от частоты его колебаний, т.к. подкачки поля передатчиком «по требованию» нет. Что «закачано» в излученный пакет, то там и будет. Добавить энергии потребителю возможно, только продолжив излучение. Другая особенность – наиболее эффективно примет в себя поток мощности ЭМП материал не проводящий, а наоборот, поглощающий энергию ЭМП; эти свойства используются в микроволновых печах. Поглотителем энергии ЭМП способен быть и длинный изолированный проводник определенной конфигурации (напр., скрученный в спираль), представляющий собой в таком случае приемную антенну.
Ради удовлетворения требований минимальных массогабаритов и отсутствия посторонних ферромагнетиков вблизи радиотракта гаджета разработчикам WPC пришлось увеличить рабочую частоту системы; ведь и в планшетах стоят приемопередатчики для работы в среде Wi-Fi. В результате WPC обрела способность работать как на индукции, так и излучением. Эта особенность позволяет в принципе увеличить дальность действия WPC до нескольких метров, чем и пользуются некоторые любители. Подобные энтузиасты, видимо, или вовсе не знают о биологическом действии ЭМП, или сознательно такие сведения игнорируют.
Сказать в данном случае «проблемы индейцев – это проблемы индейцев» нельзя, т.к. «индейцами» могут оказаться посторонние, несведущие и непричастные люди, напр., соседи за стеной или собственные дети. Прежде чем браться за изготовление беспроводной зарядки своими руками, нужно разобраться, в каких обстоятельствах она будет вредной или опасной и как этого избежать.
Однако вполне определенный промежуточный вывод можно сделать уже – беспроводную зарядку нужно выбирать при покупке (см. выше) или делать только индукционную и самопроизвольно, без дополнительной автоматики, переходящую без приемника на зарядной площадке в дежурный режим с мощностью генератора, сниженной до безопасного уровня. Оно, конечно, вовсе удобно, когда телефон валяется где попало в комнате и все равно заряжается, но здоровье – сами понимаете.
Примечание: делать зарядку с генератором, выключающимся без телефона на заряде, смысла нет. Ведь тогда для зарядки гаджета ее придется включать, что сводит удобство беспроводного заряда практически на нет. Беспроводную зарядку нужно делать с очень резкой, как говорят, острой, реакцией генератора на приемник. Также нет смысла встраивать в зарядку механический или оптодатчик наличия гаджета, он может сработать от чего-то на него похожего, но не вынуждающего генератор уменьшать мощность.
Действие ЭМП на живые организмы также зависит от частоты его колебаний. В общем оно с частотой монотонно возрастает прим. до 120-150 МГц, а затем наблюдаются всплески и провалы. В одном из них, приходящемся на видимый свет, мы приспособились жить в ходе эволюции; в одном из других около 2900 МГц работают микроволновки. Но микроволновый провал биоактивности ЭМП неглубокий, иначе оно не поглотится продуктами, лишь бы технически было возможно и не очень сложно заэкранировать печь от излучения ЭМП наружу. Поэтому, если вы соберетесь делать ремонт микроволновки своими руками, нужно точно знать, как она устроена, работает, что там можно, что допустимо делать и чего нельзя, чтобы СВЧ не просифонило наружу, и знать, как определить в домашних условиях, не сифонит ли микроволновая печь. Но вернемся к теме.
С частотой растет также ППЭ ЭМП, поэтому нормы его уровня привязаны к ППЭ. Кроме того, индивидуальная чувствительность к ППЭ ЭМП колеблется в очень широких пределах, прим. в 1000 раз. В странах с откровенно-жлобским трудовым и социальным законодательством приняты допустимые уровни ППЭ до чудовищных величин вплоть до 1 (Вт*с)/кв. м. Подход в данном случае: при найме ты был предупрежден? Допмедстраховку тебе оплачивают? Повышенную за вредность пенсию через 10 (15, 20) лет гарантируют? Остальное – проблемы индейцев.
В ППЭ такого уровня человек непосредственно ощущает действие ЭМП: тяжесть в голове, нежное тепло, идущее из глубины тела. Нежное, но чрезвычайно опасное: это свидетельство начавшегося плазмолиза клеток, отчего они могут претерпеть злокачественное перерождение. «Аппарат на полшестого» еще на самое страшное последствие «подхвата зайчика» ППЭ ЭМП.
В СССР действовала другая крайность – 1 (мкВт*с)/кв. м, т.е. в миллион раз меньше. Воздействие такого ППЭ на самого чувствительного субъекта не скажется ни немедленно, ни в отдаленной перспективе. Каждый гражданин, точнее, подданный, «совдепии» фактически был собственностью государства, но оно же и гарантировало ему жизнь, здоровье и безопасность. По крайней мере, формально.
Рыночной экономике такая перестраховка окажется непосильной, да в теперешнем засоренном эфире и технически вряд ли осуществимой. Поэтому общепринятая норма уровня ППЭ ЭМП на сегодня промежуточная – 1 (мВт*с)/кв. м. Такой ППЭ, влияющий постоянно и долго, непременно даст отдаленные последствия, но регулярное нахождение в нем не более определенного времени в сутки среднему человеку безвредно и безопасно. Чрезмерно чувствительные отсеиваются медосвидетельствованием при найме, а последствия случайных отклонений уже возможно компенсировать, не перенапрягая соцфонды. Тоже, конечно, жлобский подход, рак на пенсии лечить вместо отдыха удовольствие не великое, но хотя бы в пределах разумного. Поэтому мы будем считать беспроводную зарядку потенциально опасной, если она в радиусе прикосновения (ок. 0,5 м) создает ППЭ ЭМП 1 (мВт*с)/кв. м и более.
Поверим рекламе и купим «супер-пупер» зарядку с питанием от USB (потребляемая мощность – 1,75 Вт), действующую в радиусе 20 см (0,2 м). КПД блогинг-генератора (см. далее) такой мощности на полевом транзисторе ок. 0,8; в эфир без гаджета, лежащего на площадке, уйдет 1,4 Вт. Площадь сферы радиусом 0,2 м – 0,0335 кв. м. ППЭ на ней составит 2,8/0,0335 =41,8 (Вт*с)/кв. м(!). Величина ППЭ обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника. На каком же в данном случае она упадет до допустимой 1 (мВт*с)/кв. м? Расчет элементарен: берем корень квадратный из отношения реальной ППЭ к допустимой, и умножаем результат на начальный радиус 0,2 м, т.е. делим на 5; получим… 20,4 м! Вот чего стоят уверения производителей в безопасности изделий. Заодно с силой Ци.
Оговорка выше насчет гаджета на площадке не случайна. В таком случае заряд на частотах, длины волн которых много больше зазора между излучателем и аппаратом, будет индукционным, если приемник для него пригоден. Приемная катушка гаджета как индукционный приемник пригодна однозначно. Зазор в 3 см (см. выше) даст частоту 10 ГГц, которую генератор точно не способен выработать; реально зазор еще меньше. Так что предварительный вывод подтвержден: наша зарядка должна быть только и только индукционной. ППЭ ЭМП в зазоре между индуктором и аппаратом тогда будет еще в разы больше, но это уже не опасно, т.к. ЭМП само собой стянется к приемной катушке, диаметр которой ок. 5 см. На расстоянии от нее втрое большем (точнее, в e раз, e=2,718281828…) наличие ЭМП может быть зафиксировано уже только чувствительным детектором, но расчетом «на пальцах» тут не обойдешься, для вывода нужно использовать средства математической физики.
Примечание: «идти на беспредел» по уверениям в безопасности производителям беспроводных зарядок дает возможность то, что стандарт WPC не международный. Можно ссылаться на нормы ППЭ страны, где идет производство. Или той, где фирма зарегистрирована, а там нормирования ППЭ может вовсе не быть, остались еще кое-где такие гособоразования.
Из расчета выше следует, что беспроводные автомобильные зарядки опасны однозначно: их радиус действия доходит до 1 м. Этих бы маркетологов в такой ППЭ пожизненно… или хотя бы то тех пор, пока не ощутят у себя «аппарат на полшестого»… В оправдание приводится относительная кратковременность воздействия и необходимость уберечь от повреждения дорогой гаджет из-за того, что он на шнурке под прикуривателем болтается. Но не умнее было бы просто удлинить шнур, чтобы гаджет мог лежать в в бардачке или другом удобном месте? Вести машину с телефоном в руке все равно рискованно, а кое-где за это могут и штрафануть не слабо.
Обязательных требований к приемной катушке WPC всего 2: количество витков 25 и диаметр провода, рассчитанный на ток от 0,35 А с учетом скин-эффекта на частоте до 30 МГц. Практически – от 0,35 мм по меди (без изоляции). Толще, когда свободного места в корпусе хватает, только лучше будет. Конфигурация – любая по месту расположения. Особой аккуратности изготовления не требуется (поз. 1 на рис.), но нужно, чтобы отношение наибольшего поперечного размера к наименьшему не превышало 1,5, иначе КПД приемника упадет и заряд затянется.
Если зарядка делается для старого толстенького телефона или для планшета без WPC, катушка размещается в корпусе гаджета. Небольшой изгиб по месту (поз. 2) на свойства приемника не повлияет. Вдруг внутри места мало (нужно ведь еще куда-то приткнуть электронные компоненты приемника), придется делать плоскую катушку «как фирменная», поз. 4. Укладывать провод в плоскую спираль удобно на скотче, уложенном на подложку клеящей стороной вверх. Чтобы липучка на заворачивалась и не ползла, ее по краям фиксируют полосками того же скотча, наложенными клеем вниз. На скотч налепляют круглую бобышку диаметром ок. 1 см и укладывают вокруг нее витки, придавливая провод к липучке. Когда уложено витков сколько надо, бобышку отлепляют, готовую катушку прокапывают для фиксации витков суперклеем или нитролаком, поз. 3, и снимают вместе со скотчем; его излишки обрезаются.
Генераторы самодельных беспроводных зарядок и частично фабричных собираются по схеме блокинг-генератора, или просто блокинга, см. рис.:
Мы будем делать зарядку с автогенератором гармонических колебаний по допотопной схеме со слабой индуктивной связью. Она вышла из употребления в промышленной аппаратуре еще в 20-х годах прошлого века, как только были придуманы генераторы на трехточках, индуктивной и емкостной, как раз из-за очень острой реакции на нагрузку, но нам-то этого и надо! А прочие недостатки генератора со слабой связью или устраняются современной элементной базой и схемотехникой, или не фатальны. Так, в начале форсированного заряда потребляемая мощность достигает 25 Вт, так что нужен отдельный источник питания. Но средняя долговременная постоянно включенной при еженощном заряде планшета с батареей на 3500 мА/ч не превышает 8 Вт, и за месяц такая зарядка «намотает» аж 5,75 кВт/ч.
Но прежде всего займемся передающей катушкой, т.к. данная схема чувствительна также к параметрам и качеству частотозадающих узлов. Для наладки генератора (безопасность чего-то стоит, ничего не поделаешь) придется также наспех делать приемную катушку, см. выше. Пользоваться зарядкой по назначению можно только, когда генератор налажен, зато потом она работает стабильнее и безопаснее для гаджета, чем зарядка на блокинге. Поэтому с такой зарядкой можно использовать любые гаджеты: она рассчитана на 2 ампера зарядного тока и более. Но старый телефон с батареей на 450 мА/ч возьмет от нее не больше, чем «пропишет» контроллер вследствие той же острой реакции на нагрузку.
Чертежи катушек генератора со слабой индуктивной связью даны на рис. ниже.:
Слева – контурная L2 (см. далее); справа – катушка обратной связи L3 (в середине) и катушка цепи индикации заряда L1. Вытравливаются они на пластине из 2-стороннего фольгированного стеклотекстолита 100х100 мм толщиной 1,5 мм по т. наз. лазерно-утюжной технологии ЛУТ. Ничего сложного в ней нет, придумка и название любительские. ЛУТ позволяет в домашних условиях делать печатные платы не хуже фирменных, таблички с надписями, контурные рисунки, узорные панно и т.п., см. видео ниже:
В дополнение к нему можно сказать, что заготовку для ЛУТ лучше всего зачищать обычным школьным ластиком. Затем ошметки с меди смываются ватным тампоном или белой чистой х/б ветошью, обильно смоченной 96% спиртом или нитрорастворителем, и тут же, пока поверхность влажная, протираются насухо микрофибровой салфеткой для чистки стекол очков. На подготовленную таким образом поверхность прочно ложится тонер любого лазерного принтера и даже струйного с шаблона на подходящей (держащей, но не впитывающей чернила) основе.
Примечание: не смущайтесь шириной дорожек на чертеже (0,75 мм у контурной катушки). Допустимая плотность тока в пленочном проводнике на подложке в разы больше, чем в круглом проводе, а скин-эффект слабее. Так, дорожка на печатной плате шириной 10 мм и толщиной 0,05 мм без проблем держит ток в 20 А, и это далеко не предел. Дорожки катушки обратной связи двойной ширины нужны, т.к. в процессе наладки понадобится перепаивать отвод на ней. Вообще же ЛУТ позволяет получать дорожки шириной до 0,15-0,2 мм.
Схема беспроводного зарядного устройства на генераторе с индуктивной связью дана на рис: слева передатчик; справа приемник. Особенности ее, во-первых, мощный активный элемент VT3. Им может быть только усилительный полевой транзистор. У генератора на биполярном транзисторе будет низкий КПД, а мощные полевые ключи серий IRF, IRFZ, IRL из компьютерных БП или систем электронного зажигания в активном режиме не работают.
Второе – цепь автосмещения VD3 C3. У мощных усилительных полевиков начальный ток стока может достигать 100-200 мА и более. Без запирающего потенциала на затвор генератор возможно будет настроить только на мощность или дежурный режим, но не на то и другое, причем ППЭ от индуктора в радиусе прикосновения наверняка превзойдет допустимую величину. Но формировать автосмещение включением резистора в цепь истока, как в цепь катода в ламповых усилителях, тоже нельзя: генератор не выйдет на полную мощность, т.к. с нарастанием тока истока будет расти по абсолютной величине и смещение. Поэтому цепь смещения выполнена нелинейной на диодах: на малых мощностях оно увеличивается сообразно току истока, что обеспечивает мягкий запуск генератора и его безопасность для любых гаджетов, а когда диоды войдут в насыщение, смещение становится близким к фиксированному и позволит генератору «раскачаться на полную». Цепь смещения подбирается в процессе наладки из мощных выпрямительных диффузионных ВЧ диодов (структура PiN, КД213, КД2997) и диодов Шоттки (структура SMD) на ток от 6 А. Напряжение насыщения первых в диапазоне токов 0,7-5 А меняется в пределах 1-1,4 В; вторых – 0,4-0,6 В.
Элементы R1, VD1, VT1, VT2, C1, R2, VD2 и L1 составляют схему индикации заряда. Если коэффициент передачи тока β VT1 более 80, то VT2 исключается, а движок R2 подключают к базе VT1. Конденсатор С3 обязательно пленочный; Еще лучше – старый бумажный, т.к. на нем рассеивается существенная реактивная мощность.
Приемник данной зарядки также имеет особенности. Первая – двухполупериодное выпрямление принятого тока, т.к. колебания гармонические. Применению данного устройства для заряда гаджетов со встроенной WPC это не препятствует, т.к. в них принятый ток выпрямляется тоже диодным мостом для лучшего использования излучения индуктора. Вторая – параллельно накопительному электролитическому конденсатору C4 подключен керамический C5. У «электролитов» большая собственная индуктивность и значительный тангенс угла диэлектрических потерь tgδ, что за рабочих частотах уменьшает КПД заряда. Шунтирование «электролита» «керамикой» уменьшает время заряда прим. на 7%. Для планшета с батареей на 3500 мА/ч это составит ок. получаса. Согласитесь, иногда существенно.
Наконец, диод VD8. Он защищает контроллер заряда гаджета, если его уложат на индуктор подключенным к проводной зарядке. Мало ли что в голову взбредет. Может, кому-то покажется, что от двойной подпитки аппарат зарядится быстрее. Контроллер заряда все равно не пустит в батарею ток больше положенного, но сам такого издевательства может не выдержать. Если подобная ситуация исключена, то и VD8 исключается; тогда VD7 нужен на напряжение 5,6 В. Его рабочий ток указан с большим запасом, т.к. максимальный ток заряда через него никогда не проходит вследствие острой реакции на нагрузку генератора. Практически – ставьте любой маломощный из хлама на нужное напряжение. Держит – ну и пусть держит. Греется – ставим помощнее и подороже; в котроллере заряда есть и собственная защита от перенапряжения.
Примечание: без VD7 выпрямленное напряжение будет максимально допустимым в WPC 7,2 В, что позволяет заряжать хитрые «альтернативные» гаджеты. Его можно уменьшить, перепаяв вывод горячего конца L2 (см. ниже) ближе к центру катушки, но не более чем на 6-7 витков.
Наладка генератора начинается с установки его тока покоя Iп без возбуждения. Для этого L3 отключают, а затвор VT3 соединяют с общим проводом (поз. 1 на рис.), т.е. формируют нулевое смещение. Далее, подбирая цепочку VD3, выставляют Iп в указанных пределах. Если ток стока при нулевом смещении оказался менее 50 мА, Iп можно задать 15-20 мА, генератор станет экономичнее и безопаснее. Вдруг начальный ток стока меньше 40 мА, еще лучше, тогда С3 и VD3 не нужны.
Следующий этап – фазирование обмоток. Для этого понадобится пробник из приемной катушки (см. выше) с подключенной к ней лампочкой накаливания, поз. 2. Схему генератора восстанавливают, включают, и кладут на L2 пробник. Лампочка должна загореться. Нет – меняют местами выводы L2 или L3. Фазировать катушки нужно так, чтобы на затвор VT3 пришелся горячий (дальний от центра) конец L3, поз. 3. На этом же этапе замеряют и записывают рабочий ток потребления Iр, поз. 4.
Теперь нужно выставить безопасный дежурный ток генератора Iд; излучаемая мощность в дежурном режиме упадет пропорционально квадрату отношения рабочего тока к дежурному. Iд выставляют перепайкой горячего вывода L3 в указанных на поз. 5 пределах поближе к минимальному значению. Возврат на мощность проверяют, кладя на L2 пробник. Установка Iд процедура довольно муторная. Чтобы ее не затягивать и не напаяться до отслоения дорожки, действуйте по след. инструкции:
Таким образом, действуя методом итерации, установка Iд отнимает совсем немного времени.
Осталось настроить схему индикации заряда. Для этого собирают приемник, нагруженный на резистор такой величины, чтобы ток заряда был меньше формирующего, но больше тока содержания, поз. 10. Движок R2 ставят в нижнее положение, приемник кладут на L2. Вращая движок, добиваются свечения VD1. Приемник убирают, смотрят, погас ли VD1. Нет – движок очень плавно и осторожно крутят обратно до погасания VD1.
Дальнейшего сокращения времени заряда и улучшения параметров безопасности устройства возможно добиться, направив поток энергии от индуктора столбом вверх, этот прием используется в некоторых фирменных беспроводных зарядках. Такие можно распознать по индуктору, обведенному кольцом, если только шибко умные альтернативщики не прилепили его просто так, для продаж.
На самом деле направленность излучения создается экранированием индуктора с тыльной стороны. Для этого генератор помещают в открытый сверху корпус из тонкой, не более 0,25 мм, жести. Если высота корпуса по эстетике безразлична, в нем же размещают источник питания генератора. В таком случае он должен быть с трансформатором промышленной частоты на железе: помехи от вплотную расположенного ИБП собьют настройку генератора.
Сталь нужна для магнитного экранирования помимо электрического, а ее малая толщина для предотвращения потерь на вихревые токи. С этой же целью в боковинах корпуса делают частые тонкие вертикальные прорези, а днище выполняют перфорированным в шахматном порядке, см. рис. Идеальный вариант – стенки и днище корпуса из мелкоячеистой стальной сетки. Крышка – любой радиопрозрачный пластик без наполнителя: стекло, акрил, стеклотекстолит, фторопаст, ПЭТ, ПЭ, полипропилен, полистирол. Вариант – бесцветный прозрачный акриловый или нитролак в 4-5 слоев, но не краска или эмаль. Внешнее оформление может быть любым. Именно с таком исполнении беспроводную зарядку для телефона, смартфона, планшета можно держать постоянно включенной на прикроватной тумбочке. Хотя в современном донельзя замусоренном эфире от любых известных источников ЭМП лучше все-таки держаться подальше.
Технологии беспроводной зарядки электронных устройств разрабатываются производителями уже очень давно. Пожалуй, наиболее знакомым популярным вариантом их реального использования можно считать некоторые модели электрических зубных щеток. В этом случае преимуществом такого решения, кроме удобства зарядки, является отсутствие внешних электрических контактов, которые не очень практичны в условиях ванной комнаты. Также стоит обратить внимание на регулярный сценарий работы этого устройства и отсутствие необходимости заряжать щетку в других местах.
Однако на рынке смартфонов пока не наблюдается широкого распространения аналогичных решений, которые с виду очень удобны. Причин тому, на наш взгляд, несколько. Первые две вполне характерны для большинства новых технологий: увеличение стоимости и малое количество доступных «ответных» частей» - самих беспроводных зарядок. Но более важной причиной является существенное изменение сценария зарядки мобильного устройства. При использовании кабеля вы теряете лишь одно - возможность перемещения смартфона на большое расстояние. Причем в большинстве случаев это не очень существенно (кроме того, можно просто использовать длинный кабель). При этом вы можете продолжать пользоваться телефонными разговорами, интернетом, почтой, мультимедиа и всеми остальными приложениями. С беспроводной зарядкой такого позволить себе нельзя. Она в обязательном порядке требует нахождения смартфона на специальной подставке во время зарядки. Хотя, конечно, можно представить себе вариант с громкой связью или гарнитурой.
Получается, что фактически беспроводные зарядные устройства могут быть интересны только в ограниченном числе сценариев - например, в док-станции для зарядки ночью или при навигации в автомобиле. Для частого повседневного или экстренного использования сегодня они являются не очень удобными. Впрочем, тестируемый уже сейчас вариант зарядных устройств в кафе также может оказаться полезным. За последние несколько лет смартфоны получили яркие экраны высокого разрешения с большой диагональю и мощные многоядерные процессоры, однако время активной работы от одного заряда аккумуляторной батареи практически не изменилось. Если бы они были способны гарантированно протянуть более суток, ситуация была бы другой - пользователю достаточно было бы использовать беспроводное зарядное устройство дома, положив на него смартфон на ночь. Также надо отметить, что для таких популярных устройств, как планшеты, использование беспроводной зарядки менее вероятно. В частности, они требуют более высокой мощности блока питания, чем смартфоны, и кроме того, подставка будет иметь слишком большие размеры. (Кстати, надо отметить, что при тестировании мы встретились с тем, что в некоторых сочетаниях для работы требуется определенное фиксированное положение смартфона на подставке.) Использование беспроводной зарядки с гарнитурами или другими аксессуарами тоже маловероятно, причиной отсутствия таких решений будет невозможность использования достаточно крупных приемных катушек в этих устройствах.
В общем случае можно отметить следующие преимущества беспроводного решения:
Однако есть и минусы:
Но надо признать, что в последнее время в этой области намечаются определенные сдвиги. Не у каждого производителя, даже самого крупного, хватит сил на создание действительно универсального решения. Можно считать, что начало стандартизации было положено в 2008 году с созданием . Разработанный ими вариант под названием Qi сегодня является единственным признанным большим числом игроков рынка решением. Всего, по данным консорциума, на момент написания статьи в нем было представлено почти 200 компаний, а на рынке присутствовало более 350 продуктов с поддержкой данного стандарта. Qi можно встретить в продуктах HTC, LG, Motorola, Nokia, Philips, Samsung и других производителей.
Еще одной организацией в данной области является , образованный в 2012 году. Входящий в его состав Qualcomm в настоящий момент предлагает свою реализацию технологии под названием WiPower.
Стоит также упомянуть созданный в 2012-м году , который также ставит перед собой задачу разработки и продвижения индустриального стандарта беспроводной зарядки. Следом за ним, в октябре этого года была организована рабочая группа .
В настоящий момент на рынке можно найти продукты Duracell Powermat , но они мало распространены и не используются производителями смартфонов, поэтому далее в этом материале мы будем рассматривать решения Qi.
С технической точки зрения беспроводное зарядное устройство использует электромагнитное поле для передачи энергии от одного устройства к другому. Если говорить про текущую реализацию Qi, то здесь в разделе малой мощности установлены следующие характеристики: расстояние порядка 5 мм, максимальная мощность 5 Вт. Напомним, что мощность пять ватт соответствует наиболее распространенным проводным зарядным устройствам с интерфейсом USB и током 1 А. Кроме непосредственно катушек, в процессе участвуют специальные контроллеры, которые следят за подачей и приемом энергии, причем управляющим является блок, установленный в мобильном устройстве.
Ниже мы рассмотрим три решения данного стандарта разных производителей с точки зрения удобства работы, скорости зарядки и совместимости.
Для обеспечения возможности беспроводной зарядки своих устройств компания Nokia предлагает два аксессуара: Nokia Wireless Charging Plate (DT-900) и Nokia Wireless Charging Pillow by Fatboy (DT-901). Отличаются они только дизайном: первый представляет собой строгое устройство из пластика, а второй - мягкую и гибкую «подушку». Обе модели представлены в нескольких ярких цветах, соответствующих линейке Nokia Lumia. Остальные характеристики совпадают: поддержка стандарта Qi, внешний блок питания 12 В 0,74 А с кабелем длинной 1,8 м.
В тестировании мы использовали DT-900. Корпус подставки выполнен из пластика, в нашем случае - яркого красного цвета. Размеры его относительно невелики - около 120×60×11 мм.
Верхняя матовая поверхность имеет в центре логотип производителя, вокруг которого идет невысокий бортик из резины. Он позволяет удержать смартфон на зарядном устройстве. Отметим, что крупные размеры панели примерно соответствуют смартфону с диагональю экрана 4,5″. Так что современные крупные устройства будут закрывать ее полностью.
Край и нижняя поверхность сделаны глянцевыми. На одном из коротких закругленных торцов находится вход блока питания, а с противоположной стороны - белый индикатор работы зарядки. На дне панели находится резиновая вставка, препятствующая скольжению.
Комплектный кабель имеет красный цвет, однако сам блок питания белый. Обратить внимание стоит на параметры этого блока - он выдает 12 В 0,75 А, что существенно больше, чем выдают стандартные проводные зарядные устройства. В частности штатный AC-16 рассчитан на 5 В 1 А. Видно, что потери мощности существенны.
В список совместимых аппаратов входят модели от Lumia 720 и выше. Однако встроенный приемник из них имеет только Lumia 920, для остальных потребуется приобретать дополнительную заднюю крышку, которая связывается с аппаратом через расположенные сзади корпуса смартфона контакты. В частности, при работе с Lumia 1020 крышка увеличивает вес на 30 г, а толщину - примерно на 2 мм. Пожалуй, такое решение более интересно, чем встроенный модуль у Lumia 920. По крайней мере, до тех пор, пока подобные технологии не будут использоваться повсеместно.
В работе устройство получилось достаточно удобным. Небольшие размеры свободно позволяют разместить его на столе, тумбочке или полке. Встроенный индикатор светится во время зарядки, которая начинается буквально через пару секунд после установки смартфона на подставку. Отметим, что если использовать крупные смартфоны, этот индикатор может быть не очень хорошо видно. Также стоит обратить внимание на нестандартный блок питания и разъем. Другие рассмотренные в этой статье модели можно «трансформировать» в обычные зарядные устройства и использовать с большинством смартфонов, просто отключив кабель Micro-USB от подставки.
Первое тестирование зарядки мы проводили совместно с Nokia Lumia 920. Проверка показала, что беспроводное зарядное устройство способно работать даже с полностью разряженным устройством, что, несомненно, нужно считать плюсом решения. Что же касается времени полного восстановления заряда, то с DT-900 оно оказалось практически таким же, как и со штатным проводным блоком питания - примерно два с половиной часа. Так что скорость зарядки в данном случае можно считать высокой, но главное, что пользователю будет удобно прогнозировать требуемое время, поскольку оно не зависит от используемого варианта.
Проверка совместимости с Samsung Galaxy S4, снабженным фирменной крышкой для беспроводной зарядки, оказалась успешной. Смартфон смог полностью восстановить заряд примерно за 3 часа 10 минут. При этом также есть возможность начала работы с полностью разряженной батареей.
Отметим, что в арсенале Nokia есть необычная модель внешнего аккумулятора с беспроводной зарядкой - Nokia Portable Wireless Charging Plate (DC-50). Стоимость Nokia DT-900 на момент написания статьи составляла около 2600 рублей. Фирменные крышки с приемными модулями предлагались по 1000-2000 рублей в зависимости от модели.
Немного другой подход в комплектации выбрала компания Samsung. В состав ее аксессуара S Charger Kit входит подставка для зарядки и новая крышка для смартфона со встроенными цепями зарядки.
В случае использования с Samsung Galaxy S4 она увеличивает вес аппарата на 20 г, а толщину - примерно на 2 мм. Интересно, что на компонентах указаны токи: на вход требуется 5 В 2 А (столько выдает штатный блок от данного смартфона), а на выходе можно получить только 5 В 0,65 А.
Корпус подставки изготовлен из пластика. Ее размеры составляют около 161×91×12 мм. Для верхней панели использован серый полуглянцевый материал. Ее вогнутая форма помогает удерживать смартфон в нужном положении. В центре виден логотип производителя. Однако если говорить именно про Galaxy S4, то он заметно меньше подставки - пунктирная линия как раз соответствует размерам смартфона.
Основной корпус - белый глянцевый. В центре одного из коротких торцов находится гнездо Micro-USB. В стороне от него, на верхнем ребре, установлен зеленый светодиод, который зажигается в момент установки смартфона на подставку и начала зарядки. Место для индикатора выбрано не очень удачно - удобнее было бы видеть его на противоположной стороне. Впрочем, из-за большого размера подставки это не очень существенно. Бо́льшая часть дна изготовлена из резины, что позволяет подставке крепко держаться на столе.
Время полной зарядки Samsung Galaxy S4 составляет около трех с половиной часов. Проверка работы с использованием блока питания на 1 А показала, что на самом деле требование именно двухамперной модели не оправдано, вполне достаточно будет и менее мощного блока. На продолжительность беспроводной зарядки эта замена влияния не оказывает. Отметим, что и эта конфигурация способна обеспечить восстановление полностью разряженного смартфона.
Напомним, что при использовании комплектного проводного зарядного устройства время восстановления заряда составляет около двух с половиной часов. При этом до 90% скорость зарядки достаточно высокая, но на последнем десятке процентов она снижается.
В отечественных магазинах данный комплект предлагается примерно за 3000 рублей.
Наличие стандарта позволяет выпускать совместимые устройства разным компаниям, а не только производителям смартфонов. В частности, нам удалось найти на тест практически «безымянный» вариант беспроводного зарядного устройства PowerQI T-100.
В комплект поставки входит подставка, блок питания (5 В 1,5 А) с кабелем Micro-USB и специальный блок приемника. Последний элемент обычно индивидуален для каждой модели смартфона, в нашем случае это была антенна и управляющий блок для Samsung Galaxy S4. По стоимости на зарубежных торговых площадках примерные ориентиры составляют $35 за зарядное устройство с блоком питания и $10 за блок приемника.
Подставка изготовлена из белого глянцевого пластика и имеет размеры 150×80×10 мм. Плоская верхняя часть имеет немного скошенные края и на ней отсутствуют какие-либо прорезиненные элементы, так что смартфон удерживается на месте не очень хорошо. На панели серой краской нанесено название компании и модели, а также логотип стандарта беспроводной зарядки. Опирается подставка на четыре резиновые ножки.
Светодиод горит зеленым при наличии внешнего питания, а при установке смартфона для зарядки меняет цвет на голубой. Также отметим подачу звукового сигнала в этот момент, что позволяет быть уверенным в опознании аппарата и начале зарядки.
Блок приемника представляет собой плоскую антенну и небольшую плату с контроллером производства Texas Instruments. Предполагается его установка под штатную крышку смартфона с подключением к присутствующим на корпусе контактным площадкам.
Отметим, что на приемнике указан выходной ток - 600 мА. Для смартфонов, которые не имеют такой возможности, существуют варианты в виде чехлов с подключением через штатный Micro-USB. Интересно, что данная антенна по размеру кажется немного меньшей, чем в штатном аксессуаре Samsung; это может привести к необходимости более точного позиционирования смартфона на передатчике. В нашем тестировании такая ситуация возникла с зарядным устройством Nokia из-за его компактных размеров.
Время зарядки смартфона с фирменной крышкой на подставке PowerQi составляет примерно 3 часа 30 минут, так что с точки зрения передатчиков данные модели получились одинаковыми. Остальные комбинации приемника и передатчика дают аналогичные результаты, в том числе сохраняется возможность восстановления заряда смартфона с полностью разряженной батареей.
Интерес к технологиям беспроводной зарядки аккумуляторов смартфонов сегодня проявляют многие компании. Однако никаких революций здесь ожидать не стоит. Игроков на рынке много, договориться между собой у них получается с трудом, кроме того накладывается знакомая проблема «курицы и яйца́». Так что сегодня считать наличие встроенного или опционального модуля беспроводной зарядки обязательным для топовых устройств, пожалуй, не стоит.
В этой статье мы рассмотрели несколько вариантов решений, разработанных согласно стандарту Qi. Они показали хорошую совместимость и оказались в целом вполне работоспособны. Некоторое опасение вызывает только относительно низкая возможная мощность в данной модификации Qi, не позволяющая обеспечить быстрое восстановление заряда современных устройств с батареями высокой емкости. Впрочем, если рассматривать данные решения в качестве ночного зарядного устройства, их будет вполне достаточно для большинства смартфонов. Что же касается активных сценариев работы, например навигации в автомобиле, то здесь вполне возможна ситуация, когда беспроводная док-станция не сможет обеспечить восстановления заряда аккумулятора при одновременной работе ресурсоемких приложений, а будет выступать только в роли дополнительного источника питания, снижая скорость разряда штатной батареи.
В любом случае технологию Qi можно считать уже достаточно зрелой и пригодной для использования не только энтузиастами, но и обычными пользователями, которые находят данный сценарий полезным для себя. Причем совсем не обязательно использовать оригинальные аксессуары - предлагаемые на интернет-площадках по относительно невысокой стоимости решения менее известных компаний тоже могут подойти.
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
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.
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.
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.
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
Заряжаем смартфон без проводов: как работают беспроводные зарядные устройства
Одна из функций топовых смартфонов последних лет - возможность зарядки без проводов. Достаточно положить устройство на специальную контактную площадку (док-станцию), чтобы восстановить запас энергии аккумулятора. Процесс зарядки завершается автоматически, когда уровень заряда достигает 100%.
Стандарт питания для беспроводной зарядки мобильных устройств называется Qi. Название читается как «Ци», потому что стандарт был назван в честь энергии Ци - ключевого понятия в восточной философии, обозначающего жизненную энергию. Технология Qi разработана Консорциумом беспроводной электромагнитной энергии (Wireless Power Consortium, WPC) почти десять лет назад - в 2009 году.
Беспроводную зарядку Qi поддерживают флагманские смартфоны многих производителей: Apple, Asus, HTC, Motorola, Nokia, Samsung. Как правило, все совместимые зарядные устройства помечаются официальной маркировкой стандарта.
Официальный логотип стандарта Qi
Технология Qi позволяет передавать электромагнитные сигналы на небольшое расстояние (до 4 см). Внешне процесс зарядки довольно прост: зарядное устройство подключается к источнику питания (например, к розетке или USB-порту компьютера), смартфон кладется на специальную контактную площадку устройства, и аккумулятор гаджета начинает заряжаться. Для этого в зарядном устройстве имеется специальный передатчик, а в смартфоне - приемник.
Зарядка AirPower от Apple может одновременно подпитывать три устройства
С помощью беспроводной зарядки с поддержкой Qi можно заряжать не только смартфоны, но и планшеты, умные часы и другие мобильные устройства с Qi-приемником. У некоторых зарядок есть возможность подпитывать несколько гаджетов одновременно - в зависимости от количества контактных площадок устройства. На текущем этапе развития технологии их обычно две, хотя Apple в прошлом году представила зарядку AirPower с тремя площадками.
Бонусы, которые дает беспроводная зарядка, лежат на поверхности. Во-первых, как и любое беспроводное устройство, она позволяет убрать из дома пару-тройку лишних кабелей, которые занимали розетки или разъемы ПК. Впрочем, останется провод, которым беспроводное зарядное устройство подключается к сети, но его обычно легко спрятать. Существуют также переносные пауэрбанки с технологией Qi.
Во-вторых, смартфоны с беспроводной зарядкой обычно поддерживают и проводную, поэтому у вас будет два варианта для зарядки гаджета. Если есть возможность зарядить устройство по воздуху - хорошо, если нет - всегда можно воспользоваться обычным кабелем. Кроме того, у беспроводных ЗУ часто есть дополнительные разъемы USB или Lightning для питания сторонних устройств. Можно положить смартфон на контактную площадку, а к USB подключить другой смартфон или, например, Bluetooth-гарнитуру.
Зарядное устройство Nillkin Hermit может использоваться еще и как внешний USB-хаб
В-третьих, использование беспроводного зарядного устройства продлевает жизнь разъему для питания вашего смартфона. Ведь он теперь используется только для подключения к ПК, что происходит намного реже зарядки. Поэтому разъем медленнее расшатывается и повреждается, лишая устройство возможности питания и связи с компьютером.
Беспроводной пауэрбанк Ferrari - для истинных автолюбителей
Наконец, беспроводное зарядное устройство дает большой простор для фантазии дизайнеров. Ему можно придать необычную форму или расцветку, облачить в корпус из оригинального материала (металл, дерево), оснастить встроенной подсветкой, нанести логотип популярного бренда. Поэтому неудивительно, что многие беспроводные ЗУ больше похожи на элемент декора.
Беспроводные зарядные устройства не так давно вышли на рынок, и их воздействие на аккумуляторы сотовых телефонов еще недостаточно изучено. Поэтому некоторые пользователи уже заранее начали волноваться.
Так обозреватель ресурса ZDNet Эдриан Кингсли-Хьюз (Adrian Kingsley-Hughes) заметил, что iPhone, заряжаемый по технологии Qi, быстрее разряжается. Это ведет к увеличению количества циклов перезарядки и, как следствие, может вызвать преждевременный износ батареи устройства. Впрочем, данных этого эксперимента недостаточно, чтобы говорить о вреде беспроводных ЗУ с полной уверенностью.
Apple iPhone 8 и 8 Plus - первые смартфоны Apple с беспроводной зарядкой
Другие недостатки также связаны с новизной технологии. Зарядные устройства стандарта Qi еще недостаточно совершенны - к примеру, чтобы зарядка “пошла”, смартфон должен лежать на площадке в строго определенном положении. Кроме того, технология Qi пока доступна только в устройствах премиум-класса.
Чехлы-аккумуляторы Mophie добавляют поддержку Qi в iPhone
Впрочем, поскольку стандарт Qi является открытым, предприимчивые производители уже давно наладили выпуск адаптеров, которые позволяют добавить функции беспроводной зарядки абсолютно в любой телефон. К ним относятся чехлы-аккумуляторы с встроенными адаптерами Qi-to-microUSB и отдельные модули-адаптеры, которые можно вклеить в любой чехол.
Зарядные устройства на базе технологии Qi, существующие в данный момент на рынке, отличаются друг от друга по области применения. Они бывают переносные или встроенные в мебель, выпускаются для дома, офиса или автомобиля. “Домашние” беспроводные зарядные устройства работают от розетки или от ПК. Это самый распространенный тип зарядок, который оптимально смотрится в интерьере.
Беспроводная зарядка Nillkin Phantom - еще и оригинальная лампа
Автомобильные беспроводные зарядки работают от прикуривателя в машине. Они имеют удобные крепления для размещения зарядки в салоне авто - к примеру, на лобовом стекле или вентиляционной решетке.
Автозарядка Mophie крепится к решетке, а смартфон к ней - на магните
Портативные беспроводные ЗУ обычно совмещены с внешним зарядным устройством (пауэрбанком). Это позволяет носить их с собой во время прогулок или путешествий и подзаряжать смартфон на ходу, даже если поблизости нет розеток.
Ёмкий беспроводной пауэрбанк Harper на 8 000 мАч защищен от ударов.
Наконец, самый футуристический тип - это встраиваемые беспроводные зарядки. Они подключаются к скрытой розетке или напрямую к электропроводке и встраиваются прямо в мебель: столы, тумбочки, барные стойки. Такими устройства успешно пользуются кофейни Starbucks, предлагая посетителям зарядные коврики Powermat.
Зарядные коврики Powermat
Будущее технологий беспроводной зарядки очень перспективно. Это может быть и интеграция в состав умного дома, и пункты зарядки мобильных устройств в общественных местах - в кафе, метро, аэропортах. Пока технологию Qi поддерживают только флагманские смартфоны, но неудивительно, если со временем беспроводная зарядка станет доступна устройствам из среднего и бюджетного сегмента.
На самом деле, оснастить технологией Qi можно абсолютно любой смартфон, даже если он изначально не позиционировался как устройство с беспроводной зарядкой. Это удобная возможность для тех, кто привык к своему телефону и не хочет менять его ради новой технологии.
Достаточно приобрести универсальный модуль Qi с разъемом, который подойдет вашему смартфону: micro-USB, USB-C или Lighting. Модуль наклеивается на заднюю крышку смартфона, подключается к разъему зарядки и прячется за чехлом. После этого смартфон можно заряжать без проводов - ток от зарядного устройства будет поступать к аккумулятору через переходник.
Единственное неудобство этого метода - адаптер придется постоянно отключать, чтобы соединить смартфон с ПК по USB. Но если вы редко подключаете телефон к компьютеру, модуль Qi точно не будет вам мешать.
