10 июня 2018

Стандарты беспроводной зарядки

В последние годы все большее распространение получают беспроводные зарядки, поэтому предлагаю сегодня поговорить о стандартах беспроводной зарядки, принципах их функционирования и перспективах этих устройств.

Любая беспроводная зарядка подразумевает отсутствие не только проводов, но и других коннекторов. Как и любая инновация, беспроводная передача энергии развивается слишком медленно из-за того, что подавляющее большинство людей о ней просто не знают, а IT-гиганты не спешат тратить деньги на внедрение (приходится покупать новые сертифицированные комплектующие, изменять расположение компонентов внутри корпуса, пересматривать производственный процесс) новинки, которая массовому покупателю и не особо-то нужна. Однако медленно, но уверенно беспроводные зарядки приходят в нашу жизнь: взять хотя бы производителей автомобилей и мебели, в последние годы размещающих зарядные площадки даже в не самых дорогих продуктах. А вот в общественных местах количество станций не радует изобилием, особенно на фоне тех оптимистичных прогнозов, которые высказывались на заре становления данной технологии.

Как это работает?

Впервые передачу электроэнергии продемонстрировал в 1893 году гениальный сербский ученый Никола Тесла, опередивший свое время на пару веков. Основой каждой беспроводной зарядки является принцип электромагнитной индукции, который вкратце можно объяснить следующим образом:

Внутри зарядного устройства находится пластина-передатчик, на которую подается электрический ток. При прохождении тока по этой катушке образуются колебания небольшого электромагнитного поля, создающие ток в устройстве с катушкой-получателем.

Qi

Начнем с самого распространенного стандарта, разработанного организацией WPC (Wireless Power Consortium). Qi поддерживают смартфоны Huawei, Samsung, LG, Apple, Sony, Nokia и других производителей. Преимущество этого стандарта заключается как раз в его популярности, если в обозримом будущем и будет какая-то стандартизация беспроводных зарядок, то она будет основываться на Qi. Без недостатков, естественно, тоже не обошлось: это небольшая зона действия (максимум – 40 мм) и далеко не самая высокая скорость передачи.

PMA

Эту технологию можно назвать вторым по распространенности стандартом беспроводной зарядки, хоть и количество совместимых с ним устройств в разы меньше. PMA в основном распространен в Америке, где его активно продвигают крупные компании, в том числе и к мобильной индустрии никак не относящиеся. Главное различие между Qi и PMA заключается в разных частотах – Qi использует 100-205 кГц, а PMA работает на 277-357 кГц.

Rezence

Наименее востребованный стандарт, разработанный командой Alliance for Wireless Power (ныне AirFuel Alliance). Несмотря на малую распространенность, создатели позиционируют Rezence как следующий этап эволюции беспроводных зарядок, поскольку он может отправлять энергию на гораздо большее расстояние, причем мебель, книги, посуда и другие подобные объекты не помешают передаче заряда. Кроме того, Rezence способен заряжать сразу несколько гаджетов с максимальной мощностью до 50 Вт, чего хватит даже для зарядки ноутбука.

В основе технологии лежит эффект магнитного резонанса, что и позволяет достичь столь мощного сигнала и существенно расширить площадь его передачи. Впрочем, несмотря на такие заманчивые показатели, этот стандарт практически никому не известен и нет ни одного коммерческого устройства с его поддержкой, хотя развитием Rezence интересуются такие компании, как HTC, Intel, Qualcomm, LG и другие.

Перспективы

На данный момент у всех продающихся беспроводных зарядок дальность действия не превышает 4-5 см. Но не все так печально, есть и весьма многообещающие разработки, которые должны увеличить радиус передачи энергии до нескольких метров:

  • DCRS

Полное название этой технологии звучит как Dipole Coil Resonant System, работает она на расстоянии до 5 метров. В ходе испытаний удалось обеспечить энергией FullHD-телевизор с тех же пяти метров, но из-за больших потерь для 40-ваттного телевизора нужно будет потратить 400 Вт из первоначального источника электричества.

  • WiTriCity

Задумка состоит в двух катушках, резонирующих между собой. Попадая на одну из них, переменный ток передается другой. WiTiCity создали в знаменитом MIT. Другие технические детали запатентованы и держатся в строжайшем секрете, на практике получилось добиться передачи энергии на 2 метра из теоретически возможных семи. Разработчики стремятся к тому, чтобы создать беспроводные зарядные станции для электромобилей и даже полностью убрать из наших городов ненужную устаревшую проводную инфраструктуру. В развитие нового стандарта уже вкладываются Toyota, OSRAM, Delphi, Audi, Intel.

  • PoWiFi

В другом американском высшем учебном заведении, Вашингтонском университете, нашли способ передачи энергии через Wi-Fi сигнал, немного модифицировав обычный роутер Asus. Полученной таким образом энергии было достаточно для работы камеры видеонаблюдения и полной зарядки фитнес-браслета Jawbone Up24.

Выводы

За свою относительно недолгую, но бурную жизнь технологическая индустрия породила миллиарды километров разнообразнейших проводов и кабелей. Все эти километры относятся ко вчерашнему дню, сегодня же надо избавляться от этого наследия времен начала цифровой эпохи. Мне кажется, что передачу энергии «по воздуху» надо было начинать развивать вместе с началом внедрения беспроводной передачи информации – то есть 15-20 лет назад.

Но зато сейчас мы видим хотя бы какое-то движение в этом направлении, а значит, недалек тот день, когда мы перестанем мучиться с ворохом проводов в наших домах и беспокоиться о том, доживет ли смартфон до вечера и где в случае чего его можно будет зарядить.

Читайте также

  • Aleksei Komissarov

    А исследования на влияние ЭМИ на человека от мощных беспроводных ЗУ проводятся?

  • Erken Kulyntayev

    На такой частоте работы — все такие устройства абсолютно безвредны.

  • Alexey Mayzel

    Это такая же чушь, как «нож менее 10 сантиметров длиной абсолютно безопасен»))

  • Erken Kulyntayev

    Учите физику емое.
    Вы живете в квартире или в доме, силовые кабели и провода проложенные в стенах излучают ЭМИ гораздо больше, чем эти несчастные беспроводные зарядки.
    И вреда не наносят.
    Понабегут гуманитарии со своими паранойями из области в которой ничего не смыслят — вот и появляются слухи и всякая чушь.

  • Веня

    «из-за больших потерь для 40-ваттного телевизора нужно будет потратить 400 Вт из первоначального источника электричества.»
    Интересно, куда делись остальные 360Вт энергии? Как я подозреваю, на нагрев всего и вся в комнате. Этакая микроволновочка…

  • Alexey Mayzel

    Малыш, а ты не много на себя берёшь с порога? Ты ведь ничего про меня не знаешь.
    И я даже не буду тебе объяснять, куда девается 360 Вт энергии из 400 из примера в статье. Просто пойми, что эти «понабегающие гуманитарии» (как бы я тоже к ним ни относился), которые ничего не смыслят, очень нужны, чтобы паранойей своей мешать творить всякое таким вот чересчур технарям, которые считают, что они шибко много смыслят. И хорошо умеют самоутверждаться в интернетах.

  • Anton

    Я вот не понимаю почему не делать зарядки как у например Torque X01 японца, кроватка и на спине телефона 2 контакта, заряжается быстро, защиту полноценную имеет, цена вопроса думаю копейки, провода точно так же не нужны, а главное можно корпус делать из чего угодно.

  • Erken Kulyntayev

    Про самоутверждение в Интернете, говорит человек, который обращается к незнакомому человеку — «Малыш».
    Однако, культурой общения тут и не пахнет.
    360 Вт энергии никуда не девается. Энергия в принципе не может пропадать — учите физику, говорю уже во 2-ой раз.
    Она рассеивается. 360 Вт энергии рассеянной в пространстве в виде тех же ЭМИ — это ерунда.
    Если бы хоть немного понимали в физике, то знали бы, что опасно ЭМИ которое порождено токами высокой частоты и которое направлено на небольшую площадь или пространство. Как пример — ЭМИ из магнетрона микроволновки.
    А токи низкой частоты, которые порождают ЭМИ, вреда не причиняют. Можете постоять возле мощного силового трансформатора хоть весь день и ничего с вами не будет. Больше устаните от так называемого магнитного шума, чем получите вред от ЭМИ трансформатора мощностью сотни и тысячи КВт.

  • Erken Kulyntayev

    Нет, 360 Вт энергии не пойдет в нагрев всей комнаты и всего что в ней есть, если Вы целенаправленно не создадите условия для этого.

  • Erken Kulyntayev

    Цитата автора:
    «Мне кажется, что передачу энергии «по воздуху» надо было начинать развивать вместе с началом внедрения беспроводной передачи информации – то есть 15-20 лет назад.»
    Автор, как бы так сказать по мягче…
    Не путайте передачу информации благодаря беспроводным технологиям, которым для передачи 1ТБ информации потребуется максимум десятки Ватт.
    Дело в том, что по законам физики и тех самых принципов ЭМИ крайне тяжело передать хоть какое-то значимое кол-во энергии просто так по воздуху, без существенных потерь.
    Тут передавая по толстожильному кабелю несколько несчастных пару десятков КВт энергии уже приходится контролировать температуру проводника из-за потерь, даже при КПД такой передачи больше чем в 97-99%.
    Законы физики не обманешь, даже в теории не получится передать большое кол-во энергии посредством ЭМИ без потерь. Что уж говорить о практике.
    На близкой дистанции — миллиметры и сантиметры — пожалуйста, что и реализовано в общедоступных устройствах. На больших дистанциях — нет или будут большие трудности в безопасности такого метода, его эффективности и прочее.

  • ДенисС

    Провода проложенные в стенах почти нейтральны т.к. они парные, ток там идёт в противоположных направлениях и результирующее магнитное поле почти нулевое, это вам надо вспомнить школьную физику, так что вопросы по безопасности зарядок большого радиуса остаются.

  • судя по вашему комментарию, это вы в школе плохо учились. откройте учебник по физики за 9 класс. там все подробно описано.

  • Lecron

    Интересный вариант. Когда читал, вспомнил беспроводной DECT аппарат. Насколько легко его ставить на зарядку. Ничуть не сложнее, чем на беспроводную. Но из-за узости мышления, представлял очередной классический вертикальный кредл. А достаточно две токопроводящие пластины на задней стенке. И соответсвующую площадку на столе. Можно с невысокими направляющими, чтобы не было перекоса.
    Минус один. Нестандарт. Для каждой модели своя.

  • Lecron

    Безвредность зависит не только от частоты, но и от энергии. С какого уровня они станут вредны?

  • Anton

    Кстати да, я и забыл про них…телефоны обычные с беспроводной трубкой и базой, равно так же работали только что у них очень большие металлические контакты были, у меня на мобиле 2 мелкие фигнюшки в нижнем углу, кредл горизонтальный причем мобила там фиксируется так что можно к потолку прибивать, при этом вытаскивается достаточно легко.

    То что каждая мобила будет требовать свой это да, минус, с другой стороны сейчас беспроводная зарядка мягко говоря не во всех мобилах, а вот такой вариант мне кажется дешевле индукционного, причем заметно дешевле.

    https://uploads.disquscdn.com/images/8241d6ba879e9cb7babdfffec2415177195f1e47dab8f40b5874e20026478dce.png

    https://uploads.disquscdn.com/images/48cb8c725f3e30060d22532780b01178b6aa34bd812fea8081f8a42c9e8dc3ce.png

  • Lecron

    Имхо, высокая стоимость беспроводной зарядки, только в промытых маркетологами головах. В крайнем случае, пока не поздно, отбивают R&D. Цена двух катушек и двух простейших миросхем, вряд ли стоит обсуждения.

    Что стоят реальные затраты, отталкиваюсь от тупофонов, типа teXet TM-127 за 700 с учетом всех розничных накруток.

  • Anton

    127 за 490 отдают на Ямаркете 🙂

    Ну тут ситуация как с НФЦ я думаю, он тоже стоит копейки по сути, но когда у тебя партия в 10к или 100к девайсов уже получается прилично, иначе его бы уже давно пихали везде как допустим ту же камеру. Вон даже у нас безналичная оплата в магазинах становится нормой, а все новые карты имеют функции бесконтактной оплаты…кроме карты МИР почему то…

    А ведь теоретически можно представить сценарии когда и другие документы можно будет «впихнуть» в телефон как банковскую карточку и просто не носить с собой, не рисковать потерять.

  • Lecron

    С ростом объемов партии цена падает! )) Вот и говорю – маркетинг. Камера везде, а копеечные проводкИ – показатель статуса.

  • Anton

    Падает, но 100 не будут стоить дешевле 10, даже с учетом оптовых закупок 🙂

  • П.Н.

    «…и далеко не самая высокая скорость передачи.»
    Скорость передачи? В зарядке?

  • П.Н.

    Можно сделать универсальную — позиционирование и фиксация магнитами. Останется только стандартизовать размеры.

  • П.Н.

    Да? Возьмитесь за аудио-вход любого усилителя (в идеале лучше осциллограф) и услышите гудение-наводку с частотой 50 Гц (или увидите).

  • Alexey Mayzel

    На троечку ты технарь. И на двоечку гуманитарий. Живи с этим.

  • Mic111

    Очевидно скорость распространения электромагнитных волн и автор эфирщик, раз ему скорости света мало.
    п.с. отвратительное чтиво. Еще автор Теслу приплел, тьфу! Ампер, Фарадей, но при чем тут Тесла!? Они жили чуть ли не на век раньше.

  • Mic111

    Ну да, только мощные радиаередатчики очень даже опасны)

  • Mic111

    Я вот не видел, хоть и интересовался.

  • Leonid

    Не-а . Не нравится . Дольше заряжает , греет дополнительно аккумулятор . Телефон нельзя одновременно заряжать и пользоваться

  • Fyodor Saveliev

    то же было и у Sony с подставками, себестоимость подставки не дороже полдоллара + экономия на беспроводном модуле в телефоне. Но нет. Надо задрочиться и придумывать разные стандарты, платить отчисления за разработку.

  • Fyodor Saveliev

    ха ха ха, Вот Вы наивный. Электромобиль создан раньше бензинового на 20 лет — и что с того? Можно же заработать на сложном инженерном проектировании двигателя, сложной переработке нефти, создать логистику для доставки нефти и наконец добыть её. А с электромобилем что? Там делаешь электродвигатель и машина готова. Это не интересно. А главное не прибыльно. В современном мире развивают только то что может принести доход, а не двигает прогресс.

  • Fyodor Saveliev

    всю свою 40 летнюю жизнь наблюдаю как молодому поколению втюхивают одно и то же. Готов поспорить что например в журналах 70-х годов писали о том что очередные разработчики смогли поднять КПД солнечных панелей )). Лично я с 1986 года читаю о поднятии КПД солнечных панелей — там уже за 100% давно КПД уже должны повысить. И главное обыватель хавает. Гики рассказывают о супер пупер прорывных технологиях и сейчас я уже понимаю что это шизоидность, а не технический прогресс.

  • Fyodor Saveliev

    беспроводная передача энергии с помощью электромагнитного излучения это тупик. Во первых ЭМИ вредно. Во вторых уже лет 10 как у США существуют беспилотники которым передают энергию с помощью лазера. Вот лазер это реальная передача энергии, а всё что здесь хотят представить как прогресс — скорее маркетинговая задумка как вернуть деньги за совершенно бесполезные исследования.