Co to jest ładowanie bezprzewodowe i jak to działa

Ładowanie bezprzewodowe stało się obowiązkową funkcją zarówno w iPhone'ach, jak i zaawansowanych urządzeniach z Androidem, ale bardzo niewielu wie o podstawowej technologii, która je zasila. Czym więc jest ładowanie bezprzewodowe, jakie są jego zalety (zalety), wady (wady) i jak działa w nowoczesnych gadżetach konsumenckich? Tutaj powiemy Ci wszystko na ten temat i co musisz wiedzieć, zanim kupisz kolejny high-endowy smartfon, smartwatch czy słuchawki. Opowiemy również o tym, jak jest używany w sektorze przemysłowym i jak ciągły rozwój technologii może pewnego dnia pozwolić nawet na zdalne ładowanie urządzeń..

Ładowanie bezprzewodowe: co to jest i jak działa

Bezprzewodowe ładowanie jest dostępne w smartfonach z Androidem od lat, ale naprawdę przyciągnęło uwagę mediów głównego nurtu na całym świecie po tym, jak Apple wprowadziło je w swoich iPhone'ach X i iPhone'ach 8 w 2017 roku. Seria iPhone 12, a nawet niektóre smartfony średniej klasy, takie jak iPhone SE (2020), i oczekuje się, że w nadchodzących latach staną się bardziej popularne. Najwyższy więc czas, abyśmy dowiedzieli się więcej o technologii i jej działaniu. W tym artykule opowiem również o jego pochodzeniu i różnych typach technologii ładowania bezprzewodowego, które są obecnie używane. Spis treści + -

Co to jest ładowanie bezprzewodowe?

Ładowanie bezprzewodowe to transfer energii z nadajnika do odbiornika poprzez indukcję elektromagnetyczną zamiast używania przewodów jako fizycznego łącza. Proces ten, znany również jako ładowanie indukcyjne, obejmuje wytwarzanie siły elektromotorycznej na przewodniku elektrycznym w zmieniającym się polu magnetycznym w celu dostarczenia energii elektrycznej do akumulatora, często wewnątrz elektronicznego gadżetu. Ładowanie odbywa się za pośrednictwem indukcyjnej podkładki transmisyjnej zamiast złącza przewodowego.

Jak działa ładowanie bezprzewodowe?

Ładowanie indukcyjne generuje moc poprzez przepuszczanie prądu elektrycznego między dwiema cewkami w celu wytworzenia pola elektromagnetycznego. Cewka pierwotna w ładowarce indukuje prąd w cewce wtórnej, która znajduje się w ładowanym urządzeniu. Energia jest przekazywana z urządzenia ładującego do urządzenia odbiorczego poprzez sprzężenie indukcyjne. Proces polega na przepływie prądu przemiennego (AC) przez cewkę indukcyjną w podkładce ładującej, tworząc pole magnetyczne, którego siła zmienia się w miarę ciągłej zmiany amplitudy prądu przemiennego.

Zmienne w czasie pole elektromagnetyczne generuje siłę elektromotoryczną, wytwarzając w ten sposób przemienny prąd elektryczny w cewce indukcyjnej w urządzeniu odbiorczym. Następnie jest konwertowany na prąd stały (DC) za pomocą prostownika i używany do ładowania ogniw elektromagnetycznych, takich jak baterie w smartfonach, smartwatchach, słuchawkach i innych urządzeniach odbiorczych. Podczas gdy transfer energii z jednej cewki do drugiej jest technicznie bez przewodów, podkładka ładująca nadal musi pobierać energię ze źródła elektrycznego za pomocą połączenia przewodowego w większości przypadków.

Co to jest odwrotne ładowanie bezprzewodowe i które telefony je obsługują?

Odwrotne ładowanie bezprzewodowe umożliwia urządzeniu wykorzystanie mocy baterii do ładowania innego urządzenia. Wykorzystuje te same zasady indukcji elektromagnetycznej, ale tym razem cewka w smartfonie działa jako nadajnik zamiast odbiornika. Niektóre z wiodących smartfonów obsługujących odwrotne ładowanie bezprzewodowe obejmują serię Samsung Galaxy S21, serię Galaxy S20, Huawei P30 Pro, Mate 30 Pro itp..

Korzyści (zalety) ładowania bezprzewodowego

Korzyści z ładowania bezprzewodowego są wielorakie. Pierwszą i najważniejszą korzyścią jest wygoda. Wygodne jest upuszczenie telefonu na bezprzewodową ładowarkę zamiast majstrowania przy próbie włożenia wtyczki do portu. Po drugie, jest to również stosunkowo bezpieczny sposób na przeniesienie zasilania do telefonu, ponieważ nie wymaga fizycznego dotykania gniazdka elektrycznego za każdym razem, gdy chcesz naładować urządzenie. Wreszcie, zmniejsza zużycie urządzenia, eliminując potrzebę podłączania go i odłączania za każdym razem.

Wady (wady) ładowania bezprzewodowego

Największą wadą ładowania bezprzewodowego jest to, że jest to marnotrawna technologia. W obecnym stanie ładowanie bezprzewodowe jest wysoce nieefektywne i zużywa od 39% do 80% więcej energii niż jego odpowiednik przewodowy. Duża ilość energii jest tracona w postaci ciepła, a dokładna wydajność zależy od konstrukcji ładowarki. Strata jest jeszcze bardziej wyraźna, gdy cewki w telefonie nie są odpowiednio wyrównane z cewkami w podstawce ładującej.

Chociaż wielu użytkowników może chcieć zamienić wydajność na wygodę, może to mieć duży wpływ na środowisko, jeśli ładowarki bezprzewodowe staną się podstawową metodą ładowania gadżetów elektronicznych i gadżetów.

Kolejnym skutkiem nieefektywności jest prędkość ładowania. Ładowanie bezprzewodowe jest boleśnie powolne w porównaniu z ładowaniem przewodowym, zwłaszcza gdy producenci wprowadzają na rynek superszybkie technologie ładowania przewodowego. Co więcej, o ile nadal możesz korzystać z telefonu ładując go kablem, to ładowanie bezprzewodowe, przynajmniej w obecnej formie, zakończy się całkowicie w momencie wyjęcia go z podstawki ładującej. Wkrótce to się zmieni, ale o tym później.

Wreszcie, bezprzewodowe ładowarki nie są dostępne na wszystkich terminalach lotniskowych, dworcach kolejowych, holach szpitalnych i innych miejscach publicznych. Oznacza to, że jeśli zabraknie Ci soku i nie masz kabla, możesz być w szoku. W obecnym stanie rzeczy ładowanie bezprzewodowe jest bardziej funkcjonalne niż forma. To powiedziawszy, naukowcy zaciekle pracują nad rozwiązaniem niektórych z wyżej wymienionych problemów, więc możemy spodziewać się bardziej wydajnych rozwiązań do ładowania bezprzewodowego w przyszłości..

Różne standardy ładowania bezprzewodowego

Istnieją dwie główne konkurencyjne organizacje, które określają standardy ładowania indukcyjnego i rezonansowego i obie mają swoich zwolenników. Bardziej znanym jest Wireless Power Consortium (WPC), do którego należą Apple, Google i Xiaomi, podczas gdy AirFuel Alliance obejmuje systemy takie jak Dell, Duracell, Gan i nie tylko. Wiele firm, takich jak Samsung i Huawei, jest członkami obu organizacji.

WPC rozwija i reguluje najpopularniejszy standard ładowania bezprzewodowego, Qi (wymawiane „chee”), który jest używany przez większość producentów smartfonów, w tym Apple, Samsung, Xiaomi itp. Z drugiej strony AirFuel jest związany z lotniskami, hotelami. i kawiarnie w Europie, a także duże sieci restauracji, takie jak MacDonald's i kawiarnie, takie jak Starbucks w USA, w celu uruchomienia bezprzewodowych stacji ładowania w miejscach publicznych. Wielu uważa, że ​​może to ostatecznie pomóc w zdobyciu szerszego zastosowania ładowania bezprzewodowego.

Pochodzenie i postęp

Koncepcję ładowania bezprzewodowego po raz pierwszy zademonstrował bez wątpienia Nikola Tesla, który odkrył zjawisko sprzężenia rezonansowego magnetycznego pod koniec XIX wieku. Jednak przez większą część następnego stulecia tej technologii nie można było wykorzystać w prawdziwym życiu, z wyjątkiem kilku elektrycznych szczoteczek do zębów i innych małych gadżetów..

W XXI wieku technologia ta dobrze i naprawdę zaczęła wkraczać w świadomość konsumentów głównego nurtu dzięki jej przyjęciu przez producentów smartfonów. Co może być przełomem dla branży, postęp technologiczny w tym sektorze może wkrótce umożliwić niektórym urządzeniom IoT uzyskanie zasilania nawet wtedy, gdy są one umieszczone kilka stóp od ładowarki..

Różne technologie ładowania bezprzewodowego

Większość obecnie stosowanych standardów ładowania bezprzewodowego opiera się na trzech głównych technikach. Po pierwsze, istnieje ściśle sprzężone elektromagnetyczne ładowanie indukcyjne lub niepromieniowe, które wymaga, aby nadajnik i odbiornik były ze sobą w kontakcie w celu przeniesienia energii. Następnie mamy do czynienia z luźno sprzężonym lub radiacyjnym elektromagnetycznym ładunkiem rezonansowym, które może przenosić ładunek na bardzo krótkie odległości, takie jak kilka cali. Wreszcie istnieje niezależne ładowanie bezprzewodowe częstotliwością radiową (RF), które może przenosić energię kilka stóp dalej, chociaż z bardzo małą prędkością.

Zdalne ładowanie bezprzewodowe

Jedną z głównych wad lub wad ładowania bezprzewodowego jest to, że nie można tak naprawdę używać urządzenia podczas ładowania. Jednak wiele firm pracuje obecnie nad technologiami zdalnego ładowania bezprzewodowego, które mogą pomóc użytkownikom w końcu na dobre odciąć przewód. Wszystko zaczęło się w 2007 roku, kiedy zespół naukowców z MIT, kierowany przez profesora fizyki Marina Soljačicia, zademonstrował możliwość bezprzewodowego zasilania 60-watowej żarówki z odległości około dwóch metrów (~ 6,5 stopy)..

Chociaż technologia była wówczas wyjątkowo nieefektywna (wydajność ~ 45%), od tego czasu rozwinęła się skokowo i może teraz przesyłać wysokie poziomy mocy (do 11 kW) z wydajnością do 92%.

System technologii bezprzewodowego przesyłania energii w pobliżu pola został pierwotnie wykorzystany do komercyjnego użytku przez samego Soljačića, który w 2017 roku założył firmę o nazwie WiTricity, która projektuje zdalne bezprzewodowe systemy ładowania pojazdów elektrycznych. Inne firmy, takie jak Ossia i Energous, wykazały bezprzewodowe ładowanie z odległości do 30 stóp, chociaż wydajność drastycznie spada wraz ze wzrostem odległości.

Ponieważ ładowanie bezprzewodowe staje się coraz bardziej popularne, wydaje się, że nawet zdalne ładowanie bezprzewodowe trafi raczej do elektroniki użytkowej niż później. Xiaomi ogłosiło w zeszłym miesiącu technologię zdalnego ładowania bezprzewodowego o nazwie `` Mi Air Charge '', która może ładować wiele urządzeń jednocześnie podczas grania, chodzenia, a nawet gdy coś przeszkadza.

Jest to ładowarka o mocy 5 W, która wykorzystuje 144 anteny w stacji bazowej do wysyłania fal o szerokości milimetra do urządzeń odbiorczych. Od początku lutego nie wiadomo, kiedy urządzenie trafi na rynek.

Zastosowanie w IoT, służbie zdrowia i przemyśle motoryzacyjnym

Podczas gdy WiTriCity wprowadza bezprzewodowe ładowanie do samochodów, inne firmy z całego świata wykorzystują tę technologię w innych branżach, w tym w opiece zdrowotnej, robotyce i nie tylko. Przemysł samochodowy pozostaje jednak jednym z największych mecenasów tej technologii.

Dziesiątki modeli samochodów oferują teraz w swoich kabinach bezprzewodowe ładowanie oparte na technologii Qi, podczas gdy wiele pojazdów elektrycznych, takich jak Mercedes Benz S550e, można ładować bezprzewodowo, po prostu zaparkując nad podstawką ładującą. W przyszłości pojazdy mogą być nawet ładowane w ruchu dzięki technologii zwanej dynamicznym ładowaniem pojazdów elektrycznych (DEVC).

Dzięki ładowaniu bezprzewodowemu i korzyściom, które wykraczają poza granice sektora elektroniki użytkowej, eksperci przewidują, że może być stosowany w implantach medycznych, takich jak rozruszniki serca i inne pompy wspomagające pracę serca. W 2018 roku Massachusetts Institute of Technology (MIT) zaprezentował system o nazwie In Vivo Networking (IVN), który pozwala urządzeniom medycznym wszczepionym do ludzkiego ciała działać, pobierając moc z zewnętrznych fal radiowych..

Wynalazek toruje drogę do jeszcze mocniejszych wszczepianych urządzeń i mikroskopijnych wbudowanych czujników. Możliwe przypadki użycia obejmują wszczepialny sprzęt do monitorowania poziomu cukru we krwi i innych krytycznych parametrów.

Ponieważ zakres i skala ładowania bezprzewodowego stale rosną, przyszłe zastosowania tej technologii mogą obejmować również inne innowacyjne zastosowania, takie jak stoły restauracyjne, które mogą służyć jako podstawka do ładowania smartfonów, meble ze zintegrowanym ładowaniem bezprzewodowym i blaty kuchenne, które zasilają tostery. , szlifierki i inne urządzenia bezprzewodowo. Zwiększone korzyści i aplikacje prawdopodobnie również poprawią wdrażanie ładowania bezprzewodowego, ale nie jest od razu jasne, kiedy to się stanie.

Smartfony z bezprzewodowym ładowaniem

W 2009 roku Palm Pre stał się pierwszym smartfonem dostępnym na rynku, który oferował bezprzewodowe ładowanie. Od tego czasu dziesiątki urządzeń przyjęło tę funkcję, w tym Droid Charge w 2011 r. I Nokia Lumia 920 w 2012 r. Obecnie istnieje wiele modeli smartfonów, które oferują zalety bezprzewodowego ładowania. Niektóre z najnowszych smartfonów oferujących tę funkcję obejmują:

• Seria Samsung Galaxy S21
• Seria iPhone 12
• Google Pixel 5
• Seria Galaxy Note 21
• OnePlus 8 Pro

Najlepsze ładowarki bezprzewodowe

Na rynku dostępnych jest wiele ładowarek bezprzewodowych, a większość z nich jest zgodna ze standardem Qi w celu zapewnienia maksymalnej kompatybilności. Tutaj wymieniamy niektóre z najlepszych, które możesz teraz kupić:

• Ładowarka Apple MagSafe (certyfikowana dla wybranych urządzeń Apple): (39 USD)
• Bezprzewodowa ładowarka Samsung 15 W: (79,99 USD)
• Anker PowerWave Alloy: (29,99 USD)
• Bezprzewodowa ładowarka RAVPower: (22,99 USD)
• Bezprzewodowa ładowarka Philips Fabric: (19,88 USD)

Co to jest ładowanie Apple MagSafe? Różnica między Magsafe a Qi

Wprowadzony wraz z iPhonem 12, MagSafe jest ulepszoną wersją istniejącej technologii ładowania bezprzewodowego Apple i oferuje dodatkowe korzyści. Nadal jest oparty na technologii ładowania Qi i jako taki jest kompatybilny z ładowarkami Qi. Jednak to, co MagSafe robi inaczej, polega na tym, że pomaga w prawidłowym dopasowaniu smartfona do ładowarki, aby proces ładowania był szybszy i bardziej wydajny..

Aby uzyskać lepsze wyrównanie technologii MagSafe, Apple dodał pierścienie magnesów wokół cewki ładującej iPhone'a, aby pomóc urządzeniu zatrzasnąć się na miejscu po umieszczeniu go na macie ładującej. Apple poprawił również prędkość ładowania dzięki MagSafe w serii iPhone 12, która oferuje teraz do 15 W zamiast 7,5 W we wcześniejszych modelach.

Ładowarka MagSafe firmy Apple jest certyfikowana do współpracy z wybranymi urządzeniami Apple, w tym między innymi z serią iPhone'a 12, Apple Watch i AirPods Pro. Udowodniono jednak, że jest kompatybilny z wieloma smartfonami z Androidem, w tym Google Pixel 5, Samsung Galaxy Z Fold 2, Galaxy Note 10 i nie tylko. Nie jest to zaskakujące, biorąc pod uwagę, że Apple przyjął również standard ładowania Qi WPC dla swojej technologii MagSafe. Podobnie iPhone'y z obsługą ładowania bezprzewodowego (MagSafe lub inne) można ładować za pomocą dowolnej istniejącej maty ładującej Qi.

Możesz również sprawdzić naszą szczegółową listę najlepszych bezprzewodowych ładowarek i najlepszych bezprzewodowych uchwytów samochodowych MagSafe do telefonów iPhone z serii 12.

Często Zadawane Pytania

• Skąd mam wiedzieć, czy moje urządzenie może ładować się bezprzewodowo?

Aby dowiedzieć się, czy Twój telefon, zegarek lub wkładki douszne obsługują tę funkcję, zapoznaj się z instrukcją obsługi dołączoną do opakowania detalicznego. Biorąc pod uwagę, że ładowanie bezprzewodowe jest jedną z najważniejszych funkcji każdego urządzenia, w stosownych przypadkach zostanie to wspomniane dość wyraźnie. Odwiedź również witrynę internetową dostawcy i przeszukaj sieć, aby dowiedzieć się więcej o funkcjach i funkcjonalności swojego urządzenia.

Należy pamiętać, że od teraz wszystkie telefony obsługujące ładowanie bezprzewodowe można nadal normalnie ładować kablami. Może się to jednak zmienić, ponieważ raporty sugerują, że Apple może planować całkowite wyeliminowanie portów w przyszłych iPhone'ach, chociaż może to nadal być daleko.

• Czy mogę naładować smartfon w jego etui, czy potrzebuję specjalnego etui?

Większość etui z poliwęglanu i TPU, bez względu na to, czy jest przezroczysta, czy nie, umożliwia bezprzewodowe ładowanie telefonu. Grubsze, „wytrzymałe” obudowy są wyjątkami od reguły. Jeśli więc Twój telefon obsługuje tę funkcję i planujesz z niej skorzystać, upewnij się, że kupujesz etui, które jest wyraźnie oznaczone jako kompatybilne.

• Jak skonfigurować ładowanie bezprzewodowe?

Kup zgodną ładowarkę bezprzewodową i podłącz ją do gniazdka ściennego za pomocą zasilacza dostarczonego z akcesorium lub zalecanego przez producenta. Gdy mata ładująca zacznie pobierać energię, umieść na niej telefon z wyświetlaczem skierowanym do góry. Aby uzyskać najlepszą wydajność, umieść go na środku ładowarki. W przypadku mat do podwójnego lub potrójnego ładowania umieść telefon lub inne urządzenia w dokładnym miejscu zalecanym przez producenta.

• Czy mogę ładować bezprzewodowo w moim samochodzie?

Wiele samochodów ma fabrycznie zainstalowane stacje ładowania. Nawet jeśli Twój samochód nie jest wyposażony w taki, możesz łatwo dodać nieoryginalną bezprzewodową ładowarkę do samochodów. Upewnij się, że kupujesz odpowiednią specyfikację dla swojego urządzenia. Upewnij się również, że zarówno ładowarka, jak i urządzenie, które próbujesz naładować, są zgodne z tym samym standardem ładowania. Przeczytaj szczegółowo ten artykuł, aby dowiedzieć się więcej.

• Czy ładowanie bezprzewodowe nagrzewa telefon??

Ogrzewanie zwykle dzieje się z powodu nieefektywnego przenoszenia mocy, więc im wydajniejsza jest twoja podstawka ładująca, tym mniej gorący będzie twój telefon. To powiedziawszy, ładowanie bezprzewodowe jest z natury nieefektywne, więc zawsze będzie nadmiar ciepła. O ile zarówno telefon, jak i mata ładująca są zgodne z ustalonymi standardami, nie musisz martwić się powtórką fiaska Galaxy Note 7.

• Czy ładowanie bezprzewodowe jest szybsze niż ładowanie kablowe (ewentualne korzyści)?

Jak już wspomniano, ładowanie bezprzewodowe jest boleśnie powolne w porównaniu z ładowaniem przewodowym. To kolejny skutek nieskuteczności bezprzewodowego przesyłania energii. Więc tak, ładowanie bezprzewodowe jest wolniejsze, nagrzewa urządzenie i nie pozwala na swobodne korzystanie z telefonu podczas ładowania. Sytuacja się zmienia wraz ze zdalnym ładowaniem bezprzewodowym i innymi nowymi innowacjami, ale prawdopodobnie nadal będzie pozostawać w tyle za ładowaniem przewodowym pod względem szybkości i wydajności w przewidywalnej przyszłości..

Nadeszła przyszłość technologii ładowania

Naukowcy uważają, że tylko zarysowali powierzchnię tego, co ma do zaoferowania technologia ładowania bezprzewodowego. W nadchodzących latach, w miarę dojrzewania technologii, będzie ona oferować więcej zarówno pod względem zakresu, jak i wydajności. Do tego czasu pozostanie stosunkowo niszową funkcją jako pożądaną, ale niekrytyczną funkcją w gadżetach konsumenckich, takich jak telefony, zegarki i wkładki douszne. Tak czy inaczej, teraz, gdy wiesz już tak dużo o ładowaniu bezprzewodowym, jego zaletach (zaletach) i wadach (wadach), daj nam znać, czy jest to pozycja obowiązkowa w Twoim następnym smartfonie, czy nadal czujesz, że to sztuczka to wciąż nie jest gotowe na czas największej oglądalności.