Wireless charging, т.е. беспроводная зарядка обеспечивает передачу энергии без необходимости проводного подключения, а это означает улучшение качества жизни. Мы воспринимаем её положительно, пока в голове не начинает звучать «голос сомнения», о чём мы поговорим в этом материале.
Понятие беспроводной работы включает в себя широкий класс действий. Беспроводными могут быть дрель, утюг, пылесос, но на практике это синоним определения «питание от аккумулятора». Однако, энергию можно передавать в полностью беспроводном режиме. Смартфоны лучше вписываются сегодня в схему беспроводной зарядки.
В этом тексте мы остановимся на применении технологии беспроводной зарядки для смартфонов и сопутствующих им аксессуаров (smartwatch, браслеты, наушники), хотя область применения включает в себя также бытовую технику, электромобили, аксессуары для ванной комнаты и медицинские приборы. Это тысячи различных устройств и сотни миллионов выведенных на рынок товаров.
Как работает беспроводная зарядка – основы
Принцип работы беспроводного зарядного устройства не содержим в себе каких-либо тайн. Он основана на концепции трансформатора, которую мы изучали ещё в средней школе. Со временем мы забываем, что нам говорили об электромагнитном поле, и в голове остается только одно слово – индукция.
Беспроводное зарядное устройство работает по аналогичному принципу, что и трансформатор.
Беспроводная передача энергии возможна благодаря магнитно-индуктивной связи (и также емкостной связи, но здесь она нас не интересует). Работает она следующим образом. У нас есть два контура – в зарядном устройстве и приёмнике (т.е. смартфоне).
В первом контуре вводятся изменения тока, что вызывает образование переменного магнитного поля, направленного через катушку. Это поле пронизывает катушку приемника и вызывает возникновение электродвижущей силы во втором контуре, а, следовательно, зарядку аккумулятора. Когда это явление усиливается до определенной частоты, мы имеем дело с резонансной индуктивной связью.
Использование дополнительной резонансной схемы на стороне приемника (некоторые концепции также предполагают, что такая схема есть на стороне передатчика) максимизирует эффективность передачи энергии для конкретной частоты, а также увеличивает диапазон воздействия. Кроме того, больший диапазон позволяет одновременно заряжать не одно, а несколько устройств, расположенных рядом друг с другом (это число также можно увеличить, используя более одного поля зарядки).
Никола Тесла уже в конце XIX века продемонстрировала потенциал идеи беспроводной передачи энергии в серии экспериментов. Однако, феномену беспроводной передачи энергии пришлось подождать несколько десятков лет до первой серьезной реализации. Одной из первых отраслей, которая воспользовалась удобной передачей энергии, была медицина. Но, нам пришлось ждать ещё несколько десятилетий устройств общего пользования, пока в первом десятилетии 21-го века инженеры не стали более серьезно относиться к проблеме.
Беспроводная зарядка – разные стандарты
Ещё недавно на рынке конкурировали две технологии, предназначенные для смартфонов. Первый вариант стандарта Qi, разработанный Wireless Power Consortium, и представлен впервые в 2008 году, а второй – PMA (Power Matters Alliance), который дебютировал спустя четыре года. Оба решения основаны на идентичной концепции индуктивной обратной связи, а несовместимость связана с различие в рабочих частот и протоколов передачи энергии.
Дальность действия беспроводного зарядного устройства для смартфона – это несколько десятков миллиметров.
Все сводится к различиям, прежде всего, в программном обеспечении, поэтому можно было ожидать, что, в конце концов, один из вариантов станет доминирующим. В 2017 году Apple анонсировала внедрение технологии Qi в последние iPhone, а в январе 2018 года организации, разрабатывающие эти стандарты, объединились с акцентом на Qi.
Доминирующий стандарт беспроводной зарядки для смартфонов – это Qi.
Поэтому, если в старых устройствах совместимость с конкретной операционной системой зарядки может иметь ещё значение, то в будущем такой проблемы, скорее всего, не будет.
Зарядные беспроводные устройства, как и проводные, могут иметь разную мощность. Как правило, это от 5 до 10 Вт, но в будущем могут должны появиться конструкции, производительностью до 60 Вт. В настоящее время самые быструю беспроводную зарядку мы получим в Xiaomi Mi 9 (зарядка 20 Вт), немного отстает Huawei Pro P30, серия Samsung Galaxy S10 (15 Вт), и ожидается, что Huawei Mate 30 Pro побьет этот результат.
Устройства заряжаются без проводов – истоки и современность
Устройства для беспроводной зарядки появились еще до популяризации смартфонов. Они обычно имели форму дополнительных модулей, принимающих беспроводную энергию, и подключались, например, к карманному компьютеру.
Сегодня вы всё ещё можете купить чехлы для смартфонов, после чего вы можете беспроводным способом заряжать устройства, не оснащенные на заводе поддержкой этой технологии.
Nokia Lumia 920 от 2012 года – первый широко известный смартфон со встроенной электроникой беспроводной зарядки. За несколько месяцев до этого смартфона появился Kyocera, который также предложил другую перспективную технологию – передачу звука через вибрации экрана, но это продукт, известен в основном в Японии.
Год спустя появился планшет Google Nexus 7 2013, а потом Samsung Galaxy S6, который ввел технологию PMA. Новейшие смартфоны Samsung поддерживают как стандарт PMA, так и Qi. Между тем, Huawei, Apple, LG, Motorola, Nokia, Google, Xiaomi остановились на Qi.
Полезность технологии беспроводной зарядки не меняет того факта, что этот способ зарядки смартфонов по-прежнему является отличительной чертой большинства топовых моделей. Это решение производителей, но социальные настроения и связанные с этим опасения по поводу этого также могут оказать некоторое влияние на развитие технологии...
Безопасна ли беспроводная зарядка для здоровья
Как и в случае других технологий, в которых используется электромагнитное излучение, нет однозначной позиции относительно безвредности беспроводной зарядки.
Осторожное использование беспроводных зарядных устройств является наиболее разумным поведением, но большинство источников предполагает, что, в сущности, они безопасны для нашего здоровья. Конечно же, устройства неизвестного происхождения, без сертификата, мы используем на свой страх и риск.
Эта точка зрения опирается на следующие аргументы.
- магнитное поле, создаваемое зарядным устройством, очень слабое и ограниченное в пространстве
- всё магнитное поле поглощается смартфоном во время зарядки
- зарядное устройство не работает, когда на нём не смартфона
- используются небольшие частоты, в случае смартфонов, не превышающих нескольких сотен кГц
Более того, беспроводные зарядные устройства также исключают риск поражения электрическим током. Проводящие компоненты помещены в герметичную оболочку, что означает отсутствие прямого контакта с ними. Менее убедительным, но все же осязаемым является оправдание улучшение гигиены – прикасаться к зарядному устройству практически не требуется.
Беспроводное зарядное устройство – как пользоваться
Беспроводное зарядное устройство, как правило, имеет форму подставки или подкладки круглой или прямоугольной формы. Может быть гибким как коврик мыши или встроено в мебель или другое устройство (например, корпус компьютера).
Зарядное устройство – даже беспроводное – должно быть подключен к сети питания.
Наше преимущество по сравнению с проводной зарядкой заключается в том, что в случае беспроводной зарядки достаточно просто положить смартфон на зарядное устройство, чтобы начать процесс. Зарядка завершается, когда мы забираем смартфон. Аналогичное удобство мы получим в случае зарядки умных часов и других небольших аксессуаров.
Старые зарядные устройства и смартфоны требовали аккуратного размещения друг относительно друга во время зарядки. Сегодня это не критично, зарядные устройства имеют несколько катушек, смещенных относительно друг друга для большей эффективности, но вам все равно нужно правильно расположить смартфон для запуска процесса зарядки – мы услышим звуковой сигнал. Зарядка обозначается соответствующим значком в поле системных уведомлений, а на зарядном устройстве загорается светодиодный индикатор.
В продаже есть также зарядное устройство с большим количеством полей зарядки, что позволяет заряжать более одного устройства одновременно.
Беспроводная зарядка не всегда будет медленнее, чем проводной.
Сам процесс зарядки, как правило, медленнее, чем проводная зарядка. Однако, это будет верно для конкретного устройства. Простые модели, поддерживающие проводную зарядку с зарядным устройством максимум 10 Вт, будут заряжаться медленнее, чем смартфон способный получать 20 Вт по беспроводной сети. Например, Samsung Galaxy S9 может быть подключен к зарядному устройству на 15 Вт, а в S10 беспроводная зарядка имеет такую же производительность.
Сами смартфоны могут играть роль зарядного устройства. Huawei P30 Pro или Samsung Galaxy Note 10+ способны заряжать другие совместимые устройства без проводов. Так называемая беспроводная обратная зарядка – это реализация концепции использования смартфона в качестве беспроводного банка питания. Интересная идея, но полезная только в чрезвычайных ситуациях, а не в качестве стандартного применения технологии.
Ограничения беспроводных зарядных устройств
У каждой технологии есть свои недостатки. Когда преимущества перевешивают их, это начинает приносить прибыль. Ведь преимущества полностью затеняют минусы решения, и мы начинаем его использовать. Как это выглядит с беспроводными зарядными устройствами?
Субъективно воспринимаемое ограничение технологии – её относительно слабое распространение. Сами зарядные устройства купить легко и они не очень дорогие, хотя самые лучшие с высокими скоростями зарядки могут стоить несколько тысяч рублей, но вам все равно нужен «правильный смартфон».
Беспроводное зарядное устройство – это три элемента, в проводном их два.
Для пользователя, который минимизирует расходы, использование беспроводной зарядки может оказаться невыгодным.
Смартфон, который очень медленно заряжается без проводов, но очень быстро от сети, сразу же укажет нам, какое решение является более удобным. Скорость зарядки в обоих случаях (проводное/беспроводное) указывается в спецификации каждого из устройств.
Беспроводное зарядное устройство будет работать как стационарное устройство – используется в доме или на работе, или мы найдём его в том месте, куда направляемся. Беспроводное зарядное устройство можно ведь взять с собой в длительное путешествие. В короткой поездки проводная зарядка (также с powerbank) – это лучшее решение.
Беспроводное зарядное устройство лучше всего подходит в качестве стационарного или встроенного.
Беспроводная зарядка требует соответствующей конструкции смартфона. Смартфоны, оснащенные металлической спинкой, которая экранирует электромагнитное поле, не будут поддерживать беспроводной зарядки. Технология совместима пластиковыми и стеклянными элементами корпуса. Слишком толстый чехол также нарушит процесс зарядки, либо уменьшит его производительность.
Преимущества беспроводной зарядки – влияние на аккумулятор
Трудно поверить, что внедрение технологии беспроводной зарядки в смартфоне было продиктовано только желанием производителя добавить ещё один момент в спецификации и возможным повышением цен. Должны быть преимущества, которые могут убедить потенциальных пользователей, а любые проблемы должны быть легко дискредитированы. Мы уже говорили о влиянии на здоровье человека. Это ещё не всё.
Смартфон также имеет своё здоровье, может быть, только с технологической точки зрения, но износ оборудования – это явление, которое имеет место. В этом случае большинство вопросов касаются батареи и срока её службы.
Производители уверяют нас, что электроника, сопровождающая технологию беспроводной зарядки, как и в случае проводной зарядки, гарантирует, что батарея не будет повреждена. Но, во время зарядки смартфон и аккумулятор нагреваются, что может ухудшить его качество и сократить количество доступных циклов зарядки.
Повышение температуры аккумулятора неизбежно зависит от техники зарядки. Источником проблем в случае беспроводной зарядки может быть неправильное выравнивание зарядных катушек зарядного устройства и смартфона. Чем больше неравномерность, тем дольше сохраняется повышенная температура батареи по сравнению с проводной зарядкой. В этом рассуждении есть определенное «но».
Во время проводной зарядки, особенно с помощью быстрого зарядного устройства (а такие всё чаще добавляются в комплекты), смартфон нагревается даже больше, чем при использовании беспроводной зарядки. И, как мы уже упоминали, производители сегодня противодействуют эффектам неточной юстировки смартфона и зарядного устройства. Тем не менее, давайте примем к сведению следующий принцип.
Не используйте смартфон во время зарядки!
Также считается, что потери от нагрева менее значительны, чем последствия интенсивного использования смартфона после начала зарядки. Такое поведение крайне не рекомендуется, потому что батарея нагревается дополнительно. В случае проводной зарядки мы особенно подвержены этой привычке. Во время работы беспроводного зарядного устройства смартфон не должен подвергаться воздействию источников тепла, таких как солнечный свет.
Кроме того, благодаря беспроводной зарядке мы можем выработать привычку заряжать батарею при любой возможности. Тогда легче поддерживать уровень заряда выше 50%, что положительно влияет на срок службы батареи, в отличие от частой разрядки на 85% и более. Это несомненное преимущество, которое может перевесить любую неопределенность в отношении технологий.
Беспроводная зарядка позволяет удобно заряжать аккумулятор.
Ещё одно небольшое преимущество. Проводя беспроводную зарядку, мы реже используем USB-порт на смартфоне. А это значит, что мы меньше подвергаем его износу и возможным повреждениям. Мы также можем представить устройство без разъемов, в котором связь и зарядка происходит только по беспроводной сети.
