Беспроводные зарядки

Как работает беспроводная зарядка

Принцип работы такой схемы беспроводной зарядки достаточно прост. Роль зарядного устройства играет передающий контур, само устройство состоит из двух контуров — передатчика и приемника.

Приемный контур (плоская катушка) находится в самом телефоне, передатчик сделан в виде небольшой подставки, внутрь которого запрятана передающая катушка.

Cхема беспроводной зарядки

Электричество передается из одного контура в другой методом индукции, возникший во втором контуре ток сначала выпрямляется и подается на аккумулятор. В качестве выпрямителя можно использовать буквально любой маломощный диод шоттки.

Сборку беспроводной зарядки своими руками начнем с передатчика.

Передатчик

Схема передатчика проста и понятна. Обычная схема блокинг-генератора на одном транзисторе. Оправа для намотки передающей катушки — на ваше усмотрение. Желательно взять оправу с диаметром 7-10 см. На оправу мотаем 40 витков медной проволоки с диаметром 0,5мм. Обмотка имеет отвод от середины. Сначала аккуратно мотаем 20 витков, затем провод скручиваем, делаем отвод и в том же направлении мотаем остальные 20 витков. С катушкой все понятно? Пошли дальше.

Транзистор  абсолютно любой, я пробовал и полевые и биполярные, с полевыми чуть быстрее заряжается. Можно использовать полевые ключи серии IRFZ44/48, IRL3705, IRF3205 (указываю только те, которые использовал сам), но можно ставить буквально любые. Из биполярных можно использовать отечественные: КТ819, 805, 817, 815, 829. Выбор не критичен. Можно также использовать и транзисторы прямой проводимости, но в этом случае придется поменять полярность питания.

Номинал базового резистора не критичен (22 Ом-830 Ом).

Приемник

Приемный контур — мотал целых полчаса. Катушка плоская, состоит из 25 витков провода 0,3-0,4мм. Контур удобно мотать на небольшом куске пластмассы, витки постепенно нужно укрепить при помощи суперклея, работа достаточно грязная и долгая. После намотки отделяем контур от пластмассового стенда, на который он был намотан. Это удобно делать при помощи монтажного ножа или лезвием.

Далее контур был подключен к аккумулятору через диод SS14, последний является высокочастотным кремниевым диодом в СМД исполнении.

В моем случае, не работал разъем зарядки на телефоне, поэтому зарядку подключил напрямую к аккумулятору. Такое решение неудобно тем, что датчик не будет показывать, что телефон заряжается. С телефоном все завершено, теперь нужно поставить заднюю крышку.

Время зарядки напрямую зависит от мощности источника питания, в моем случае было использовано заводское зарядное устройство подопытного телефона. Устройство обеспечивает выходное напряжение в 5Вольт, при токе в 350мА.

Такая беспроводная зарядка для телефона работает безотказно, при таком раскладе компонентов мобильник полностью заряжается за 7 часов, долго, но зато заряжается. Ускорить время зарядки можно только умощнением схемы — использовать более мощный блок питания и намотать контура более толстым проводом.

Что такое беспроводная зарядка?

В большинстве современных беспроводных систем зарядки используется метод, называемый индукционной передачи мощности. В основном, это использует электрические катушки в одном устройстве для генерации тока внутри другого устройства.

Хотя эта технология может показаться инновацией в эпоху информации но ее истоки лежат в индустриальную эпоху. В 1894 году пара французских ученых разработала индукционную систему питания для электромобиля. Однако с популярностью двигателей внутреннего сгорания эта технология была быстро забыта.

Начиная с 1970-х годов, она начала привлекать к себе больше внимания. Различные ученые предложили новое, инновационное использование для передачи энергии индукции. Например, было несколько попыток использования транспортных средств с индукционным приводом, но они отошли на второй план, не оказав реального влияния на рынок.

Затем, в начале 90-х годов, зарядное устройство с индуктивным питанием, наконец, совершило прорыв. Но это не было использовано для телефонов. Это использовалось для электрических зубных щеток Oral-B. С тех пор несколько компаний стали партнерами в разработке единого стандарта и в 2008 году был основан Wireless Power Consortium (WPC). В 2010 году они определили стандарт Qi, который используется для большинства зарядных устройств для мобильных телефонов.

В течение следующих нескольких лет телефонные компании начали поддерживать этот стандарт. Первой была Nokia с выпуском Nokia 920 в 2012 году. Samsung последовал за ней в 2014 году, а Apple наконец-то вышла на рынок в 2016 году. Поскольку все крупные производители теперь используют стандарт Qi, на этом мы сосредоточимся.

Как выглядит и ее устройство

Выглядеть БЗУ может по-разному. Чаще всего она представляет собой небольшое плоское устройство, на которое нужно горизонтально класть гаджет. Обычно она имеет форму прямоугольника или круга. Также существуют модели в виде подставки. Такое решение позволяет использовать гаджет даже во время зарядки, не наклоняясь к нему под неестественным углом.

Беспроводная зарядка устроена довольно просто. Она включает всего три основных компонента: ресивер, трансмиттер и электронную схему. Первые два представляют собой специальные катушки, через которые проходит ток. Причем одна из них установлена в гаджете, аккумулятор которого требуется зарядить.

Что такое двусторонняя беспроводная зарядка?

Двусторонняя беспроводная зарядка, иногда называемая двусторонней зарядкой, позволяет одному устройству заряжать второе устройство. Он работает аналогично сквозной зарядке для банка питания.

Если это звучит немного расплывчато, давайте разберемся с примером. Предположим, у вас есть только одно беспроводное зарядное устройство, но вам нужно зарядить смартфон, а также набор беспроводных наушников. Вы можете положить свой телефон в зарядное устройство и установить наушники в верхней части телефона, и оба будут заряжаться.

Последние телефоны Samsung поддерживают эту функцию в течение нескольких месяцев с помощью функции «Wireless PowerShare». IPhone следующего поколения также будет поддерживать двустороннюю беспроводную зарядку.

Быстрая беспроводная зарядка

Почему-то принято называть быстрой беспроводной зарядкой устройства с мощностью выше 5W. Я с этим не согласен, так как уже начинают продавать устройства на 15W, а прототипы выдают уже 20W — 60W (но об этом потом). Поэтому чисто маркетинговая добавка «быстрая» совсем потеряет свой смысл и какие-либо критерии. Я бы называл их просто по максимально выдаваемой мощности (напр. беспроводная зарядка 10W).Нужно понимать, что есть несколько типов зарядки. Разные модели телефонов поддерживают разные стандарты.Зарядку 5W поддерживают все телефоны со встроенным модулем зарядки. Также такую мощность можно получить используя приемник беспроводной зарядки (с этой пластиной телефон без беспроводной зарядки можно заряжать на ней).Зарядку 7,5W сейчас поддерживают модели iPhone (все новее 8 модели).Зарядку 10W поддерживают флагманы Samsung (от S7 и от Note 5), Huawei Mate 20 Pro.Если зарядка выдает только 10W, то 7,5W для iPhone она может невыдавать. И наоборот. В случаях неправильного подбора беспроводной зарядки и модели телефона зарядка будет идти с мощностью 5W.

Как появилась беспроводная зарядка

У людей появился важнейший беспроводной гаджет под названием смартфон, который стал и средством общения, и фотоаппаратом, и даже переносным банком. Его все равно периодически приходится заряжать с использованием проводов. Однако, не так давно стали популярны беспроводные зарядки, которые восстанавливают энергию смартфона без подключения к электросети через шнур.

Само понимание возможности создания беспроводной зарядки появилось в далеком 1820 году. Тогда известный физик Андре-Мари Ампер доказал, что электрический ток создает вокруг себя магнитное поле. А уже через год другой ученый Майкл Фарадей открыл закон индукции, по которому сейчас работает большинство беспроводных зарядок.

Тем не менее, впервые передать энергию на расстоянии смог лишь Никола Тесла в 1893 году. Но даже тогда никто не мог подумать, что беспроводной принцип зарядки можно использовать прямо сейчас. Поэтому практическое применение технологии заставило себя ждать почти целый век.

Первое же применение беспроводной передачи энергии для портативной техники произошло в 2009 году. Тогда консорциум Wireless Power Consortium продемонстрировал миру стандарт беспроводного питания малых токов, который получил название Qi. А в 2015 году было и вовсе доказано, что электричество можно передавать по Wi-Fi. Но справедливости ради необходимо отметить, что подобная технология сейчас используется крайне редко.

Наиболее популярные модели беспроводных зарядок

Не каждый имеет возможность самостоятельно создать зарядное устройство. На сегодняшний день это не является проблемой, так как в продаже имеется множество модификаций подобных аксессуаров, выпускаемых под разными брендами.

Обзор характеристик наиболее популярных моделей беспроводных зарядок:

• прибор Samsung PG920 разработан специально для таких моделей смартфонов, как S6 Edge и Galaxy S6. Имеется также совместимость гаджета с прочими устройствами. Он отличается быстрой зарядкой. Батарея может восполнить емкость до 100% в течение 2 часов;
• RAVPower Wireless Charging Pad – это зарядка, являющаяся беспроводной в полном смысле этого слова. Она оснащена мощной батареей на 5 тыс. мА/ч. Такой ресурс достаточен для восполнения емкости аккумулятора нескольких девайсов, имеющих поддержку Qi-стандарта;
• Woodpuck FAST Edition Bamboo Qi Wireless Charging Pad – это модель девайса, которая отличается быстротой заряда аккумулятора. Её корпус выполнен из нескольких материалов, одним из которых является бамбук. Прибор не имеет светодиодов, оповещающих о процессе заряда. Их заменяет звуковой сигнал. Благодаря своей уникальности, изделие стоит не дешево. Его цена колеблется в пределах $40. В этой ценовой категории это лучшая зарядка, поддерживающая Qi-стандарт;

• Wireless Charger PowerPort Qi Wireless Charging Pad от компании Anker – это надежное беспроводное устройство, имеющее стильный дизайн. Оно оснащено температурным датчиком, защищающим механизм от перегревания в процессе зарядки. Еще одним преимуществом модели является предохранение от перезарядки аккумуляторной батареи. В таком случае происходит экономия электроэнергии, а приспособление переключается в «спящий» режим. Стоимость аксессуара равна примерно $17;

• QI Wireless Charger от компании Aukey, выпускающей множество аксессуаров для мобильных устройств, входит в перечень наиболее востребованных беспроводных девайсов. Стоимость этой модели доступна для широкого круга потребителей. Отличительной её чертой стал материал корпуса, защищающий от скольжения;
• Tylt Vu отличается от аналогов возможностью взаимодействия со смартфоном в почти вертикальном положении. Это позволяет пользоваться устройством, не прерывая при этом процесса «подпитки». Аксессуар выполнен в форме подставки, на которой может разместиться не только смартфон, но и планшет. Высокая цена гаджета оправдана его современным дизайном и удобством использования;
• Qi Wireless Charging Station – это еще один прибор от компании Samsung. Он стоит недорого. Цена колеблется в пределах $12. Процесс зарядки с помощью такого аксессуара длится не так быстро, как, например, в предыдущей модели. Однако компания производитель обладает огромным опытом в выпуске различных устройств, поэтому присутствует доверие к качеству представленной модели;
• Nokia DT-903 – модель, отличающаяся своим минимализмом. Она имеет стильную подсветку, а в сочетании со смартфонами линейки Lumia выполняет дополнительные функции. Например, модель DT-903 оснащена датчиком пропущенных звонков и СМС.

Как работает беспроводная зарядка для телефона

Работа станции для подзарядки без проводов заключается в том, что она пропускает ток через магнитную катушку, сделанную из меди. Ток достаточно быстро меняет свое направление из-за того, что он колеблется. В связи с этим создается локальное магнитное поле, часто меняющее полярность. Сила магнитного поля зависит от силы тока: чем сильнее ток, тем сильнее поле.

Внутри устройства, которое принимает заряд, находится такая же катушка. Когда эти два устройства находятся рядом друг с другом, магнитное поле начинает индуцировать электрический ток внутри катушки. Ток через выпрямитель, обеспечивающий требования батареи, передается и начинает работать, заряжая гаджет.

Магнитно-индукционные станции

Такие беспроводные станции передают энергию на расстоянии 1 см, используя ток силой 100-357 кГц. У магнитно-индукционных станций есть одна особенность: не получится зарядить устройство, которое сделано из металла, так как магнитное поле не сможет пройти.

Использование такого устройства возможно только на устройствах, задняя панель которых изготовлена из стекла или пластика, также стоит снимать чехол, чтобы он не мешал процессу.

Магнитно-резонансные станции

Этот стандарт беспроводной станции работает на расстоянии 4-5 см и передает ток с частотой до 6,78 МГц. В данном случае используют две катушки, которые находятся не напротив друг друга. По такому принципу работают гаджеты, имеющие стандарт Rezence или AIrFuel.

• Rezence. Этот тип разрабатывается с 2012 года. Благодаря увеличению расстояния зарядки его считают более удобным, в сравнении с магнитно-индукционными станциями.
• AirFuel. Данное устройство можно спрятать под любую поверхность и работать одновременно с разными устройствами. Однако, оно еще не вышло в массовое производство.

Для чего нужна беспроводная зарядка?

Чтобы предстоящие пара абзацев не были похожи на рассуждения “кэпа”, вместо очередного расхваливанивания преимуществ технологии, я приведу просто пример тех, кому подойдет беспроводная зарядка.

Лучшим вариантом она будет для того, кто целый день сидит на работе и пользуется смартфоном не так часто. Все это время смартфон лежит на площадке и заряжается. Когда понадобится пойти на обед или ответить на звонок, смартфон будет полностью заряжен. 
Именно по этой причине такой способ не подойдет тем, кто постоянно играет на смартфоне. Игры сажают аккумулятор быстро, а зарядка идет долго. Заряжать смартфон в течение часа для того, чтобы поиграть 10 минут, не захочет никто.

Поэтому, определитесь насколько беспроводная зарядка гармонирует с вашими страхами всего неизведанного, и насколько она соответствует вашим потребностям, после чего принимайте решение о покупке. В целом, вещь стоящая. Все, кого я знаю, включая меня, сдались, и теперь заряжают свои смартфоны без провода.

Развитие

Развитием беспроводной зарядки занимаются в мире две большие группы Wireless Power Consortium и AirFuel Alliance (объединение A4WP и PMA), есть еще несколько групп малоизвестных в мире, стремящихся продвигать свои собственные более уникальные технологии.

На сегодня основным стал стандарт, разработанный консорциумом Wireless Power Consortium (WPC). Этот стандарт носит название Qi (на русском произносится как “ци”).

Многие производители смартфонов поддерживают этот стандарт. Так что покупая передатчик Qi нужно что бы и приемник в телефоне так же его поддерживал, а сам передающий модуль может быть и сторонней фирмы.

Стандарт Qi обеспечивает зарядку мощностью до 5 Вт и силой тока 1 или 2 А, при напряжении 5 В. Такие же параметры имеют и проводные зарядки с интерфейсом USB.

Qi так же позволяет приемнику и передатчику обмениваться информацией по своему протоколу. Передатчик запрашивает приемный модуль о поддерживаемых стандартах, уровне зарядки, что позволяет регулировать силу заряда и отключение передающего устройства, если аккумулятор полностью зарядится. Последняя версия Qi имеет КПД около 80% и допускает расстояние между приемником и передатчиком до 45 мм.

На сайте Wireless Power Consortium указано, что сертификацию Qi получили около 1080 устройств.

А вот AirFuel продвигает свой стандарт РМА. Он меньше распространен, но некоторые производители мобильной техники поддерживают и его. А в отдельных устройствах есть поддержка сразу двух стандартов и РМА, и Qi.

Различиями между стандартами Qi и РМА являются частота передачи и протокол соединения.

Вредность и безопасность

Техника беспроводной передачи методом электромагнитной индукции использует ближнее электромагнитное поле на расстояниях около одной шестой длины волны. Энергия ближнего поля сама по себе не является излучающей. Сила электромагнитного поля быстро падает с увеличением расстояния от источника больше 5 см.

Так что существующие беспроводные зарядки для телефонов можно считать безвредными и безопасными для человека.

Достоинства и недостатки

Главные преимущества, которые можно увидеть в конструкции и методе передачи энергии:

1. Отсутствие проводов, подключаемых к мобильнику. Не расшатывается разъем USB на телефоне, никто случайно не зацепит. Хотя сам передатчик подключается к розетке проводом.
2. Возможность использовать несколько передатчиков в здании и переходя из комнаты в комнату не нужно носить с собой зарядку. Можно просто перейдя в другую комнату положить смартфон на передатчик и зарядка продолжится.

К недостаткам можно отнести:

1. Большее время зарядки, чем от штатного блока питания.
2. Большая стоимость самого устройства беспроводной зарядки по сравнению с обычным зарядным.

Беспроводная зарядка для телефона своими руками

Если нужное устройство не поддерживает стандарт беспроводной зарядки, то можно сделать такую зарядку и своими руками.

Самый простой способ сделать беспроводную зарядку – это купить передатчик и для телефона приобрести специальный чехол или насадку, которые имеют приемный модуль. Такой приемник подключается к смартфону через обычный зарядный разъем.

Беспроводные зарядные устройства для мобильных телефонов в видеообзоре:

Как добавить функцию беспроводной зарядки к любому телефону с помощью адаптера

Чтобы использовать полный функционал беспроводных зарядных устройств, к счастью сегодня не обязательно покупать дорогой смартфон с функцией Qi (зарядки без проводов). Наши друзья из Поднебесной изобрели большое множество специальных адаптеров для обычных телефонов, которые можно купить совсем за небольшую плату, например, на AliExpress.

Как правило адаптер представляет из себя плоскую катушку с контроллером которая подключается к разъёму устройства и приклеивается к задней крышке смартфона, затем прячется под чехлом.

Также для большинства моделей смартфонов таких как redmi note 8, Samsung a 50 и других моделей в том числе для айфона есть уже готовые чехлы со встроенной индукционной катушкой.

Что нужно сделать чтобы установить такой адаптер?

Наберите запрос «устройство Qi» на AliExpress и выберите подходящее по разъёму и мощности. Есть разновидности разьемов: Type-С, microUSB, Lightning для iPhone. Мощность 5W и 10W.

Важно! Обратите внимание на разъем microUSB он может быть перевернут на вашем телефоне. Внимательно осмотрите разъем на своем смартфоне и определитесь какой вам подойдет чтобы правильно подвернуть модуль на заднюю крышку. Остальные разъемы подключатся любой стороной.

Остальные разъемы подключатся любой стороной.

Также такие адаптеры продают в магазинах сотовой связи, куда можно прийти установить адаптер и сразу проверить на работоспособность. Подключите к разъёму, подверните под чехол и положите на зарядный адаптер, все автоматически заработает. Если вы хотите чехол, то ищите сразу его на свою модель телефона, как правило все по умолчанию уже настроено и разъем подходит без проблем.

Факторы вредности и опасности

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 самостоятельно делать ремонт микроволновки, 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.

Расчет безопасности

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.

Принцип работы беспроводной зарядки для гаджетов

Практически каждый второй владелец смартфона считает, что беспроводная зарядка способна передавать электроэнергию на любое расстояние. Но это ошибочное мнение.

Чтобы разобраться с принципом работы такого устройства для мобильных телефонов, нужно детальнее изучить имеющуюся информацию. Можно сделать вывод, что зарядка без проводов основывается на магнитно-индукционном способе передачи электричества от одного устройства к другому.

Кроме того, современные ученые и исследователи утверждают, что электроэнергию можно передавать при помощи лазера, звуковых волн, других физических явлений. Но пока что на деле такие инновационные технологии дальше активных разработок не пошли.

Единственное, чем могут похвастаться современные ученые, так это то, что уже упомянутая электромагнитная индукция используется не только в беспроводных зарядках для мобильников, но и в других коммерческих и технологических целях.

Также стоит знать, что любая высокотехнологическая сфера имеет свои строго установленные стандарты (Qi), которые обязательно учитываются при разработке нового или усовершенствовании устаревшего устройства. То есть данные стандарты направлены на сохранение функциональности современных устройств.

Многие производители мобильных телефонов применяют такие (Qi) стандарты для производства гаджетов, рассчитанных на зарядку аккумулятора без применения электропроводов.

В связи с этим обладатель такого мобильного аппарата, находящийся в аэропорту, железнодорожном вокзале или другом многолюдном месте экономически развитой страны, сможет зарядить свой мобильник без проводов и розеток.

Так как в таких местах установлены и успешно функционируют специальные зарядные базы, которые позволяют всем желающим производить беспроводную зарядку своих гаджетов.

Принцип работы беспроводной зарядки для смартфонов основывается на обеспечении электрического контакта между излучающим и получающим агрегатами, которые, в свою очередь, оснащены специальными катушками индукции. В данном случае стоит учитывать, что обычный мобильный телефон старого образца не получится подзарядить от беспроводной зарядной станции, так как он не оснащен индукционной катушкой.

Дистанционная зарядка устройств осуществляется следующим образом:

1. Зарядная станция, подключенная к электрической сети при помощи индукционных катушек начинает создавать магнитное поле.
2. Когда гаджет, поддерживающий (Qi) стандарты, попадает в такое магнитное поле, он начинает динамично потреблять издаваемые зарядкой электромагнитные волны.
3. Дальше встроенная индукционная катушка преобразовывает потребленные электроволны в электрическую энергию, которая и обеспечивает зарядку аккумулятора.

Пользователям беспроводной зарядки необходимо знать правила пользования данного устройства. Главное —выдержать нужное расстояние, которое не должно превышать пяти сантиметров от станции до мобильника. Многие считают, что если телефон водрузить в непосредственной близости с зарядной станцией, то его аккумулятор зарядится быстрее и качественнее.

Однако это мнение ошибочное, так как коэффициент полезного действия такого беспроводного устройства в лучшем случае будет составлять не больше восьмидесяти процентов. Поэтому пользователям, которые желают получить максимум полезных результатов от производимых действий, рекомендуется использовать проводную зарядку, имеющую значительно больший коэффициент.

Кроме того, традиционная стационарная зарядка гораздо быстрее заряжает батарею, чем альтернативное устройство на основе индукционных катушек. Согласно проведенным экспериментам, было установлено, что для полной зарядки одного и того же аккумулятора беспроводной станции понадобится на шестьдесят минут больше времени, чем обычному проводному зарядному устройству.

https://youtube.com/watch?v=klVPcKutTWE

Главная проблема индуктивной зарядки – управление температурой

Поскольку зарядное устройство и смартфон полностью соприкасаются друг с другом, выделяемое станцией тепло передается за счет простой теплопроводности и конвекции.

Смартфон практически всегда находится сверху и при этом нарушает циркуляцию воздуха вокруг зарядного устройства. Это мешает нормальному оттоку тепла.

Решить проблему невозможно из-за малого радиуса действия беспроводной зарядки. Оптимальный эффект достигается при непосредственной близости приемника и передатчика. С удалением катушек друг от друга эффективность передачи энергии снижается в разы.

Идеальное расположение катушек (a), неровное расположение катушек (b).

Добавляет головной боли разработчикам неровное расположение передающей и принимающей катушек. Для компенсации неровно расположенных катушек управляющий блок зарядного устройства начинает увеличивать мощность передатчика, что приводит к еще большему выделению тепла.

Зарядка iPhone при помощи кабеля (a), зарядка на беспроводной станции с ровным расположениям катушек (b), зарядка с неровным расположениям катушек (с).

Вот простой эксперимент, при котором производились непрерывные замеры температуры устройства во время зарядки разными способами.

В первом случае (a) смартфон заряжался через кабель, во втором (b) на беспроводной зарядке с точно выровненными катушками, а в третьем (с) на беспроводной зарядке со смещенными катушками.

Нагрев смартфона во время зарядки при помощи кабеля.

При этом первый смартфон (a) заряжался около 140 минут и его средняя температура не превышала 27 градусов.

Нагрев смартфона во время зарядки на беспроводной станции при ровном расположении катушек.

Второй смартфон (b) во время зарядки нагревался в среднем до 30.5 градусов и такой нагрев длился около 55 минут.

Нагрев смартфона во время зарядки на беспроводной станции при неровном расположении катушек.

Третий смартфон (с) тоже нагревался в среднем до 30.5 градусов, но нагрев начинался гораздо раньше, а общее время, когда гаджет оставался горячим, составило 125 минут.

Чтобы рассмотреть различия во втором и третьем случае были произведены замеры мощности QI-станций. Во втором случае (b) зарядное устройство потребляло стабильно 9.5 Вт около 40 минут, а затем мощность плавно снижалась до 4 Вт, пока смартфон не зарядился полностью.

В третьем случае (с) потребляемая зарядным устройством мощность повышалась до 11 Вт, а общее время работы на пиковой мощности составило около 105 минут.

При этом в обоих случаях наблюдалось падение мощности при нагреве до 32 градусов, что является своеобразной пиковой отметкой для зарядных устройств.