Многим любителям электроники интересно, как работает беспроводная зарядка. Некоторые считают ее прекрасной альтернативой старым проводным зарядным устройствам, которые рвутся, теряются и просто выходят из строя из-за возраста. Беспроводное же устройство имеет намного меньше шансов быть утерянным. К тому же у него нет проводов. А это значит, что у человека нет возможности взяться за провод, с которого слезла изоляция, голыми руками и получить заряд тока, пусть даже небольшой.
Содержание:
- Индукция – наш лучший друг
- Виды беспроводной связи
- От чего зависит качество передачи заряда
- Насколько эффективна беспроводная зарядка
- Недостатки беспроводных устройств
Кроме того, это значит, что у него не будут ломаться какие-то части. Все это давно надоело многим пользователям, поэтому они стали искать альтернативу для телефона, планшета или другого устройства. Но многим все-таки не дает покоя вопрос относительно того, как работает беспроводное устройство зарядки. Сейчас такие люди получат ответ.
Индукция – наш лучший друг
С самого начала следует вспомнить из школьного курса физики, что такое электромагнитная индукция. Если сказать рабоче-крестьянским языком, то электромагнитная индукция – это когда в контуре изменяется магнитный поток и возникает электрический ток.
Отсюда и название «электромагнитная». Открыл это явление Фарадей в 1831 году и с того времени его стали активно использовать в разных отраслях науки. Обычно берется какой-то замкнутый контур, изменяется магнитный поток и появляется ток.
Собственно, на основании этого явления ученые научились передавать не просто ток, а энергию. Берется две катушки, одна из которых принимает энергию, а другая – излучает ее, то есть передает. Ток в первой катушке создает магнитное поле, которое принимается второй катушкой.
Таким вот образом и передается энергия. Понятно, что чем дальше друг от друга будет находиться катушки, тем слабее будет проходить передача энергии.
На рисунке №1 все это показано наглядно. Там мы видим две катушки, на одной из которых есть магнит. Он и создает магнитное поле, а вторая катушка просто входит в зону его действия. С помощью экранов создается замкнутый контур, и энергия не выходит за его пределы.
На рисунке №1 мы также можем видеть переменную z, которая означает расстояние между двумя катушками. Он используется в дальнейших расчетах, частности, для расчета индуктивности. z, главным образом, влияет на так называемый коэффициент связи катушек. Но нам это знать вовсе не обязательно. Простому пользователю достаточно знать, как работает его беспроводная зарядка.
Виды беспроводной связи
С того времени, как каждый радиолюбитель смог спокойно овладеть технологией беспроводной передачи тока и энергии, разновидностей беспроводной связи стало очень много. Каждый добавлял в нее что-то новое, модифицировал и изменял до неузнаваемости.
Впоследствии Consumer Electronics Association предложили разделить все эти виды в зависимости от одного единственного критерия – величины того самого коэффициента связи. Так если этот коэффициент равен нулю, то это несвязанная система, если меньше 0,1, то она слабосвязанная и, наконец, если он близок к единице, это сильносвязанная система. В принципе, все очень просто.
Многие компании подошли к модификации беспроводной связи профессионально и создали свои собственные технологии. Две их них на сегодняшний день и используются для изготовления беспроводных зарядных устройств для телефона:
- Magnetic Induction. Здесь используются сильносвязанные катушки. Интересно, что на этой технологии основано много других, каждая из которых очень известна. Качество передачи зависит от множества характеристик, которые регулируются спецификациями WPC и PMA.
- Magnetic Resonant. Это магнито-резонансная технология, в которой применяются слабосвязанные котушки. На ее основании была создана спецификация A4WP.
В обеих технологиях используются резонансные контуры и магнитное поле. Каждая компания самостоятельно выбирает, какую технологию она будет использовать для того, чтобы создавать беспроводные устройства зарядки телефонов и другой техники.
От чего зависит качество передачи заряда
Как говорилось выше, качество связи определяется спецификациями. Они уникальные для каждой технологии. Но все из них опираются на одни и те же критерии и величины, которые и влияют на качество. Если конкретно, речь идет о следующих величинах:
- магнитная проницаемость экранов – от нее зависит плотность потока;
- расстояние между катушками;
- резонансная частота;
- размеры катушек;
- сопротивление обмоток.
Также на качество связи влияет то, есть ли в создаваемом контуре скин-эффект, паразитные связи, взаимная ориентация катушек. Но основными критериями, которые влияют на выбор катушек непосредственно при покупке, является толщина и цена экранов, как бы просто это ни звучало.
Насколько эффективна беспроводная зарядка
Для технических специалистов, которые занимаются вопросами беспроводных зарядных устройств, самым главным критерием качества является коэффициент полезного действия или просто КПД. В проводных устройствах КПД может составлять 97%, но создателям беспроводных такие цифры пока что даже не снились.
В некоторых таких устройствах КПД 50% уже считается огромным показателем. В любом случае, чем больше расстояние между катушками, неправильное (исходя их спецификации) значение резонансной частоты, сопротивления обмоток и магнитной проницаемости, тем меньше будет КПД.
Основная характеристика, которая влияет на КПД – цена элементов контура. Как бы то ни было, а передачу энергии с заданным уровнем мощности можно достичь в любом случае. Вопрос только в том, какой будет стоимость тех средств, с помощью которых она будет достигнута.
Поэтому подавляющее большинство современных производителей стараются использовать недорогие элементы для достижения заданного уровня мощности передачи. Таким образом они повышают КПД.
Недостатки беспроводных устройств
Специалисты выделяют следующие недостатки:
- Короткий радиус действия. Часто при отдалении приемной катушки от катушки-излучателя буквально на несколько сантиметров, процесс зарядки прекращается.
- Эффективность беспроводных устройств очень далека от эффективности проводных устройств, о чем уже говорилось выше.
- Большие размеры устройств беспроводной зарядки.
Все же за беспроводными сетями будущее!
Более подробно о явлении электромагнитной индукции можно узнать из видео ниже. Это поможет понять, как работают беспроводные устройства зарядки.
