Беспроводные зарядные устройства. Стандарт «Qi»

Были времена когда беспроводная передача данных казалась чем то необычным.  Но мы уже давно пользуемся беспроводной сетью как дома так и в офисах. Но вот появилась и вышла в свет возможность беспроводной зарядки, с помощью которой можно заряжать телефоны, различные гаджеты. Беспроводная зарядка работает по стандарту  Qi —это единственный глобально принятый интерфейс беспроводной зарядки устройств, созданный консорциумом Wireless Power Consortium, состоящим из более чем 100 различных компаний.

Стандарт «Qi» создан для передачи энергии с помощью магнитной индукции, принцип технически очень похож на зарядное устройство используемое в зубных щетках.

Как работает  Стандарт «Qi»

Простыми словами, базовая станция состоит из индукционной катушки, которая создает электромагнитное поле при поступлении переменного тока. В устройстве, которое необходимо заряжать, находится похожая катушка, способная улавливать это поле, конвертируя полученную энергию в постоянный ток, использующийся для зарядки аккумулятора.

Стандарт QI

Если рассматривать процесс более детально, то в беспроводной зарядке передатчик (transmitter) состоит из преобразователя тока (ac-dc power converter), задающих устройств (drivers), передающей катушки (transmit coil), потенциального и токового считывания (voltage and current sensing) и контроллера (controller). Приёмник (receiver) содержит получающую катушку (receive coil), выпрямитель (rectification), регулятор напряжения (voltage conditioning) и контроллер (controller).

 

Интересные детали

Зарядное устройство может состоять из нескольких передающих катушек, активирующихся в зависимости от положения на нём устройства, которое необходимо зарядить.
Стандарт Qi поддерживает протокол передачи данных между зарядными и заряжаемыми устройствами на скорости 2 кбит/с. Сейчас по этому протоколу от заряжаемого устройства передаётся информация о необходимом уровне электроэнергии для полной зарядки, а также сообщения о том, что устройство зарядилось.

Энергоэффективность

Энергоэффективность беспроводных зарядных устройств Qi составляет примерно 80%. Стоит понимать, что энергетической эффективности в 100% добиться просто невозможно, у стандартных проводных зарядных устройств этот показатель составляет от 75% до 95% в лучшем случае.

В настоящее время ведутся работы по следующей версии Qi. Изветсно что в новой версии появитяс возможность передачи большей энергии для устройств, и станет возможно заряжать более мощные устройства такие как планшеты, ноутбуки, нетбуки.

QI LOGO
Данным значком (логотипом) маркируются все электронные устройства с поддержкой беспроводной зарядки стандарта «Qi»

 

 Достоинства новой технологии беспроводного зарядного устройства

Удобство. Владелец телефона просто кладет аппарат на небольшую плоскую панель, не заботясь о подключении проводов и точном позиционировании устройства на передатчике.

Универсальность. Пользователи сертифицированной техники смогут подзаряжать ее на любой модели Qi-совместимой зарядки.

Экономность. Хотя общий КПД индуктивных зарядок и ниже, чем у традиционных, благодаря практически полному отсутствию энергопотребления при простое (0,0001 Вт) они вырываются вперед при длительной эксплуатации.

Практичность. Индуктивное зарядное устройство рассчитано на возможность одновременного «подключения» нескольких аппаратов. В отличие от традиционных зарядных устройств для этого не понадобятся дополнительные розетки.

Ну а с точки зрения эстетики отсутствие лишних проводов всегда было большим плюсом.

Доступные беспроводные зарядные устройства

Передача энергии на расстоянии это действительно новая технология, которая разрабатывалась для ряда инновационных проектов. В последние годы исследованиями беспроводной передачи энергии для использования в обычной технике занимались многие крупные компании. Достаточно назвать хотя бы Intel, Sony, Sanyo, Fujitsu, Energizer. И хотя некоторые инновационные разработки так и не вышли за пределы лабораторий, часть продуктов уже доступна на рынке.

Одной из первых индуктивную зарядку представила компания Powermat. Ее модели поддерживают iPhone, iPod, BlackBerry, а с недавних пор и Android.

powermat
Беспроводное зарядное устройство стандарта Qi — Powermat3

 

 

 

Столь ограниченный перечень обусловлен тем, что изначально ни один телефон не имеет приемника для получения энергии. Он инсталлируется в смартфон позднее вместе с новой батареей и, естественно, специальные версии аккумуляторов доступны только для самых популярных моделей. Обычно батарея с ресивером немного больше предшественницы, но в общем за счет продуманного дизайна в аппарате практически не выделяется.

Компания GEAR4 использует несколько иной подход. Вместо батареи в комплектацию ее зарядным устройством включен специальный корпус для iPhone, который должен быть на телефоне в момент подзарядки. Прорезиненную накладку необязательно снимать после того, как аккумулятор полностью заряжен, поскольку она может выполнять обычные защитные функции.

Самое распространенное сегодня беспроводное зарядное устройство Energizer Qi одним из первых прошло сертификацию в соответствии со стандартом Qi 1.0 и может заряжать одновременно до трех аппаратов. При этом на корпусе передатчика размещен дополнительный USB-порт, что позволяет добавить еще один девайс

 

energizer
Беспроводное зарядное устройство — Energizer Qi

 

Беспроводные системы передачи энергии существуют не только для смартфонов. Еще полтора года назад Energizer приступила к выпуску Wiimote Induction Charging System для беспроводных контроллеров для Nintendo Wii. В отличие от аналогов других производителей в данном случае даже не надо снимать силиконовые накладки с Wiimote. Стоимость перечисленных зарядных устройств в комплекте с батареей обычно колеблется от $50 до $150

energizer-wii
Еще одно устройство Energizer, но на этот раз узкоспециализированное. Предназначено исключительно для зарядки Nintendo Wiimote

 

 Ближайшее будущее беспроводной передачи энергии

Очевидно, что в ближайшее время все усилия исследователей сконцентрируются на решении следующих задач: повышении КПД устройств, увеличении количества передаваемой энергии и расстояния. Также стоит ожидать, что новые модели индуктивных зарядок будут практически универсальны и смогут заряжать мыши, портативные консоли, телефоны, камеры, GPS и другие устройства.

Вероятно, в скором времени все портативные гаджеты и мобильники станут по умолчанию оснащаться Qi-совместимыми ресиверами, чтобы их не пришлось докупать вместе с новой батареей.

Прошедшей осенью Fujitsu объявила о том, что в 2012 г. отправит в массовое производство следующее поколение индуктивных зарядных устройств, которые могут заряжать мобильные устройства в 150 раз быстрее, чем первые опытные образцы. При этом эффективность передачи энергии в таких моделях будет составлять как минимум 85%.

В целом, учитывая, что еще год назад Sony представила рабочий прототип системы, передающей 60 Вт энергии, а WiTriCity заявляла о наличии устройств, способных передавать энергию на расстояние 2 метра, не исключено, что подобные технологии станут привычными уже через несколько лет.

Можно заглянуть в будущее и чуть дальше — уже сейчас Nissan демонстрирует прототип зарядного устройства для электромобилей, способный заряжать небольшие электрокары всего за 3 часа. При этом инженеры утверждают, что эффективность подобной системы такая же или даже выше, чем у обычной проводной подзарядки машин.

Как правильно кормить свиней у себя на ферме?