Беспроводные зарядные устройства. Стандарт «Qi
Продлить срок службы аккумулятора является одной из самых насущных проблем для всех обладателей смартфонов. На данный момент некоторые наши девайсы могут предложить до недели автономной работы, но большинство смартфонов не могут работать даже хотя бы сутки, и зарядка на ходу все еще остается реальностью и проблемой для всех нас.
Хорошей новостью является то, что возможно, нам больше не нужно будет каждый раз помнить о том, чтобы не забывать зарядное устройство. Эпоха беспроводной зарядки почти уже застала нас.
Что такое беспроводная зарядка?
Наиболее распространенную форму беспроводной зарядки часто называют индуктивной зарядкой. Он использует электромагнитное поле для передачи энергии между двумя объектами — зарядная станция, подключенная к обычной розетке и устройство, имеющий аккумулятор и соответствующее оборудование для беспроводной зарядки.
Когда они вступают в контакт происходит зарядка аккумулятора, а если контакт нарушается то соответственно и зарядка прекращается.
Преимущества очевидны: нет никаких проводов и нет нужды носить собой зарядное устройство и искать розетку. Также это является безопасным: к примеру, электрические зубные щетки используют индуктивную зарядку в течении многих лет, без опасения что вода и электрический ток вступят в контакт.
Теперь это технология перебралась к смартфонам и другим мобильным устройствам, и беспроводная зарядка все больше и больше становиться мейнстримом.
Объектами для установки зарядных станций возможно будут такие места, как Аэропорты, гостиницы, рестораны, кафе и другие. Вместо того чтобы носить собой зарядное устройство и подключать его к розетке или к компьютеру, нужно будет только настроить телефон и положить его на стол и заряд телефона начнет пополняться.
Но прежде, чем это случиться должны быть решены вопросы со стандартами, чтобы у всех устройств и станций не было проблем с совместимостью.
Стандарты беспроводной зарядки
Как и все относительно новые технологии, беспроводная зарядка имеет несколько конкурирующих и несовместимых стандартов. Хотя это не будет такой же захватывающей как битва между BluRay и HD DVD 10 лет назад, результат скорее всего будет тем же: один стандарт победит и только тогда технология внедрится в широкое пользование.
Qi (произносится Ци) является ведущим на данный момент стандартом для потребительского использования и поддерживается McDonalds, но PMA (Power Matters Alliance) предоставляют более широкие возможности для бизнеса, и среди их клиентов числится Starbucks.
Qi
Qi — это стандарт разработанный компанией Wireless Power Consortium, которая была основана в 2008 году и на данный момент обслуживает более двухсот клиентов, таких как Microsoft, Google, HTC, Sony и Samsung.
Qi — это система индуктивной зарядки, которая использует плотно скрученные провода для производства и получения электромагнитного поля. Мощность стандарта Qi равняется 5 Вт — такая же как у зарядного устройства обычного смартфона.
Qi обрел популярность в значительной степени благодаря Google и производителям Андроид устройств.
Также на днях мебельная компания Ikea объявила о новых изделиях: столы, светильники и др. со встроенной Qi зарядкой.
PMA and Rezence
PMA (Power Matters Alliance) основан компаниями Proctor & Gamble и Powermat Technologies в 2012 году. Она насчитывает более 60 клиентов, в том числе Samsung, Sony, Motorola и Microsoft.
Стандарт тоже основан на системе индуктивной зарядки, но в начале 2015 года компания объявила о своих планах слияния со стандартом A4WP, которая использует раздающуюся индуктивную зарядку. Это означает, что на одном зарядном объекте могут быть заряжены сразу несколько устройств. Также в этом есть потенциал зарядки на большом расстоянии.
Будущее
В скором будущем и компания Apple должна будет принять решение в пользу того или другого стандарта, чтобы прикрутить их к смартфонам Iphone, это только вопрос времени. Apple не всегда была заинтересована в стандартах, но она способна склонить чашу весов в одну или другую сторону, если примет решение и сделает свой выбор. Также есть вероятность того, что компания предложит свое собственное решение.
Битва между стандартами все еще продолжается, но на данный момент стандарт Qi наиболее популярен в потребительском рынке и это означает вы с ним будете сталкиваться чаще других.
Что вы обо всем этом думаете? пишите ваши мысли в комментариях.
Наконец-то можно избавиться от проводов раз и навсегда: новое поколение мобильных устройств поддерживает технологию беспроводной зарядки QI. CHIP расскажет, как это работает.
Смартфон Nokia Lumia 920 на устройстве беспроводной зарядки стандарта QI Смартфоны, электронные ридеры, планшеты - многие из нас давно являются обладателями данных устройств. Их аккумуляторы требуют регулярной зарядки, а это дело довольно хлопотное. Во многих случаях оно является проблемой, так как большинство смартфонов разряжается за один день. Поэтому уже давно назрела необходимость в поиске решения, которое учитывает как нашу забывчивость, так и постоянную потребность мобильных устройств в электроэнергии. Идеальным было бы приспособление, при контакте с которым гаджет сразу начинал бы получать заряд. Для этого ассоциация Wireless Power Consortium, объединяющая более 100 IT-компаний, в том числе Sony и Panasonic, разработала единый стандарт беспроводных зарядных устройств. Он получил название QI (произносится как «чи»), что в переводе с китайского означает «поток энергии». Первая версия стандарта появилась в 2010 году, однако внедрение технологии осуществлялось вяло. Лишь в середине 2011 года американский провайдер Verizon начал предлагать смартфоны с поддержкой QI, в том числе и модели Galaxy от Samsung. В 2013-м ситуация изменится, чему поспособствует и появление QI-смартфонов в России: новая топовая модель Lumia 920 от Nokia имеет встроенную поддержку QI, а для Lumia 820 опционально доступна задняя крышка для беспроводной зарядки.
Быстрая подпитка для смартфонов
Согласно стандарту QI, мощность зарядного тока для мобильного устройства должна составлять не более 5 Вт. Стандартом не предусмотрен определенный метод передачи энергии, но в настоящее время реализован индукционный способ зарядки, при этом как передатчик, так и приемник оснащены катушками. В катушке передатчика, на которую подается переменный ток, возникает переменное магнитное поле. Как только катушка приемника попадает под влияние магнитного поля, в ней также возникает переменный ток. Для наиболее эффективной передачи энергии необходимо обеспечить наилучшее взаимодействие катушки-приемника с магнитным полем. При этом от диаметра катушки зависит оптимальное расстояние между передатчиком и приемником. Размер катушки передатчика, предусмотренный стандартом QI, в зависимости от конструктивных особенностей передатчика колеблется в пределах 30–80 мм. Нужное расстояние составляет приблизительно десятую часть от этого значения, то есть оба устройства должны располагаться вплотную друг к другу. При увеличении расстояния эффективность передачи энергии снижается катастрофически - с более чем 70 до нескольких процентов. К тому же для оптимальной передачи необходимо также выбрать удачное положение катушек в пространстве. Согласно стандарту QI, данную задачу станет выполнять магнитный сердечник в центре катушки-передатчика, который будет притягиваться к магниту в приемнике.
Магнитное поле как средство связи
Магнитное поле помимо энергии передает также информацию в виде битов и байтов, генерируемых с помощью фазовой модуляции поля. Связь между передатчиком и приемником устанавливается в тот момент, когда мобильное устройство, например телефон, оказывается на поверхности зарядного. Передатчик каждые 400 мс посылает импульс. Если напряжение при этом не меняется, это означает, что энергия не передается. Падение напряжения свидетельствует о наличии приемного устройства с поддержкой QI. После обнаружения последнего передатчик посылает более мощный импульс, чтобы «разбудить» приемник. Тот, в свою очередь, «договаривается» с передатчиком об условиях зарядки, то есть необходимом количестве электроэнергии, силе и частоте тока. После этого начинается фаза передачи энергии, об эффективности которой приемник сообщает передатчику каждые 32 мс, отправляя ему пакеты данных с информацией об ошибках, которые при необходимости можно исправить. После заряда аккумулятора приемник отправляет пакет «End Power Transfer» и передатчик останавливает работу.
Новая версия стандарта (1.1), появившаяся в апреле 2012 года, предусматривает использование более эффективных зарядных устройств, чем базовый стандарт. Версия 1.1 имеет хорошие шансы на успех, однако не все компании участвуют в развитии и внедрении технологии: Apple абсолютно не поддерживает QI, а Samsung и Qualcomm разрабатывают свой собственный стандарт. В следующем году Intel намерена начать выпуск ультрабуков с поддержкой беспроводных зарядных устройств. Для этого компания будет использовать не индукционный, а резонансный метод, однако пока еще неизвестно, будет ли он совместим с QI или нет.
Даже после того как беспроводное подключение к Интернету стало обыденностью, передача энергии без проводов по-прежнему воспринимается многими, как научная фантастика. Тем не менее, в течение последних нескольких лет в этом направлении велись активные исследования, и сейчас первые коммерческие устройства, позволяющие работать технике без еще одного типа проводов, уже доступны в продаже.
Настоящий бум сектор рынка беспроводных зарядных устройств пережил осенью 2009 г., когда компании одна за другой начали анонсировать устройства индуктивной зарядки. Первые образцы беспроводных зарядников не были сертифицированы, поэтому поддерживали только четко ограниченный набор заряжаемых девайсов.
Ситуация изменилась коренным образом в конце лета 2010 года, когда Wireless Power Consortium , в который вошли крупнейшие компании-производители электроники, утвердил новый стандарт беспроводной передачи электроэнергии Qi 1.0 с уровнем не более 5 Вт
В настоящее время Wireless Power Consortium трудится над следующей версией Qi. Известно, что новая версия позволит передавать больше энергии на расстоянии и заряжать более «серьезную» технику, например нетбуки, ноутбуки, планшеты.
Данным значком (логотипом) маркируются все электронные устройства с поддержкой беспроводной зарядки стандарта «Qi»
Состав и принцип работы индуктивной зарядки
Источник энергии. Основной принцип работы индуктивной зарядки основан на использовании эффекта электромагнитной индукции. Для этого необходимо наличие двух катушек и переменный ток, который будет создавать нестатическое электромагнитное поле. Первая катушка расположена в передатчике и подключена к сети.
Приемник энергии. Приемник также содержит катушку, ток в которой возникает только при изменении электромагнитного поля. Этого можно добиться, перемещая приемник в пространстве или используя переменный ток на передатчике. Если кто-то боится, что его может ударить искра, пробегающая между передатчиком и приемником, то он заблуждается, поскольку передачи заряда по воздуху не происходит — переменное магнитное поле, создаваемое первой катушкой, просто заставляет двигаться электроны в приемном устройстве.
Основной принцип работы индуктивной зарядки весьма прост и основывается на электромагнитной индукции. В отличие от классических зарядных устройств их беспроводные аналоги вместо медного проводника используют дополнительный блок преобразования, аналогичный обычному трансформатору, что приводит к некоторому снижению эффективности.
КПД этого блока, по данным разных производителей, колеблется от 50% до 90%. Wireless Power Consortium называет промежуточную цифру – 70%.
Достоинства новой технологии беспроводного зарядного устройства
Попробуем перечислить все достоинства новой технологии:
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.
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
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
Еще одно устройство Energizer, но на этот раз узкоспециализированное. Предназначено исключительно для зарядки Nintendo Wiimote
Несмотря на то, что стандарт Qi 1.0 не предусматривает возможности передачи энергии, достаточной для подпитки крупных устройств, некоторые производители разработали собственные системы для подзарядки ноутбуков. Более года назад Dell представила 16-дюймовую модель Latitude Z с толщиной корпуса чуть более 1,25 см и массой около 2 кг, которая умеет заряжаться без проводов, находясь на специальной подставке. Стартовая цена лэптопа составляла $3645, а сейчас в зависимости от комплектации находится в районе $2000.
Однако, массового выпуска универсальных индуктивных зарядных устройств, способных заряжать ноутбуки любого производителя, придется подождать еще пару лет.
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.
Нет похожих записей.
Qi - это глобальный международный стандарт беспроводной подзарядки разнообразных устройств. Стандарт разрабатывается Консорциумом беспроводной электромагнитной энергии (Wireless Power Consortium, WPC). В основе названия Qi (читается Ци) лежит произнесение одного из важнейших китайских иероглифов. Ци - фундаментальная основа китайской философии, наиболее точно переводится как жизненно важная энергия. Общеизвестно, что электрическая энергия может передаваться без использования токопроводящих элементов. В основе Qi лежит один из способов беспроводной передачи электроэнергии на расстояние - способ индукционной передачи. Данный способ был известен человечеству еще в XIX веке. Чаще всего его реализацию можно встретить в производстве большинства электрических трансформаторов.
Суть этого способа заключается в следующем: переменный электрический ток, проходящий через первичную обмотку трансформатора, благодаря явлению электродинамической индукции, создает переменное магнитное поле, действующее на вторичную обмотку. Это поле индуцирует во вторичной обмотке электрический ток. При этом, чем ближе расположены первичная и вторичная обмотки, тем выше эффективность передачи электрического тока. По мере удаления одной обмотки от другой, все большая часть магнитного поля расходуется впустую, не передавая энергию. Это свойство и определяет основной недостаток этого метода - небольшое расстояние его действия.
Стандарт Qi прежде всего направлен на бытовое использование беспроводных зарядных устройств, при котором необходимости в большом расстоянии приемника и передатчика электроэнергии нет. Зато есть потребность потребителя освободиться от неудобных зарядных кабелей, контактных подставок и прочих устройств. Рекомендованное расстояние между зарядной платформой и заряжаемым устройством в данном случае не должно превышать 4 см.
Подобные схемы давно получили широкое распространение в конструкциях электрических зубных щеток, индукционных плит и сейчас крайне активно внедряются на рынке мобильных телефонов. Сегодня уже все ведущие производители сотовой техники включили возможность заряжать свои телефоны по стандарту Qi. Для активации процесса подзарядки батареи телефона достаточно просто положить его на специальную компактную зарядную панель, панель в свою очередь должна быть подключена к источнику электроэнергии (к обычной бытовой розетке).
В Qi высокая эффективность беспроводной передачи энергии достигается за счет применения эффекта резонанса. Передатчик и приемник настраиваются на одну частоту. Это осуществляется с помощью включения конденсаторов в плоскую спираль или однослойный соленоид, представляющий собой передающую катушку, расположенную в зарядной площадке. При этом КПД передачи составляет 80%. Для сравнения КПД при зарядке телефона традиционным проводным способом составляет от 75% до 95%, а эффективности в 100% добиться просто невозможно!
В сотовых телефонах, поддерживающие технологию Qi, приемная катушка - ресивер выполняется в виде очень тонкой медной спирали, крепящейся к задней крышке телефона с внутренней стороны. Толщина такого ресивера ничтожно мала и установка не вызывает больших затруднений, поэтому возможно его размещения под штатную крышку без дополнительных вложений средств. Как альтернатива этому варианту возможна замена штатной крышки телефона на новую с уже встроенным ресивером.
Зарядные устройства и гаджеты, сертифицированные WPC по стандарту Qi, не используют ионизирующих частот, вследствие чего не могут оказывать вредного физиологического воздействия на человека или животных. Также большинство современных зарядных устройств и смартфонов имеют механизмы встроенной защиты, основанной на термоконтроле. Еще они способны обнаруживать наличие посторонних предметов в поле их действия, что также обеспечивает дополнительную безопасность использования.
Если мобильный телефон и зарядное устройство поддерживают стандарт QI, они распознают друг друга, как только соприкоснутся. После обмена необходимой информацией начинается процесс передачи энергии: катушка передатчика генерирует магнитное поле, по которому энергия индуктивным способом передается приемнику.
1. Передатчик «зарядное устройство» в начале определяет наличие устройства с поддержкой QI, которое необходимо напитать энергией. Затем оно генерирует переменный ток в трансформаторе. В катушке возникает магнитное поле, посредством которого индуктивным способом энергия передается заряжаемому устройству.
2. Связь Контроллеры обоих устройств «договариваются» об условиях передачи энергии (Power Transfer Contract), обеспечивая тем самым бесперебойную и эффективную зарядку устройства. Обмен данными осуществляется посредством фазовой модуляции магнитного поля.
3. Приемник Для сохранения в аккумуляторе переменного тока, генерируемого посредством индукции, приемнику необходимо преобразовать его в постоянный ток и изменить соответствующим образом напряжение. В завершение контроллер приемника сигнализирует о том, что аккумулятор полностью заряжен, и зарядное устройство останавливает процесс.
Еще одной важной особенностью стандарта Qi, о которой, несомненно, стоит упомянуть является наличие интерфейса обмена данными между зарядным устройством и смартфоном. Обмен происходит на скорости 2 кбит/сек и позволяет передавать и принимать информацию об остаточном уровне заряда аккумуляторной батареи, тестировать ее и по завершению зарядки отключать передающее устройство, не расходуя излишнюю электроэнергию и не нанося вреда батареи ее излишним перезарядом.
Сегодня развитие Qi можно сравнить разве что с Wi-Fi - общим глобальным стандартом беспроводной передачи данных. Сейчас, практически где бы вы ни были, вы можете выйти в Интернет через точку доступа Wi-Fi. Все мобильные устройства - смартфоны, планшеты, ноутбуки оснащаются модулями Wi-Fi. И уже ни для кого не секрет, что именно беспроводные технологии являются нашим, уже практически наступившим, будущим.
Следующим шагом, призванным облегчить нашу жизнь, становится массовое использование беспроводных универсальных зарядных устройств. Для решения этой задачи сообществом Wireless Power Consortium разработан международный стандарт Qi.
Wireless Power Consortium объединяет не сегодняшний день более 140 организаций-разработчиков оборудования и устройств. Идея Qi проста: любое устройство с логотипом Qi может заряжаться от любого зарядного устройства с этим же логотипом. Нет больше необходимости в уникальных проводных зарядках под конкретные устройства, нет проблем с кабелями и нет проблем с адаптерами в путешествиях. Qi - международный стандарт, значит ваше устройство может заряжаться без подключения проводной зарядки, по воздуху, где бы вы ни были. Вам останется просто найти ближайшее место, оборудованное зарядными поверхностями. Таких зарядных станций становится все больше по всему миру. Скоро везде, где есть Wi-Fi будет и Qi! Вы сможете заряжаться в офисах, гостиницах, аэропортах, кафешках и ресторанах. В ближайшем будущем одним из основных критериев выбора покупателем нового гаджета станет наличие на нем логотипа Qi. Уже сейчас такие монстры рынка как Samsung, Apple, Sony, Ericsson, LG, HTC и Motorola используют в своих устройствах технологию Qi. При этом устройство уже может содержать в себе ресивер для беспроводной зарядки (Qi-solution), либо может им доукомплектовываться (Qi-ready).
Число смартфонов c Qi, уже вышедших на рынок, составляет более 100 различных моделей, а количество их продаж уже превысило 8 500 000 штук. Наиболее популярными среди них являются флагманские модели Galaxy от Samsung, телефоны iPhone от Apple, передовая линейка Lumia от Nokia.
Даже Toyota в своей последней модели автомобиля Avalon Limited установила встроенную зарядную панель Qi. Рядом с водителем на центральной консоли размещается специальная панель, положив на которую телефон начнется его зарядка. Благодаря усилиям Wireless Power Consortium экосистема беспроводных зарядных устройств также очень быстро развивается. Многие сетевые лидеры, такие как Virgin Atlantic и The Coffee Bean & Tea Leaf заключили договора на оснащение столов для посетителей своих кафе Qi-поверхностями для зарядки гаджетов. В скором будущем число мест, где можно будет зарядить свое персональное устройство без проводов многократно возрастет. А заряжать свой смартфон дома или в автомобиле без проводов вы можете уже сейчас, вам нужно лишь приобрести у нас сертифицированную Qi зарядную панель.
Перспективы развития системы беспроводной зарядки устройств Qi зависят от скорость распространения этого стандарта в мире и о поддержке его лидерами рынка. По сути его распространение уже становится повсеместным. Все лидеры мировой индустрии и промышленности уже включили его в свои устройства. Также стоит отметить отсутствие конкуренции на этом рынке. Наличие одного общего для всех стандарта всех устраивает. Тем более, что по сути все прочие интерфейсы уже удалось сделать беспроводными. А если к устройству ничего не нужно подключать, то его можно делать полностью или частично герметичным. С таким смартфоном можно будет хоть под водой общаться. И то, что сегодня воспринимается с юмором уже завтра станет общедоступной повседневной реальностью.
Qi - это китайское слово для «потока энергии» (по-английски произносится как «чи») и универсальный стандарт для от аккумуляторных батарей, таких как плееры, сотовые телефоны и фотоаппараты.
Передача мощности происходит за счет При этом приемник получает энергию не через традиционный кабель, а бесконтактным способом, благодаря использованию электромагнитных полей. Принцип очень прост: передатчик Qi, являющийся базовой станцией, направляет необходимую энергию на приемник.
Описание технологии
Стандарт беспроводной зарядки Qi основан на магнитной индукции между плоскими катушками передающего и принимающего аппарата. Первичная и вторичная обмотки образуют две части бессердечникового Схема зарядного устройства экранирована на нижней поверхности первичной и верхней - вторичной катушки. Это, а также близкое расположение гарантируют приемлемую эффективность передачи энергии. Кроме того, это минимизирует воздействие магнитного поля на пользователей.
Как правило, базовая станция имеет плоскую поверхность, на которой можно разместить одно или несколько мобильных устройств. Это гарантирует, что вертикальное расстояние между первичной и вторичной обмоткой достаточно маленькое. Кроме того, существует два способа выравнивания обмоток по горизонтали.
В первом случае пользователь самостоятельно устанавливает вторичную обмотку напротив первичной на поверхности интерфейса с помощью подсказок мобильного устройства.
Второй способ, называемый свободным позиционированием, не требует активного участия человека. В одной из реализаций для этого создается несколько первичных обмоток. Другой вариант использует механические средства для перемещения первичной катушки под вторичную.
Элементы конструкции
Передатчик мощности состоит из двух основных функциональных блоков, а именно - блока преобразования мощности и блока связи и управления. Элементом первого, генерирующим магнитное поле, является первичная катушка. Второй изменяет передаваемую мощность до уровня, запрашиваемого приемником. Кроме того, базовая станция может содержать больше одного передатчика для обслуживания нескольких мобильных устройств, так как одна первичная обмотка в одно и то же время взаимодействует только с одной вторичной. И, наконец, системный блок предоставляет электроэнергию и контролирует работу нескольких передатчиков.
В гаджете находится блок приема энергии, представляющий собой вторичную обмотку, и блок связи и управления. Последний регулирует передаваемую мощность до уровня, приемлемого для подсистемы, подключенной к выходу питания приемника. Примером такой подсистемы может служить аккумуляторная батарея.
Этапы коммуникации
После активации блока связи и управления передатчика он посылает сигнал приемнику, чтобы получить ответ, подтверждающий присутствие Q-совместимого устройства.
Получив запрос, приемник переходит в фазу выбора. Если предлагаемое напряжение достаточно велико, то начинается этап пингования.
При получении ответа от передатчика мобильное устройство отправляет пакет силы сигнала и переходит в фазу идентификации и конфигурации либо отправляет пакет завершения передачи энергии и остается в фазе пингования.
Затем посылается идентификационный пакет и пакеты управления. Приемник переходит в фазу зарядки. При этом он контролирует передачу энергии путем передачи управляющих пакетов базовой станции, которые содержат информацию о корректировке тока первичной обмотки, о полученной энергии, о статусе зарядки, о завершении передачи.
Что такое точка беспроводной зарядки?
Qi-зарядка универсальная потому, что обеспечивает совместимость мобильных телефонов и различных производителей. Единственное условие состоит в том, что обе части - передатчик и приемник - должны соответствовать стандарту Qi.
Таким образом, любое беспроводное зарядное устройство Qi подойдет к любому мобильному приемнику Qi, независимо от марки и модели. Множество сотовых телефонов разных производителей, включая Samsung, Nokia, LG, Sony, HTC и Motorola, уже соответствуют стандарту Qi и, следовательно, могут быть подключены к какой угодно зарядной станции, отвечающей его требованиям. Количество совместимых гаджетов продолжает расти, поскольку технология беспроводной передачи энергии поддерживается все большим числом компаний. Благодаря этому можно заряжать электронику, работающую от аккумуляторных батарей, с помощью единственного источника питания.
Как это работает?
Мобильное зарядное устройство не является новейшим изобретением. В электрических зубных щетках индуктивное питание применялось на протяжении многих лет. В процессе используется резонансная индуктивная связь передатчика базовой станции и приемника мобильного телефона. Первичная катушка постоянно посылает тестовый сигнал отправителю для проверки изменения емкости или резонанса, указывающего на присутствие совместимого телефона. Передатчик модулирует заряд и проверяет, поддерживается ли стандарт беспроводной зарядки Qi.
После того как совместимость и потребность в энергии учтены, начинается процесс индукционной передачи энергии. При этом контакт между приемником и передатчиком сохраняется. Как только аккумулятор полностью зарядится, они перейдут в режим ожидания. Зарядка универсальная активируется и передает энергию только в том случае, если подключаемый гаджет находится на ней.
Катушки, передающие и получающие энергию, специально экранированы для того, чтобы снизить электромагнитное излучение.
Основные черты технологии
- Метод бесконтактной передачи мощности от базовой станции к мобильному устройству, которое основано на магнитной индукции ближнего поля, возникающей между катушками.
- Передача около 5 Вт мощности с использованием соответствующей вторичной катушки (имеющей типичный внешний размер около 40 мм).
- Работа на частотах от 100 до 205 кГц.
- Поддержка двух методов размещения на поверхности базовой станции:
- направляемое позиционирование, когда пользователю помогают правильно позиционировать мобильное устройство в месте, обеспечивающем питание через одну или несколько фиксированных точек;
- произвольное размещение на поверхности зарядной станции.
- Простой который позволяет телефону или планшету руководить процессом.
- Значительная гибкость конструкции для интеграции системы в мобильное устройство.
- Низкий уровень потребления энергии в режиме ожидания (в зависимости от реализации).
Одно за всех
Насколько удобно было бы иметь одно Qi-зарядное устройство для всех телефонов, плееров, фотоаппаратов без множества путающихся кабелей?
Пока бесчисленное количество новых смартфонов охватывает мир, продолжительность работы аккумуляторной батареи становится все короче. А каждый производитель и даже каждый гаджет располагают собственным зарядным устройством. И с каждой покупкой их число увеличивается. В конечном итоге пользователь теряется в куче разнообразнейших адаптеров питания. Благодаря Q-технологии они становятся ненужными, а спутанные клубки кабелей исчезают, и это далеко не все преимущества данной технологии.
Подобно тому, как Wi-Fi стал мировым стандартом для беспроводных интернет-соединений, а Bluetooth избавил от необходимости держать телефон в руке, так и Qi становится мировым стандартом индуктивной зарядки гаджетов на аккумуляторах.
Вредно ли электромагнитное излучение?
Мнения экспертов разделились. С одной стороны, многие ученые подтверждают, что небольшое количество электромагнитного излучения беспроводной зарядки вреда не приносит. Другие говорят о большой опасности, которой подвергается организм человека.
Так сколько электромагнитной энергии излучается системой Qi? Очень мало. Принцип Qi применялся в электрических зубных щетках многие годы, не оказывая влияния на здоровье людей. Схема зарядного устройства такова, что из-за небольшой зоны его действия электромагнитное излучение крайне ограничено. Оно существует только в непосредственной близости от беспроводной передающей станции и только тогда, когда гаджет находится на ней. Электромагнитное излучение снижается еще больше за счет дополнительного экранирования в передающей и принимающей катушках.
Консорциум беспроводного питания
Wireless Power Consortium (WPC) был основан 17 декабря 2008 г. Тогда же была утверждена единая программа развития данной технологии.
Стандарт беспроводной зарядки Qi обеспечивает ее универсальность для всех Qi-совместимых электронных гаджетов. Это означает, что каждое устройство, совместимое с ним, можно заряжать на любой Qi-совместимой станции. В WPS входит 250 членов, включая лидеров рынка Samsung, Nokia, LG, Panasonic, HTC, Sony, Microsoft и Motorola, что делает его крупнейшим объединением производителей, поддерживающих беспроводные типы зарядных устройств.
По словам председателя WPC Менно Трефферса, в связи с увеличением числа продуктов, использующих Qi, важно быть уверенным в том, что каждое мобильное зарядное устройство корректно работает со всеми поддерживаемыми Qi-гаджетами. Этому способствует постоянно обновляемая база данных, созданная Testronic, которая позволяет легко определить, будет ли новый продукт совместим с ранее сертифицированной продукцией. Стандарт беспроводной зарядки Qi стал одной из наиболее важных технических разработок для пользователей телефонов и планшетов, которые сейчас ежедневно применяются в работе и быту.