Беспроводная зарядка принцип работы. Как работает беспроводная зарядка Samsung? Принцип работы

Многие пользователи хотят узнать, что такое беспроводная зарядка для телефона и как просто можно обычный телефон переделать в беспроводной. Основой устройства является индукционный ток. Для того чтобы система работала, требуется индукционная катушка и катушка-приемник в самом сотовом телефоне или другом устройстве. Первая включается в электросеть, вторая при близком нахождении с ней создает определенное поле, в результате воздействия которого и заряжается аккумулятор. В основе такого метода лежат законы физики. Существует несколько стандартов, но работают они по одному и тому же принципу, разница только в частоте Герц, на которой действует устройство.

Особенности работы

Когда приемник попадает в зону действия катушки, специальное устройство улавливает его. Передается сигнал, зарядное устройство включается, то есть поле будет создано не постоянно, а только при двух условиях – катушка питается от сети, приемник находится на близком от нее расстоянии. Сам сигнал может быть подан и мобильным устройством, для этого он воспользуется NFC после того, как бесконтактное зарядное устройство для телефона окажется в радиусе действия.

Беспроводное устройство для смартфона (Трансмиттеры (передатчики)

Радиус создаваемого катушкой магнитного поля обычно небольшой, он составляет всего до 10мм, а напряжение – 5 Ватт, что является стандартным для такого рода устройств. Оно достаточно для заряда, однако не способно причинить вреда окружающим живым существам. При взаимодействии с зарядным устройством активируется катушка приемника, которая направляет полученную энергию в выпрямитель, через который она передается уже непосредственно батарее заряжаемого телефона. Грубо говоря, принцип работы беспроводной зарядки заключается в превращении электрического тока в магнитное поле и наоборот, но уже в другом месте.

Что такое функция беспроводной зарядки?

Современные мобильные телефоны могут иметь уже встроенную катушку, например, к этому семейству относится Nokia Lumia, другие модели получают специальную крышку для подключения беспроводного зарядного устройства. Стоит такая опция около 1500 рублей. Можно найти китайский аналог, стоить он будет значительно дешевле, если покупать Зарядные устройства без проводной системы могут применяться в любом помещении или автомобиле, где производитель предусмотрел такую функции и установил в авто нужную катушку.

Многие производители выпускают специальные аксессуары, например, музыкальные автомобильные или домашние системы могут оснащаться площадкой для заряда мобильных устройств. Также существует автомобильная беспроводная зарядка. Такие адаптеры можно установить в любой автомобиль, а работать они будут от прикуривателя или специальной розетки, если таковая в авто предусмотрена.

Стандарты беспроводных зарядных устройств

Существует несколько стандартов беспроводных зарядных устройств, которые мы сейчас рассмотрим:

• Стандарт Qi: беспроводная зарядка такого типа является наиболее распространенным устройством. Протокол разработала компания WPC, используется этот формат многими известными производителями сотовых телефонов, например, Nokia, Samsung, LG и другими. Частота таких устройств 100-205 кГц, что позволяет достигнуть КПД не менее 75-80%.
• PMA – это второй стандарт, применяемый для беспроводных зарядок.
  разработчиком его является компания Powermat. Устройство будет работать с частотой 277-357 кГц. Зарядка будет проходить быстрее, более популярен такой стандарт на территории Америки.
• Rezence (A4WP) – работа устройств такого плана основывается на взаимном магнитном резонансе. Благодаря такой технологии мощность устройства может достигать до 50 Вт, благодаря этому беспроводная зарядка универсальная, она подходит не только для мобильных телефонов, но и более крупных приборов, к тому же это позволяет располагать гаджет дальше от катушки.

Безопасно ли это?

Многие пользователи беспокоятся о том, не нанесет ли катушка вреда здоровью человека, производители утверждают, что никакого влияния на человеческий организм такой зарядник не оказывает, даже если находиться в непосредственной близости от него. Стоит заметить, что электробытовой щиток работает по такому же принципу, находится в непосредственной близости к обитателям любой квартиры или дома, при этом никакого вреда он не причиняет. Большинство устройств для беспроводной зарядки имеют мощность, не превышающую 5 Ватт, что слишком мало для того, чтобы воздействовать даже на очень чувствительную аппаратуру.

Преимущества и недостатки технологии

Основным достоинством, которым обладают беспроводные зарядные устройства для смартфонов, является отсутствие проводов, кроме этого он является универсальным для любой модели телефона. Такая технология позволяет сохранить в целости гнезда мобильных телефонов, они не будут разбалтываться от частого применения. Не потребуется беспокоиться о покупке проводных зарядных устройств, которые постоянно ломаются.

Применять такое устройство можно везде, где есть розетки, многие современные автомобили уже с завода имеют площадки для зарядки телефонов. В магазине Икея уже продают настольные светильники с встроенным индукционным блоком зарядки. Многие компании, такие, как Samsung и Nokia, уже давно выпускают подобные устройства и адаптированные к ним телефоны с беспроводной зарядкой. Сам зарядник имеет большой срок службы, работает намного дольше обычного. Однако есть и некоторые недостатки, к которым можно отнести следующее:

• КПД не может превышать 80%, часть энергии теряется, поэтому зарядка происходит довольно долго.
• Размер устройства довольно большой.
• Нельзя пользоваться телефоном, пока он заряжается.
• Небольшой нагрев.

Как сделать на смартфоне беспроводную зарядку

Так как технология такой зарядки довольно новая, работать с ней могут лишь те телефоны, которые к ней адаптированы, имеют специальную катушку и выпрямитель. Многие компании снабжают свои новые модели таковыми, но что делать, если телефон у вас не новый, а заряжать его дистанционно хочется? Для этого можно переделать мобильное телефон своими руками, схема беспроводной зарядки сравнительно несложная и потребует всего лишь докупить недорогие китайские модули.

Накладка на телефон для беспроводной зарядки

Популярность такого типа зарядных устройств растет, поэтому большинство известных компаний наладило их выпуск. Каждая модель имеет определенные особенности, удовлетворяет те или иные требования покупателей, хорошо подходит к определенным моделям смартфонов, для которых они рассчитаны. Если брать фирменную зарядку, то ее марка в идеале должна совпадать с маркой вашего смартфона, так вероятность того, что оборудование будет работать правильно, намного выше. Например, продукция Apple часто конфликтует с китайскими поделками и требует подключения к оригиналу. К наиболее популярным производителям можно отнести следующие фирмы:

• Samsung – это одна из наиболее распространенных марок, которая наладила производство беспроводных зарядных устройств достаточно давно, поэтому заняла на рынке прочную позицию. Встретить продукцию данной компании можно практически в любом магазине, где продаются мобильные устройства или аксессуары к ним.
• LG выпускает как мобильные устройства, так и ЗУ к ним, можно купить приемник и прикрепить его на старую модель телефона.
• Nokia выпускает хорошо известную продукцию высокого качества, к линейке Lumia предлагаются беспроводные зарядные устройства, которые подходят к практически всем моделям смартфонов данного семейства. Встретить продукцию можно в любом салоне сотовой связи.
• Apple применяет такой тип зарядных устройств пока только к часам Apple Watch. Само устройство прикреплено к часам, поэтому пользоваться им очень удобно, для телефонов до 2017 года подобного аналога не было, поэтому их владельцы достаточно часто прибегали к самостоятельному переоборудованию устройств. Вышедшие в прошлом году iPhone 8 и iPhone X уже оснащены такой технологией, поэтому в некоторых магазинах можно купить отдельно и сами зарядные приспособления.

Кроме известных марок, выпускается достаточно большое количество китайских зарядчиков, часто они не имеют известного названия, но отвечают мировым стандартам, принятым для этих целей, есть и довольно дешевые варианты.

Цены на любой вкус и цвет, но обратите внимание на параметры устройств

Однако, покупая продукцию, например, на Aliexpress, нужно обращать внимание на рейтинг продавца, кроме этого присматриваться и к самой марке, хорошо, если она хотя бы немного известна или кто-то до вас уже покупал устройство и оставил положительный отзыв. Как правило, российские потребители покупают модели, поддерживающие стандарт беспроводной зарядки Qi , так как он является наиболее популярным на территории нашей страны, и им пользуется большинство производителей смартфонов и иных переносных устройств.

При выборе ЗУ нужно обращать внимание на количество Герц, от которых они работают, а также Ватт. Некоторые модели телефонов, особенно достаточно старые, могут быть чувствительны к электромагнитным полям, из-за чего применение бесконтактного ЗУ не рекомендовано. Телефон может выйти из строя. Например, зарядные устройства Самсунг отличаются высоким качеством, поэтому, как правило, безопасны для любых телефонов, производитель изготавливает их только в соответствии со стандартами качества, использует только фирменные запчасти.

Одной из самых популярных зарядок, произведенных в Корее, является Wireless Charging Pad. Она относится к базовому семейству подобных устройств, которая практически полностью лишена недостатков, которые имелись у более раннего поколения аналогичных зарядок. Удобна эта модель еще и тем, что не требуется каким-то особым образом размещать телефон на ее площадке, его положение не играет никакой роли. Это довольно удобно, не нужно следить, как лежит мобильное устройство, не сдвинулось ли оно.

Такой тип устройства предусмотрен для популярного смартфона Samsung Galaxy S6, она работает в стандарте WPC. К положительным сторонам данной зарядки относится и то, что ее можно применять не только в отношении семейства Galaxy, но и других модельных линеек компании. Отличительной чертой данной разработки является и ее способность быстро заряжать батарею, например, повысить заряд до 50% можно за очень короткое время, быстрее, чем при проводном способе, это актуально, если средство связи вам необходимо срочно, а аккумулятор у него сел. Использовать такое ЗУ можно и в тех случаях, когда гнездо телефона для обычного блока разбито или же вы не хотите, чтобы в помещении находились лишние провода.

Если сравнивать продукцию Самсунг по свойствам с Apple, стоит заметить, что большинство устройств этой компании такой способ зарядки не поддерживают, за исключением нескольких моделей телефонов и одной модели часов. Кроме этого, зарядное устройство от Apple не станет контактировать со смартфонами другой марки.

Вывод : беспроводное зарядное устройство для сотового телефона достаточно удобно в использовании, применяется в автомобилях, однако может иметь и некоторые недостатки, в частности оно не подходит для использования в старых моделях телефонов, и их нужно модернизировать.

Но если все заказать в Китае то вполне можно уложится до 500 руб. А если то получится еще и сэкономить, так установив один раз переложение в браузере можно экономить на покупках до 8% .

Видео: 📦 Зарядка БЕЗ проводов - Устанавливаем модуль беспроводной зарядки в смартфон

Видео: Беспроводная зарядка под любой телефон за 5$.

Видео: Беспроводные зарядки. Какие есть, как проапгрейдить, почему греется и не заряжает

Своих новых смартфонов iPhone 8/8 Plus и iPhone X компания Apple чуть ли не главной фишкой устройств назвала поддержку функции беспроводной зарядки стандарта Qi. Также был представлен коврик для беспроводной зарядки Air Power, который позволяет одновременно заряжать смартфон, Apple Watch и беспроводные наушники AirPods. Беспроводная зарядка потихоньку становится стандартной функцией для флагманов А-бренда и не только.

Но так ли революционно решение Apple? Как же все-таки работает беспроводная зарядка на практике? Об этом и пойдет речь в статье.

Принцип работы беспроводной зарядки

Большинство беспроводных зарядных устройств используют магнитную индукцию и магнитный резонанс. Они предлагают разместить гаджет на специальной поверхности для автоматической зарядки, без необходимости подключения кабеля к устройству.

Разумеется, беспроводная зарядка не является действительно беспроводной. Ваш телефон, смарт-часы, планшет не нужно подключать к зарядке, но само беспроводное зарядное устройство все еще должно быть подключено кабелем к адаптеру питания или порту USB.

Как менялось мнение Apple по поводу беспроводной зарядки

Когда Apple представили iPhone 5 без поддержки беспроводной зарядки, то в это же время в смартфонах на конкурирующих платформах Android и Windows модули были встроены во многих флагманских моделях. Но Фил Шиллер из Apple , что «создание отдельного зарядного устройства, которое вы должны подключить к розетке, на самом деле, для большинства ситуаций, более сложное». То есть в Купертино даже не задумывались о беспроводной зарядке, отметая такую возможность на корню.

Пять лет спустя Apple изменила свое мнение. С iPhone 8, iPhone 8 Plus и iPhone X Apple включает поддержку беспроводной зарядки с использованием открытого стандарта Qi (произносится как «ши», поскольку это китайское слово, которое относится к «жизненной энергии» в живых вещах.).

Беспроводная зарядка стандарта Qi

Беспроводные зарядные устройства в данный момент используют явление магнитной индукции. Проще говоря, они используют магнетизм для передачи энергии. Во-первых, вы помещаете устройство, например смартфон, на беспроводное зарядное устройство. Ток, поступающий от сетевой розетки, проходит через катушку в беспроводном зарядном модуле, создавая магнитное поле. Магнитное поле создает ток в катушке внутри смартфона. Эта магнитная энергия преобразуется в электрическую энергию, которая затем используется для зарядки аккумулятора. Устройства должны иметь соответствующее оборудование для поддержки беспроводной зарядки. То есть устройство без необходимой катушки внутри корпуса не может заряжаться без проводов.

В то время, как радиус работы стандарта Qi первоначально был ограничен малым диапазоном действия магнитного поля, теперь он также поддерживает использование явления магнитного резонанса. Работает аналогично, но заряжаемый гаджет может находиться на расстоянии до 45 мм от поверхности беспроводного зарядного устройства, а не касаться его, как было раньше. Такой способ менее эффективен, чем способ, основанный на магнитной индукции, но есть некоторые преимущества - например, беспроводное зарядное устройство может быть установлено под поверхностью стола, и вы можете разместить гаджет с приемником на столе, чтобы зарядить его. Он также позволяет размещать несколько устройств на одной зарядной площадке и каждое из них будет заряжаться параллельно.

Немного об энергопотреблении системы. Когда зарядка гаджетов не производится, зарядное устройство Qi не потребляет большое количество электроэнергии. Специальный модуль с малым энергопотреблением отслеживает этот момент и отключает подачу тока на катушку, но когда он обнаруживает, что гаджет, требующий зарядки, помещен на площадку зарядного устройства, то увеличивает выходную мощность магнитного поля.

Конкуренты стандарта Qi

Беспроводная зарядка становится все более распространенной и тщательнее стандартизируется. И на этот раз Apple не создала свой собственный беспроводной стандарт. Вместо этого он решил поддержать существующий стандарт Qi, который также поддерживает многие сторонние устройства.

Power Matters Alliance (PMA)

Однако Qi, которым управляет консорциум Wireless Power, самый распространенный на данный момент, но он не одинок. На втором месте - Power Matters Alliance , или стандарт PMA . Он использует магнитную индукцию, как и Qi. Однако эти два стандарта несовместимы. Новые iPhone и другие продукты Apple не могут заряжаться с помощью беспроводного зарядного устройства PMA.

Но некоторые устройства на рынке совместимы с обеими стандартами. Современные смартфоны , такие как Galaxy Note8, Galaxy S8 и Galaxy S7 , фактически, поддерживают как Qi, так и PMA, поэтому могут заряжаться от любых зарядных устройств. Компания Starbucks (мировая сеть кафе) делала ранее ставку именно на PMA, но теперь есть вариант, что она может переосмыслить ситуацию, так как iPhone поддерживает только Qi.

В Apple уверены, что в ближайшее время многие аэропорты, отели и другие общественные места также будут делать ставку на Qi. То есть скорее всего появятся и устройства от других производителей, поддерживающие беспроводную зарядку этого стандарта. Как показывает практика, вероятно так на самом деле и будет.

Alliance for Wireless Power (A4WP)

Есть и третий конкурент у стандарта Qi. Это Alliance for Wireless Power (A4WP) , который использует в своей работе технологию Rezence. Суть принципа работы стандарта - в использовании эффекта магнитного резонанса, который позволит расширить область зарядки для нескольких устройств. Вы можете размещать несколько гаджетов на одном зарядном устройстве, перемещать их и даже заряжать их через объект, например книгу. Для работы технологии Rezence потребуется Bluetooth-соединение с устройством.

AirFuel Alliance

Понимая, что стандарт Qi наиболее популярный на рынке, конкуренты решили объединиться. Так появилось новое образование AirFuel Alliance , которое с 2015 года занимается продвижением своих технологий беспроводной зарядки. В консорциум вошли 195 компаний. Самое интересное, что AirFuel Alliance заручился поддержкой компании Intel, что говорит о том, что там всё всерьез и надолго. Ну что же, конкуренция всегда хороша для пользователей, ведь она является двигателем прогресса.

С какими устройствами можно использовать беспроводную зарядку сегодня?

Уверен, что такой вопрос задают себе многие пользователи. Ведь всем хочется попробовать, как всё-таки работает беспроводная зарядка, и так ли это удобно, как говорят разработчики.

У меня довольно большой опыт использования беспроводной зарядки. Вы удивитесь, но уже почти 5 лет. Моя старая добрая Nokia Lumia 820 поддерживает беспроводную зарядку. Еще в декабре 2012 года при покупке смартфона я получил в комплекте и дополнительный аксессуар, который дает возможность использовать беспроводную зарядку данного смартфона.

Правда, для того, чтобы Nokia Lumia 820 могла заряжаться без проводов, необходимо было купить специальную заднюю крышку. Из личного опыта могу сказать, что использовать беспроводную зарядку очень удобно и практично. Положил смартфон на специальную поверхность, и он начнет получать энергию для зарядки аккумулятора. Стоит заметить, что есть и неприятные стороны в использовании беспроводной зарядки от Nokia. Начнем с того, что при этом корпус смартфона довольно ощутимо греется, а сам процесс зарядки происходит намного медленнее, чем при зарядке через кабель.

К сожалению, история смартфонов от Microsoft, похоже, закончилась. Но у вас все же есть возможность попробовать беспроводную зарядку.

В последние несколько лет производители Android-смартфонов все реже устанавливают беспроводную зарядку в свои устройства. Например, Google не предлагает ее в своем смартфоне Pixel, хотя ранее некоторые аппараты линейки Nexus поддерживали данную функцию. Из А-брендов только Samsung сохранил возможность беспроводной зарядки в своих последних флагманских моделях.

Но в связи с ходом Apple, дающей стандарту Qi вотум доверия, беспроводная зарядка может стать более распространенной и в том числе на устройствах с Android.

Тем не менее, уже сейчас можно купить смартфон, который поддерживает беспроводную зарядку. Это Samsung Galaxy Note8 и Galaxy Note 5, Galaxy S8, S8+, S8 Active, S7, S7 Edge, S7 Active, LG G6 (только версия для США и Канады) и LG V30, Motorola Moto Z, Moto Z Play, Moto Z2 Force, Moto Z2 Play (только с беспроводным модулем для зарядки), ну и конечно же новые iPhone 8, 8 Plus, X (10). Как видите, выбор довольно большой, от разных брендов и на разных платформах.

Даже если ваш смартфон не поддерживает беспроводную зарядку, вы можете добавить поддержку данной функции при помощи специального футляра. Также в некоторых случаях есть возможность воспользоваться беспроводным адаптером зарядки, который крепится на задней панели гаджета и подключается к порту питания.

А теперь самое главное. Для того, чтобы заряжать смартфон с помощью беспроводной зарядки, естественно необходимо прежде всего приобрести зарядное устройство, которое будет поддерживать стандарт Qi. Найти такие устройства можно в различных интернет-магазинах, таких как , Aliexpress, eBay и другие. Купив устройство в магазине, подключите его к розетке, положите на специальную площадку свой смартфон. Теперь он будет заряжаться без проводов, как вы и хотели.

Итоги

Что-то мне подсказывает, что появление в новых iPhone функции беспроводной зарядки даст толчок к развитию этого сегмента IT-индустрии. Очень скоро мы будем наблюдать ситуацию, когда все флагманские смартфоны начнут поддерживать технологию беспроводной зарядки по умолчанию. А дальше дело может дойти и до бюджетных устройств. Так что нас ждет интересное время.

Беспроводное мобильное зарядное устройство - очень удобный современный гаджет

С каждым годом беспроводное мобильное зарядное устройство завоёвывает всё большую популярность. По какому принципу оно работает? Как выбрать подходящую модель? И действительно ли беспроводная зарядка лучше классической?

Принцип работы

Беспроводная зарядка смартфона или другого гаджета осуществляется благодаря переменному магнитному полю, генерируемому специальной станцией. Для подзарядки устройство должно быть оснащено соответствующей индукционной катушкой, которая принимает передаваемую энергию.

Этот стандарт беспроводного питания получил название Qi (на русском произносится как «Ци»). В будущем Консорциум WPC планирует установить станции в общественных местах, а затем сделает их доступными для каждого пользователя. Благодаря этому появляется возможность заряжать устройство на расстоянии, без длительных поисков проводной зарядки.

Совет! Чтобы как можно быстрее зарядить устройство, держите его недалеко от станции. Дело в том, что с увеличением расстояния между ними процесс зарядки будет замедляться.

Недостатки

К сожалению, на данном этапе технология беспроводной зарядки имеет больше недостатков, чем преимуществ. Вот лишь некоторые из этих минусов:

• невысокая эффективность;
• низкая скорость работы;
• сравнительно высокая стоимость;
• скорость зарядки аккумулятора устройства зависит от расстояния между ним и станцией.

Например, коэффициент полезного действия любой проводной зарядки составляет 97 процентов. Однако такие результаты пока что недостижимы для беспроводной технологии. В результате возникает лишний расход электроэнергии, которая затрачивается во время ожидания зарядной станцией подключения устройства. В случае с проводной зарядкой эта проблема решается простым отключением, однако от Qi ожидается гораздо больше.

Кроме того, большинство представителей этой технологии имеют большее (по сравнению с классической зарядкой) время работы. Стоит отметить, что некоторые модели заряжают АКБ даже быстрее, но для этого нужно положить устройство прямо на станцию. Разве такой эксплуатации ожидают пользователи, которые покупают беспроводную зарядку? Тем более что стоимость таких девайсов гораздо выше.

Совет! При выборе подходящей модели беспроводной зарядки нужно учитывать тип устройства, для которого она предназначена. Дело в том, что аккумуляторы смартфонов и планшетов имеют определенную силу тока, и станция с меньшими характеристиками просто не сможет их зарядить.

Как выбрать беспроводную зарядку?

Перед тем как приступить к выбору, проверьте, поддерживает ли ваше устройство стандарт беспроводного питания Qi. Для этого воспользуйтесь поиском на сайте Консорциума WPC. Также стоит учитывать, что для такой зарядки нужно две вещи: станция (передатчик) и приемник в устройстве. Некоторые модели смартфонов и планшетов уже оснащены такими модулями. Если ваш гаджет не входит в их число, приемник нужно приобрести отдельно.

Совет! Если вы владелец iPhone, то, кроме беспроводной панели (то есть зарядной станции) вам также нужно будет приобрести специальный чехол с модулем. Подключение осуществляется через стандартный разъем зарядки.

Обзор лучших моделей

AuraDock

Эта беспроводная зарядка является одной из лучших в своем классе и совместима со многими устройствами.

Совет! Если вы хотите использовать её в паре с iPhone 6, то нужно дополнительно приобрести приемник-адаптер Lightning. Он подключается в стандартный разъем зарядки. К сожалению, из-за больших размеров его нельзя спрятать внутри чехла.

Основные характеристики:

• ток - 1 А;
• напряжение - 5 В;
• расположение смартфона при зарядки - любое в пределах 0,4-1 см;
• скорость зарядки - 4 часа.

О завершении процесса зарядки устройство сообщит с помощью соответствующего индикатора. Стоит отметить, что Auradock можно использовать в сочетании с планшетами, смартфонами и другими гаджетами, которые поддерживают стандарт Qi.

Стоимость этой беспроводной зарядки составляет 100 долларов. Если вы пользуетесь iPhone 6 или iPhone 6 Plus, вам нужно будет доплатить за адаптеры auraTag-i6 и i6P по 20 даолларов.

Таким образом, AuraDock - универсальная беспроводная мобильная зарядка, которую можно использовать в сочетании со всеми поддерживающими стандарт Qi устройствами.

Powermat Ring

В основе этой беспроводной зарядки находится тот же электромагнитный индуктивный метод, но она работает по другому стандарту - PMA 3. Он менее распространен по сравнению с Qi, однако также пользуется спросом.

Совет! Перед приобретением Powermat Ring убедитесь, что ваше устройство работает по стандарту PMA 3.

В первую очередь стоит отметить привлекательный вид этой беспроводной зарядки. Она выполнена в виде кольца, которое подключается в microUSB или порт Lightning. Чтобы зарядить свой смартфон или другое носимое устройство, нужно поместить его на станцию Powermat. Обратите внимание: она работает от сети в 220 В. При подключении беспроводной зарядки в 380 В устройство может выйти из строя.

По сравнению с предыдущим гаджетом, Powermat Ring имеет более привлекательную стоимость. Пользователям нужно будет заплатить около 100 долларов за весь комплект: 55 долларов за Power Ring и 44 за Powermat. Такую цену можно объяснить меньшей популярностью стандарта PMA 3, на котором работает меньшее (по сравнению со стандартом Qi) число гаджетов.

Ultra-Slim Qi-Enabled Wireless Charging Pad

Эта бюджетная зарядка от Anker может похвастаться длинным списком поддерживаемых устройств и стильным внешним видом. Станция имеет дискообразную форму и оснащена индикатором и портом microUSB.

Стоимость передатчика составляет 27 долларов.

Совет! Чтобы пользоваться этой беспроводной зарядкой, нужно также приобрести Qi-приемник.

FUEL iOn

Что касается Fuel iON, то с его помощью можно зарядить смартфон, планшет или другое носимое устройство гораздо быстрее, чем аналоги, работающие на стандарте Qi. Это стало возможным благодаря использованию высокоэффективного магнитного соединения, которое передает энергию непосредственно на устройство.

Приемник представляет собой плоскую антенну и небольшую плату с контроллером, которую нужно установить под крышку смартфона на соответствующие разъёмы.

Совет! Эта модель беспроводного мобильного зарядного устройства является идеальным вариантом даже для тех устройств, которые не оснащены специальными разъёмами. В таком случае подключение осуществляется через microUSB.

Среднее время зарядки аккумулятора с помощью PowerQi T-100 составляет 3,5 часа. Учитывая более низкую (по сравнению с другими системами беспроводной зарядки) стоимость, эту модель можно смело назвать одним из лучших кандидатов.

Samsung PG920

Модель может похвастаться компактными габаритами и высокой скоростью зарядки. Эта разработка от Samsung Group также отличается надежностью и универсальностью: она совместима практически со всеми существующими смартфонами.

Явление электромагнитной индукции наблюдалось еще до Фарадея, но великий Майкл первым нашел ему объяснение и попытался передать электрическую силу на расстояние путем индукции. В настоящее время передача электроэнергии на небольшие расстояния на повышенных частотах без проводов все более распространяется; таким образом заряжают уже автомобильные аккумуляторы обычных машин и даже тяговые батареи электромобилей. Как следствие, беспроводная зарядка своими руками – запрос, весьма востребованный любителями мастерить. Подогревает интерес к теме то, что производители беспроводных зарядных устройств цену на них назначают от души, а приемники электроэнергии с возможностью беспроводного питания стоят непропорционально дорого по сравнению с однотипными проводными собратьями.

Беспроводная зарядка для телефона очень удобна: не надо возиться с проводами и штекером, особенно на ночь глядя, когда глаза уже слипаются. Кроме того, телефоны, смартфоны и планшеты становятся все тоньше. В целом это неплохо, но разъем заряда, который должен пропускать ток до 2А, стал до того хлипким, что может сломаться от неловкого движения или выйти из строя, чуть окислятся контакты. А без проводов – просто положил аппарат (гаджет) на зарядку, он и заряжается.

В индукционном буме зарядки для гаджетов стоят особняком, уж больно горячая развернулась вокруг них полемика. Одни считают беспроводные зарядки едва ли не порождением адских сил: мол, там зашито что-то, зомбирующее пользователя на активное восприятие определенных религиозных, коммерческих или политических тенденций, а заодно губящее его здоровье. Другие наоборот, отождествляют электромагнитное поле (ЭМП) зарядки чуть ли не мистической силой Ци, гарантирующей владельцу восходящую реинкарнацию. Истина в данном случае лежит не посередине, а совсем в стороне, поэтому целью настоящей статьи является дать информацию о следующем:

• Как, будучи, что называется, ни в зуб ногой и не желая утруждаться всякими там премудростями, при покупке точно выбрать беспроводную зарядку действительно безвредную и безопасную . Сила Ци – это уже вопрос чистой веры. Ее бытие, как и любого другого еще чего-то вездесущего, всеведущего и всемогущего, доводами разума не доказуемо и не опровергаемо.
• Принцип действия и устройство зарядных устройств стандарта WPC для гаджетов.
• Как правильно заряжать аккумулятор телефона, смартфона, планшета.
• Способы передачи электроэнергии на расстояние без проводов.
• Факторы вредности и опасности, связанные с использованием беспроводных зарядных устройств.
• Возможно ли и как переделать на стандарт WPC старый мобильный телефон.
• Как сделать беспроводную зарядку своими руками в домашних условиях, пригодную для любых гаджетов стандарта WPC и совершенно безопасную, уложившись не более чем в $10 на компоненты.

Как выбрать безвредную зарядку

Эйнштейн сказал однажды: «Если ученый не способен объяснить пятилетнему ребенку, чем он занимается, то он или безумец, или шарлатан». Сила Ци силой Ци, но все действительные наши достижения основаны на объективном, не зависящем от субъекта, знании. Допустим, привезли мы к себе домой амазонского дикаря, есть там еще такие. Подвели его к телевизору и сказали: «Если ты вот эту штуку, вилку, воткнешь сюда, в розетку, и нажмешь вот тут, то вот здесь появится картинка, а отсюда пойдет звук». Если дикарь сделает все как сказано, телевизор включится, картинка появится, звук пойдет, хотя дикарь об электричестве и электронике понятия не имеет, а грозу считает расстройством пищеварения у своих богов. Так и полный, как говорится, чайник, может выбрать для своего гаджета беспроводную зарядку, которой можно пользоваться без опасений:

1. Убеждаемся, что на аппарате есть значок соответствия стандарту WPC (см. ниже);
2. Просим показать зарядку: там, кроме индикатора включения Power или I/O, должен быть индикатор заряда Charge или обозначенный таким же, как на гаджете, значком;
3. просим включить. Power должен светиться, а Charge нет;
4. Кладем на зарядку гаджет – Charge должен засветиться, а дисплей гаджета показать заряд;
5. Приподнимаем гаджет не более чем на 3 см над площадкой зарядки – Charge должен погаснуть, а дисплей показать прекращение заряда.

Такой беспроводной зарядкой можно безопасно пользоваться в быту, если она расположена не ближе 1,5-2 м от мест длительного пребывания людей (кровать, рабочий стол, любимый диван перед телевизором). В детской держать включенную беспроводную зарядку нельзя, в т.ч. и описанную далее, которая может стоять постоянно включенной на тумбочке у взрослой кровати.

Что такое WPC

WPC аббревиатура от Wireless Power Consortium, это название компании, впервые выбросившей на рынок беспроводные зарядки. Технология WPC ничего нового и тем более сверхъестественного собой не представляет; составные части зарядки WPC и принцип ее действия показаны на рис. На передаче электроэнергии индукцией действует и всем знакомый трансформатор на железе. Особенность WPC в том, что рабочая частота повышена до десятков кГц или даже МГц; это позволяет разнести первичную и вторичную обмотки на некоторое расстояние и обойтись без ферромагнитного сердечника, т.к. плотность потока энергии (ППЭ) ЭМП растет с частотой; также с ростом частоты увеличиваются технические возможности сконцентрировать ЭМП в ограниченной области. Но вместе с тем с частотой растет и биологическое действие ЭМП, отчего маленькая и слабенькая беспроводная зарядка может оказаться опаснее промышленной установки индукционного нагрева.

Примечание: WPC пока стандарт, по нашему говоря, отраслевой; международными соглашениями он еще не оформлен. Поэтому техданные гаджетов с WPC, особенно альтернативных производителей, могут отличаться, чтобы заряжались от только от «своей» зарядки. Если делать беспроводную зарядку своими руками, нужно дать конструкционный запас и технологическую возможность доработать передатчик под конкретный аппарат, см. далее.

Устройства, рассчитанные на подзарядку по системе WPC, обозначаются специальным значком (поз. 1 на рис.). Он означает, что в аппарате есть приемная катушка из 25 витков и преобразователь ВЧ переменного тока в постоянный. Ряд гаджетов выпускается в исполнении с WPC или без. Тогда индукционный приемник выполняется или «внаброс» и располагается под крышкой аккумулятора(поз. 2), или модульным, поз. 3. В любом случае под приемник WPC предусматривается разъем (поз. 4), или прижимные контакты, куда и следует подключать самодельный приемник при доработке гаджета под WPC. Полярность определяется мультитестером при подключенной проводной зарядке, т.к. контакты беспроводной зарядки запараллелены с таковыми обычной.

Примечание: подключать приемник WPC непосредственно к аккумулятору ни в коем случае нельзя! В лучшем случае дорогая батарея скоро выйдет из строя, т.к. в устройстве она заряжается особым образом, см. ниже. А современные литиевые аккумуляторы большой емкости от заряда прямо на клеммы могут просто взорваться!

В некоторых гаджетах приемник WPC прячут под крышкой, для снятия которой требуется частичная разборка устройства, поз. 5. Так или иначе, но, если у вашей модели без WPC поиском в интернете обнаруживается «близнец» с беспроводной зарядкой, то и полость под приемник у вашей найдется: выпускать различные детали корпуса было бы слишком накладно. Это существенно упрощает доработку гаджета под WPC, но нужно убедиться, что данная модель выпускается и в том, и в том варианте.

О режиме заряда

Заряд батареи в любом гаджете происходит под управлением специального контроллера, который вначале определяет, насколько аккумулятор разряжен. Если более чем на 75%, то сразу подается усиленный ток быстрого (форсированного) заряда, равный примерно току 3-часового разряда, если зарядное устройство его обеспечивает. Нет – от зарядки берется ток, который она способна дать при падении напряжения на выходе до 5 В. Поэтому многие устройства от USB портов заряжаются долго, т.к. стандартный выход питания USB 5 В 350 мА.

Форсированный заряд призван устранить поляризацию электродов батареи, которая вызывает т. наз. гистерезис. Емкость «гистерезисной» батареи непрерывно падает, а ее ресурс оказывается много меньше заявленного. Быстрый заряд током меньше 3-часового полностью гистерезис не устраняет, и батарея скоро садится. Как следствие – зарядка для смартфона или планшета должна обеспечивать ток заряда более 1,5 А, т.к. в «умных» гаджетах батареи на 1800-4500 мА/ч, т.е. их 3-часовой разрядный ток составит 0,9-1,5 А.

После того, как батарея зарядится прим. до 25% емкости, ток заряда плавно снижается до величины небольшого формирующего (дозарядного) тока, пока аккумулятор на будет «накачан» прим. на 75%. Формирование батареи небольшим током позволяет избежать электродеградации электролита, также уменьшающей ресурс аккумулятора. Формирующий ток равен прим. току 12-часового разряда батареи.

Наконец, когда батарея зарядится полностью, контроллер некоторое минимально необходимое время пропускает через нее совсем крохотный ток содержания для профилактики химической деградации электролита, и только тогда подает сигнал об окончании заряда. Поэтому держать гаджет с исправным и правильно выполненным контроллером побольше времени на заряде ничуть не вредно, наоборот. У автора есть старый телефон Motorola W220. Ради опыта он все время на заряде, кроме как когда с ним нужно выходить из дому. За более чем 10 лет пользования батарея заметно емкости не потеряла: прописанные в паспорте телефона 4 суток «спячки» и 4 часа непрерывного разговора не уменьшились. А другим пользователям той же модели пришлось уже менять полностью истощившийся аккумулятор.

Индукция или излучение?

Индукция

Передача электрической мощности на расстояние происходит посредством электромагнитного поля (ЭМП), в котором запасена определенная энергия. Для индукционной передачи энергии необходим, кроме передатчика, еще и приемник, не обязательно электронный. Им может быть, напр., алюминиевая кастрюля, в металле которой ЭМП передатчика наводит вихревые токи Фуко, греющие посуду. Наведенные в приемнике токи создают свое ЭПМ, взаимодействующее с ЭМП передатчика. В результате образуется общее ЭМП между передатчиком и приемником, которое и передает мощность от первого к последнему. Отсюда первая характерная особенность индукционной передачи энергии – влияние приемника на режим работы передатчика, т. наз. реакция источника на нагрузку.

Примечание: ЭМП при индукционном способе передачи энергии особенно сильно концентрируется у системы источник-приемник при наличии там ферромагнитных материалов. Пример – электрический трансформатор на железе или, повышенной частоты, на ферритовом сердечнике.

Передачу мощности индукцией целесообразно вести на частотах пониже, т.к. ЭМП высокой частоты (ВЧ) не проникает вглубь проводников, это т.наз. поверхностный эффект или скин-эффект, и с увеличением частоту растут потери энергии на излучение. Плотность потока энергии ЭМП (ППЭ ЭМП) на низких частотах невелика, т.к. энергия ЭМП в заданном объеме от источника определенной интенсивности зависит от частоты.

Первое отличие передачи мощности излучением от индукционной – ЭМП «отрывается», «уходит» от источника, теряя связь с ним, т.е. излучается. Если, к примеру, дать импульс боевым лазером в космос, а затем выключить или уничтожить источник, то пакет колебаний ЭМП будет нестись и нестись в мировом пространстве, пока не наткнется на преграду и не будет поглощен ею или не рассеется в среде распространения. Следствие – при передаче мощности излучением реакция источника на приемник отсутствует. Следствие второго порядка – также отсутствует способность ЭМП самопроизвольно концентрироваться, т.к. излучение само по себе стремится «расползтись» в стороны; чтобы собрать его в заданной области, нужны специальные конструктивно-технические меры. В отличие от индукционного способа наличие ферромагнетиков в зоне действия передатчика уменьшает коэффициент передачи мощности, т.к. ферромагнетики «тянут» к себе ЭМП, которое должно попасть в приемник.

Эффективность передачи энергии излучением ЭМП зависит от частоты его колебаний, т.к. подкачки поля передатчиком «по требованию» нет. Что «закачано» в излученный пакет, то там и будет. Добавить энергии потребителю возможно, только продолжив излучение. Другая особенность – наиболее эффективно примет в себя поток мощности ЭМП материал не проводящий, а наоборот, поглощающий энергию ЭМП; эти свойства используются в микроволновых печах. Поглотителем энергии ЭМП способен быть и длинный изолированный проводник определенной конфигурации (напр., скрученный в спираль), представляющий собой в таком случае приемную антенну.

То и другое

Ради удовлетворения требований минимальных массогабаритов и отсутствия посторонних ферромагнетиков вблизи радиотракта гаджета разработчикам WPC пришлось увеличить рабочую частоту системы; ведь и в планшетах стоят приемопередатчики для работы в среде Wi-Fi. В результате WPC обрела способность работать как на индукции, так и излучением. Эта особенность позволяет в принципе увеличить дальность действия WPC до нескольких метров, чем и пользуются некоторые любители. Подобные энтузиасты, видимо, или вовсе не знают о биологическом действии ЭМП, или сознательно такие сведения игнорируют.

Сказать в данном случае «проблемы индейцев – это проблемы индейцев» нельзя, т.к. «индейцами» могут оказаться посторонние, несведущие и непричастные люди, напр., соседи за стеной или собственные дети. Прежде чем браться за изготовление беспроводной зарядки своими руками, нужно разобраться, в каких обстоятельствах она будет вредной или опасной и как этого избежать.

Однако вполне определенный промежуточный вывод можно сделать уже – беспроводную зарядку нужно выбирать при покупке (см. выше) или делать только индукционную и самопроизвольно, без дополнительной автоматики, переходящую без приемника на зарядной площадке в дежурный режим с мощностью генератора, сниженной до безопасного уровня. Оно, конечно, вовсе удобно, когда телефон валяется где попало в комнате и все равно заряжается, но здоровье – сами понимаете.

Примечание: делать зарядку с генератором, выключающимся без телефона на заряде, смысла нет. Ведь тогда для зарядки гаджета ее придется включать, что сводит удобство беспроводного заряда практически на нет. Беспроводную зарядку нужно делать с очень резкой, как говорят, острой, реакцией генератора на приемник. Также нет смысла встраивать в зарядку механический или оптодатчик наличия гаджета, он может сработать от чего-то на него похожего, но не вынуждающего генератор уменьшать мощность.

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 делать ремонт микроволновки своими руками, 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.

Примечание: «идти на беспредел» по уверениям в безопасности производителям беспроводных зарядок дает возможность то, что стандарт WPC не международный. Можно ссылаться на нормы ППЭ страны, где идет производство. Или той, где фирма зарегистрирована, а там нормирования ППЭ может вовсе не быть, остались еще кое-где такие гособоразования.

Об автозарядках

Из расчета выше следует, что беспроводные автомобильные зарядки опасны однозначно: их радиус действия доходит до 1 м. Этих бы маркетологов в такой ППЭ пожизненно… или хотя бы то тех пор, пока не ощутят у себя «аппарат на полшестого»… В оправдание приводится относительная кратковременность воздействия и необходимость уберечь от повреждения дорогой гаджет из-за того, что он на шнурке под прикуривателем болтается. Но не умнее было бы просто удлинить шнур, чтобы гаджет мог лежать в в бардачке или другом удобном месте? Вести машину с телефоном в руке все равно рискованно, а кое-где за это могут и штрафануть не слабо.

Если гаджет без WPC

Обязательных требований к приемной катушке WPC всего 2: количество витков 25 и диаметр провода, рассчитанный на ток от 0,35 А с учетом скин-эффекта на частоте до 30 МГц. Практически – от 0,35 мм по меди (без изоляции). Толще, когда свободного места в корпусе хватает, только лучше будет. Конфигурация – любая по месту расположения. Особой аккуратности изготовления не требуется (поз. 1 на рис.), но нужно, чтобы отношение наибольшего поперечного размера к наименьшему не превышало 1,5, иначе КПД приемника упадет и заряд затянется.

Если зарядка делается для старого толстенького телефона или для планшета без WPC, катушка размещается в корпусе гаджета. Небольшой изгиб по месту (поз. 2) на свойства приемника не повлияет. Вдруг внутри места мало (нужно ведь еще куда-то приткнуть электронные компоненты приемника), придется делать плоскую катушку «как фирменная», поз. 4. Укладывать провод в плоскую спираль удобно на скотче, уложенном на подложку клеящей стороной вверх. Чтобы липучка на заворачивалась и не ползла, ее по краям фиксируют полосками того же скотча, наложенными клеем вниз. На скотч налепляют круглую бобышку диаметром ок. 1 см и укладывают вокруг нее витки, придавливая провод к липучке. Когда уложено витков сколько надо, бобышку отлепляют, готовую катушку прокапывают для фиксации витков суперклеем или нитролаком, поз. 3, и снимают вместе со скотчем; его излишки обрезаются.

Делаем зарядку

Генераторы самодельных беспроводных зарядок и частично фабричных собираются по схеме блокинг-генератора, или просто блокинга, см. рис.:

Мы будем делать зарядку с автогенератором гармонических колебаний по допотопной схеме со слабой индуктивной связью. Она вышла из употребления в промышленной аппаратуре еще в 20-х годах прошлого века, как только были придуманы генераторы на трехточках, индуктивной и емкостной, как раз из-за очень острой реакции на нагрузку, но нам-то этого и надо! А прочие недостатки генератора со слабой связью или устраняются современной элементной базой и схемотехникой, или не фатальны. Так, в начале форсированного заряда потребляемая мощность достигает 25 Вт, так что нужен отдельный источник питания. Но средняя долговременная постоянно включенной при еженощном заряде планшета с батареей на 3500 мА/ч не превышает 8 Вт, и за месяц такая зарядка «намотает» аж 5,75 кВт/ч.

Но прежде всего займемся передающей катушкой, т.к. данная схема чувствительна также к параметрам и качеству частотозадающих узлов. Для наладки генератора (безопасность чего-то стоит, ничего не поделаешь) придется также наспех делать приемную катушку, см. выше. Пользоваться зарядкой по назначению можно только, когда генератор налажен, зато потом она работает стабильнее и безопаснее для гаджета, чем зарядка на блокинге. Поэтому с такой зарядкой можно использовать любые гаджеты: она рассчитана на 2 ампера зарядного тока и более. Но старый телефон с батареей на 450 мА/ч возьмет от нее не больше, чем «пропишет» контроллер вследствие той же острой реакции на нагрузку.

Передающая катушка

Чертежи катушек генератора со слабой индуктивной связью даны на рис. ниже.:

Слева – контурная L2 (см. далее); справа – катушка обратной связи L3 (в середине) и катушка цепи индикации заряда L1. Вытравливаются они на пластине из 2-стороннего фольгированного стеклотекстолита 100х100 мм толщиной 1,5 мм по т. наз. лазерно-утюжной технологии ЛУТ. Ничего сложного в ней нет, придумка и название любительские. ЛУТ позволяет в домашних условиях делать печатные платы не хуже фирменных, таблички с надписями, контурные рисунки, узорные панно и т.п., см. видео ниже:

Видео: лазерно-утюжная технология

В дополнение к нему можно сказать, что заготовку для ЛУТ лучше всего зачищать обычным школьным ластиком. Затем ошметки с меди смываются ватным тампоном или белой чистой х/б ветошью, обильно смоченной 96% спиртом или нитрорастворителем, и тут же, пока поверхность влажная, протираются насухо микрофибровой салфеткой для чистки стекол очков. На подготовленную таким образом поверхность прочно ложится тонер любого лазерного принтера и даже струйного с шаблона на подходящей (держащей, но не впитывающей чернила) основе.

Примечание: не смущайтесь шириной дорожек на чертеже (0,75 мм у контурной катушки). Допустимая плотность тока в пленочном проводнике на подложке в разы больше, чем в круглом проводе, а скин-эффект слабее. Так, дорожка на печатной плате шириной 10 мм и толщиной 0,05 мм без проблем держит ток в 20 А, и это далеко не предел. Дорожки катушки обратной связи двойной ширины нужны, т.к. в процессе наладки понадобится перепаивать отвод на ней. Вообще же ЛУТ позволяет получать дорожки шириной до 0,15-0,2 мм.

Схемотехника

Схема беспроводного зарядного устройства на генераторе с индуктивной связью дана на рис: слева передатчик; справа приемник. Особенности ее, во-первых, мощный активный элемент VT3. Им может быть только усилительный полевой транзистор. У генератора на биполярном транзисторе будет низкий КПД, а мощные полевые ключи серий IRF, IRFZ, IRL из компьютерных БП или систем электронного зажигания в активном режиме не работают.

Второе – цепь автосмещения VD3 C3. У мощных усилительных полевиков начальный ток стока может достигать 100-200 мА и более. Без запирающего потенциала на затвор генератор возможно будет настроить только на мощность или дежурный режим, но не на то и другое, причем ППЭ от индуктора в радиусе прикосновения наверняка превзойдет допустимую величину. Но формировать автосмещение включением резистора в цепь истока, как в цепь катода в ламповых усилителях, тоже нельзя: генератор не выйдет на полную мощность, т.к. с нарастанием тока истока будет расти по абсолютной величине и смещение. Поэтому цепь смещения выполнена нелинейной на диодах: на малых мощностях оно увеличивается сообразно току истока, что обеспечивает мягкий запуск генератора и его безопасность для любых гаджетов, а когда диоды войдут в насыщение, смещение становится близким к фиксированному и позволит генератору «раскачаться на полную». Цепь смещения подбирается в процессе наладки из мощных выпрямительных диффузионных ВЧ диодов (структура PiN, КД213, КД2997) и диодов Шоттки (структура SMD) на ток от 6 А. Напряжение насыщения первых в диапазоне токов 0,7-5 А меняется в пределах 1-1,4 В; вторых – 0,4-0,6 В.

Элементы R1, VD1, VT1, VT2, C1, R2, VD2 и L1 составляют схему индикации заряда. Если коэффициент передачи тока β VT1 более 80, то VT2 исключается, а движок R2 подключают к базе VT1. Конденсатор С3 обязательно пленочный; Еще лучше – старый бумажный, т.к. на нем рассеивается существенная реактивная мощность.

Приемник данной зарядки также имеет особенности. Первая – двухполупериодное выпрямление принятого тока, т.к. колебания гармонические. Применению данного устройства для заряда гаджетов со встроенной WPC это не препятствует, т.к. в них принятый ток выпрямляется тоже диодным мостом для лучшего использования излучения индуктора. Вторая – параллельно накопительному электролитическому конденсатору C4 подключен керамический C5. У «электролитов» большая собственная индуктивность и значительный тангенс угла диэлектрических потерь tgδ, что за рабочих частотах уменьшает КПД заряда. Шунтирование «электролита» «керамикой» уменьшает время заряда прим. на 7%. Для планшета с батареей на 3500 мА/ч это составит ок. получаса. Согласитесь, иногда существенно.

Наконец, диод VD8. Он защищает контроллер заряда гаджета, если его уложат на индуктор подключенным к проводной зарядке. Мало ли что в голову взбредет. Может, кому-то покажется, что от двойной подпитки аппарат зарядится быстрее. Контроллер заряда все равно не пустит в батарею ток больше положенного, но сам такого издевательства может не выдержать. Если подобная ситуация исключена, то и VD8 исключается; тогда VD7 нужен на напряжение 5,6 В. Его рабочий ток указан с большим запасом, т.к. максимальный ток заряда через него никогда не проходит вследствие острой реакции на нагрузку генератора. Практически – ставьте любой маломощный из хлама на нужное напряжение. Держит – ну и пусть держит. Греется – ставим помощнее и подороже; в котроллере заряда есть и собственная защита от перенапряжения.

Примечание: без VD7 выпрямленное напряжение будет максимально допустимым в WPC 7,2 В, что позволяет заряжать хитрые «альтернативные» гаджеты. Его можно уменьшить, перепаяв вывод горячего конца L2 (см. ниже) ближе к центру катушки, но не более чем на 6-7 витков.

Налаживание

Наладка генератора начинается с установки его тока покоя Iп без возбуждения. Для этого L3 отключают, а затвор VT3 соединяют с общим проводом (поз. 1 на рис.), т.е. формируют нулевое смещение. Далее, подбирая цепочку VD3, выставляют Iп в указанных пределах. Если ток стока при нулевом смещении оказался менее 50 мА, Iп можно задать 15-20 мА, генератор станет экономичнее и безопаснее. Вдруг начальный ток стока меньше 40 мА, еще лучше, тогда С3 и VD3 не нужны.

Следующий этап – фазирование обмоток. Для этого понадобится пробник из приемной катушки (см. выше) с подключенной к ней лампочкой накаливания, поз. 2. Схему генератора восстанавливают, включают, и кладут на L2 пробник. Лампочка должна загореться. Нет – меняют местами выводы L2 или L3. Фазировать катушки нужно так, чтобы на затвор VT3 пришелся горячий (дальний от центра) конец L3, поз. 3. На этом же этапе замеряют и записывают рабочий ток потребления Iр, поз. 4.

Теперь нужно выставить безопасный дежурный ток генератора Iд; излучаемая мощность в дежурном режиме упадет пропорционально квадрату отношения рабочего тока к дежурному. Iд выставляют перепайкой горячего вывода L3 в указанных на поз. 5 пределах поближе к минимальному значению. Возврат на мощность проверяют, кладя на L2 пробник. Установка Iд процедура довольно муторная. Чтобы ее не затягивать и не напаяться до отслоения дорожки, действуйте по след. инструкции:

• L3 уменьшают наполовину (поз. 6);
• Iд оказался мал, или пробник не показывает возврата на мощность – возвращаем половину отброшенных витков, поз. 7;
• Iд еще велик – отбрасываем половину от оставшейся половины L3, поз. 8;
• ситуация по п. 2 – возвращаем половину отброшенных по п. 3 витков, но не половину из всех отброшенных, поз. 9;
• при необходимости продолжаем настройку, следуя тому же алгоритму.

Таким образом, действуя методом итерации, установка Iд отнимает совсем немного времени.

Осталось настроить схему индикации заряда. Для этого собирают приемник, нагруженный на резистор такой величины, чтобы ток заряда был меньше формирующего, но больше тока содержания, поз. 10. Движок R2 ставят в нижнее положение, приемник кладут на L2. Вращая движок, добиваются свечения VD1. Приемник убирают, смотрят, погас ли VD1. Нет – движок очень плавно и осторожно крутят обратно до погасания VD1.

Конструкция

Дальнейшего сокращения времени заряда и улучшения параметров безопасности устройства возможно добиться, направив поток энергии от индуктора столбом вверх, этот прием используется в некоторых фирменных беспроводных зарядках. Такие можно распознать по индуктору, обведенному кольцом, если только шибко умные альтернативщики не прилепили его просто так, для продаж.

На самом деле направленность излучения создается экранированием индуктора с тыльной стороны. Для этого генератор помещают в открытый сверху корпус из тонкой, не более 0,25 мм, жести. Если высота корпуса по эстетике безразлична, в нем же размещают источник питания генератора. В таком случае он должен быть с трансформатором промышленной частоты на железе: помехи от вплотную расположенного ИБП собьют настройку генератора.

Сталь нужна для магнитного экранирования помимо электрического, а ее малая толщина для предотвращения потерь на вихревые токи. С этой же целью в боковинах корпуса делают частые тонкие вертикальные прорези, а днище выполняют перфорированным в шахматном порядке, см. рис. Идеальный вариант – стенки и днище корпуса из мелкоячеистой стальной сетки. Крышка – любой радиопрозрачный пластик без наполнителя: стекло, акрил, стеклотекстолит, фторопаст, ПЭТ, ПЭ, полипропилен, полистирол. Вариант – бесцветный прозрачный акриловый или нитролак в 4-5 слоев, но не краска или эмаль. Внешнее оформление может быть любым. Именно с таком исполнении беспроводную зарядку для телефона, смартфона, планшета можно держать постоянно включенной на прикроватной тумбочке. Хотя в современном донельзя замусоренном эфире от любых известных источников ЭМП лучше все-таки держаться подальше.

Фантасты предполагали, что в начале XXI века человечество будет легко покидать пределы атмосферы, а в повседневной жизни пользоваться летающими автомобилями. Их расчёты были вполне справедливы, ведь впервые поднявшись в 1903 году на самолёте, человек уже 12 апреля 1961 года совершил первый в мире полёт в космическое пространство. Но жизнь распорядилась иначе, и человечество пошло по пути развития персональной электроники, вещи, которую не угадал ни один «фантазёр».

Незаменимые устройства

За короткое время телефоны превратились в совершенно футуристические и незаменимые устройства, помогающие человеку во всех аспектах жизни, с которым он не расстаётся даже во сне.

Но одна вещь всегда делала из идиллической картины нового дивного мира жёсткую сатиру и пародию на него - это, конечно, аккумулятор. Если в эпоху мобильных телефонов кое-как удавалось сохранить жизнь устройства на протяжении недели, то сегодня смартфону еле удаётся сохранить работоспособность в течение дня. И эти скромные показатели достигаются только благодаря перерывам в использовании смартфона.

Реальный срок работы телефона сегодня не превышает 3-4 часа. Первоначально производители пошли по наиболее логичному пути увеличению ёмкости батарей, но он оказался тупиковым, потому что покупатели не хотели телефоны-кирпичи, которые похожи на рации героев войны, а хотели невесомые тонкие устройства героев «Звёздного пути».

Тогда производители пошли по другому пути: раз мы не можем увеличить срок службы батареи, подумали они, давайте сделаем зарядку настолько эффектной, что человек будет рад лишний раз зарядить телефон.

Рождение беспроводной зарядки

Так родились технологии Quick Charge и беспроводная зарядка. И, если первая технология не давала принципиально нового опыта, то вторая хоть внешне, наконец, стала тем прорывом, о котором так долго все мечтали. Ведь зарядка телефона, просто положив его на стол, приближала нас к будущему.

Давайте посмотрим, в чём суть данной технологии. И узнаем про её минусы, потому как плюсы очевидны.

Первый телефон с беспроводной зарядкой появился в далёком 2009 году. Им стал легендарный Palm Pre (телефон, претендовавший на роль телефона будущего, но в итоге похоронивший Palm). C этого времени технология значительно поменялась, но принципы индукционной зарядки, знакомые пользователям электрических зубных щёток уже 27 лет назад, никуда не делись.

Это по-прежнему две индукционные катушки, подключённые к источнику питания, в которых возникает магнитное поле перпендикулярно виткам катушки. Таким образом, если расположить две катушки в радиусе действия магнитного поля (и при этом подключить одну из них к источнику питания), то во второй катушке появится напряжение. Важно учитывать тот факт, что две индукционные катушки ни в коем случае не должны соприкасаться между собой. Это элементарный принцип лежит в основе работы всех устройств.

Стандарты беспроводной электромагнитной энергии

Основные принципы работы беспроводных устройств были стандартизированы Консорциумом беспроводной электромагнитной энергии (Wireless Power Consortium). В результате возник стандарт беспроводной связи Qi (на русском он читается как Ци или Чи, в Японии говорят Ки или Кэ). Название это взято неслучайно, так как в восточной философии выражает идею пространственно-временной и витально-энергетической субстанции, которая лежит в основе устройства Вселенной. Что как нельзя лучше описывает сущность этого явления. Большинство производителей (Samsung, LG, Google, Motorola, Microsoft, HTC и Nokia) следуют этим стандартам, поэтому пользователи могут заряжать свои телефоны в разных точках мира.

Наряду с этим Консорциумом существует также альянс Power Matters Alliance (PMA), основанный в 2012 году компаниями Procter & Gamble и Powermat Technologies. Этот альянс противостоит стандарту Qi. И он также пользуется поддержкой крупных компаний, среди которых Samsung, Sony, HTC, LG, Asus, Qualcomm, ZTE и AT&T. И да, вам не показалось, некоторые производители хотят усидеть на двух стульях сразу.

Различий у конкурентов немного. Оба используют индуктивную зарядку, но длина волны Qi находится в диапазоне 100-205kHz, а у РМА в 277-357kHz. Сам метод зарядки абсолютно идентичен (слияние с Alliance for Wireless Power, которая продвигала технологию Rezence, основанную на магнитном резонансе, смысл которой противоположен зарядке с помощью магнитной индукции, используемой конкурентами серьёзных дивидендов пока не принёс), единственным осязаемым преимуществом РМА является поддержка кофеен Starbucks.

На сегодня PMA - это образец “выдвижной стратегии”, когда компания устанавливает беспроводные зарядки своего стандарта с целью создания потребительского спроса де-факто.

Стандарты Qi

Существует две разновидности стандарта Qi. Первая предполагает зарядку при низкой мощности - 5 ватт, а вторая при высокой мощности - 120 ватт. Qi высокой мощности сейчас не выпускается производителями в силу несовершенства технологии (для приёма такого количества энергии потребуется громоздкая индукционная катушка, которая сопоставима с толщиной смартфона).

С помощью Qi на 120 ватт можно выполнить зарядку ноутбука. Qi на 5 ватт используют для пополнения ёмкости аккумулятора планшетных компьютеров и телефонов. Следует отметить, что для планшета и смартфона необходима различная сила тока, которая коррелируется с общим принципам проводной зарядки.

Отсюда мы узнаем, что и опасения по поводу вреда для здоровья от беспроводной зарядки абсолютно необоснованные. Дело в том, что магнитное излучение не является ионизирующим по своему влиянию на организм, оно похоже на сигнал Wi-Fi. Тем более зарядка на мощности 5 ватт является безопасной для человека в любом виде.

На сегодня, конечно, зарядка телефона является условно беспроводной, так как требует специальной площадки для зарядки. Во многом это портит впечатление от такого способа, но, к счастью, производители знают про это. И в 2015 году известная мебельная фирма IKEA в рамках выставки Mobile World Congress (MWC) представила мебель, в которую встроен модуль беспроводной зарядки.

Минусы беспроводной технологии

Весьма благоприятную картину портят различные изъяны беспроводной технологии, во многом обусловленные незрелостью технологии. Первым и главным пунктом значится, конечно, радиус действия. Телефон намертво привязан к зарядной площадке. Если вы захотите прочитать присланное вам сообщение или ответить на звонок, то зарядка немедленно прервётся. Что удлинит и так долгую зарядку.

И здесь мы переходим ко второму пункту: беспроводная зарядка - это долгий процесс. На 30% медленнее проводной. А также выяснилось, что использование этого типа зарядки значительно быстрее «убивает» аккумулятор телефона.

Безусловно, за беспроводной зарядкой, будущее, но некоторые (компания Apple в частности) считают, что это будущее ещё не наступило, а беспроводная зарядка является всего лишь модной игрушкой.