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Gib Qi für jeden Nachttisch! Oder warum die Zukunft für das kabellose Laden

Hallo Giktayms! Die Technologien entwickeln sich jetzt so schnell, dass es schwierig ist, sie im Auge zu behalten. Geräte mit Touchscreens scheinen kürzlich überrascht worden zu sein, aber hier kündigen sie bereits ein rahmenloses Smartphone an . Wir verwenden jeden Tag viele Früchte der modernen Smartphone-Herstellung und denken oft nicht einmal darüber nach, wie das alles funktioniert. Heute werden wir über das kabellose Laden sprechen (iPhone-Besitzern wird nicht geraten zu gehen, am Ende wird es eine Überraschung für sie geben).



Besitzer mobiler Geräte wissen genau, wie alles aus Sicht des Benutzers abläuft: Sie kamen nach Hause oder zur Arbeit, stellten das Gerät auf einen speziellen Ständer oder Nachttisch (ja, IKEA hat letztes Jahr Geeks mit Möbeln mit integriertem Ladegerät zufrieden gestellt) - und das geschätzte Interesse genau dort eile hoch. Um alles so einfach zu gestalten, haben Hersteller, darunter Qualcomm, Intel, NXP und viele andere, viel Zeit und Mühe aufgewendet, um kommerziell attraktive drahtlose Ladegeräte auf den Markt zu bringen.

Ein Streit ist unter Experten weit verbreitet: Ist es möglich, das kabellose Laden in Betracht zu ziehen, wenn tatsächlich noch ein Kabel dafür verwendet wird, selbst wenn es nicht an ein Smartphone, sondern an ein anderes Gerät angeschlossen ist? Da in diesem Fall das drahtlose Verfahren zur Energieübertragung immer noch vollständig beteiligt ist. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, dies zu tun. In der Elektrotechnik sind jedoch Lösungen am häufigsten, die das Phänomen der elektromagnetischen Induktion für die drahtlose Übertragung von Elektrizität verwenden.

Ein bisschen über Technologie


Wir werden die Methode der elektromagnetischen Induktion genauer analysieren, aber jetzt wollen wir über andere Methoden der kontaktlosen Übertragung von Elektrizität sprechen. Einer von ihnen ist Ultraschall. In diesem Fall sendet der Sender Ultraschall aus und der Empfänger wandelt sich in Elektrizität um. Die Ultraschallmethode wurde 2011 der Öffentlichkeit vorgestellt und konnte bei der Präsentation bereits Strom in einer Entfernung von 7 bis 10 Metern übertragen, obwohl die direkte Sichtbarkeit von Empfänger und Sender weiterhin erforderlich war. Die übertragene Spannung erreicht 8 Volt.


Technologiedemo auf der D9 2011

Mikrowellenstrahlung ist jedem bekannt. Für die umgekehrte Umwandlung von Mikrowellenenergie in Elektrizität ist jedoch ein Rectenne mit einem Umwandlungswirkungsgrad von mindestens 95% erforderlich. Außerdem müssen die Sendeantenne und die Rectenna groß sein (etwa 1 km bzw. 10 km), was eine solche Methode der Energieübertragung außer für Raumzwecke relevant macht. Experimentell wurde die drahtlose Energieübertragung unter Verwendung von Mikrowellen bestätigt, hat jedoch noch keine praktische Anwendung erhalten, insbesondere bei Verbrauchergeräten.

Wenn die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung 10 & mgr; m bis 10 nm beträgt, dh nahe am sichtbaren Bereich des Spektrums, wird es möglich, Energie zu übertragen, indem sie in einen Laserstrahl umgewandelt wird, der dann an die Fotozelle des Empfängers gesendet wird. Der kleine Divergenzwinkel der monochromatischen Lichtwelle erhöht die Effizienz der Energieübertragung über große Entfernungen, die kompakte Größe ist für kleine Geräte geeignet und der Laser erzeugt keine Hochfrequenzstörungen für Mobiltelefone. Trotzdem haben Smartphones dies aus einem offensichtlichen Grund aufgegeben - der Ineffizienz der Umwandlung niederfrequenter elektromagnetischer Strahlung in Licht und Licht in Elektrizität (Fotozellenwirkungsgrad 40-50%), hohe Verluste in der Atmosphäre. Daher wird hauptsächlich die Laserenergieübertragung im Weltraum getestet.


Für kommerzielle Zwecke wurde bisher nur eine Technologie für die drahtlose Übertragung von Elektrizität verwendet: die Verwendung elektromagnetischer Induktion.

Danke an Tesla und Faraday



Dank dieser großen Wissenschaftler wurden in ihrer Zeit Studien zur Übertragung von Elektrizität durch die Luft durch elektromagnetische Induktion durchgeführt. Bereits 1831 entdeckte Michael Faraday das wichtige Grundgesetz des Elektromagnetismus - das Gesetz der Induktion. Bereits 1893 demonstrierte Nikola Tesla in einem Projekt für die Columbus World Exhibition in Chicago die drahtlose Beleuchtung mit Leuchtstofflampen. Jetzt wird das kabellose Laden in einer ganzen Reihe von Geräten eingesetzt - von Zahnbürsten bis hin zu Smartphones und Autos.

In mehr oder weniger einfachen Worten basiert die Arbeit des drahtlosen Ladens auf den Eigenschaften der Induktionsspule zur Übertragung von elektrischem Strom. Wenn es an eine Stromquelle angeschlossen ist, erscheint darin ein Magnetfeld, das senkrecht zu den Windungen der Spule selbst ist. Wenn Sie also eine Spule mit Strom versorgen und die zweite im Bereich ihres Magnetfelds platzieren, wird darin eine Spannung angezeigt. In diesem Fall dürfen die beiden Induktionsspulen unter keinen Umständen miteinander in Kontakt stehen.


Eine der Spulen muss notwendigerweise als Quelle dienen, dh es muss Elektrizität an sie und die zweite an den Empfänger angeschlossen werden, so dass es immer noch unmöglich ist, die Drähte vollständig aufzugeben. Zwei Spulen bilden ein induktiv gekoppeltes System, wie in der obigen Abbildung. In der Wicklung der Quelle (erste Spule) fließt ein Wechselstrom, der ein Magnetfeld erzeugt. Letzteres induziert Spannung in der Empfängerspule: Sie kann sowohl zur Stromversorgung des Geräts als auch zum Laden des Akkus verwendet werden. Wenn die Sekundärspule weit von der Primärspule entfernt ist, wird das Magnetfeld gestreut, weil es es nicht erreichen kann. Daher wird die induktive Kopplung unwirksam, wenn sie entfernt wird.

In der heutigen Zeit sind zwei Technologien des drahtlosen Ladens unter Verwendung elektromagnetischer Induktion üblich. In einer werden eng gekoppelte Spulen verwendet (MI ist magnetisch induktiv), in der anderen schwach gekoppelte Spulen (MR ist Magnetresonanz). Das WPC Wireless Electromagnetic Energy Consortium basiert auf der MI-Technologie. A4WP empfiehlt die Verwendung von MR. In MR-Systemen müssen höhere Q-Faktoren (von 50 oder mehr) als in MI-Systemen bereitgestellt werden, während in vorhandenen drahtlosen Ladesystemen der Q-Faktor 30 bis 50 beträgt.

Daher ist die MI-Technologie jetzt die Basis für drahtlose Ladegeräte - die Spezifikation selbst (Standard), nach der die Geräte erstellt werden, wird als Qi bezeichnet. In der russischen Transkription wird es "Qi" ausgesprochen, was einen Energiestrom bedeutet. Die erste Version des Standards ermöglicht das Laden von Geräten mit geringer Leistung (5 Watt) und die zweite mit hoher Leistung (120 Watt). Wenn der erste zum Laden der Akkus von Smartphones und Tablets verwendet wird, können Sie mit hoher Leistung sogar einen Laptop aufladen. Zwar erreichte die kommerzielle Nutzung von Qi High Power nicht.


Hersteller stürmen aktiv den Qi-Standard und verwenden ihn auf ihren Smartphones und Tablets. Das diesjährige neue Xiaomi Mi5 (auch in Weiß ), Xiaomi Mi4s und Blackview R7 Qi sind es nicht, aber es gibt eine Schnellladetechnologie, mit der Smartphones viel schneller aufgeladen werden. Das Lademodul kann überall zu Hause oder bei der Arbeit aufgestellt werden. Wenn Sie es mit einem Möbelstück (der gleichen Lampe von IKEA) kombinieren, können Sie die Anzahl der Kabel minimieren.


Meistens sind runde und rechteckige Sender, die auch als Sender bezeichnet werden, bei Benutzern üblich. Es ist zu beachten, dass das Magnetfeld nicht nur elektrischen Strom übertragen kann, sondern auch Daten zu Bytes und Bits, die zur Erstellung des Qi-Standards verwendet wurden. Spulen interagieren nicht miteinander, wenn sich das Gerät mit dem eingebauten Sender nicht in der Nähe des Senders befindet. Sobald der Akku des Smartphones aufgeladen ist, gibt er das gewünschte Signal aus und der Sender beginnt im Hintergrund zu arbeiten. Wenn das Zubehör im Hintergrund funktioniert, ändert der vom Sender alle 0,4 Sekunden gesendete Impuls nicht die Spannung in der im Sender eingebauten Spule. Wenn jedoch der Abstand zwischen dem Smartphone und dem Zubehör auf den gewünschten Abstand verringert wird, wechselt das Gerät in den aktiven Modus.da die Spannung in der Induktionsspule stark abfällt.

Obwohl das Aufladen von Smartphones und Tablets mit Qi und zugehörigem Zubehör langsamer ist als mit einem Kabel, ist die Technologie bei den Benutzern nach wie vor sehr gefragt. Stimmen Sie zu, es ist viel bequemer, eine kleine "Plattform" in der Nähe des Bettes zu erstellen, um alle Geräte einmal aufzuladen, als jede Nacht 4-5 Kabel zu entwirren - von Ihrem Smartphone, dem Telefon Ihrer Frau, der Smartwatch und wenn Sie sich auch dazu entschlossen haben, einen externen Akku aufzuladen, ist dies eine Katastrophe.

Aber ist es nicht schädlich?



Viele Menschen stellen diese Frage vor der Verwendung von Qi, da das Magnetfeld Strahlung aufweist. Trotzdem ionisiert magnetische Strahlung nicht - sie beeinflusst den menschlichen Körper nur durch WLAN oder ein mobiles Signal. Außerdem verschwindet die elektromagnetische Strahlung, sobald der Akku des Geräts aufgeladen wird, und eine Leistung von 5 Watt reicht nicht aus, um einen negativen Effekt zu erzielen. Kein Wunder, dass das kabellose Laden auch bei Rasierapparaten und Zahnbürsten verwendet wird.

Was tun, wenn das Android-Smartphone Qi nicht unterstützt? Keine Sorge, in diesem Fall stellen die Hersteller eine Reihe von Spezialzubehör her, und die Kosten für viele überschreiten nicht fünf Dollar. Sie bestehen aus einem Sender und einem speziellen Empfänger, der zum Aufladen an einen Standardanschluss angeschlossen wird - denselben Micro-USB. Der Empfänger kann zum Beispiel mit einer Abdeckung befestigt werden und erhält im Wesentlichen ein Smartphone mit Qi.


iPhone im Flug?


Obwohl Apple mit dem kabellosen Laden droht, kann das Gerät bis zu einem Meter (für Tastatur und Maus) vom Sender entfernt werden, während Qi nicht einmal im iPhone 7 und iPhone 7 Plus vorhanden ist. Aber es gibt einen Ausweg, wie wir zu Beginn versprochen haben - wie bei Android-Geräten haben Handwerker aus China spezielles Zubehör kreiert . Der Empfänger stellt über Lightning eine Verbindung zum Smartphone her. Anschließend kann er mit jedem Qi-Zubehör zum Aufladen verwendet werden. Ja, auch mit Möbeln und Sendern für Android-Geräte. Also liegt alles in Ihren Händen!


Eine Zukunft ohne Kabel



In den letzten Jahren haben sich viele der Qi-Katastrophe angeschlossen, darunter auch Automobilhersteller. Sie verstehen auch, dass sich die Technologie allmählich von Drähten entfernt und zusätzliche Kabel in einem Auto im Allgemeinen unbrauchbar sind. Natürlich bleibt der kleine Aktionsradius das Haupthindernis, aber wir können es darüber hinaus in naher Zukunft überwinden.

Source: https://habr.com/ru/post/de400121/

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