Беспроводные зарядные устройства уже сейчас стремительно набирают популярность и начинают активно занимать свою нишу на рынке. Но подобной технологии уже активно наступает на пятки такая идея, как зарядить телефон через Wi-Fi.
Содержание
- 1 Хронология развития
- 2 Современный уровень развития
- 2.1 Airnergy
- 2.2 Продукт от Energous
- 2.3 Power over Wi-Fi
- 3 Как зарядить телефон через WI-FI: Видео
Хронология развития
Открыл, осуществил и описал же такую технологию небезызвестный сербский ученый Никола Тесла. Но социум не был готов к подобным технологиям, так как в памяти народа еще были живы воспоминания об охоте на ведьм и инцидентах в Салеме, а потому технология была предана забвению и канула в Лету. Но лишь до определенных пор.
С того момента прошло немало времени, случилось несколько мировых войн, и вот человечество достигло того уровня развития, при котором идеи почти вековой давности становятся не такими уж безумными и неприемлемыми.
К тому же технический прогресс и эволюция микропроцессорной техники являются весьма приличным подспорьем для осуществления преобразования электромагнитных волн в направленный поток электрической энергии.
Не стоит сомневаться, что где-то на закрытых объектах уже давно разработана и доведена до совершенства подобная технология. Но в промышленных целях эти устройства вряд ли будут использоваться. А потому предлагаю рассмотреть те варианты, которые были изначально ориентированы на выход на гражданский рынок.
Современный уровень развития
Первый раз мы услышали о том, что зарядка телефона через Wi-Fi стала возможной, около пяти лет назад. Это приспособление было продемонстрировано на CES 2010 под названием RCA Airnergy Charger. По описаниям принципа работы оно было похоже на предложенное Теслой устройство.
Airnergy
Приспособление представляло собою небольшую коробочку вполне приемлемых габаритов для того, чтобы постоянно носить его в кармане пиджака; из коробочки выходил кабель для подключения к телефону. Внутри имелись небольшая схема с приемником Wi-Fi-сигнала и аккумулятор небольшой емкости. Конкретные технические данные не были опубликованы, но образная модель работы устройства была изложена.
Приемник перехватывает радиоволны, по которым транспортируется информация, регистрирует их колебания, частоту и амплитуду. После чего схема выстраивает их в таком порядке, что они ничем не отличаются от колебаний электроэнергии. Завершив трансформацию, новообразованное электричество начинает заполнять емкость аккумулятора. Остается только подключить устройство и наблюдать, как происходит зарядка.
КПД был чудовищно низким, несмотря на то, что на представлении было заявлено о зарядке BlackBerry-устройства с 30% до полного заряда всего за 90 минут. Но на деле технология была сырой, а заявленный на лето того же года выход устройства так и не состоялся. Его стоимость должна была составить около 40 долларов США.
Продукт от Energous
В настоящее время компания Energous уже продает такое устройство. Технологические тонкости не раскрываются из соображения защиты интеллектуальной собственности, так как эта технология уже более совершенна, чем описанная ранее.
Здесь уже не требуется подключения к гаджету для зарядки. Устройство само преобразовывает волны таким образом, что они ориентированы не на передачу данных, а на пополнение уровня заряда. Единственный существенный минус – работа лишь в одном режиме: приспособление либо заряжает мобильное устройство, либо предоставляет доступ к сети.
Пожалуй, если бы не столь специфический принцип работы и необходимость покупать новый смартфон, то аппарат нашел бы свою аудиторию.
Power over Wi-Fi
Наконец мы добрались до флагмана реализации подобной задумки. Под конец первой половины нынешнего года стало известно, что Вашингтонский исследовательский университет находится на стадии активного тестирования новой технологии power over Wi-Fi, которая уже тогда позволяла заряжать не только аккумуляторы мобильных устройств. Удовлетворительные результаты были получены также при пополнении уровня заряда батареек в часах.
По сравнению с двумя предыдущими методами зарядки, у данного способа имеется несколько отличительных черт.
Во-вторых, в отличие от Energous-устройства, принцип работы данной методики позволяет одновременно и заряжать батареи, и пользоваться доступом к сети. Причем не только одному заряжаемому устройству, а сразу всем подключенным аппаратам.
И последнее: на данный момент максимальное расстояние для зарядки составляет 8,4 метра. Но разработчики отметили, что данный параметр можно увеличить и он будет изменен в несколько раз. Как только сам технологический процесс будет доведен до ума, ученые займутся вопросом увеличения дальности работы.
Как зарядить телефон через WI-FI: Видео
Имею опыт работы в ИТ сфере более 10 лет. Занимаюсь проектированием и настройкой пуско-наладочных работ. Так же имеется большой опыт в построении сетей, системном администрировании и работе с системами СКУД и видеонаблюдения.
Работаю специалистом в компании «Техно-Мастер».
Наши глаза настроены только на узкую полосу возможных длин волн электромагнитного излучения, порядка 390-700 нанометров. Если бы вы могли видеть мир на разных длинах волн, вы бы знали, что в городской зоне вы освещены даже в темноте — повсюду инфракрасное излучение, микроволны и радиоволны. Часть этого электромагнитного излучения окружающей среды испускается объектами, которые разбрасывают повсюду свои электроны, и часть переносит радиосигналы и сигналы Wi-Fi, которые лежат в основе наших систем связи. Все это излучение также переносит энергию.
Всем знакома ситуация, когда смартфон садится в самый неподходящий момент.
Можно ли использовать энергию электромагнитных волн?
Исследователи из Массачусетского технологического института представили исследование, которое появилось в журнале Nature, где подробно описали, как приступили к практической реализации этой цели. Они разработали первое полностью изгибаемое устройство, которое может преобразовывать энергию из сигналов Wi-Fi в пригодное для использования электричество постоянного тока.
Любое устройство, которое может преобразовывать сигналы переменного тока (AC) в постоянный ток (DC), называется ректенной: выпрямляющей антенной (rectifying antenna). Антенна улавливает электромагнитное излучение, преобразуя его в переменный ток. Затем он проходит через диод, который преобразует его в постоянный ток для использования в электрических цепях.
Впервые ректенны были предложены в 1960-х годах и даже использовались для демонстрации модели вертолета, приводимого в действие микроволнами, в 1964 году изобретателем Уильямом Брауном. На этом этапе футуристы уже мечтали о беспроводной передаче энергии на большие расстояния и даже использования ректенн для сбора космической солнечной энергии со спутников и передачи на Землю.
Оптическая ректенна
Сегодня новые технологии работы в наномасштабах позволяют много нового. В 2015 году исследователи из Технологического института Джорджии собрали первую оптическую ректенну, способную справляться с высокими частотами в видимом спектре, из углеродных нанотрубок.
Пока что эти новые оптические ректенны имеют имеют низкую эффективность, около 0,1 процента, и поэтому не могут конкурировать с растущей эффективностью фотоэлектрических солнечных панелей. Но теоретический предел для солнечных батарей на основе ректенн, вероятно, выше, чем предел Шокли-Кьюссера для солнечных элементов, и может достигать 100% при освещении излучением определенной частоты. Это делает возможной эффективную беспроводную передачу энергии.
А вы знали, что у Wi-Fi есть еще одно интересное и необычное применение.
Новая часть устройства, изготовленного MIT, использует преимущества гибкой радиочастотной антенны, которая может захватывать длины волн, ассоциирующиеся с сигналами Wi-Fi, и преобразовывать их в переменный ток. Затем, вместо традиционного диода для преобразования этого тока в постоянный, новое устройство задействует «двумерный» полупроводник, толщиной всего в несколько атомов, создавая напряжение, которое можно использовать для питания носимых устройств, датчиков, медицинских устройств или электроники большой площади.
Новые ректенны состоят из таких «двумерных» (2D) материалов — дисульфида молибдена (MoS2), который всего в три атома толщиной. Одним из его замечательных свойств является снижение паразитной емкости — тенденция материалов в электрических цепях действовать в роли конденсаторов, удерживающих определенное количество заряда. В электронике постоянного тока это может ограничивать скорость преобразователей сигналов и способность устройств реагировать на высокие частоты. Новые ректенны из дисульфида молибдена имеют паразитную емкость на порядок ниже тех, которые были разработаны до настоящего времени, что позволяет устройству захватывать сигналы до 10 ГГц, в том числе в диапазоне типичных Wi-Fi устройств.
Заряжать смартфон от Wi-Fi это не возможность, а мечта!
У такой системы было бы меньше проблем, связанных с батареями: ее жизненный цикл был бы намного длиннее, электрические устройства заряжались бы от окружающего излучения и не было бы необходимости утилизировать компоненты, как в случае с батареями.
«Что, если бы мы могли разработать электронные системы, которые обернем вокруг моста или которыми накроем целую магистраль, стены нашего офиса, и дадим электронный интеллект всему, что нас окружает? Как вы будете обеспечивать энергией всю эту электронику?», задается вопросом соавтор работы Томас Паласиос, профессор кафедры электротехники и компьютерных наук в Массачусетском технологическом институте. «Мы придумали новый способ питания электронных систем будущего».
Использование 2D-материалов позволяет дешево производить гибкую электронику, что потенциально позволит нам размещать ее на больших площадях для сбора излучения. Гибкими устройствами можно было бы оснастить музей или дорожную поверхность, и это было бы гораздо дешевле, чем использовать ректенны из традиционных кремниевых или полупроводников из арсенида галлия.
Можно ли зарядить телефон от Wi-Fi сигналов?
К сожалению, этот вариант кажется крайне маловероятным, хотя на протяжении многих лет тема «свободной энергии» дурачила людей снова и снова. Проблема заключается в энергетической плотности сигналов. Максимальная мощность, которую может использовать точка доступа Wi-Fi без специально лицензии на вещание, как правило, составляет 100 милливатт (мВт). Эти 100 мВт излучаются во всех направлениях, распространяясь по площади поверхности сферы, в центре которой — точка доступа.
Даже если бы ваш мобильный телефон собирал всю эту мощность со 100-процентной эффективностью, для зарядки батареи iPhone все равно потребовались бы дни, а небольшая площадь телефона и его расстояние до точки доступа серьезно ограничат количество энергии, которое он мог бы собрать с этих сигналов. Новое устройство MIT сможет захватывать около 40 микроватт энергии при воздействии типичной плотности Wi-Fi в 150 микроватт: этого недостаточно для питания iPhone, однако достаточно для простого дисплея или удаленного беспроводного датчика.
По этой причине гораздо более вероятно, что беспроводная зарядка для более крупных гаджетов будет опираться на индукционную зарядку, которая уже в состоянии питать устройства на расстоянии до метра, если между беспроводным зарядным устройством и объектом зарядки нет ничего.
Тем не менее, окружающая радиочастотная энергия может использоваться для питания определенных типов устройств — как, вы думаете, работали советские радиоприемники? И грядущий «интернет вещей» однозначно будет использовать эти модели питания. Осталось только создать датчики с низким энергопотреблением.
Соавтор работы Хесус Гражал из Технического университета Мадрида видит потенциальное применение в имплантируемых медицинских устройствах: таблетка, которую пациент может проглотить, передаст данные о здоровье обратно на компьютер для диагностики. «В идеале не хотелось бы использовать батареи для питания таких систем, потому что, если они будут пропускать литий, пациент может умереть», говорит Гражал. «Намного лучше собирать энергию из окружающей среды, чтобы питать эти маленькие лаборатории внутри тела и передавать данные на внешние компьютеры».
Текущая эффективность работы устройства составляет около 30-40% по сравнению с 50-60% для традиционных ректенн. Наряду с такими понятиями, как пьезоэлектричество (материалы, которые генерируют электроэнергию при физическом сжатии или растяжении), электричество, генерируемое бактериями и теплом окружающей среды, «беспроводное» электричество вполне может стать одним из источников питания для микроэлектроники будущего.
Надеюсь, вы не расстроились тем, что данный метод зарядки для телефонов не подходит? Расскажите в нашем чате в Телеграме.
Радиоволны от сетей WiFi полностью заполняют пространство внутри помещений. На самом деле, это излучение несёт в себе немалую энергию, которая пропадает зря, впустую нагревая стены и мебель квартиры. Её можно использовать с пользой — для зарядки аккумуляторов и работы миниатюрной электроники.
Например, вот прототипы четырёх гаджетов, которые получали питание от WiFi в рамках сиэтлского эксперимента (о нём ниже).
Камера без батареи (максимальное расстояние от маршрутизатора может быть 5,8 м)
Температурный датчик (макс. расстояние 6 м)
Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов (макс. расстояние 8,5 м)
Зарядное устройство для NiMH-аккумуляторов (макс. расстояние 8,5 м)
В Сиэтле шесть домов приняли участие в эксперименте. Им раздали WiFi-маршрутизаторы и коллекцию электрических гаджетов со сборщиком энергии, который преобразует радиоволны 2,4 ГГц в постоянный ток.
Эксперимент в реальных условиях показал, что в течение 24 часов все розданные устройства питались исключительно энергией от радиоволн WiFi, при этом маршрутизатор продолжал успешно выполнять свою основную функцию, раздавая интернет-трафик на компьютеры и прочие домашние устройства.
Авторы говорят, что ключевой проблемой при передаче энергии по WiFi является неравномерная структура передачи, из-за чего трудно достичь напряжения, которое необходимо для работы мобильных устройств (0,3V).
Поэтому разработчики представили PoWiFi — по их словам, первую в мире реально работающую систему, которая использует существующие коммерчески доступные чипсеты WiFi для сбора энергии и питания. Ключевыми элементами этой системы являются WiFi-передатчик и модуль для сбора энергии.
В частности, Atheros-чипсет WiFi-передатчика модифицировали, чтобы внедрять небольшое количество трафика в пустующие промежутки.
Модуль для сбора энергии сделали так, чтобы он работал одновременно на нескольких каналах WiFi 2,4 ГГц.
Конструкция модуля: согласующая цепь, выпрямитель электрического тока преобразует энергию волн в постоянный ток, а потом напряжение повышается до полезного уровня конвертером DC-DC. Модуль демонстрирует потери на отражение менее чем -10 dB в рабочем диапазоне WiFi 72 МГц.
Исследователям удалось успешно запитать по WiFi видеокамеру Omnivision OV7670 VGA и температурный сенсор, а также зарядить аккумуляторы Li-Ion и NiMH (стандартные пальчиковые батарейки).
Все детали описанной конструкции объясняются в научной работе, там же оценивается эффективность работы системы по результатам эксперимента.
P.S. Интересно, что в одном из дополнительных экспериментов исследователи соорудили конструкцию из двух антенн, своего модуля сборки энергии с выходом на USB.
Такая система позволяет заряжать любые USB-гаджеты с неплохой скоростью. Например, фитнес-браслет Jawbone UP24 они довели до 41% всего за 2,5 часа.
Неплохо бы поставить побольше таких сборщиков энергии в квартире. Или по всему подъезду.
Надоело каждый день таскать с собой зарядку от гаджета или же массивный блок подзарядки? Что же, если вы входите в эти ряды пользователей, то у нас для вас хорошие новости: отныне можно будет зарядить свой телефон средствами Wi-Fi. Фантастика? Скорее скорая реальность. И сейчас мы поговорим о методах воплощения этой технологии, а также о том, какая известная фирма готова взяться за запуск девайса с таким функционалом в массовое производство.
Принцип работы
В данный момент мы привыкли, что беспроводное соединение может только ускорять процесс достижения зарядом нашей батареи отметки в 0%. Но великие умы давно задумывались о том, как без помощи кабелей передавать энергию буквально по воздуху, и еще в 20 веке были совершены первые подвижки в сторону воплощения теории, но все было напрасно. И вот, спустя несколько мировых войн, мы готовы по достоинству оценить идеи Теслы.
Впервые же мы услышали о том, что идеи ученого были воплощены в конкретный девайс приемлемого масштаба более пяти лет назад. Устройство полностью перенимало идеи Теслы, работая по его принципу, и являлось живым воплощением ранее, казалось бы, просто безумной идеи.
Для того чтобы представить себе устройство и приблизительно постичь принцип работы приспособления, стоит лишь пройтись по паре пунктов:
- эта техника помещается в небольшую коробочку, которая бы вполне вместилась в карман современного пиджака. Внутри находится схема с приемником сигнала беспроводного соединения и аккумулятор малой емкости;
- первая задача приемника – перехватывать радиоволны, инспектируя колебания, частоту и амплитуду;
следующий пункт – выстроить их в специально заданном порядке, который в свою очередь ничем не отличается от колебаний знакомой нам электроэнергии; - последняя стадия трансформации – заполнение емкости аккумулятора полученной энергией. Вам же, как владельцу устройства, остается только подключить аккумулятор к своему телефону и наблюдать за его зарядкой.
Современное применение
Вышеописанная модель, на данном этапе развития технологий, это далеко не самый оптимальный вариант для пользователя. Задача настоящих разработчиков – сделать технологию беспроводной зарядки еще более простой, уменьшенной настолько, чтобы она могла буквально внедриться в ваш телефон. Этой идеей, кстати, как раз и занялась следующая известная фирма.
Всемирно известная компания Apple не устает удивлять мир сообщениями о своих возможностях. И на этот раз их новость как раз касалась технологии зарядки батареи телефона с помощью Wi-Fi.
Согласно заявке на патент, компания как раз разрабатывает возможность внедрения в свои устройства технологии, что похожа на улучшенную индукционную зарядку, которая обладает более широким радиусом действия.
Также известно, что технология беспроводной зарядки будет частью нового устройства компании – IPhone 8, релиз которого ожидается уже в скором времени: приблизительно в сентябре этого года вы сможете самостоятельно проверить удобство использоваться беспроводной зарядки.
Май 12, 2017 20:45