Как работает беспроводная зарядка смартфона? August 21st, 2016
Сейчас все чаще и чаще слышу про беспроводную зарядку. Четыре месяца назад, когда искал себе новую машину, видел Киа "Спортедж" со встроенной такой зарядкой. Еще подумал, вот на кого это рассчитано, на единиц? Казалось, что для этого надо иметь какую то крутую модель телефона или какое то дорогое оборудование. Но оказывается и мой телефон средней стоимости поддерживает эту технологию. Задумался, я же совсем не знаю принципов, как это работает. Мне казалось, что эта технология еще достаточно "далеко" от обывателя, а оно уже вот рядом и совсем доступно.
Давайте разберемся чуть подробнее...
Оказывается, принцип работы беспроводного зарядного устройства очень прост - достаточно поместить гаджет на специальную панель, чтобы он зарядился. В основе аксессуара лежит принцип работы индукционной катушки.
Беспроводные зубные щетки длительное время уже используют беспроводную зарядку. Технологию традиционно сопровождали проблемы низкой эффективности и медленной зарядки, но они были не критическим недостатком для зубной щетки или электрической бритвы, которые вы используете только в течение нескольких минут каждый день. Использование индуктивной зарядки является более безопасным, с той точки зрения, что нету провода, и он не замкнет, и вы случайно не дотронетесь мокрыми руками к участкам с плохой изоляцией.
Такой способ передачи энергии становится очень популярной в последнее время. В 2015 году всемирно популярный бренд начал продавать мебель, в которую будет встроен модуль беспроводной зарядки. Сегодня все флагманские модели смартфонов поддерживают Qi.
Ожидается, что в скором времени трансмиттеры или, другими словами, модули можно будет найти в аэропортах, ресторанах, кинотеатрах, фастфудах, торговых центрах, что позволит осуществлять зарядку телефонов и планшетов в любое время. На самом деле это облегчит жизнь юзерам мобильных гаджетов. Мы входим в новую эру, где совсем необязательно носить с собой повсюду проводные зарядные устройства для всех девайсов, которыми мы пользуемся.
Стандарт беспроводного питания называется Qi. В русской транскрипции слово произносится как «Ци». Такое имя стандарт носит в честь термина восточной философии и означает поток энергии. Он разработан Консорциумом беспроводной электромагнитной энергии WPC. Эта организация объединяет мировых производителей электроники и ставит перед собой важную задачу - стандартизировать процесс зарядки гаджетов индукционным методом. В ближайшем будущем все девайсы можно будет заряжать без подключения к сети. Это невероятно удобно. Каждый из нас хотя бы раз сталкивался с ситуацией, когда разряжается смартфон. Приходится в срочном порядке искать выход. В скором времени модули беспроводной зарядки появятся во всех общественных местах, а также дома у каждого юзера.
В домашних условиях можно просто расположить модуль в удобном месте, и он никогда не потеряется, в отличие от проводной «зарядки». Достаточно просто поместить на него гаджет, немного подождать, пока пополнится ёмкость аккумулятора. Принцип работы беспроводной «зарядки» основан на свойствах индукционной катушки передавать электрический ток. В школьном курсе физики нас учили, что при подключении индукционной катушки к источнику питания в ней 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. При этом важно учитывать тот факт, что две индукционные катушки ни в коем случае не должны соприкасаться между собой. Такой простой принцип положен в работу беспроводных зарядных устройств, поддерживающих технологию 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 объективных факторов. 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. Беспроводное зарядное устройство для телефона создаёт силу тока в 1 ампер, а для планшетного компьютера - 2 ампера. При выборе аксессуара обязательно обращайте внимание на такие характеристики.
Современное беспроводное зарядное устройство состоит из двух компонентов. Один из них встроен непосредственно в гаджет, который поддерживает Qi и называется ресивером беспроводной зарядки. По сути, он является приёмником, который проводит электрический ток к аккумулятору. Второй компонент называют трансмиттером. Если подразумевается покупка беспроводной «зарядки», речь идёт именно о трансмиттере. Они бывают самых разных форм и размеров. В основном распространены круглые и прямоугольные передатчики.
Чтобы лучше понять, как работает беспроводная зарядка, следует учесть, что магнитное поле способно передавать не только электрический ток, но и данные о байтах и битах, что учли разработчики стандарта Qi. Взаимодействие между катушками будет возникать только в тот момент, когда гаджет со встроенным трансмиттером будет находиться поблизости от передатчика. Если аксессуар для зарядки гаджета будет функционировать в фоновом режиме, то посылаемый каждые 0,4 секунды передатчиком импульс не будет изменять напряжение в катушке, встроенной в трансмиттер. Можно сделать вывод, что современный аксессуар умеет распознавать, в каком режиме функционировать. Как только поблизости на расстоянии нескольких сантиметров окажется смартфон, напряжение в индукционной катушке резко снизится, и устройство перейдёт в режим активной работы. Как только аккумулятор смартфона будет заряжен, соответствующий сигнал переведёт зарядное устройство в фоновый режим. Можно сделать вывод, что современные беспроводные аксессуары для пополнения ёмкости батареи являются энергоэффективными.
Еще больше графиков и формул
Некоторые пользователи ошибочно полагают, что функция беспроводной зарядки Qi может нанести вред здоровью. Дело в том, что магнитное излучение не является ионизирующим. По своему влиянию на организм оно похоже на сигнал мобильной связи, сигнал Wi-Fi, радиосигнал. При этом сигнал мобильной сети, который поступает с вышки, является более сильным и имеет непрерывный характер, в то время, как электромагнитное излучение пропадает сразу после зарядки батареи смартфона. Мощность беспроводных зарядных устройств составляет 5 ватт. Её недостаточно чтобы оказать воздействие на человеческий организм. О негативном воздействии можно говорить лишь в том случае, когда мощность таких девайсов будет равняться 120 ваттам. Но подобные модели не выпускаются в промышленных масштабах. Этим объясняется отсутствие беспроводных зарядных устройств для ноутбуков. Важно знать, что технология беспроводного заряда аккумулятора давно используется во многих моделях электробритв и электрических зубных щёток, что в очередной раз доказывает её безопасность.
Перспективы
Данная индуктивная зарядка может быть удобна, но малый радиус действия является проблемой. Это разительно уменьшает удобство пользования данной технологией Изменится ли это? Может быть. Было проведено много исследований потенциала беспроводной зарядки и в различных технологиях были успехи в радиусе действия. Лазеры, микроволновые печи и более мощные варианты индуктивной зарядки смогли достичь больших расстояниях передачи. Недостатки препятствуют распространенное это слишком мощное излучение выше сказанных технологий. Можете обжечься или еще чего хуже. Трудно сказать, кто возьмет пальму первенства на этом рынке. Первым кандидатом, является Apple, потому что компания запатентовала устройство, которое может якобы заряжать на расстоянии до одного метра. Беспроводной Консорциум питания также постоянно ищет лучшие варианты. А тут еще Intel, которая недавно объявила, что она работает над интегрированной технологией магнитных устройств, которые будут помещены в ноутбук и раздавать питание на близлежащие смартфоны и периферийные устройства.
источники
Для того чтобы оснастить любимый смартфон флагманской функцией беспроводной зарядки, потребуется не так много.
Во-первых, база, она же зарядник. Чаще всего выполняется в виде небольшой круглой площадки с выходом для зарядного устройства. Для эксперимента возьмём безымянную модель с приятной синей подсветкой. Работает от блока питания 5 В, 2 А (обычный USB), питается через стандартный microUSB-порт. На выходе устройство даёт ток с параметрами 5 В, 1 А, что достаточно для зарядки большинства девайсов даже в рабочем режиме.
Второй необходимый элемент модернизации - антенна, при помощи которой и происходит зарядка смартфона на расстоянии. Обычно расстояние это минимально, кстати говоря, но удобство использования без проводов для кого-то может оказаться значительным. Например, базу можно встроить в приборную панель автомобиля или положить на комод возле кровати: пришёл, положил, лёг спать. И никаких поисков проводов.
На рынке представлена масса самых разных универсальных антенн для смартфонов. Подойдут они и для другой техники, но здесь нужно подумать над размещением. Антенна (у нас - безымянный китайский экземпляр) представляет собой катушку с платой, спрятанные в бумажном подобии конвертика. Из него выходит провод со штекером microUSB, хотя при желании его можно перепаять на любой другой. Стоит обратить внимание: катушка работает только в одном положении по отношению к заряднику. Поскольку кабель для соединения со смартфоном плоский, может потребоваться вскрытие пакетика и переворот катушки для работы антенны (как в нашем случае). Катушка должна быть направлена открытой стороной в сторону зарядного устройства.
Внимание: на зарядной базе указаны необходимые параметры блока питания (в случае с использованной - 5 В, 2 А). Их нужно обеспечить. При меньшей силе тока зарядка будет происходить очень медленно. Возможно, для адекватной работы потребуется заменить шнур из комплекта зарядного устройства, поскольку не каждый USB-провод может пропустить через себя полноценные 2 А. Как видите,
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:
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:
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.
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.
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.
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.
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, 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.
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 самостоятельно делать ремонт микроволновки, 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.
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.
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.
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.
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.
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:
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.
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.
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:
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.
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.
Беспроводная зарядка устройств появилась не так уж и недавно. У меня дома скопилось, как минимум с пяток устройств, которые заряжаются без проводов. Это и электроника, и различная бытовая техника, например электробритва. Заряжать аккумулятор без подключения провода - удобно. Достаточно только поместить заряжаемое устройство в специальный стакан или положить его на соответствующую подставку. И нет никакой возни с проводами. Разумеется, устройство должно обладать функционалом по беспроводной зарядке, обычный телефон, заботливо уложенный на беспроводную зарядку, не зарядится ни на йоту.
С появлением водозащищенных устройств, ситуация с проводами стала в полный рост. Теперь, вместо одного движения – подключить провод, нужно выполнять два действия – открыть влагозащитную крышку и подключить провод. Одно дополнительное действие, но, выполняемое регулярно, очень раздражает потребителей. Представьте себе, как если бы, для того, что бы включить телевизор, вам нужно было бы каждый раз вставлять в пульт дистанционного управления батарейки. Вот, и производители электроники также задумались над этим вопросом. Некоторые, даже стали комплектовать свои влагозащитные аппараты специальным кредлом, при помощи которого можно осуществлять зарядку. Вставил телефон в кредл, и он начал заряжаться. Так, например, поступала Sony .
Ко всему прочему, открываемая и закрываемая крышечка зарядки, через вполне конкретное время просто отрывается. Решение с кредлом - не идеально. У некоторых аппаратов после годовой эксплуатации, контакты для зарядки в телефоне просто протирались и кредл можно смело выкидывать. Именно поэтому, решение с кредлом, хоть и имеет множество преимуществ, например, надежность и высокий КПД, все же не лучший вариант. Да и дизайн телефона страдает из-за выведенных контактов.
Понимая всю глубину проблемы и идя на поводу у потребителя, стараясь удовлетворить любое его желание, производители обратили свой взор к беспроводным способам зарядки. Именно тех способов, которые упрощают процедуру зарядки телефона донельзя. Тогда, когда положил на подставку, коврик или просто вставил в специальный стакан (и без всяких контактов). И где происходит передача энергии посредством электромагнитных волн, от зарядного устройства прямиком в устройство. А, что бы каждый из производителей, не городил свой собственный огород, стараясь придумать стандарт на беспроводную зарядку, а еще лучше не старался сделать его проприетарным и несовместимым с другими, была создана организация Wireless Power Consortium (WPC). Усилием этой организации и был разработан стандарт Qi для беспроводной зарядки электроники. Стандарт открытый и как следствие, на рынке представлено множество независимых производителей зарядок и приемников в стандарте Qi.
Кстати, если в более старых моделях смартфонов, такой производитель, как Samsung (о нем, в основном и пойдет речь в этой статье), поддержка беспроводной зарядки заявлялась как опциональная. В устройствах была возможность использовать беспроводную зарядку, но для этого нужно было либо купить специальный чехол с необходимыми контактами (а купить его было практически невозможно), либо использовать специальную наклейку с контактами от стороннего производителя. Сейчас же, все новые модели идут с беспроводной зарядкой, которая либо уже встроена в аппарат, либо встроена в фирменный чехол, который можно приобрести. Налицо прогресс, публика явно восприняла беспроводную зарядку с одобрением. Но, тем не менее, можно не покупать фирменный чехол, с поддержкой зарядки, а просто использовать дешевую наклейку, устанавливаемую под крышку. Не совсем красивое решение, но зато очень дешевое.
В пору заметить, что Qi не единственный стандарт позволяющий осуществлять зарядку без подключения провода. Существует, как минимум одна альтернативная технология, достойная рассмотрения. Как-то блуждая по просторам глобальной, я обнаружил весьма интересные чехлы для телефонов, которые странно выделялись каким-то кружком прямо в центре. Покопав немного больше, я понял, что этот кружок, есть не что иное, как решение проблемы с втыканием провода зарядки в телефон (ну, неудобно же). Суть идеи AnyMode и многих других в том, что вместо того, что бы вручную подключать кабель к телефону, он будет примагничиваться к небольшому (или наоборот большому) плоскому магниту с контактами. А использование круглого разъема, позволяет не беспокоиться относительно правильного позиционирования телефона относительно разъема. Магниты сделают все сами. Налицо очень умное решение, которое не только элегантно избавляет от проблемы, но и лишено потери при передачи энергии при зарядке, как это есть у Qi. Но, для того, что бы подобная магнитная радость заработала, нужен специальный чехол, который в некоторых случаях одевается сверху стандартного (для моделей, без поддержки контактов зарядки), что увеличивает общий размер аппарата. Да и не совсем ясно, как некоторые модели будут относиться к сильному магниту, особенно если в них имеются встроенные магнитные компасы.
Перейдем же, непосредственно к продукции Samsung. Корейская компания, очень осторожно, маленькими шажками, вышла на рынок беспроводных зарядок, предоставив для пользователей своих сверхпопулярных Galaxy S5 возможность приобрести не только фирменный чехол с поддержкой беспроводной зарядки (а это важно, если не хочется остаться без влагозащиты), но и фирменную зарядную станцию. И что интересно, продаются они комплектом, но можно приобрести их и по отдельности, что очень удобно, особенно, если нужно несколько зарядок (домой, в офис, на дачу и т.п.)
Я уже упоминал, в своей статье про S5 Duos , что фирменные чехлы S-View, бывают трех видов. Без каких-либо контактов внутри, такой чехол не имеет никакого функционала, кроме защитного. Чехол с двумя контактами, активирует функционал S-View в телефоне (включение экрана телефона при открытии крышки, просмотр данных через окошко и т.п.). И наконец, самый продвинутый вариант - чехол с пятью контактами. Такой чехол не только обеспечивает функционал S-View, но и добавляет в телефон возможность беспроводной зарядки (в сам чехол встроена катушка антенны).
Хотя, Samsung нигде и никак не упоминает, что его чехол и зарядка изготовлены в полном соответствии со стандартом Qi, а дает только ссылку на то, что и то и другое можно использовать только с устройствами сертифицированными WPC. Но, тем не менее, и чехол и сама зарядка прекрасно будут работать с любыми другими устройствами стандарта Qi. А параноики, могут даже проверить по базе данных сертифицированных устройств, есть ли у того или иного устройства соответствующая сертификация.
Покупателю беспроводной зарядки или комплекта с беспроводной зарядкой от Samsung стоит обратить внимание на то, что зарядка поставляется без блока питания. И его следует использовать либо штатный от поставки с телефоном, либо приобретать новый. Плюсом тут служит то, что Samsung пока еще не выкидывает коленца в виде нестандартных напряжений или своих собственных разъемов. Тут, все просто и стандартно, обычный Micro-USB. Но! Для нормальной работоспособности зарядки, вернее самого процесса зарядки телефона, блок питания должен выдавать не менее двух ампер. Поэтому, использовать старые или безродные блоки питания не стоит, равно, как и подключать беспроводную зарядку к USB порту компьютера не способного выдавать более 0.5 А. Проверьте блок питания от своего телефона, возможно, что стоит приобрести еще и новый, более мощный, блок питания.
Ну, что же. Настало время проверки всего комплекта в деле. Первое, что бросается в глаза, так это активация режима S-View. Его кстати можно не только настраивать, пока в очень небольших пределах, но и отключить вовсе, если кому-то такой режим не нравится. Отключить функционал S-View можно в группе аксессуаров в настройках телефона. А вот, настроить можно так же и на самом экране S-View. Хотя, особо настраивать нечего. Обои, виджиты погоды, шагов, часы, да кнопку вызова фотокамеры. Кстати, не обольщайтесь, камера снимает в режиме S-View очень посредственно, никаких настроек и обрезанный до квадрата фотоснимок.
Сама зарядка выполнена в верхней части из материала наподобие кожи и на ощупь определяется как некий подвид материалов Soft Touch. В нижней же части приклеена весьма массивная резинка, для исключения скольжения. Правда, резинка совершенно не помогает и без телефона сверху, зарядка перемещается по столу весьма фривольно.
Поскольку приобретался комплект именно для S5, то сама зарядка, в принципе выполнена в том же самом стиле, что и S5 в прилагаемом чехле. Тот же цвет, та же фактура и даже хромированный ободок по периметру такой же, как у самого телефона. Да и кабель, идущий в комплекте, ура-ура, в том же цвете, что и чехол с зарядкой. Samsung начал наконец-то уделять хоть немного больше внимания мелочам в стиле. Но, по-прежнему встречаются огрехи в плане юзабилити. Ну, начнем с того, что сама зарядка слишком уж маленькая. Зачем было скупиться на физический размер зарядки? Для того, что бы пользователям нужно было каждый раз точнее позиционировать телефон на зарядке? А лампочка индикатор, почему-то она встроена в левый торец, когда питание подводится сверху. Понятно, что сделали маленькую зарядку и если положить на нее телефон, то лампочку видно не будет, ее закроет корпус телефона. Если зарядка стоит справа от пользователя, то лампочку-индикатор будет видно. А, вот, если слева, как у меня? Тогда остается ориентироваться только на издаваемый (и неотключаемый) звук при включении заряда.
Индикатор в зарядку и звуковое сопровождение встроены не просто так. Ведь, для того, что бы телефон начал нормально заряжаться, его нужно разместить строго центром на зарядке. Иначе заряда не будет вовсе или же он будет происходить с меньшей интенсивностью. Если все хорошо отцентрировано, то включается зеленый светодиод, издается звуковой сигнал зарядкой и проигрывается кратенькая мелодия на телефоне. Если не все сделано, так, как надо, то включается оранжевый светодиод, проигрывается звуковой сигнал, но не проигрывается рингтон. В общем, в обоих случаях телефон будет заряжен, но во втором, он заряжаться будет дольше. Кстати, стандарт Qi подразумевает беспроводную передачу энергии на удаление до 4-х сантиметров, поэтому зарядка идет нормально, даже если загнуть крышку чехла на обратную сторону (информация к размышлению для собирающихся прикупить держатель в машину с беспроводной зарядкой).
Во время зарядки, корпус телефона в районе батареи нагревается весьма и весьма заметно. Поэтому, не стоит использовать низкокачественные бамперы и прочие чехлы. Они могут испортить внешний вид, как корпуса телефона, так и самой зарядки.
Перед приобретением беспроводной зарядки, меня мучало два вопроса:
Для того, что бы ответить на эти вопросы, пришлось вооружиться двумя приборами. Конечно, это далеко не лабораторные устройства, которые могут измерить составляющие с очень высокой точностью. В руках у меня совершенно обычные, бытовые приборы, которые, тем не менее, могут сдернуть пелену завесы над этими тайнами покрытыми мраком. Ведь, ни Qi ни Samsung ничего путного по этому поводу официально не заявляют.
Для измерения потребляемой мощности использовался обычный прибор от Master-Kit, он позволяет заменять напряжение в сети, моментальное потребление, как в амперах, так и в ваттах, сколько подключенный прибор потребил за час, сутки, неделю или месяц. Очень удобное устройство для того, что бы отслеживать реальное потребление электроэнергии, а не то, что пишут сами производители.
А, вот о безопасности в плане электромагнитного излучения, у нас обычно думают заметно меньше. Поэтому и измерить такой параметр сложнее. В самом простом случае, измеряется общее электромагнитное поле, его напряженность. Сделать это можно, либо через рассчитанную антенну, подключенную к чувствительному амперметру, либо при помощи специализированного прибора. Воспользуемся вторым способом. Еще с прошлого века, у меня в загашнике валяется немецкий прибор EMV Tester измеряющий уровень электросмога. Он имеет две шкалы, каждая из которых снабжена световым индикатором. Горит зеленая лампа, значит все в норме. Желтая - стоит обратить внимание, и красная, значит уровень смога повышен и стоит удалиться из указанной зоны. Первая шкала нормирует напряженность поля для жилой зоны, значения в ней меньше, а вторая с большими значениями предназначена для промышленных зон, где допускаются более высокие уровни загрязнения. Единицы измерения на приборе указаны в загадочных символах MG, возможно это какая-то немецкая разновидность единицы измерения генри, но не суть. Важны показания лампочек индикаторов.
На мою радость, без нагрузки, т.е. без телефона, лежащего на зарядке, Master-Kit смело показывал 0 ватт, потребляемой энергии из сетевой розетки в 220 вольт. Хочу сразу заметить, что минимально определяемое потребление у прибора 2 Вт, и все, что ниже, отображается просто как 0. Но, все равно, значение очень хорошее, зарядка, подключенная к сети, но не заряжающая телефон, будет потреблять самый минимум энергии. Такое возможно благодаря использованию современного импульсного источника питания в фирменном блоке питания (а другие уже и не делают, хотя схемотехника может быть совершенно разная, в т.ч. и не энергосберегающая). И, конечно же, без интеллектуального Qi, беспроводная зарядка, жарила бы на полную мощность постоянно. Ан, нет. Если на зарядке не лежит никакого совместимого устройства, готового принимать заряд, никакой передачи энергии не будет. Только дежурный режим, с минимальным потреблением на периодические попытки установить контакт с заряжаемым.
А вот, когда на зарядку был положен телефон, батарея которого уже была изрядно разряжена, то тут ситуация кардинально поменялась. Потребление энергии сразу же выросло до 10 Вт. Ну, собственно, этого и стоило ожидать.
Что бы разобраться с тем, насколько опасно находиться рядом с беспроводной зарядкой, пришлось замерить уровень электросмога в режиме «Домашний», т.е. с минимальными порогами для уровня напряженности электромагнитного поля. Выяснилось, что без зарядки телефона, беспроводная зарядка, периодически излучает кратковременные импульсы, видимо стараясь соединиться с заряжаемым прибором. Поэтому опасная зона, находилась на удалении около 5-ти сантиметров. А полностью безопасная двумя сантиметрами дальше. Явно, спать всю ночь, лежа головой на беспроводной зарядке не стоит. Наверняка мозги расплавятся.
При включенном режиме заряда, в боковой плоскости, безопасная зона начинается на удалении около 20 см от беспроводной зарядки, а в вертикальной плоскости на удалении около 12 см. Такой разброс по плоскостям объясняется тем, что радиоволны высокой частоты, излучаемые зарядкой, расходятся равномерно под углом в 180 градусов. А корпус телефона, их значительно ослабляет, а отчасти рассеивает. Тут-то и кроется низкий КПД беспроводной зарядки, очень большие потери и нужно тройное преобразование энергии.
Опасно ли такое соседство? Нет, не опасно, если, опять же не спать и не сидеть все время на телефоне, заряжаемом беспроводной зарядкой. Для примера, я провел еще несколько измерений, которые можно посмотреть на видео. Фирменный блок питания от Samsung показывает опасную зону на удалении трех сантиметров (и это в холостом режиме), а сам телефон, с включенным дисплеем жарит не хуже беспроводной зарядки. Ранее я проводил замеры различной электроники и результаты весьма интересны. Так, торпедо современного автомобиля, излучает опасный уровень электросмога на расстояние до 20-30 сантиметров. Бытовой ЖК монитор, имеет опасную зону около 4-х сантиметров от экрана. А большой ЭЛТ телевизор, пробивает своими мощными катушками железобетонную стену и еще около 2-х метров воздуха своей опасной зоной.
Поэтому, по моему скромному мнению, не стоит опасаться беспроводной зарядки, но и не стоит держать ее в непосредственной близости к своему наидрожайшему биологическому телу. Раньше вон и WiFi боялись и опасались, а сейчас ничего, никто даже не обращает на точки доступа никакого внимания.
Samsung не был бы Samsung-ом, если бы с первой попытки у них все получилось бы без изъяна и задоринки. Я уже отметил странное расположение лампочки-индикатора, и размера самой беспроводной зарядки. Стоит обратить внимание на другие особенности. Начать лучше всего с весьма неприятного недочета, который если и будет решен, то только в Samsung Galaxy S12 или более поздних моделях. Хотя, может быть чего допилят хакеры и ранее. Когда телефон заряжается до 100%, операционная система просит отключить кабель зарядки, дабы продлить жизнь батарее. Но, извините, это же чистой воды анахронизм. В S5 используется литий-полимерный аккумулятор со своим собственным контроллером. Он сам может регулировать ток зарядки, в зависимости от температуры батареи и уровня ее заряда. И после полной зарядки, он переходит в режим поддержания заряда, когда аккумулятор постоянно подпитывается мизерными количествами энергии. И именно так происходит, когда мы используем проводную зарядку, даже несмотря на выскакивающее предупреждение о том, что мол, зарядилось, пора вытыкать.
Но, когда мы заряжаем телефон беспроводной зарядкой, то достигнув 100% заряда, слишком умный телефон, посылает сообщение об отключении зарядки не только пользователю на экран, но и беспроводной зарядке. Все, он отключился от зарядки и больше к ней не подключается, хотя и лежит на ней. И вот, проснувшись утром, вы хватаете телефон с беспроводной зарядки, а на нем, вместо ожидаемых 100% заряда, всего 90% или 95%. Разумеется, вы грязно ругаетесь, материте Билла Гейтса компанию Samsung и ее остроголовых инженеров. Ведь, зачастую, эти 10% то, чего не хватает в полдвенадцатого ночи, когда выходишь из ресторана с друзьями и пытаешься найти путь до ближайшей станции метрополитена.
Звук и мелодия, которые проигрываются, когда кладешь телефон на беспроводную зарядку, это конечно хорошо, хотя мы все понимаем, что это всего лишь костыль, который исправляет ситуацию с очень мелкой по размеру беспроводной зарядкой. Но, этот звук не отключается. И представьте себе, что вы используете не блок питания в рекомендуемые 2А, а менее мощный, да купили наклейку на батарейку, вместо фирменного чехла со встроенной антенной. И вот, посреди ночи вас донимает - пилик-пилик, пилик-пилик, пилик-пилик. Это телефон то подключается к режиму зарядки, то отключается. И так в произвольном порядке, когда ему вдруг почудилось, что его сняли с зарядки или обратно на нее положили. Неприятно, раздражает, да еще и звук не отключается вообще никак. А ведь, Андроид славится своей повышенной настраиваемостью. Но, только не у Samsung-а.
Есть и еще одна досадная особенность беспроводной зарядки. Она может вредить прохождению радиосигнала, когда телефон лежит и заряжается. Ведь передача энергии идет радиоволнами, правда на других частотах, но еще никто не отменял ни наводки, ни гармоники. И есть вероятность того, что в том месте, где телефон хоть как-то ловил без зарядки, с беспроводной зарядкой он уже будет вне сети. Об этом даже честно предупреждается в инструкции пользователя к беспроводной зарядке.
Фирменный чехол S-View с беспроводной зарядкой хорош, он красив, а телефон в нем приобретает вид очень строгого и дорогого аксессуара. А вот, к реализации самой беспроводной зарядки, да и ее поддержке в телефоне, есть весьма серьёзные нарекания. Можно было бы сделать намного лучше. Однако, несмотря на обозначенные недочеты, альтернативы не всегда настолько добротно сделаны и надежны, как брендовая продукция. Поэтому, за неимением альтернатив, первым комплектом лучше приобретать именно фирменный чехол и фирменную зарядку от Samsung. А вот, последующие зарядки, можно смотреть уже и от альтернативных производителей.
UPD.: Однако, некоторым живым существам, лишние электромагнитные волны, наоборот, создают очень приятную ауру для сна.
Котёнок спит на Galaxy S5
Upd1 . В продаже замечены упрощенные комплекты, состоящие из задней крышки с поддержкой беспроводной зарядки и собственно зарядного устройства без блока питания. Все родное Samsung. Крышка именно крышка, а не книжечка, что вполне удобно.
Поскольку комплект оригинальный, то гермитизация выполнена так как и должна быть. Сама крышка толще оригинальной за счет интегрированной в крышку катушки беспроводной зарядки.
В настоящее время стала доступной технология, которая позволяет заряжать телефоны без использования кабеля. Ее преимущество заключается в том, что такая процедура происходит быстрее и проще, и вам не придется подключать смартфон к сети каждый раз - достаточно просто разместить устройство на верхней части беспроводной зарядной панели.
Существуют различные конкурирующие стандарты этой технологии. Самым популярным из них является Qi, который сегодня поддерживается такими компаниями, как Samsung, Google и Nokia. Однако все больше и больше производителей начинают использовать его в той или иной форме.
Некоторые модели смартфонов имеют встроенную функцию беспроводной зарядки (их рейтинг представлен ниже). Другим девайсам для этого потребуется замена задней крышки или корпуса. Комплектующие для Qi выпускаются с учетом конкретных телефонов, поэтому при самостоятельном их подключении следует убедиться, что вы выбрали совместимую модель.
Если специальная крышка для беспроводной зарядки недоступна для вашего смартфона, вы можете использовать универсальный адаптер, позволяющий задействовать такую технологию даже для старых устройств.
Как уже было отмечено выше, лидирует в настоящее время стандарт Qi, который сегодня используется в большинстве Android-устройств. Технология работает за счет использования магнитной индукции, позволяющей энергии передаваться от платформы к батарее телефона. Стандарт Qi, название которого в переводе с китайского означает «воздух» или «поток духовной энергии», был создан в 2008 году и начал разрабатываться одновременно с участием 206 компаний, в том числе Microsoft, Samsung и Sony.
Говоря о том, какие устройства поддерживают беспроводную зарядку, следует вспомнить и про менее распространенный стандарт PMA. Он также работает за счет магнитной индукции, однако его область распространения несколько ниже. В июне 2014 года разработчики стандарта PMA в партнерстве с Duracell поместили платформы для зарядки в некоторых общественных местах в США с целью популяризации технологии. Если эта идея окажется жизнеспособной в перспективе, вполне возможно, что большее количество производителей смартфонов начнут использовать данный стандарт.
Если же говорить о том, какие модели телефонов поддерживают беспроводную зарядку Qi-стандарта, то выбор будет очень большим. Даже если ваш смартфон на Android не имеет встроенной такой технологии, вы можете приобрести универсальный приемник Qi, который стоит всего лишь около 15 долларов. Несмотря на громоздкость, он добавит вам существенные удобства при пользовании гаджетом. Прибор крепится к задней части вашего устройства, которая затем может быть размещена на любой Qi-совместимой платформе для зарядки. Касаясь вопроса о том, какие телефоны поддерживают беспроводную зарядку Qi, стоит отметить, что в продаже имеется приемник для iPhone (моделей 5, 5s и 6), который также получает положительные отзывы. Его стоимость составляет около 30 долларов.
Тем, кто заинтересован в новой технологии, будет полезно узнать рейтинг устройств, имеющих встроенные стандарты Qi.
Наиболее известной моделью в этом плане является который в настоящее время доступен по цене около 200 долларов. Согласно отзывам пользователей, это одно из лучших устройств на Android в принципе. Также данный девайс является лидером по части использования беспроводной зарядки. Смартфон совместим одновременно с Qi и PMA-технологиями. Благодаря его элегантному дизайну, хорошей скорости работы и большой 16-мегапиксельной камере этот телефон в некоторых моментах превосходит iPhone. Доступное в продаже ЗУ Qi имеет хороший длинный кабель для подключения к сети. Его края подсвечиваются светло-синим оттенком во время зарядки и становятся зелеными при ее завершении.
Среди устройств, которые способны заряжаться без проводов, следующие:
Анализируя, какие телефоны «Самсунг» поддерживают беспроводную зарядку, нельзя не вспомнить и про Эта модель также одновременно поддерживает оба стандарта - и Qi, и PMA. Привлекательная изогнутая форма корпуса и удобный экран позволяют владельцам мгновенно получить доступ к сообщениям и другим важным данным, а встроенный адаптор нисколько не ухудшает пользование устройством. Если сам гаджет можно приобрести приблизительно за 300 долларов, стоимость устройства Pad для зарядки составит около 40 $.
Также относится к данной категории устройств. Этот смартфон с инновационным изогнутым экраном предлагает очень сильную графическую производительность на ярком дисплее. Его размер экрана значительно больше, чем у других устройств, поэтому расход заряда батареи, соответственно, происходит быстрее. В этой модели возможность беспроводной зарядки не интегрирована непосредственно в заднюю часть телефона, но в продаже имеется специальная крышка Samsung с поддержкой Qi, которая заменяет стандартную заднюю часть устройства. Это комплектующее стоит примерно 25 долларов и доступно в двух цветовых вариантах: угольно-черном и снежно-белом.
Если поинтересоваться, какие телефоны поддерживают беспроводную зарядку в целом, можно заметить, что данная технология затрагивает преимущественно гаджеты с высокими аппаратными мощностями, для которых особенно важна возможность их быстро зарядить.
Исходя из этого, совершенно неудивительно, что также оснащен описываемой технологией. Этот гаджет отличается высокой многозадачностью, быстрой и качественной камерой и высокой яркостью экрана, имеющего размер 5,7 дюйма. Для того чтобы осуществлять его беспроводную зарядку, понадобится специальный чехол. Он доступен примерно за 30 долларов и представлен в двух цветовых гаммах.
Вместе с тем «Самсунг» не является единственным производителем, массово использующим данную технологию. Какие телефоны других марок поддерживают беспроводную зарядку? Рассмотрим ниже.
Google Nexus 6 имеет почти 6-дюймовый экран и оборудован процессором высокой мощности, поэтому особенно нуждается в возможности быстрой и оперативной подзарядки. Технология Qi здесь встроена изначально, поэтому нет никакой необходимости покупать дополнительную крышку или чехол. Стоит этот гаджет довольно дорого - около 500 долларов, но любители высоко ценят его аппаратные мощности вместе с Android 5.0. Все это предлагает пользователям высокий уровень комфорта. Несмотря на то что специальной платформы для беспроводной зарядки не имеется, универсальное комплектующее отлично справится со своей задачей.
Говоря о том, какие телефоны поддерживают беспроводную зарядку, нельзя не затронуть и такую модель, как Motorola Droid Turbo. Этот смартфон с экраном чуть более 5 дюймов имеет камеру с разрешение 21 Мп и множество встроенных функций. Время работы его батареи при активном использовании составляет примерно 9 часов, поэтому встроенная технология Qi является очень полезной. Имеется и специальное зарядное устройство для этой модели, которое размещает телефон в вертикальном положении. Это означает, что во время зарядки вы можете продолжать пользоваться устройством.
Как уже было отмечено, наиболее активно новую технологию используют такие производители, как Samsung, Google и Sony. Какие телефоны Sony поддерживают беспроводную зарядку? В первую очередь это Sony Xperia Z3 - водонепроницаемый гаджет, который при активном использовании без подзарядки работает до 12 часов. Его экран отличается высокой яркостью, а динамики обеспечивают громкую шикарную акустику. Несмотря на то что его стоимость составляет около 400 долларов, девайс пользуется широкой популярностью. Крышку для беспроводной зарядки придется приобретать отдельно, и стоит она более ста долларов.
Какие телефоны поддерживают беспроводную зарядку, не имея встроенной технологии? Если ваше устройство не имеет изначальной поддержки Qi, вы можете отдельно приобрести и установить на него адаптер и использовать универсальное беспроводное ЗУ. В зависимости от того, какой марки гаджет, вы можете подключить адаптер через micro-USB порт (на платформе Android) или «молнию» (в iPhone).
Если ваш телефон не указан выше, то вам нужен универсальный адаптер и беспроводное зарядное устройство. Вы можете получить их для телефонов с micro-USB-портами (например, Android) и портов "молнии" (например, iPhone). Таким образом можно обновить и усовершенствовать практически все девайсы, имеющиеся в продаже. Если говорить о том, например, какие телефоны Xiaomi поддерживают беспроводную зарядку, то при вышеуказанном способе вы получите возможность заряжать без кабеля даже модели 5-летней давности.
После того как вы убедитесь в том, что ваш телефон поддерживает беспроводную зарядку (путем встроенного функционала, использования специальной крышки либо посредством подключения адаптера - не имеет значения), вам нужно приобрести беспроводное зарядное устройство.
В настоящее время существует много таких устройств на технологии Qi, доступных в различных размерах, формах и цветах. Вы можете купить такое комплектующее не только для использования дома или в офисе, но и для автомобиля, и даже портативный аккумулятор Qi. Если вы приобрели смартфон с поддержкой беспроводной зарядки, желательно выбрать специально разработанное под него ЗУ. Если такового не имеется либо вы самостоятельно обновили ваш гаджет, поиск универсального устройства не составит труда.
