Co je bezdrátové nabíjení a jak to funguje

Bezdrátové nabíjení se stalo nezbytnou funkcí jak v iPhonech, tak ve špičkových androidech, ale jen velmi málo lidí ví o základní technologii, která jej napájí. Co je to bezdrátové nabíjení, jaké jsou jeho výhody (výhody), nevýhody (nevýhody) a jak to funguje v moderních spotřebitelských zařízeních? Zde vám řekneme vše o tom a o tom, co potřebujete vědět, než si koupíte svůj další špičkový smartphone, smartwatch nebo sluchátka. Také vám řekneme, jak se používá v průmyslovém sektoru a jak by neustálý pokrok v technologii mohl jednoho dne umožnit dokonce vzdálené nabíjení zařízení.

Bezdrátové nabíjení: Co to je a jak to funguje

Bezdrátové nabíjení je v chytrých telefonech s Androidem k dispozici již léta, ale skutečně upoutalo pozornost mainstreamových médií po celém světě poté, co jej Apple v roce 2017 představil ve svých sériích iPhone X a iPhone 8. Od té doby se rozšířil na všechny špičkové iPhony, Řada iPhone 12 a dokonce i některé smartphony střední třídy, jako je iPhone SE (2020), a očekává se, že se v příštích letech stane běžnějším. Je tedy na čase, abychom věděli více o této technologii a o tom, jak funguje. V tomto článku vám také řekneme o jeho původu a různých typech technologií bezdrátového nabíjení, které se dnes používají. Obsah + -

Co je bezdrátové nabíjení?

Bezdrátové nabíjení je přenos energie z vysílacího zařízení do přijímacího zařízení pomocí elektromagnetické indukce namísto použití vodičů jako fyzického spojení. Tento proces, známý také jako indukční nabíjení, zahrnuje produkci elektromotorické síly napříč elektrickým vodičem v měnícím se magnetickém poli, aby poskytoval elektřinu baterii, často uvnitř elektronického přístroje. Nabíjení probíhá přes indukční přenosovou podložku místo kabelového konektoru.

Jak funguje bezdrátové nabíjení?

Induktivní nabíjení generuje energii procházejícím elektrickým proudem mezi dvěma cívkami a vytvářející elektromagnetické pole. Primární cívka v nabíječce indukuje proud v sekundární cívce, který spočívá v nabíjeném zařízení. Energie se přenáší z nabíjecího zařízení do přijímacího zařízení pomocí indukční vazby. Tento proces zahrnuje běh střídavého proudu (AC) přes indukční cívku v nabíjecí podložce a vytváří magnetické pole, které kolísá v síle, protože střídavý proud neustále mění svou amplitudu.

Časově proměnlivé elektromagnetické pole generuje elektromotorickou sílu, čímž vytváří střídavý elektrický proud v indukční cívce v přijímacím zařízení. Poté se pomocí usměrňovače převede na stejnosměrný proud (DC) a použije se k nabíjení elektromagnetických článků, jako jsou baterie v chytrých telefonech, chytrých hodinkách, sluchátkách a dalších přijímacích zařízeních. Zatímco přenos energie z jedné cívky na druhou je technicky bez vodičů, nabíjecí podložka stále potřebuje čerpat energii z elektrického zdroje pomocí kabelového připojení ve většině případů.

Co je reverzní bezdrátové nabíjení a které telefony jej podporují?

Reverzní bezdrátové nabíjení umožňuje zařízení využívat energii baterie k nabíjení jiného zařízení. Používá stejné principy elektromagnetické indukce, ale tentokrát funguje cívka ve smartphonu jako vysílač místo přijímače. Mezi přední smartphony, které podporují reverzní bezdrátové nabíjení, patří Samsung Galaxy S21, Galaxy S20, Huawei P30 Pro, Mate 30 Pro atd..

Výhody (výhody) bezdrátového nabíjení

Výhody bezdrátového nabíjení jsou rozmanité. Hlavní výhodou je pohodlí. Je pohodlné pustit telefon na bezdrátovou nabíjecí podložku, místo toho, abyste se museli pohrávat a pokoušet se zasunout konektor do portu. Za druhé, je to také relativně bezpečný způsob přenosu energie do telefonu, protože nevyžaduje, abyste se při každém nabíjení zařízení fyzicky dotkli elektrické zásuvky. Nakonec snižuje opotřebení zařízení odstraněním nutnosti pokaždé jej zapojovat a zasouvat.

Nevýhody (nevýhody) bezdrátového nabíjení

Největší nevýhodou bezdrátového nabíjení je to, že jde o nehospodárnou technologii. V současném stavu je bezdrátové nabíjení vysoce neúčinné a spotřebovává o 39% až 80% více energie než jeho kabelový ekvivalent. Velké množství energie se ztrácí jako teplo, přičemž přesná účinnost závisí na konstrukci nabíječky. Ztráta je ještě výraznější, když cívky v telefonu nejsou správně vyrovnány s cívkami v nabíjecí podložce.

I když mnoho uživatelů může být ochotno vyměnit efektivitu za pohodlí, mohlo by to mít zásadní dopad na životní prostředí, pokud se bezdrátové nabíječky stanou primární metodou nabíjení elektroniky a gizmosů.

Dalším důsledkem neefektivity je rychlost nabíjení. Bezdrátové nabíjení je ve srovnání s kabelovým nabíjením bolestně pomalé, zvláště když výrobci uvolňují technologie superrychlého kabelového nabíjení. A co víc, i když můžete telefon používat i při nabíjení kabelem, bezdrátové nabíjení, alespoň v jeho současné podobě, se zastaví úplně v okamžiku, kdy jej sundáte z nabíjecí podložky. To se brzy chystá změnit, ale o tom později.

A konečně, bezdrátové nabíjecí podložky nejsou k dispozici na všech letištních terminálech, nádražích, v nemocničních halách a na dalších veřejných místech. To znamená, že pokud vám dojde šťáva a nemáte kabel, můžete být v šoku. V současné době je bezdrátové nabíjení více funkční formou. To znamená, že vědci zuřivě pracují na nápravě některých výše zmíněných problémů, takže můžeme očekávat, že do budoucna budou efektivnější řešení bezdrátového nabíjení.

Různé standardy bezdrátového nabíjení

Existují dvě hlavní konkurenční organizace, které určují standardy pro indukční a rezonanční nabíjení, a obě mají svůj podíl příznivců. Nejznámější z nich je Wireless Power Consortium (WPC), které mezi členy zahrnuje Apple, Google a Xiaomi, zatímco AirFuel Alliance zahrnuje systémy Dell, Duracell, Gan a další. Mnoho společností, jako Samsung a Huawei, je členy obou organizací.

WPC vyvíjí a reguluje nejoblíbenější standard bezdrátového nabíjení Qi (vyslovuje se „chee“), který používá většina výrobců smartphonů, včetně Apple, Samsung, Xiaomi atd. AirFuel je naopak vázán na letiště, hotely a kavárny v Evropě, stejně jako velké řetězce restaurací jako MacDonald's a kavárny jako Starbucks v USA, aby zavedly bezdrátové nabíjecí stanice na veřejných prostranstvích. To, jak se mnozí domnívají, může nakonec pomoci bezdrátovému nabíjení získat širší přijetí.

Počátky a povýšení

Koncept bezdrátového nabíjení poprvé demonstroval pochybný Nikola Tesla, který objevil fenomén magnetické rezonanční vazby na konci 19. století. Pro nejlepší část příštího století však tato technologie nemohla být použita v reálném životě, kromě několika elektrických zubních kartáčků a dalších malých pomůcek.

Na počátku 21. století se tato technologie díky svému přijetí výrobci smartphonů dobře a skutečně začala dostávat do povědomí běžných spotřebitelů. V odvětví, které by mohlo být herním měničem, by technologický pokrok v tomto odvětví mohl také brzy umožnit některým zařízením IoT získat energii, i když jsou umístěna několik stop od nabíječky.

Různé technologie bezdrátového nabíjení

Většina aktuálně používaných standardů bezdrátového nabíjení se spoléhá na tři hlavní techniky. Za prvé, je tu pevně spojeno elektromagnetické indukční nebo neradiační nabíjení, které vyžaduje, aby vysílač a přijímač byly navzájem v kontaktu pro přenos energie. Dále je tu volně vázané nebo radiační elektromagnetické rezonanční nabíjení, které může přenášet náboj na velmi krátké vzdálenosti, například několik palců. Konečně je tu odpojené bezdrátové vysokofrekvenční (RF) nabíjení, které může přenášet energii několik stop daleko, i když při velmi nízké rychlosti.

Vzdálené bezdrátové nabíjení

Jednou z hlavních nevýhod nebo nevýhod bezdrátového nabíjení je to, že během nabíjení nemůžete zařízení opravdu používat. Mnoho společností však nyní pracuje na technologiích bezdrátového nabíjení na dálku, které by uživatelům mohly pomoci konečně kabel trvale přerušit. Všechno to začalo v roce 2007, kdy tým vědců z MIT vedený profesorem fyziky Marinem Soljačićem prokázal schopnost bezdrátově napájet 60 wattovou žárovku ze vzdálenosti přibližně dvou metrů (~ 6,5 stop).

Zatímco technologie byla v té době mimořádně neefektivní (účinnost ~ 45%), od té doby pokročila mílovými kroky a nyní může přenášet vysokou úroveň výkonu (až 11 kW) s účinností až 92%.

Systém technologie bezdrátového přenosu energie v blízkém poli byl původně komerčně využíván samotným Soljačićem, který v roce 2017 založil společnost s názvem WiTricity, která navrhuje dálkové bezdrátové nabíjecí systémy pro elektrická vozidla. Jiné společnosti, jako Ossia a Energous, prokázaly bezdrátové nabíjení až do vzdálenosti 30 stop, i když účinnost se s rostoucí vzdáleností drasticky snižuje.

S tím, jak se bezdrátové nabíjení stává běžnějším proudem, se zdá, že i bezdrátové bezdrátové nabíjení zasáhne spotřební elektroniku dříve než později. Společnost Xiaomi minulý měsíc oznámila technologii bezdrátového nabíjení na dálku s názvem „Mi Air Charge“, která dokáže nabíjet více zařízení současně, zatímco hrajete, procházíte se nebo dokonce, když vám něco stojí v cestě.

Jedná se o 5W nabíječku, která používá 144 antén v základnové stanici k odesílání milimetrových vln do přijímacích zařízení. Počátkem února se neříká, kdy se zařízení dostane na trh.

Aplikace v IoT, zdravotnictví a automobilovém průmyslu

Zatímco WiTriCity přináší bezdrátové nabíjení pro automobily, jiné společnosti z celého světa začleňují tuto technologii do jiných průmyslových odvětví, včetně zdravotnictví, robotiky a dalších. Automobilový průmysl však zůstává jedním z největších patronů této technologie.

Desítky automobilových modelů nyní nabízejí ve svých kabinách bezdrátové nabíjení založené na Qi, zatímco mnoho elektrických vozidel, jako je Mercedes Benz S550e, se může nabíjet bezdrátově jednoduše zaparkováním přes nabíjecí podložku. V budoucnu se mohou vozidla dokonce nabíjet i za jízdy díky technologii zvané dynamické nabíjení elektrických vozidel (DEVC).

Díky bezdrátovému nabíjení a jeho výhodám, které přesahují hranice odvětví spotřební elektroniky, odborníci předpovídají, že jej lze použít v lékařských implantátových zařízeních, jako jsou kardiostimulátory a další kardiální pumpy. V roce 2018 Massachusetts Institute of Technology (MIT) předvedl systém s názvem In Vivo Networking (IVN), který umožňuje provozování zdravotnických zařízení implantovaných do lidského těla při externím získávání energie z rádiových vln.

Vynález připravuje cestu pro ještě výkonnější implantovatelná zařízení a mikroskopické vestavěné senzory. Možné případy použití zahrnují implantabilní hardware pro monitorování hladiny cukru v krvi a dalších kritických parametrů.

Vzhledem k tomu, že rozsah a rozsah bezdrátového nabíjení se stále zvyšuje, budoucí případy použití této technologie mohou zahrnovat i další inovativní aplikace, jako jsou restaurační stoly, které fungují jako nabíjecí podložka pro smartphony, nábytek s integrovaným bezdrátovým nabíjením a kuchyňské pulty, které pohánějí toustovače , brusky a další zařízení bezdrátově. Zvýšené výhody a aplikace také pravděpodobně zlepší přijetí bezdrátového nabíjení, ale není okamžitě jasné, kdy k tomu dojde.

Smartphony s bezdrátovým nabíjením

V roce 2009 se Palm Pre stal prvním komerčně dostupným smartphonem, který nabízí bezdrátové nabíjení. Od té doby tuto funkci přijaly desítky zařízení, včetně Droid Charge v roce 2011 a Nokia Lumia 920 v roce 2012. Dnes existuje mnoho modelů smartphonů, které nabízejí výhody bezdrátového nabíjení. Mezi nejnovější smartphony nabízející tuto funkci patří:

• Řada Samsung Galaxy S21
• Řada iPhone 12
• Google Pixel 5
• Řada Galaxy Note 21
• OnePlus 8 Pro

Nejlepší bezdrátové nabíječky

Na trhu je k dispozici mnoho bezdrátových nabíječek a většina z nich pro maximální kompatibilitu dodržuje standard Qi. Zde uvádíme seznam toho nejlepšího, co si můžete hned koupit:

• Nabíječka Apple MagSafe (certifikovaná pro vybraná zařízení Apple): (39 USD)
• 15W bezdrátová nabíječka Samsung: (79,99 USD)
• Anker PowerWave Alloy: (29,99 USD)
• Bezdrátová nabíječka RAVPower: (22,99 USD)
• Bezdrátová nabíječka Philips Fabric: (19,88 $)

Co je Apple MagSafe Charging? Rozdíl mezi Magsafe a Qi

Spolu s iPhone 12 je MagSafe vylepšenou verzí stávající technologie bezdrátového nabíjení společnosti Apple a nabízí další výhody. Je stále založen na technologii nabíjení Qi v jádru a jako takový je kompatibilní s nabíječkami Qi. Co však MagSafe dělá jinak, je to, že pomáhá při správném vyrovnání smartphonu s nabíječkou pro rychlejší a efektivnější proces nabíjení.

Aby bylo možné dosáhnout lepšího zarovnání technologie MagSafe, přidala společnost Apple prsteny magnetů kolem nabíjecí cívky iPhone, aby pomohla zařízení zaklapnout na místo, když je umístěno na nabíjecí podložce. Apple také vylepšil rychlost nabíjení pomocí MagSafe u řady iPhone 12, který nyní nabízí až 15 W místo 7,5 W u dřívějších modelů.

Nabíječka MagSafe od společnosti Apple je certifikována pro práci s vybranými zařízeními Apple, mimo jiné včetně řady iPhone 12, Apple Watch a AirPods Pro. Ukázalo se však, že je kompatibilní s řadou smartphonů se systémem Android, včetně Google Pixel 5, Samsung Galaxy Z Fold 2, řady Galaxy Note 10 a dalších. To není překvapující, vzhledem k tomu, že Apple také přijal standard Qi nabíjení WPC pro svou technologii MagSafe. Podobně lze iPhony s podporou bezdrátového nabíjení (MagSafe nebo jinak) nabíjet pomocí jakékoli stávající nabíjecí podložky Qi.

Můžete si také prohlédnout náš podrobný seznam nejlepších bezdrátových nabíječek a nejlepších bezdrátových nabíjecích držáků do auta MagSafe pro řadu iPhone 12.

Často kladené otázky

• Jak zjistím, zda se moje zařízení může bezdrátově nabíjet?

Chcete-li zjistit, zda váš telefon, hodinky nebo sluchátka do uší tuto funkci podporují, podívejte se do uživatelské příručky, kterou jste dostali s maloobchodní krabicí. Vzhledem k tomu, že bezdrátové nabíjení je jednou z nejdůležitějších funkcí jakéhokoli zařízení, bude v případě potřeby zmíněno poměrně prominentně. Podívejte se také na web prodejce a prohledáním webu se dozvíte více o funkcích a funkcích vašeho zařízení.

Pamatujte, že od nynějška lze všechny telefony, které podporují bezdrátové nabíjení, stále nabíjet pomocí kabelů jako obvykle. To by se však mohlo změnit, protože zprávy naznačují, že by Apple mohl v budoucích iPhonech plánovat úplné odstranění portů, i když to může být ještě daleko.

• Mohu v takovém případě nabít smartphone nebo potřebuji speciální pouzdro?

Většina pouzder z polykarbonátu a TPU, ať už čirých nebo jiných, vám umožní bezdrátově nabít telefon. Silnější „drsné“ případy jsou výjimkou z pravidla. Pokud tedy váš telefon tuto funkci podporuje a hodláte ji využít, kupte si pouzdro, které je jasně označeno jako kompatibilní.

• Jak nastavím bezdrátové nabíjení?

Kupte si kompatibilní bezdrátovou nabíječku a zapojte ji do zásuvky ve zdi pomocí napájecího adaptéru dodaného s příslušenstvím nebo podle doporučení výrobce. Jakmile nabíjecí podložka odebírá energii, položte na ni telefon displejem nahoru. Chcete-li dosáhnout nejlepšího výkonu, umístěte jej do středu nabíječky. V případě dvojitých nebo trojitých nabíjecích podložek umístěte telefon nebo jiná zařízení na přesné místo doporučené výrobcem.

• Mohu v autě získat bezdrátové nabíjení?

Mnoho automobilů je dodáváno s nabíjecími stanicemi instalovanými z výroby. I když vaše auto s žádným není dodáváno, stále můžete snadno přidat bezdrátovou nabíječku pro automobily. Nezapomeňte si koupit správnou specifikaci pro vaše zařízení. Zajistěte také, aby nabíječka i zařízení, které se pokoušíte nabíjet, dodržovaly stejný standard nabíjení. Projděte si tento článek podrobně a dozvíte se více.

• Zahřívá bezdrátové nabíjení telefon?

K zahřívání obvykle dochází z důvodu neúčinnosti přenosu energie, takže čím efektivnější bude vaše nabíjecí podložka, tím méně bude váš telefon horký. Bezdrátové nabíjení je od přírody neúčinné, takže vždy bude existovat přebytečné teplo. Dokud telefon i nabíjecí podložka splňují zavedené standardy, nemusíte si dělat starosti s opakováním fiaska Galaxy Note 7.

• Je bezdrátové nabíjení rychlejší než kabelové nabíjení (výhody, pokud existují)?

Jak již bylo zmíněno, bezdrátové nabíjení je ve srovnání s kabelovým nabíjením bolestně pomalé. Je to další spad neefektivity bezdrátového přenosu energie. Takže ano, bezdrátové nabíjení je pomalejší, zahřívá vaše zařízení a nedovolí vám při nabíjení volně používat telefon. Věci se mění s bezdrátovým nabíjením na dálku a dalšími novými inovacemi, ale v dohledné budoucnosti bude pravděpodobně i nadále zaostávat za kabelovým nabíjením, pokud jde o rychlost a účinnost.

Budoucnost technologie nabíjení je tady

Vědci se domnívají, že pouze poškrábali povrch toho, co technologie bezdrátového nabíjení nabízí. V příštích letech, jak technologie dospívá, nabídne více jak z hlediska rozsahu, tak výkonu. Do té doby zůstane většinou relativně specializovanou funkcí jako žádoucí, ale nekritická funkce v gadgetech pro spotřebitele, jako jsou telefony, hodinky a sluchátka. Ať tak či onak, teď, když toho víte o bezdrátovém nabíjení, jeho výhodách (výhodách) a jeho nevýhodách (nevýhodách), dejte nám vědět, jestli je to nezbytná součást vašeho dalšího smartphonu, nebo pokud stále máte pocit, že jde o trik to ještě není připraveno na primetime.