Оковы проводов

Производители мобильных телефонов давно перешли на единый стандарт USB, в качестве гнезда подзарядки даже некоторых ноутбуков используется USB Type C, Apple вовсю продвигает беспроводные затычки AirPods. Но уменьшение количества проводов – это все-таки недостаточно радикально для прогрессивного гаджетомана.

Беспроводная зарядка – пока не самый важный атрибут дома или офиса, учитывая не самый широкий набор устройств, который ее поддерживает. Тем не менее, IKEA уже предлагает мебель со встроенной зарядной станцией или возможность купить набор для модернизирования уже существующей мебели. А вот Apple пока беспроводную зарядку в iPhone не добавил. И, скорее всего, не будет спешить, потому что битва стандартов только начинается. Но бизнес-прогнозы – тема других изданий, а мы ненадолго вернемся в прошлое.

Возникновение стандартов новых технологий всегда приводило к оживлению на рынке. Вспомнить хотя бы грандиозное противостояние видеокассет VHS и Betamax. Формат Betamax, представленный Sony, умер, не выдержав конкуренции. Однако через пару десятков лет Sony смогла отыграться, победив HD DVD в новой битве. Выиграл Blue-Ray. Во времена таких бурь на рынке можно было найти странные и иногда страшненькие устройства, которые могли читать оба формата. А когда победитель был уже известен, с полок пропадали фильмы на Betamax и HD DVD, или они отдавались даром при покупке чего-либо другого. В мире беспроводных зарядок может случиться похожая война.

На самом деле, принцип передачи энергии на расстоянии без проводов и без ущерба живым существам известен давно – начало ему положил Никола Тесла. Отбросив все лишнее и упростив механизм до уровня школьной физики, можно представить беспроводную зарядку как прибор из двух частей: одна подключена к источнику переменного тока и содержит в себе катушку, которая генерирует переменное электромагнитное поле, а вторая часть – приемник с такой же катушкой. Она, находясь в электромагнитном поле первой катушки, генерирует переменный ток, который после трансформации в постоянный и заряжает устройство. Это базовый принцип работы всех беспроводных зарядок. Механизм можно улучшить несколькими способами, немного усложнив, но от переменного тока и двух катушек никуда не деться.

Самый популярный на сегодняшний день формат беспроводной зарядки – Qi (Ци), разработанный международным консорциумом Wireless Power Consortium. Само слово пришло из китайского языка, с которого оно переводится как «жизненная энергия». Этот стандарт существует с 2008 года и уже заручился поддержкой многих брендов – Asus, Nokia, LG, Samsung и др. Он как раз представляет собой простейшую реализацию принципа электромагнитной индукции. Эффективное расстояние между станцией и приемником – не более 4 см, поэтому, чтобы зарядить телефон, придется довольно точно расположить его. Мощность телефонных зарядок Qi – около 5 Вт, разрабатываются спецификации для передачи 120 Вт, которых хватит, чтобы обеспечить энергией монитор, и 1 кВт – уже для бытовой техники. Важная особенность стандарта Qi – наличие управляющих органов в приемнике и передатчике. Они общаются между собой, и, когда устройство полностью заряжено, подача энергии прекращается.

В 2012 году молодая компания Alliance for Wireless Power представила новый промышленный формат беспроводной передачи энергии – Rezence. Он уже поддерживает передачи до 50 Вт на расстоянии в 5 см. Чтобы добиться таких результатов, помимо электромагнитной индукции используется явление резонанса электромагнитных волн (отсюда и название). Частота волн по стандарту Rezence – 6,78 МГц. Для общения между зарядной станцией и потребителем используется Bluetooth. Несмотря на отсутствие поддержки именитых брендов потребительской электроники, Rezence имеет неплохие шансы стать промышленным стандартом, потому что его уже признали в международной ассоциации IEEE (это лидер в разработке стандартов по радиоэлектронике, электротехнике и аппаратному обеспечению), а она в свое время стандартизировала USB.

Помимо относительно мощных способов передачи на очень короткие расстояния, есть технология PoWiFi (расшифровывается как Power over Wi-Fi), позволяющая передавать энергию (правда, совсем немного) на метры вокруг. Для передачи информации по воздуху с помощью Wi-Fi, естественно, используется энергия. Мощность передатчика обычного роутера – около 1 Вт. Чтобы собрать не только информацию, а именно энергию, ученым из Вашингтонского университета пришлось немного модифицировать роутер и создать специальный приемник. Лабораторный образец роутера постоянно посылает сигнал вокруг себя. Информации он не несет и выглядит как белый шум. Специальный приемник ловит этот сигнал и преобразует в постоянный ток. Получаемая мощность измеряется милливаттами, однако ее хватает, чтобы каждые 35 секунд делать снимок на микрокамеру. Учитывая, как широко распространен Wi-Fi, когда-нибудь можно будет обеспечить работу датчиков, светодиодов и сенсоров без прямого источника питания. Вот оно, настоящее беспроводное счастье.

Можно будет обеспечить работу датчиков, светодиодов и сенсоров без прямого источника питания.

Передача энергии на расстоянии – очень перспективная область. Чем меньше конструктивных элементов в устройстве, тем оно надежнее, а эффект электромагнитной индукции довольно безопасен на небольших мощностях. Да, с увеличением рабочего расстояния между станцией и приемником возникают угрозы здоровью, но над решением этой проблемы трудятся и в Wireless Power Consortium, и в Alliance for Wireless Power. А пока приходится довольствоваться тем, что телефон заряжается прямо от стола, если находится на специальном месте. Правда, в этом случае не очень удобно одновременно работать с гаджетом, ведь любое перемещение оборвет связь с зарядным устройством. Конечно, в идеале хотелось бы зайти в помещение, а гаджет сам бы решал, что ему надо зарядить батарею, и подключался бы к имеющейся зарядной сети – без специальных станций и площадок. У PoWiFi есть шанс стать первым шагом к такому будущему – пока маломощным и далеким от совершенства, но безопасным для человека и определенно масштабируемым.