Tas mažas daikčiukas, be kurio nebegalime gyventi
Kiekvieną vakarą prieš miegą atliekame tą patį ritualą – įkišame telefono laidą į lizdą. Rytą atsibundam su pilnai įkrautu telefonu ir nė nesuabejojam, kaip tai įvyko. O tuo tarpu tame mažame plastikinėje dėžutėje, kurią vadiname įkrovikliu, vyksta tikra elektros magija. Na, ne magija žinoma, bet gan sudėtingi elektroniniai procesai, kuriuos verta suprasti.
Telefono įkroviklis – tai įrenginys, kuris paverčia jūsų sienoje esančią 220 voltų kintamąją srovę į žemo įtampos nuolatinę srovę, tinkamą jūsų telefono baterijai krauti. Skamba paprasta, bet realybėje tai tikras inžinerinis šedevras, sutelktas į dėžutę, kuri dažnai būna mažesnė už kibiro dėžutę.
Kelionė nuo sienos lizdo iki telefono baterijos
Kai įkišate įkroviklį į sieninį lizdą, prasideda įdomiausia dalis. Pirmiausia elektra patenka į transformatorių – tai šerdis, apvyniota vario viela. Seniau šie transformatoriai būdavo didžiuliai ir sunkūs (prisiminkite tuos senus Nokia įkroviklius – jie svėrė kaip plyta!). Šiuolaikiniai įkrovikliai naudoja impulsinio tipo transformatorius, kurie dirba daug didesniu dažniu ir dėl to gali būti gerokai mažesni.
Transformatoriaus užduotis – sumažinti įtampą nuo 220V iki maždaug 5-20 voltų, priklausomai nuo įkroviklio tipo. Bet čia yra viena problema – iš sienos lizdo gaunama kintamoji srovė, o telefono baterijai reikia nuolatinės. Čia į žaidimą įsijungia diodinis tiltelis arba tiesiog diodai, kurie atlieka lyginimo funkciją. Jie tarsi vienakryptė gatvė – leidžia elektrai tekėti tik viena kryptimi.
Po lyginimo gauname jau nuolatinę srovę, bet ji dar nėra pakankamai “švari”. Elektros įtampa šokinėja, turi pulsacijų. Todėl naudojami kondensatoriai ir filtrai, kurie išlygina šiuos svyravimus. Galutinis rezultatas – stabili, švari nuolatinė srovė, kuri nepakenks jūsų telefono baterijai.
Protingieji įkrovikliai ir jų smegenys
Šiuolaikiniai įkrovikliai nėra tik “kvailios” dėžutės, kurios tiesiog tiekia elektros srovę. Viduje yra specialus mikroschema – valdymo lustai, kurie nuolat stebi, kas vyksta. Jie matuoja srovės stiprumą, įtampą, temperatūrą ir bendrauja su telefonu.
Kai tik prijungiate telefoną, įkroviklis ir telefonas pradeda “pokalbį”. Jie apsikeitia informacija apie tai, kokią srovę telefonas gali priimti, kokia baterijos būklė, ar palaikomi greito krovimo protokolai. Tai vyksta per duomenų laidus USB kabelyje – ne tik tie du storieji laidai perduoda elektros srovę, bet ir plonesni laidai perduoda duomenis.
Įdomiausia, kad įkroviklis nuolat keičia savo elgesį priklausomai nuo baterijos būsenos. Kai baterija beveik tuščia, jis gali tiekti maksimalią srovę (jei palaiko greitą krovimą). Kai baterija prisikrauna iki 80-90%, įkroviklis pradeda mažinti srovę, kad apsaugotų bateriją nuo perkrovimo ir perkaitimo. Paskutiniai 10-20% visada kraunasi lėčiausiai – tai normalu ir sveika baterijai.
Greitojo krovimo fenomenas
Dar prieš dešimtmetį telefono krovimas užtrukdavo kelias valandas. Dabar kai kurie telefonai gali įsikrauti iki 50% per 15 minučių. Kaip tai įmanoma?
Greitojo krovimo technologijos (Qualcomm Quick Charge, USB Power Delivery, VOOC, SuperCharge ir kitos) veikia padidindamos galią, tiekiamą į telefoną. Galia = įtampa × srovė, todėl galima arba didinti srovę, arba įtampą, arba abu parametrus. Skirtingos technologijos renkasi skirtingus kelius.
Pavyzdžiui, kai kurios technologijos didina įtampą iki 9V, 12V ar net 20V, o telefonas viduje turi specialų grandyną, kuris vėl sumažina šią įtampą iki reikiamo lygio baterijai. Kitos technologijos naudoja didesnę srovę, bet žemesnę įtampą. Yra net tokių, kurios telefono viduje baterijas krauna lygiagretai, o ne nuosekliai, kad paspartintų procesą.
Bet čia slypi ir pavojus – didesnis greitis reiškia daugiau šilumos. Todėl greitojo krovimo įkrovikliai ir telefonai turi sudėtingas temperatūros valdymo sistemas. Jei telefonas per daug įkaista, krovimas sulėtėja arba net sustoja, kol atvės.
Kodėl visi įkrovikliai nėra vienodi
Turbūt pastebėjote, kad originalūs gamintojų įkrovikliai kainuoja gerokai brangiau nei pigūs analogai iš turgaus. Ar skirtumas tik logotipas ir kaina?
Deja, ne. Pigūs įkrovikliai dažnai taupo komponentuose. Jie gali naudoti prastesnės kokybės kondensatorius, silpnesnius filtrus, neturi tinkamų apsaugų. Rezultatas – nestabili įtampa, elektros trikdžiai, kurie gali pakenkti telefono elektronikai. Dar blogiau – kai kurie pigūs įkrovikliai neturi tinkamos izoliacijos tarp aukštos ir žemos įtampos pusių. Tai gali būti tiesiog pavojinga jūsų saugumui.
Kokybiškame įkroviklyje rasite kelias apsaugos sistemas: nuo trumpojo jungimo, nuo perkrovimo, nuo perįtampio, nuo perkaitimo. Kai kurie turi net apsaugą nuo žaibo iškrovų. Visa tai kainuoja pinigų, bet užtikrina, kad jūsų telefonas ir jūs patys būsite saugūs.
Dar vienas dalykas – elektromagnetiniai trikdžiai. Prastas įkroviklis gali trukdyti radijo bangoms, WiFi signalui, net liestis telefono jutiklinio ekrano darbui. Ar pastebėjote, kad kartais kraunant telefoną ekranas “gyvena savo gyvenimą”? Dažniausiai kaltas prastas įkroviklis.
Bevielis krovimas – ateitis jau čia
Pastaraisiais metais vis populiaresnis tampa bevielis krovimas. Tiesiog padedi telefoną ant specialios pagalvėlės – ir jis kraunasi. Jokių laidų, jokio kamščio kišimo. Bet kaip tai veikia?
Atsakymas slypi elektromagnetinėje indukcijoje – fizikos principe, kurį dar XIX amžiuje atrado Michaelas Faraday. Krovimo stotelėje yra ritė (vėlgi, suvyniota vario viela), pro kurią teka kintamoji elektros srovė. Tai sukuria kintamą magnetinį lauką. Telefono nugarėlėje taip pat yra ritė. Kai šios dvi ritės yra arti viena kitos, magnetinis laukas telefono ritėje indukuoja elektros srovę. Ši srovė tada lyginasi ir naudojama baterijai krauti.
Skamba paprasta, bet realybėje čia daug niuansų. Ritės turi būti tiksliai sulygiuotos – todėl dažnai reikia telefoną ant krovimo stotelės padėti “tą vietą”. Efektyvumas yra mažesnis nei kraunant laidu – dalis energijos išsisklaidо kaip šiluma. Dėl to bevielis krovimas paprastai lėtesnis ir telefonas šiek tiek labiau įkaista.
Naujausi bevielio krovimo standartai (Qi2, MagSafe) naudoja magnetus, kad telefonas automatiškai “prisitrauktų” į teisingą poziciją. Tai pagerina efektyvumą ir leidžia krauti greičiau.
Ką daryti, kad įkroviklis tarnautų ilgiau
Įkroviklis gali atrodyti kaip nesunaikinamа daiktas, bet ir jis turi savo silpnybes. Dažniausia problema – pažeistas laidas prie kištuko arba prie USB jungties. Tai nutinka dėl nuolatinio lenkimo, tempimo, sukimo.
Pirmasis patarimas – niekada netraukite laido už vielos. Visada imkite už paties kištuko. Taip išvengsite vidinių laidų plyšimo. Antrasis – stenkitės nelenkti laido per daug aštriais kampais, ypač prie kištuko. Jei matote, kad plastikas pradeda trūkinėti ir matyti viela – laikas keisti laidą arba įkroviklį.
Temperatūra taip pat svarbi. Niekada nedengte kraunamo telefono ir įkroviklio pagalvėmis, drabužiais ar kitais daiktais. Jiems reikia vėdinimo, kad išsisklaistytų šiluma. Jei įkroviklis tampa labai karštas (ne šiltas, o tikrai karštas) – tai blogas ženklas. Gali būti, kad viduje kažkas ne taip.
Drėgmė – dar vienas priešas. Nors šiuolaikiniai įkrovikliai turi tam tikrą apsaugą, geriau jų nenaudoti labai drėgnose patalpose ar lauke lietaus metu. Vanduo ir elektra – ne geriausi draugai.
Ateities įkrovikliai ir technologijų raida
Technologijos nestovi vietoje. Jau dabar matome įkroviklius, kurie gali įkrauti telefoną iki 100% per 20 minučių. Kinų gamintojai eksperimentuoja su 200W ir net didesne galia. Bet ar tai sveika baterijai? Kol kas neaišku – laiko patikros rezultatų dar neturime.
Kita kryptis – universalūs įkrovikliai. Europos Sąjunga priėmė įstatymą, kad nuo 2024 metų visi telefonai turi naudoti USB-C jungtį. Tai reiškia, kad vienas įkroviklis galės krauti visus įrenginius – telefoną, planšetę, nešiojamą kompiuterį, ausines. Mažiau šiukšlių, daugiau patogumo.
Bevielio krovimo srityje taip pat vyksta revoliucija. Jau kuriamos technologijos, leidžiančios krauti įrenginius per kelis metrus atstumo, be jokio kontakto. Tai veiktų panašiai kaip WiFi – krovimo stotis spinduliuotų energiją, o įrenginiai ją “sugaudytų”. Kol kas efektyvumas žemas ir yra klausimų dėl saugumo, bet ateitis gali būti įdomi.
Dar viena kryptis – saulės energijos naudojimas. Jau dabar yra įkroviklių su integruotais saulės elementais, bet jie dažniausiai skirti turistams ir ekstremalių situacijų. Ateityje, tobulėjant saulės elementų efektyvumui, galbūt galėsime krauti telefonus tiesiog palikę juos saulėje.
Kai elektros magija tampa kasdienyбе
Telefono įkroviklis – puikus pavyzdys, kaip sudėtinga technologija tampa tokia įprasta, kad nė nepagalvojame apie jos veikimą. Tame mažame daikčiuke telpa transformatoriai, diodai, kondensatoriai, mikroschemos – visa tai dirba kartu, kad kiekvieną rytą turėtumėte pilnai įkrautą telefoną.
Suprasdami, kaip veikia įkroviklis, galite priimti geresnius sprendimus rinkdamiesi naują, saugiau jį naudoti ir ilgiau išlaikyti veikiantį. Nebijokite investuoti į kokybišką įkroviklį – tai investicija į jūsų telefono sveikatą ir jūsų pačių saugumą. Ir atminkite, kad kartais lėtesnis krovimas yra geresnis nei greičiausias – jūsų baterija už tai padėkos ilgaamžiškumu.
Taigi kitą kartą, kai įkišite tą mažą dėžutę į lizdą, žinokite – viduje vyksta tikra technologinė simfonija, kuri paverčia žalią elektros srovę iš sienos į švelnią energiją jūsų telefono širdžiai.