Kai laidai tampa nereikalingi
Prisimenu, kaip prieš kokius dešimt metų pirmą kartą pamačiau telefoną, kuris kraunasi tiesiog paguldytas ant specialios pagrindo. Atrodė kaip magija – jokių laidų, jokio kištuko kišimo į lizdą. Tiesiog padedi įrenginį ant plokštelės ir jis kraunasi. Dabar tokia technologija tapo įprasta, bet kaip ji iš tikrųjų veikia? Ir kodėl kartais ji kraunasi lėčiau nei įprastas laidas?
Bevielė įkrovimo technologija, kurią dažniausiai vadiname „wireless charging” arba „Qi charging”, iš tikrųjų nėra jokia naujovė. Jos pagrindai buvo atrasti dar XIX amžiuje, kai mokslininkas Nikola Tesla eksperimentavo su elektromagnetinėmis bangomis. Tačiau tik pastarąjį dešimtmetį ši technologija tapo pakankamai kompaktiška ir efektyvi, kad tilptų į mūsų telefonus ir kitus kasdieninius įrenginius.
Elektromagnetinės indukcijos paslaptis
Visa bevielės įkrovimo technologija remiasi vienu fizikiniu principu – elektromagnetine indukcija. Skamba sudėtingai, bet iš tikrųjų principas gana paprastas. Įsivaizduokite dvi ritės (tokias spiralės formos vario vielas). Viena ritė yra įkrovimo stotelėje, kita – jūsų telefone. Kai pro ritę praeina kintamoji elektros srovė, ji sukuria kintamą magnetinį lauką aplink save.
Štai čia ir prasideda „magija”. Tas kintamas magnetinis laukas, pasiekęs antrąją ritę (kuri yra jūsų telefone), sukelia joje elektros srovę. Ir ta srovė kraunasi jūsų telefono bateriją. Viskas vyksta per orą, be jokio fizinio kontakto tarp elektros grandinių. Reikia tik, kad tos dvi ritės būtų pakankamai arti viena kitos – paprastai ne toliau kaip 4-5 milimetrai.
Dažniausiai naudojama Qi standarto įkrovimo technologija veikia 100-205 kHz dažniu. Tai reiškia, kad elektros srovė ritėje keičia kryptį šimtus tūkstančių kartų per sekundę, sukurdama nuolat kintantį magnetinį lauką. Būtent šis greitas kitimas ir leidžia efektyviai perduoti energiją į kitą ritę.
Kodėl kartais reikia tiksliai padėti telefoną
Turbūt pastebėjote, kad kai kuriose įkrovimo stotelėse telefoną reikia padėti labai tiksliai, kitaip jis arba visai nesikrauna, arba kraunasi labai lėtai. Tai vyksta todėl, kad tos dvi ritės – viena stotelėje, kita telefone – turi būti gerai sulygiuotos viena su kita.
Jei ritės yra ne viena virš kitos, magnetinio lauko linijos nepatenka į antrąją ritę taip efektyviai, kaip galėtų. Dalis energijos tiesiog išsisklaido į aplinką. Tai tarsi bandyti pripilti vandens į stiklinę laikant ąsotį šonu – techniškai įmanoma, bet labai neefektyvu.
Naujesni įrenginiai šią problemą sprendžia keliais būdais. Kai kurios įkrovimo stotelės turi ne vieną, o kelias rites skirtingose vietose. Kai padedi telefoną, stotelė automatiškai aptinka, kuri ritė yra arčiausiai telefono ritės, ir naudoja būtent ją. Kiti gamintojai daro didesnes rites, kad padidintų „taikinių zoną”. O kai kurie telefonai turi kelias mažesnes rites, kad galėtų geriau sugauti signalą iš įvairių pozicijų.
Efektyvumo klausimas ir šilumos problema
Vienas didžiausių bevielės įkrovimo trūkumų – efektyvumas. Įprastas laidas gali perduoti apie 85-95% energijos iš elektros lizdo į telefono bateriją. Bevielė įkrovimo technologija paprastai pasiekia tik 70-80% efektyvumą, o pigesnėse stotelėse gali būti ir dar mažiau.
Kur dingsta ta energija? Ji pavirsta šiluma. Jei kada nors lietėte savo telefoną ar įkrovimo stotelę bevielio įkrovimo metu, turbūt pastebėjote, kad jie būna šiltesni nei kraunant laidais. Tai normalu, bet gali būti ir problema. Per didelė temperatūra gali pažeisti telefono bateriją ir sutrumpinti jos tarnavimo laiką.
Todėl daugelis šiuolaikinių įkrovimo stotelių turi temperatūros jutiklius. Jei įrenginys per daug įkaista, stotelė automatiškai sumažina įkrovimo galią arba net visiškai sustabdo įkrovimą, kol viskas atvės. Tai saugumo priemonė, bet ji reiškia, kad kartais įkrovimas gali trukti ilgiau, nei tikitės.
Standartai ir suderinamumas
Bevielės įkrovimo pasaulyje yra keletas skirtingų standartų, bet vienas aiškiai dominuoja – Qi (tariama kaip „či”). Šį standartą sukūrė Wireless Power Consortium organizacija, ir dabar jį palaiko dauguma didžiųjų gamintojų: Samsung, Apple, Google, LG ir daugelis kitų.
Qi standartas turi kelis galios lygius. Pradinis 5W lygis buvo skirtas pirmųjų kartų įrenginiams. Vėliau atsirado 7.5W, 10W, o dabar jau ir 15W versijos. Kai kurie gamintojai, kaip Xiaomi ar Huawei, eksperimentuoja su dar didesne galia – iki 50W ar net 80W, bet tai jau nebe standartinis Qi.
Yra ir kitų standartų. PMA (Power Matters Alliance) buvo populiarus Šiaurės Amerikoje, ypač Starbucks kavinėse, bet dabar jis praktiškai išnyko. AirFuel Alliance bando kurti ilgesnio nuotolio bevielės įkrovimo technologijas, bet jos dar nėra plačiai prieinamos vartotojams.
Gera žinia ta, kad dauguma šiuolaikinių įkrovimo stotelių yra suderinamų su bet kuriuo Qi palaikančiu įrenginiu. Tai reiškia, kad galite naudoti Samsung stotelę iPhone’ui krauti ir atvirkščiai. Tiesa, greičiausias įkrovimas paprastai pasiekiamas naudojant to paties gamintojo įrangą.
Naujausi pasiekimai ir ateities vizijos
Bevielės įkrovimo technologija nuolat tobulėja. Viena įdomiausių naujovių – atvirkštinis bevielis įkrovimas. Kai kurie telefonai dabar gali veikti kaip įkrovimo stotelės kitiems įrenginiams. Pavyzdžiui, galite padėti savo bevielius ausines ant telefono nugarėlės ir jos pradės krautis. Naudinga, kai esate kelionėje ir neturite daug įkrovimo stotelių.
Kita įdomi kryptis – baldų integruotos įkrovimo stotelės. Jau dabar galite nusipirkti stalų, naktinių spintelių ar net sofų su integruotomis bevielėmis įkrovimo stotelėmis. IKEA buvo viena pirmųjų kompanijų, pradėjusių masinę tokių baldų gamybą.
Automobilių pramonėje bevielis įkrovimas taip pat tampa standartu. Daugelis naujų automobilių turi specialias įkrovimo aikšteles centre konsolėje. O kai kurie gamintojai jau eksperimentuoja su bevieliu elektromobilių įkrovimu – įsivaizduokite, kad tiesiog pastatote automobilį virš specialios plokštės garaže ir jis automatiškai pradeda krautis.
Mokslininkai dirba ir prie ilgesnio nuotolio bevielės įkrovimo technologijų. Įsivaizduokite kambarį, kuriame visi jūsų įrenginiai kraunasi automatiškai, nesvarbu, kur jie yra. Tai dar ateities muzika, bet kai kurios kompanijos jau demonstruoja tokius prototipus. Tiesa, efektyvumas ir saugumas tokiose sistemose vis dar yra dideli iššūkiai.
Praktiniai patarimai kasdieniam naudojimui
Jei naudojate ar planuojate naudoti bevielę įkrovimo stotelę, štai keletas patarimų, kaip tai daryti efektyviai ir saugiai. Pirma, nupirkite kokybišką stotelę. Pigūs Kinijos analogai gali būti pavojingi – jie gali perkaitinti telefoną arba net sukelti gaisrą. Ieškokite stotelių su Qi sertifikatu ir gerais atsiliepimais.
Antra, nuimkite storus dėklus įkrovimo metu. Nors daugelis stotelių gali krauti pro plonesnį dėklą (iki 3mm), storesni dėklai, ypač tie, kuriuose yra metalinių elementų ar magnetinių kortelių laikiklių, gali visiškai blokuoti įkrovimą arba labai sumažinti jo efektyvumą.
Trečia, stebėkite temperatūrą. Jei telefonas ar stotelė tampa labai karšti (neįmanoma patogiai laikyti rankoje), kažkas negerai. Gali būti, kad stotelė per galinga jūsų telefonui, arba ventiliacija nepakankama. Pamėginkite krauti vėsesnėje vietoje ir įsitikinkite, kad aplink stotelę yra pakankamai vietos orui cirkuliuoti.
Ketvirta, nepalikite telefono ant įkrovimo stotelės visą naktį kiekvieną naktį. Nors šiuolaikiniai telefonai turi apsaugą nuo perkrovimo, nuolatinis laikymas ant įkrovimo stotelės, ypač kai telefonas yra šiltas, gali pabloginti baterijos būklę ilgalaikėje perspektyvoje. Geriau kraukite telefoną iki 80-90% ir tada nuimkite.
Kai technologija tampa kasdieniu patogumu
Bevielė įkrovimo technologija puikiai iliustruoja, kaip sudėtingi fizikos principai gali tapti paprasta ir patogią kasdieniu įrankiu. Nors ji dar nėra tobula – lėtesnė nei laidinis įkrovimas, mažiau efektyvi, kartais kaprizinga dėl pozicionavimo – ji suteikia patogumą, kurio daugelis nebepanorėtų atsisakyti.
Įdomiausia tai, kad ši technologija tik pradeda atsiskleisti. Tai, kas dabar atrodo kaip paprasta telefono padėjimas ant pagrindo, ateityje gali virsti visiškai bevieliu pasauliu, kur įrenginiai kraunasi automatiškai, vos tik patekę į tam tikrą erdvę. Galbūt po dešimties metų mūsų vaikai stebėsis, kaip mes kadaise kišdavome laidus į savo telefonus, lygiai taip pat, kaip mes dabar stebimės senais diskiniais telefonais.
Tuo tarpu technologija jau yra pakankamai subrendusi kasdieniam naudojimui. Ji veikia, ji patogi, ir su kiekviena nauja įrenginių karta tampa vis geresnė. O tai, kad ji pagrįsta principu, kurį Nikola Tesla tyrinėjo prieš daugiau nei šimtą metų, tik primena, kad tikrai geros idėjos niekada nesensta – jos tik laukia tinkamo momento ir technologijų, kad galėtų realizuotis.