Безжичното захранване идва

Световният мобилен конгрес е едно от онези събития, които ви карат да осъзнаете тънката граница между цивилизацията и варварството е ширината на един кабел за зареждане.

Всеки, който е присъствал на MWC (или на някакво масово търговско изложение), е запознат с пълзящия ужас, причинен от гледането на батерията на вашия телефон в течение на много дълъг работен ден. Tweet от tweet, снимка по снимка, текст по текст, процентните точки отместете, докато не бъркате в чантата си за батерия на фона на заплитания от зарядни устройства и кабели или не търсите пакетираните зали и натиснете шезлонги за безплатна точка на щепсела -Оазис в пустинята.

Представете си, че никога не е трябвало да търсите изход, да носите резервна батерия или отново да пъхнете масив кабели в чантата си; че всичките ви устройства се зареждат непрекъснато, независимо къде сте отишли. Някой ден може да не се наложи да си го представяте - защото компании като Energous и Ossia работят, за да го реализират.

Никола Тесла за първи път предвижда безжична система за пренос на енергия в началото на 1890-те; той дори се опита да построи експериментална станция, Wardenclyffe Tower, която се надяваше да бъде първата в световната безжична система. Днес телефоните, умните часовници и други устройства понякога се предлагат с индуктивни зарядни бобини, които позволяват да се зареждат безжично плътен индуктивно свързване. Но този метод разчита на директен контакт между устройството и зареждащата подложка - едва ли не бъдещото бъдеще, което си представяше Tesla.

Оттам идват Energous и Ossia. И двете се фокусират върху разработването на „истинско“ безжично зареждане, което работи по въздуха (OTA), така че да можете да захранвате от разстояние. Това е безжичното зареждане, за което бяхме обещани преди повече от век. Може ли нашата зависимост от кабели или решения за зареждане накрая да приключи?

Защо днешните безжични зареждащи разочарования

Въпреки че безжичното зареждане е от години, то имаше голям тласък миналата година, когато Apple обяви, че новите му телефони имат тази функция. Qi, използван от повечето телефони (включително iPhone) и по-малко известните PMA са двете форми на безжично зареждане, използвани от настоящите потребителски ориентирани устройства. И двата стандарта изискват една или повече индукционни бобини в зареждаща подложка за предаване на мощност и друга в устройството, което се зарежда.

Има някои малки разлики между двата стандарта, но те споделят едни и същи ограничения: необходимостта от много близък контакт между устройството и подложката за зареждане, както и правилното подравняване на индукционните бобини за предаване на мощността.

Обхватът може да бъде леко разширен: Отделът за инженерно-технологична лаборатория FCC наскоро одобри увеличение на разстоянието до 20 см, потенциално чрез използване на множество зареждащи бобини. Засега обаче в момента нито един продукт не използва безжично зареждане с по-дълъг обхват за индуктивни зарядни бобини.

Други потенциални проблеми с този тип безжично зареждане включват натрупване на топлина. "Схемата в безжичното зарядно устройство трябва да бъде обмислена така, че да не позволява излишната топлина да се натрупва в зарядното устройство и да се прехвърли на вашия смартфон", заяви Джак Нортън, директор по електротехника в Belkin. „Излишната топлина може да доведе до по-ниска продължителност на живота за безжичното зарядно батерията на телефона ви."

Основната причина за това, че безжичното зареждане е по-бавно, отколкото използването на захранваща тухла с бързо зареждане, е че устройството ще намали скоростта на зареждане, за да управлява топлината и да предотврати повреда на чувствителните компоненти. "Управлението на топлината определено е едно от предизвикателствата при безжичното прехвърляне на мощност над 10 вата", казва Чарли Куонг, вицепрезидент на разработката и инженеринга на продукти за Zagg (Mophie).

Топлинното разсейване може да се управлява по различни начини, включително: пасивен въздушен поток, което означава поставянето на дупки или отвори на стратегически места, за да се пренася топлина далеч от зарежданото устройство; охлаждащи вентилатори; радиатори от метал или термо лепило; по-големи жилища; специализиран материал; и по-ефективни оформления на компоненти. Но дори когато смекчите топлината, скоростта на индуктивно зареждане на телефоните е ограничена. Според Пабло Валентин, световен продуктов мениджър на Belkin, „Най-бързата мощност, реализирана на пазара в момента, е 15W, както от страна на зарядното устройство, така и от страна на телефона“.

Това означава устройство като Samsung Galaxy S9 +, което е бърз съвместим с зареждане, може да сокове до 50 процента за 1 час и 34 минути. Това не е толкова бързо, колкото обикновеното бързо зареждане с помощта на адаптер (35 минути до 50 процента), но е голяма стъпка към бързото и удобно зареждане на безжичното зареждане.

За по-големи устройства като лаптопи, които имат повече повърхностни възможности и възможности за вентилация, безжичното зареждане може да достигне до 30 W или повече. Но що се отнася до телефоните, все още можете да гледате скорост на зареждане от 10 W до 15W за повечето безжични зареждащи подложки, като повечето от тях се спускат до по-бавни моменти (5W), за да предотвратите натрупването на топлина. Това е доста по-бавно от 27W Qualcomm Quick Charge 4.0+ захранващ адаптер или 29W USB-C адаптер за захранване за iPhone X, например.

Друг и може би по-съществен недостатък на индуктивното безжично зареждане включва размера на зареждащите бобини. „Има различни дизайни на бобините, които могат да бъдат реализирани, в зависимост от приложението, но размерът на бобината трябва да бъде оптимизиран и калибриран правилно, за да работи безжичната система за зареждане“, каза Куонг.

Зареждащите бобини могат да бъдат направени така, че да се поберат на малки устройства като Bluetooth слушалки, но такива намотки са рядкост. Според Гари Гао, лидер за безжично зареждане за Anker, най-често срещаният дизайн на бобината е с диаметър 50 мм, както се изисква от стандарта Qi.

И накрая, най-голямото ограничение на безжичното зареждане на Qi е слабостта на видовете устройства, на които то може да бъде внедрено. "В момента, ако погледнете безжичното зареждане, го виждате предимно на телефона си и няколко други произволни устройства като смарт часовника от Apple", заяви енергичният президент и изпълнителен директор Стивън Рицзон. "Но всъщност не надхвърля това и част от това е заради ограниченията на тази технология."

Как изглежда това?

Въпреки че други компании изследват това пространство, стандартите за безжично зареждане на Energous и Ossia се доближават най-близо до визията на Никола Тесла. Двете технологии работят с използване на различни радиочестоти, но и двете ви позволяват да зареждате устройство от разстояние, предавайки мощност по въздуха, без да използвате кабели или индуктивни зареждащи бобини.

Енергичен: Енергийната технология за безжично зареждане работи с фирмения WattUp предавател и приемник. Той работи подобно на Wi-Fi, като предава мощност в честотата 900MHz към приемника, който преобразува радиочестотния сигнал в постоянен ток.

Енергичният използва оформяне на лъча за предавателите за средно и далечно поле: насочен антенна решетка изпраща енергия директно към приемника. В случай на препятствия, тя може да отразява енергийните лъчи от стените и таваните, въпреки че това води до известна загуба на ефективност. Технологията се разделя на три различни типа безжично зареждане: близо поле, средно поле и далечно поле с различни диапазони.

Енергичен WattUp дизайн на средно поле

За зареждането в близост до WattUp е необходим предавател, който може да включи или вгради в съществуващата електроника - лаптопи, игрови конзоли, таблети и други устройства. Той е сертифициран съгласно част 18 от изискванията на FCC: Това означава, че може да извежда до 10W мощност заради по близо близост до предавателя. Rizzone предвижда WattUp да зарежда устройства с по-високо източване, като телефони, докато все още може да зарежда всяко друго устройство със същата верига на зареждане.

Предавателят със средно поле е сертифициран съгласно част 18 от правилата на FCC, така че може да изпраща големи изходи на мощност на разстояние от 2 до 3 фута, като стандартният случай за използване е настройка на работния плот. Енергично предвижда той да бъде проектиран в настолен високоговорител и да зарежда множество устройства, поставени около него. Далечното поле е най-дългият обхват в момента: 15 фута. Типичен случай на използване би бил дневна.

Във всяка реализация на зареждане в близко поле, средно поле и далечно поле Rizzone си представя тясно интегриране със съществуващите потребителски продукти. „Няма да искате да имате нещо, което изглежда като тип рутер“, каза той. "Вместо това бихте поставили преди всичко тази технология в рамката на телевизора звукова лента , може да са няколко различни неща, които вече са в стаята."

Енергичен дизайн WattUp на далечно поле

В допълнение към зареждането на разстояние, всеки предавател би се поддържал от софтуерен слой (базиран на приложение или уеб портал), за да позволи управление на захранването на устройства, свързани към различните WattUp предаватели. Ще можете да контролирате кои устройства се зареждат и да предотвратите предавателя да зарежда устройствата на вашите съседи. Предавателите със средно и далечно поле също ви позволяват да зададете приоритети на устройството и правила за зареждане и удостоверяване и да конфигурирате зони за зареждане. Предавателят на къси разстояния е по-традиционен: Не можете да зададете приоритети или правила за зареждане, но след като пуснете устройството върху зареждащата подложка, ще можете да видите нивото на батерията и очакваното време за пълно зареждане.

Предавателят "вижда всички различни Bluetooth устройства, които са в стаята", каза Rizzone. „Той идентифицира кои от тях са достатъчно близки, за да бъдат таксувани, и също така идентифицира, че са упълномощени в мрежата и след това в действителност следи със сензори какво прави потребителят обикновено.“

Този тип софтуерно управление на захранването е жизненоважно, каза Rizzone, тъй като "съгласно правилата на част 15 можете да изпратите само един ват мощност. Това означава, че в крак далеч, ще получите… един миливат или по-ниска. Значи много, много малко количество. " (FCC част 18 не ограничава количеството мощност).

С широкото приемане на WattUp предаватели, въпреки че (колкото и далеч да е това), ще можете да отидете до кафене и дори да пътувате, без да се налага да носите адаптери или кабели: Различни предаватели в обществени и частни пространства ще се допълват вашите различни устройства, тъй като имате нужда от тях и според моделите на използване.

Ossia: Енергичната е фокусирана върху безжично зареждане на потребителско ниво, но Ossia има в по-голям мащаб.

Както при Energous, технологията на компанията е подобна на Wi-Fi и използва 2.4GHz спектър (обмисля 5, 8GHz спектър за бъдещето) по собствения си стандарт "Cota". Приемникът на Ossia изпраща сигнал с ниска мощност към предавателя на Cota Power. След това предавателят насочва мощността по същия път, като приемникът преобразува радиочестотния сигнал в постоянен ток. Това позволява предавателя на Ossia да изпраща захранване на множество устройства с активирана Cota едновременно и да изпраща захранване на обекти в движение. Той също така ефективно заобикаля предмети, които са на пътя, тъй като сигналът не преминава през хора, животни или друга органична материя.

Настоящото внедряване на технологията на Ossia в момента е представено от две прототипи - Cota Forever Battery и Cota Tile. Батерията завинаги е АА или батерия AAA, която безжично получава захранване от Cota Power Transmitter в диапазона 2.4GHz. Cota Tile е предавател, способен да доставя няколко вата мощност на устройства с активирана Cota в близост до него и миливат на разстояние 30 фута. Той работи в по-голям обхват от далечния полев предавател на Energous, но това изисква предавателя да бъде по-голям.

"Знаем, че на разстояние сигналите отпадат много бързо и всъщност не получаваме много енергия в далечно поле", казва Хатем Зейн, основател на CTO на Ossia. Той обясни, че компанията проектира антени и предаватели, за да бъдат достатъчно големи, за да се разширяват диапазон на близкото поле.

Zeine искаше да отбележи, че за потребителите ключът към осигуряването на полезна безжична енергия не е непременно да предава висока степен на мощност на едно или две устройства. "Идеята е, че захранването трябва да бъде непрекъснато, независимо колко бързо вървите", каза той. "Тази система работи 2.4GHz с излизане на 20 вата. На около метър получаваме мощност над 6 вата, а на два метра говорим за няколко вата, 2 до 3 вата и след това на края на стая говорим за 1 ват. И така, изведнъж… всеки кубичен инч от тази стая има мощност."

С други думи, докато на Cota Tile може да отнеме много време за захранване на телефона, освен на близки разстояния, това е повече от способно да поддържа всяко устройство в хола отгоре - от контролери за игри до камери за сигурност.

Методът за свързване на устройства към Cota Tile е подобен на традиционното свързване с Bluetooth или Wi-Fi. Настройката ви позволява да контролирате кои устройства се таксуват и да ги управлявате, докато зареждат. "Ако става въпрос за интелигентно устройство като това, тогава можете основно да влезете в системата тук и да кажете:" Добавете ме към захранващата мрежа "и това ще говори", каза Зейн.

Софтуерът Cota Cloud е в състояние да определи приоритета на устройства, които получават мощност и показват основното потребление на енергия на устройството. Когато използва Cota Tile в голям мащаб, администраторът може да настрои и управлява потребители. С приоритетно зареждане Cota Tile първо зарежда устройства с по-ниски нива на батерията; приемникът на Cota комуникира с предавателя за това колко енергия се нуждае. Когато няма устройства в обхвата, които трябва да се зареждат, Cota Tile преминава в режим на заспиване, така че не губи енергия или предава енергия на вече заредени устройства.

Cota Tile е в състояние да захранва различни устройства в дадена стая, тъй като не е необходимо да работи в режим на видимост. Двойка Cota плочки са два пъти по-ефективни и излъчват четири пъти по-голяма мощност на a singla Кота плочка. Така например в склад, например, многобройни Cota Tiles могат да се обединят, за да захранват стотици или хиляди съвместими устройства.

"Той е уникален, защото когато сложите две или може би дори четири заедно и можете да си го представите на тавана, това количество мощност може да захрани кафене", каза Зейн. „Това е законно внедряване в търговската мрежа, където можем да захранваме няколко смартфона едновременно. Другото уникално нещо при наличието на няколко плочки е, че не е необходимо да са разположени един до друг. Можете да ги разделяте и следователно да създадете ситуация с властта. " Като, да речем, ходене по коридор на летище.

Тъй като технологията на Ossia използва същата честота на 2, 4GHz като Wi-Fi, няма нужда от допълнителен допълнителен хардуер, за да може съществуващите устройства да работят с Cota Tile. „Целта е в края на краищата , електрониката… ще бъде точно като Wi-Fi, интегрирана в устройството “, заяви изпълнителният директор на Ossia Марио Обейдат.

IoT революция

Способността на предавателя на далечни полета на WattUp и на Cota Tile да предават данни заедно с мощността ги прави особено привлекателни за Интернет на нещата. "Няма начин да стигнете до трилион IoT устройства без безжично захранване", казва Дженифър Гренц, вицепрезидент по маркетинг на Ossia, в публикация в блога на компанията. "Безжичната енергия ще върви ръка за ръка с развитието на целия този пазар."

Най-добрият пример за това е Cota Forever Battery на Ossia. Той може да бъде поставен в димни аларми, като не ви позволява да ги зареждате, а също така позволява прехвърлянето на данни, като ви предоставя софтуера на Cota Cloud: облак, който позволява управление на захранването на различни устройства.

"Да речем, че вашият детектор за дим в кухнята изгасва", каза Зейн. "Батерията ще забележи, че детекторът за дим е променил модела си на изтегляне на мощност и знае, че този нов модел всъщност е алармата, която изгасва. Изпраща съобщение до вашия телефон; Кота облакът ще ви каже, че:" Ей, димът ви детектор изгасва. ' Това прави тъпите устройства умни. Тя ги извежда до ерата на интернет."

И с Energous и Ossia, софтуерният слой е ключов компонент от това, което ги прави толкова променящи играта, тъй като позволяват интелигентно управление на мощността. Всички имаме устройства, които се нуждаят от зареждане и когато ги зареждаме зависи от нас. Можем да зареждаме телефон всеки ден, носим на всеки няколко дни, контролер за игри, когато го използваме. С безжичното захранване софтуерът ще направи този избор за вас въз основа на моделите ви на използване, начина на живот и дори времето на деня.

По същество и WattUp предавателите, и Cota Tile поемат тежестта от потребителя при решаването на кое устройство да се зарежда и кога, и го вземат върху себе си. То е толкова близо до безпроблемно съществуване, без кабели.

Рязане на един кабел наведнъж

На практика тази технология все още е на няколко години от внедряването както за потребителите, така и за предприятията, но потенциалните случаи на използване вече са очевидни. И двете технологии ще ви позволят ефективно да изрежете кабела у дома. Няма да се налага да се включват телефони. Контролерите на игри ще се таксуват според използването. Детекторите за дим никога няма да се нуждаят от смяна на батериите им.

Ако приемем широко приложение в обществени пространства, като кафенета и офис сгради, безкрайната бъркалка за зарядни устройства, кабели и преносими батерии може да се превърне в минало. "В бъдеще бихте влезли в кафене. Ако то има логото на Cota и знаете, че телефонът ви има Cota, това означава, че ще получите енергия, когато сте в кафенето", каза Обейдат. "Това е видът стандарт, който създаваме."

Но най-голямото въздействие вероятно ще се почувства при устройства с ниска консумация на енергия, които трябва да се зареждат (или да се сменят батериите им) рядко. Rizzone посочи бащата на Гордън Бел, енергичен вицепрезидент по маркетинг като пример за човек, който би се възползвал значително от енергийната технология, въпреки че няма много свързани устройства. "Бащата на моя колега носи слухови апарати… Какво се случва, той има тези малки мънички батерии, които са с размерите на семе от нар. Той трябва да го постави там и да размени батерията. Това е кошмар за по-възрастен човек."

С предавател със средно и далечно поле, слуховите апарати ще могат да зареждат през целия ден в съответствие с моделите на използване на отделния потребител.

Разбира се, устройства като телефони и Bluetooth слушалки, които по-често се нуждаят от усилване на захранването, също ще прехвърлят към безжично зареждане, според Rizzone: „Много устройства, които в момента включвате и включвате всяко един ден, в крайна сметка, този малък мъничък връх на вашия микро USB порт се износва. Той се износва или сте го заседнали по грешен начин, солена вода влиза там, потта и т.н. Това е част от повреда или точка на повреда на този продукт. Така че компаниите се опитват да се отърват от това."

Радио лъчи навсякъде: Безопасни ли сме?

Енергична технология за предаване с по-дълъг обхват сте сертифицирани по FCC част 18 и част 15, докато Ossia е преминала ключови тестове за FCC одобрение на Cota предавателя и одобрение се очаква скоро. Тези правила налагат радиочестотни изисквания и ограничават нивата на пренос на мощност. RF експозицията трябва да се измерва за потребители и наблюдатели при различни безжични конфигурации. Като общо правило, за работа на по-ниска честота е необходима по-висока радиочестотна мощност.

В индустрията на електрически превозни средства безжичното зареждане вече е широко внедрено и може да показва вида на изискванията, които бихме могли да видим за електронните устройства. Според статия на Джо Bablo , Кен Бойс и Хай Джианг от Лабораторията на андеррайтерите, освен нормалните опасения за безопасността, които се прилагат за всяко електрическо предаване (пожар, шок), безжичната система за зареждане трябва да покаже, че може да работи в опасни условия и да открива и изключва, когато органичен обект влиза, наред с други изисквания.

Тъй като енергийните и Ossia технологиите с по-висока мощност използват същите радиочестоти като Wi-Fi, човек би се надявал, че няма въздействие върху здравето - но има изненадващо малко научни отговори на този въпрос. Nation съобщи, че безжичната индустрия се е опитала да ограничи количеството изследвания, които могат да бъдат направени за въздействието на безжичната радиация върху общественото здраве: „Липсата на окончателно доказателство, че технологията е вредна, не означава, че технологията е безопасна, но въпреки това безжичната индустрия успя да продаде тази логична заблуда на света. В действителност безопасността на безжичната технология е нерешен въпрос от най-ранните дни на индустрията ", пише авторите Марк Хертсгард и Марк Доуи. „Резултатът е, че през последните 30 години милиарди хора по света са били подложени на мащабен експеримент за обществено здраве: Използвайте мобилен телефон днес, разберете по-късно дали причинява рак или генетични увреждания.“

Сигналът на Кота-маяк отскача от стени и предмети, като избягва хората. Силата се доставя по тези пътища.

Според Ossia технологията на Cota е безопасна за хора и домашни любимци и не пречи на Wi-Fi или не се сблъсква с проблемите с прегряването на безжичното зареждане на Qi. "2.4GHz и повече не се нагряват метали; те се отразяват метал - каза Обейдат.

Енергичните твърдят същото. "Ние не взривяваме енергията навсякъде", посочи Rizzone. "Засаждаме малък, уникален джоб с енергия точно около устройството и той предава това устройство."

С FCC ​​сертифициране и няма доказателства за противното, технологиите за безжично предаване не трябва да бъдат по-опасни или пагубни от Wi-Fi или всеки друг радиочестотен спектър, на който сме изложени ежедневно. Може би не най-успокояващият отговор, но единственият лесно достъпен.

Нашето безжично бъдеще

Енергични партньори с Dialog Semiconductors, голям производител на електроника, да произвеждат своите предаватели и приемници, докато Ossia си партнира с Motherson и Molex, а отдавна се носят слухове за енергийна технология, завършваща в бъдещ продукт на Apple. Нито една компания не произвежда собствен хардуер, нито сами създават потребителски продукти.

Energous е преди всичко лицензираща компания, а нейните продукти са базирани на партньор. Myant на Skiin дрехите за фитнес и проследяване на здравето, които се очаква да бъдат доставени това лято, са първите продукти с активиран WattUp. И нито Cota Forever Battery на Ossia, нито огромната Cota Tile могат да бъдат закупени. Компанията работи по превръщането на плочките в по-малък, по-ефективен форм-фактор.

„Бъдещата система, над която работим, ще постигне 10-те метра и 20 метра“, каза Зейн. "Ние сме съсредоточени върху везни, където хората искат да използват това, така че ако искат да поставят това на тавана на Mobile World Congress, можете да създадете система, която да покрива 80 или 100 метра. Ако е за дом, ще го направите няма нужда от система, която е толкова голяма."

Първото място, на което може да видите по-голямата плочка, е в вашият местен Walmart. В този случай ще имате няколко Cota Tiles, осигуряващи захранване на хиляди RFID маркери с ниска мощност. И маркерите, които биха могли да показват цени, отстъпки и баркодове , всички биха могли да се управляват от софтуер. Това не е най-вълнуващото изпълнение, но най-вероятно е това да се случи по-скоро.

В крайна сметка технологията за безжично зареждане се нуждае от още няколко години, още няколко обяви за продукти и сертификати и някои експерименти от големи търговци на дребно. Така че още не изхвърляйте кабелите и зарядни устройства. Но широкото приемане на Qi индуктивно зареждане на телефони и носими е силно доказателство, че както производителите, така и потребителите желаят да се свържат.

Гаото на Анкер заема предпазливо оптимистично мнение. За една или две години, каза той, трябва да виждаме все повече и повече телефони, които могат да се зареждат безжично и той очаква ефективността на безжичното зареждане да достигне нивото на кабелното зареждане. Гао също заяви, че се надява, че след три до четири години ще имаме „истинска технология без позиция“, която вероятно ще дебютира на носимо устройство.

Безжичното захранване винаги е изглеждало като незавършена работа. От Никола Тесла досега обещанието винаги е било „идва революцията в безжичната енергия“, но въпреки това никога не изглежда да стигне. Остава да видим дали Енергични и Осия могат да преобърнат сценария.

Но има причина безжичното захранване е идея, която отказва да умре. Обещава свобода да подреждаме живота си около всички много устройства, гладни за мощност, които сме натрупали, като всяко от тях действа като вързане, което ограничава нашето движение. И това обещание си струва да чакаме.