Меню

Напряжение катушки беспроводной зарядки

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефона

Мобильная техника плотно вошла в нашу повседневную жизнь, и появление беспроводных зарядных устройств вполне закономерно. Ведь электронные потребительские приборы (такие как смартфоны, например) должны в идеале работать длительно и безотказно, при этом не очень удобно каждый раз втыкать вилку в розетку, а штекер — в гаджет, когда нужно его подзарядить.

Комплект беспроводных интерфейсов (Wi-Fi, Bluetooth и т.д.) давно стал привычным атрибутом многих портативных устройств, так почему бы не включить в этот набор интерфейс для беспроводной зарядки? И современные технологии позволили это реализовать.

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефона

Конечно, при беспроводной подзарядке заряжаемое мобильное устройство должно находиться на расстоянии не менее 4 см от зарядника, но согласитесь, это удобнее, чем провод, тянущийся от вилки. Иногда во время подзарядки возникает необходимость принять звонок, отойти от зарядника, затем вернуть смартфон на место вблизи передатчика зарядного устройства. Это проще, чем каждый раз перетыкать штекер.

А в некоторых сферах, например в медицине, технология беспроводной зарядки аккумуляторов просто необходима (приборы экстренной помощи, светильники на аккумуляторах и т.д.). Не даром за последние годы такие ведущие производители электроники как Intel, Samsung, NXP, Texas Instruments и многие другие, — активно взялись разрабатывать оборудование и микросхемы для беспроводных зарядных устройств.

Принципиально технология беспроводной зарядки основана на передаче электроэнергии электромагнитной индукцией. В ближней зоне индукции реактивное взаимодействие передатчика и приемника наибольшее. Так, для частоты в 10 МГц ближняя зона простирается на 4,7 метра.

Благодаря явлению электромагнитной индукции, в замкнутом контуре приемника возбуждается индукционный ток, при этом источником переменного магнитного потока (индуктором) служит контур передатчика.

Система включает в себя пару катушек индуктивности — катушку приемника и катушку передатчика, которые индуктивно связаны между собой. Переменный ток первичной катушки (передатчика) образует магнитное поле, которое пронизывает витки вторичной катушки (приемника), и индуцирует на ней ЭДС.

Напряжение с приемной катушки и используется для зарядки аккумулятора мобильного устройства. И чем ближе приемник к передатчику, тем больше энергии приемник получает. На больших расстояниях индуктивная связь мизерна, и система становится неэффективной. Коэффициент связи катушек k имеет большое значение.

Схема работы беспроводной зарадки

Взаимная индуктивность контуров, соответствие резонансных частот, добротность катушек приемника и передатчика — все это влияет на качество беспроводной передачи электроэнергии от передатчика к заряжаемому устройству. На резонансной частоте, при высокой добротности обоих контуров, при высоком коэффициенте связи катушек КПД системы получается наибольшим. Это очевидно из теории антенн.

Ассоциация потребителей электроники классифицирует технологии беспроводных зарядных устройств по величине коэффициента связи контуров. При значении коэффициента связи до 0,1 система называется слабосвязанной, а если коэффициент приближается к 1, то это сильносвязанная система. Сильносвязанные системы называются магнитно-индуктивными, а слабосвязанные — магнитно-резонансными. Эти два типа систем кардинально отличаются между собой.

Магнитно-резонансная технология менее критична ко взаимному расположению катушек, и с одним передатчиком может работать сразу несколько приемников, то есть одно зарядное устройство может заряжать одновременно несколько девайсов. Но здесь критично расстояние.

Для достижения лучшей эффективности выбирается резонансная частота наилучшим образом взаимодействующая с сопротивлением нагрузки. Эффективная же добротность магнитно-индуктивных систем значительно ниже. При точном согласовании в магнитно-резонансной технологии передача энергии происходит с наивысшем КПД. Важно, что в процессе работы системы любого типа необходимо точно контролировать текущие параметры, чтобы эффективность передачи энергии не снижалась.

Согласно спецификациям WPC 1.1 частота резонанса должна быть из диапазона от 100 до 205 кГц, а в спецификациях PMA – от 277 до 357 кГц, при добротности от 30 до 50. По спецификациям A4WP частота фиксирована, и согласование импедансов приемника и передатчиков должно быть строгим. Для магнитно-резонансных систем добротность может достигать 100.

Что касается КПД, то даже 97 процентный КПД проводных зарядников еще не достигнут. Тем не менее преимущество магнитно-резонансных систем зарядки налицо: катушка передатчика может быть размером в 12 раз больше катушки приемника, при этом приемников можно разместить несколько, и заряжать одновременно, скажем, три смартфона.

Источник



Беспроводная зарядка своими руками: инструкция, видео и очень полезный совет

Приветствуем вас, уважаемые читатели. В сегодняшней статье поговорим об актуальной нынче технологии – беспроводной зарядке для телефонов. Наверняка вы слышали, как брендовые компании акцентирует на ней внимание, представляя очередное портативное устройство с его поддержкой. Не желая тратить «кровные», многие остаются со старым мобильником, не переставая мечтая опробовать беспроводную зарядку.

Беспроводная зарядка своими руками — очень простое и достаточно быстрое решение. Читайте инструкцию и смотрите видео. Интересно, да? Тогда давайте по порядку. Но обязательно почитайте совет в конце статьи!

Что-то новое? Нет, давно известное «старое»

Впервые увидев беспроводную зарядку, я подумал, что производители сделали прорыв, открыв какую-то новую технологию. Благо есть Интернет, который поведал мне правду. На самом деле, появления беспроводной передачи энергии стало возможным благодаря открытию закона Андре Мари Ампером, который доказал, что электрический ток производит магнитное поле.

[product_partner img=»http://w-charger.anyshop.pro/images/complit-min.jpg» text=»Универсальная беспроводная зарядка» link=»https://tolkopolezno.ru/pxMPv1?sub_id_1=кнопка1″]

А случилось это, на минуточку, почти 200 лет назад. В последующие годы ряд ученых подтвердили существование электромагнитных волн, а Никола Тесла посвятил годы своей жизни изучению возможности передачи энергии на расстоянии. Посредством электромагнитной индукции физик сумел на расстоянии зажечь лампу накаливания.

Читайте также:  Внешний источник опорного напряжения

Стандарт Qi

Конечно же, беспроводная передача энергии была интересна многим сферам человеческой жизни, но долгое время не выходила за стены лабораторий. Уже в нынешнем столетии компании, которые занимаются разработкой потребительской электроники (планшеты, смартфоны), стали проявлять инициативы по созданию беспроводных зарядок. Огромный вклад внес Консорциум беспроводной электромагнитной энергии (Wireless Power Consortium), разработавший стандарт Qi («Ци») для малых токов.

Спецификация стандарта была бесплатна и доступна, поэтому очень скоро стала применяться в портативной технике. Спустя три года Qi обзавелся спецификацией для средних токов. Есть и другие стандарты, но они сложнее Qi, да и менее распространены. Совсем недавно, в 2015 году, ученые Вашингтонского университета выяснили, что энергия может передаваться посредством сетей Wi—Fi. Ждем, когда смартфон будет заряжаться, подключившись к роутеру.

Принцип работы беспроводной зарядки по стандарту Qi

Ну, уже из названия устройства становится понятно, что для передачи энергии гаджету не требуется подключения проводов. Принцип работы очень прост. Зарядное устройство получает встроенную катушку (медную), которая берет на себя роль создателя и передатчика электромагнитного поля уже на катушку-приемник, уложенной в смартфоне (может быть над батареей или задней крышкой). Электромагнитное излучение возникает в момент, когда мобильный телефон с приемником оказывается в непосредственной близости с передатчиком (обычно около 4 сантиметров). Затем за дело берутся конденсаторы и выпрямитель (маломощный полупроводниковый диод), которые и обеспечивают аккумулятор энергией.

Значит, я смогу сделать беспроводную зарядку своими руками?

Да, для этого даже не нужно особых познаний в электрике. Тем более что уже до нас энтузиасты провели подобные эксперименты, выложив подробные инструкции и схемы для сборки беспроводной зарядки своими руками. Если все нужные компоненты окажутся под руками, то создание простейшей беспроводной зарядки не займет и часа. Однако рекомендуем для начала потренироваться на старых «кнопочниках, а не бежать «изобретать» зарядку для новенького iPhone. Например, вы можете собрать такую штуку для своей Nokia, у которой отвалилось гнездо зарядки, реанимировав ее таким образом. Итак, приступим.

Инструкция: как сделать беспроводную зарядку для телефона своими руками

Весь процесс можно поделить на две части: изготовление передатчика и приемника. Первый компонент получится отдельным устройством, а второй будет установлен в телефон.

Схема беспроводной зарядки очень проста, состоит из двух катушек (передатчик и приемник), а также транзистора и резистора.

Устройство передатчика:
  1. Для начала берем оправу, диаметр которой должен быть 7-10 сантиметров, но можно и другой – на ваше усмотрение.
  2. Теперь потребуется медная проволока диаметром 0,5 мм. Ее-то мы и наматываем на оправу. Необходимо сделать 20 витков, затем сделать отвод и скрутить еще 20 витков в обратную сторону.
  3. Понадобится транзистор. Использовать можно любой, хоть полярный, хоть биполярный – особой разницы нет. Если есть прямой проводимости, то придется изменить полярность. Транзистор подключается к концу катушки и отводу.
  4. Скрепляем получившуюся конструкцию скотчем или другим типом изоляции. Дабы все выглядело «солидно», можно использовать коробки из под DVD или CD-диска. Некоторые умельцы даже заморачиваются, вырезая, так скажем, корпуса из дерева.
  5. Для обеспечения питания можно использовать стандартный адаптер питания напряжением на 5 Вольт, который подключается к контуру.
  6. Все, устройство, которое будет передавать электричество, готово.
Теперь переходим к изготовлению приемника:
  1. Если изготовление передатчика занимает считанные минуты, то с приемником придется попотеть. Для начала придется сделать катушку, но уже плоскую. Понадобится медная проволока, но диаметром поменьше – 0.3-0.4 мм. Потребуется сделать 25 витков. Для удобства советую воспользоваться какой-нибудь подкладкой, например куском пластика. Постепенно витки укрепляем при помощи суперклея, чтобы конструкция не развалилась – придется мотать заново. По окончании работы необходимо аккуратно оторвать приемник от пластмассы, на которой его сматывали.
  2. Теперь подключаем наш приемник к аккумулятору через высокочастотный кремниевый диод, например SS14. Катушка должна оказаться на верхней части батареи, ближе к крышке. Для стабилизации напряжения следует использовать конденсатор.
  3. Подключать приемник можно либо к разъему зарядки, либо напрямую к батарее. Последний вариант отлично подойдет пользователям, у которых «умер» порт подзарядки.
  4. Все, закрываем заднюю крышку, чтобы не сдвинуть катушку.

Для многих пользователей, я думаю, лишним не будет видео о том, как сделать своими руками беспроводную зарядку. Поэтому, вот, держите:

На этом беспроводное зарядное устройство, сделанное своими руками, готово. Для начала использования достаточно положить телефон на передатчик. К сегодняшнему дню в Сети скопился уже ни один десяток инструкций по сборке беспроводных зарядок. Принцип примерно одинаков, но энтузиасты продолжают совершенствовать это устройство, внося что-то свое. Правда, новичкам лучше потренироваться для начала на самом простом варианте, представленном в инструкции, чтобы не пришлось нести телефон в ремонт.

Подойдет для любого устройства

Самый главный плюс беспроводной зарядки, сделанной своими руками – возможность изготовить практически для любого устройства: смартфона, обычного телефона, фотоаппарата, радиоприемника и так далее. Принцип питания всех этих гаджетов похож, поэтому и зарядка происходит по одному сценарию.

[p[product_partner img=»http://w-charger.anyshop.pro/images/complit-min.jpg» text=»Универсальная беспроводная зарядка» link=»https://tolkopolezno.ru/pxMPv1?sub_id_1=кнопка3″]p>

Правда, настоятельно не рекомендую пытаться изготовить беспроводную зарядку своими руками для дорогих смартфонов. Во-первых, придется разбирать корпус, чтобы подключить катушку приемника, так как современные модели часто выполнены неразборными (не получится просто снять крышку). Во-вторых, рискуете, перепутав что-либо, испортить устройство, особенно это касается новичков. В-третьих, большинство современных смартфонов поддерживает беспроводную зарядку с завода или обеспечивается другими производителями.

Читайте также:  Виджет батареи с напряжением батареи
Минусы беспроводной зарядки, сделанной своими руками

Плавно мы подошли к очень важному моменту – минусам самодельных беспроводных зарядок. Да, возможность сделать без лишних затрат интересное и полезное устройство – здорово, но не будем забывать о рисках, на которые вы идете.

  • Ошибки во время изготовления в лучшем случае приведут к тому, что беспроводная зарядка работать не будет, в худшем – работать не будет телефон.
  • Не рассчитывайте на то, что смартфон будет быстро заряжаться. Даже заводские беспроводные зарядки все еще отстают от обычных ЗУ по скорости зарядки, что уж говорить о сделанных своими руками.
  • Не думаю, что у каждого дома лежит моток проволоки, диод и пару транзисторов. Вам придется все это купить, потратив сумму, сопоставимую с той, что требуется для покупки готового, пусть и китайского, устройства.

Что можно добавить? Беспроводная зарядка своими руками – скорее способ наглядно посмотреть на принцип работы электромагнитного поля. Чтобы собрать действительно стоящее и красивое устройство, потребуется потратить немало времени, да и средств. Выгоднее заказать готовый комплект, не тратя время на обмотку контура. Конечно, если вы любитель создавать что-нибудь необычное своими руками, то обязательно займитесь разработкой «своего» беспроводного зарядного устройства.

Очень полезный совет! Готовые решения за копейки

Фото: Koolpad Qi

А что делать тем, кто не хочет тратить время на сборку беспроводной зарядки своими руками? Все просто – заказываем готовый комплект, который более-менее качественно уже собран на заводе. Стоимость, как правило, не превышает 300 рублей, а комплект уже включает и передатчик, и приемник. Продаются беспроводные зарядки в магазинах электроники, но выгоднее заказывать с китайских интернет-магазинов.

Заметьте, что многие современные смартфоны оснащаются производителем ресивером (приемником). Поэтому владельцам этих моделей не нужно ничего докупать (в исключительных случаях продавцы могут не включить док-станцию (передатчик) в комплект). Список таких устройств довольно обширный:

  • Samsung (Note 5, S6 / S6 Duos и последующие модели)
  • Google Nexus 4/5/6/7
  • LG G3 и новые флагманы
  • Blackberry 8900
  • Nokia Lumia (810-930)
  • Yotaphone 2

В список попали самые распространенные модели, но далеко не все. К тому же регулярно он дополняется новыми устройствами. Чтобы понять, поддерживает ли ваш смартфон беспроводную зарядку, найдите обозначение «Qi» в характеристиках модели. Информация также обязана присутствовать на сайте производителя.

Мой смартфон не получил поддержки беспроводной зарядки

Если ваше устройство не получило встроенный ресивер, не спешите расстраиваться – китайские «друзья» позаботились о пользователях, выпустив как специальные для определенных моделей, так и универсальные приемники. Про первый тип, думаю, все понятно. Обычно, на них указывается, для какой модели смартфона предназначен. А вот второй вид ресиверов более интересен. Подобные приемники не привязаны к определенному смартфону, поэтому могут быть установлены почти в любой. Однако следует учитывать, что и универсальные приемники делятся на несколько классов:

  • Пленка со специальными контактами. Крепится под крышку телефона, не влияя на функциональность. Устройство должно иметь контакты около аккумулятора для ее установки. Главный плюс – остается свободным гнездо зарядки.
  • Apple-ресивер. Этот тип предназначен для устройств «яблочной» компании с разъемом Lightning, то есть всех актуальных моделей.
  • Android-ресивер. Предназначен для смартфонов с microUSB-разъемом. Так как Android-смартфонов в изобилии, а производитель как хочет (и куда хочет) выносит гнездо зарядки, то следует смотреть по конкретной модели. Как правило, microUSB располагается на нижнем или верхнем торце, имеет тип «А» (разъем в виде правильной трапеции, если смотреть на смартфон экраном кверху), «В» (неправильная трапеция) или «С» (овальный).

Док-станция (передатчик) особой роли не играет – можно использовать даже не из одного комплекта или совершенно другой формы. Поэтому ресивер и площадку для зарядки можно покупать по отдельности, что поможет еще немного сэкономить.

[pro[product_partner img=»http://w-charger.anyshop.pro/images/complit-min.jpg» text=»Универсальная беспроводная зарядка» link=»https://tolkopolezno.ru/pxMPv1?sub_id_1=кнопка3″]

Помимо ресиверов, которые необходимо крепить на крышку или прятать под нее, в продаже имеются чехлы со встроенным приемником. Конечно же, они не универсальны, поэтому для каждого смартфона не подберешь. Да и выглядят они не самым лучшим образом. Как бы то ни было, многих все же может заинтересовать такой вид.

Модели беспроводных готовых зарядок

Итак, мы подошли к покупке беспроводного зарядного устройства на китайских интернет-сайтах. Можно, конечно, пойти в магазин электроники, где продаются более качественные модели, но придется существенно переплатить. Поэтому идем на один из магазинов в Интернете, где ищем что-то наподобие «универсальные беспроводные зарядки». Здесь вас встретит куча моделей. Дальше у вас несколько вариантов:

  • Покупка полного комплекта. В этом случае вы получаете и ресивер (приемник), и площадку для зарядки. При получении останется только все подключить.
  • Покупка деталей по отдельности. Возможно, у вас уже есть приемник, а док-станция сломалась (или наоборот). Чтобы не тратить деньги, можно заказать только необходимое.
  • Покупка компонентов для самостоятельной сборки. Некоторые продавцы предоставляют основу (катушки, платы, транзисторы и т.д.), чтобы пользователь сумел собрать, что душе угодно.

Популярных компаний не выделишь, так как продавцы их даже не указывают. А если и указан производитель, то наименование абсолютно не о чем не говорит (какая-то китайская фирма). Да и заморачиваться с поиском хорошего производителя глупо – стоимость беспроводной зарядки, как правило, смешная. Плюс ко всему, отзывы покупателей свидетельствуют, что процент брака довольно низкий.

Читайте также:  Внешняя батарея низкое напряжение volvo c30

Источник

Как работает беспроводная зарядка

Всё дело в магнитном поле.

Если вы пользовались беспроводным зарядным устройством, вы знаете:

  1. Оно ни разу не беспроводное. Всё равно провод от зарядного устройства идёт к розетке.
  2. Правильно положить телефон на зарядное устройство — та ещё задачка.
  3. Телефон с обычной проводной зарядкой можно воткнуть в розетку и взять в кроватку. А на беспроводной — терпи, пока зарядится.

Но если отложить все неудобства — конечно, выглядит волшебно. Разберёмся, как это устроено с точки зрения физики.

Физика и магнитное поле

Если сильно упростить, то любая беспроводная зарядка основана на эффекте, который мы знаем из уроков физики:

когда по проводу идёт ток, вокруг провода образуется магнитное поле.

Выглядит это примерно так:

Но у магнитного поля есть и обратное свойство: если его точно так же пустить вдоль другого провода, то в этом проводе появится ток:

Получается, что если мы сформируем такое же магнитное поле вокруг провода, то сможем подключить этот провод к батарее, чтобы она заряжалась. Это можно сделать, например, так:

  1. Положить рядом два провода
  2. Пустить по одному ток
  3. Смотреть, как во втором тоже появляется ток

Чем ближе провода друг к другу — тем лучше.

Но чтобы в новом проводе тока хватало для заряда батареи, у нас должно быть достаточно сильное магнитное поле. Самый простой способ получить поле посильнее — скрутить много витков провода по спирали.

Скручиваем провод

Если мы возьмём длинный провод и скрутим его по спирали, то у нас получится катушка, магнитное поле будет сильнее и будет распределяться так:

Если мы пустим по этой спирали ток, а сверху положим такую же спираль, то в ней появится такой же ток, только на 20–25% слабее. Потери связаны с преобразованием магнитного поля в электричество, поэтому обычно на спираль подают ток побольше, чтобы на выходе получить нужные значения.

Для беспроводной зарядки одну такую спираль подключают через преобразователь к розетке, а другую встраивают в телефон. Когда мы положим такой телефон на площадку, под которой будет катушка под напряжением, то спираль телефона уловит это магнитное поле, преобразует его в электричество и будет заряжать батарею.

Но не всё так просто

Чтобы беспроводная зарядка работала эффективно, катушки зарядки и телефона должны быть как можно ближе друг к другу. Идеально, если их центры совпадут — тогда потери будут минимальные. Но мы часто видим, как телефоны просто кладут на любое место площадки, а зарядка всё равно идёт как нужно.

Чтобы это было возможно, производители делают несколько катушек на площадке. Например, можно расположить несколько катушек рядом друг с другом, а сверху в промежутки положить ещё несколько. Тогда телефон почти всегда будет лежать над одной из катушек и будет заряжаться.

Чтобы зарядка понимала, какую катушку нужно использовать, она по очереди даёт ток на каждую и таким образом определяет, к какой катушке телефон лежит ближе всего.

Ещё зарядки отличаются по мощности — например, есть зарядки на 5, 10 и 20 ватт. Чтобы зарядка понимала, на какую мощность рассчитан ваш телефон и вообще подходил ли эта зарядка к телефону, она с помощью того же магнитного поля обменивается с телефоном данными. Если всё в порядке — заряд идёт, если нет — то всё отключается или зарядка идёт на минимальной мощности.

Стандарты беспроводных зарядок

Qi. Самый популярный стандарт, который поддерживают почти все телефоны. Его минус — нужно очень точно расположить телефон над катушкой, чтобы всё работало как нужно. Именно для этого делают несколько катушек в зарядке. Максимальное расстояние для заряда — 4 сантиметра, а максимальная мощность — 120 ватт.

PMA. Использует тот же принцип, что и Qi, но работает на другой частоте тока в катушке. Его поддерживают меньше телефонов, но есть и такие модели, которые работают с обоими стандартами. Ещё PMA-зарядки встраивает Старбакс в столы у себя в кофейнях.

Есть и другие стандарты для беспроводной зарядки устройств, но в телефонах они не применяются и рассчитаны на промышленные устройства, электромобили и остальную технику.

Паранойя

Вызывают ли беспроводные катушки рак, импотенцию, слабоумие? Не более, чем любая проводка в вашем доме. Беспроводная зарядка — это просто два мотка проволоки под напряжением.

Можно ли через беспроводную зарядку считать данные телефона? Нет, но можно — через беспроводную технологию NFC, если ваш телефон готов этими данными поделиться.

Можно ли с помощью беспроводной зарядки размагнитить банковскую карту? Если карта с магнитной полосой и вы положите ее между зарядной станцией и телефоном надолго, то магнитная полоса может повредиться. Карта с чипом — нет.

Можно ли приготовить или разогреть на беспроводной зарядке еду? Можно, если ваша еда — свёрнутая в спираль медная проволока, а у зарядной станции будет мощность в 100—200 раз выше, чем у современных. Проволока нагреется, её можно будет съесть. (Это шутка, не ешьте медную проволоку).

Источник