فناوری شارژ بیسیم چیست و چگونه عمل می کند؟

زمانی که صحبت از «برق وایرلس» می شود، شاید «نیکولا تسلا» را در ذهنتان مجسم کنید که قصد داشت برق را به صورت بیسیم در اختیار جهانیان قرار دهد. اگرچه تسلا به عنوان پرچمدار این حوزه محسوب می شود، اما تحقیقات او در اواخر سده نوزدهم و ابتدای قرن بیستم با شرایط دنیای واقعی فاصله زیادی داشت. با این حال دانشمندان از آن زمان تا به امروز توانسته اند ایده های تسلا را به فناوری هایی کاربردی بدل سازند.

برخلاف نظر تسلا، برق را نمی توان از طریق هوا انتقال داد. در واقع منظور ما از «وایرلس» این است که نیازی به اتصال دستگاه به پریز برق یا دیگر منابع الکتریسیته از طریق سیم های رابط نداریم، بلکه سطح شارژر و دستگاه صرفاً باید در تماس با یکدیگر باشند.

در حال حاضر دو استاندارد اصلی برای شارژ وایرلس وجود دارند. یکی از آنها به نام Qi توسط گروهی از شرکت ها به نام «کنسرسیوم برق وایرلس» یا WPC توسعه یافته و پیشنهاد می شود. دیگری نیز به «اتحادیه AirFuel» تعلق دارد که مجموعه ای از دستگاه ها را معمولاً با برند PowerMat عرضه می کند. اگرچه این دو گروه رقیب یکدیگر محسوب می شوند، اما فناوری های مورد استفاده توسط آنها اساساً یکسان است.

هر دو استاندارد وفق بر اساس «کوپلینگ القایی رزونانس» (Resonant Inductive Coupling) عمل می کنند که اگرچه اسمش کمی پیچیده به نظر می رسد، اما انتقال نیرو از این طریق بسیار ساده است. در این فناوری از دو کویل (سیم پیچ)، یکی به عنوان فرستنده و دیگری در نقش گیرنده، برای ایجاد ارتباط الکتریکی استفاده می شود که در ادامه بیشتر آن را توضیح می دهیم.

شارژ بیسیم چگونه عمل می کند؟

کوپلینگ القایی رزونانس (که به آن انتقال نیروی رزونانسی یا القایی نیز می گویند) بدین صورت عمل می کند: جریان برق مستقیم (DC) از طریق منبع تغذیه به سیستم شارژ انتقال می یابد. در کویل انتقال دهنده، انرژی برق به جریان متناوب (AC) تبدیل می شود. جریان متناوب در کویل انتقال دهنده، یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که دستگاه مقابل در محدوده آن جای می گیرد.

با قرار گرفتن کویل گیرنده در میدان مغناطیسی کویل فرستنده، جریان متناوب درون آن تولید یا القاء می شود و فرایند فوق به صورت برعکس برای شارژ کردن دستگاه رخ می دهد. در اجاق های القایی آشپزخانه نیز فرایند مشابهی را می بینیم: میدان مغناطیسی باعث داغ شدن قطعه فلز به کار رفته در لوازم آشپزی مخصوص شده و عملیات پخت مواد غذایی را ممکن می سازد. البته انتقال انرژی وایرلس به جای اینکه حرارت زیادی تولید کند، باتری را شارژ خواهد کرد.

مزایای شارژ وایرلس چیست؟

فناوری شارژ بدون سیم چندین مزیت آشکار را به همراه دارند که یکی از واضح ترین اینها، فقدان استفاده از سیم است. بدون شک در شرایط کنونی و با وجود انبوهی از کابل های مختلف متعلق به دستگاه های الکترونیکی متعدد در اطرافمان، حتی کاهش یکی از آنها بسیار مطلوب خواهد بود. مزیت دیگر این فناوری، قابلیت تعبیه آن در اکثر اشیاء و وسایل عادی در گوشه و کنار منزل و اتاق کار است. در واقع هر سطح یا وسیله ای را می توان به راحتی به پَد شارژ وایرلس بدل کرد.

از سوی دیگر فقدان درگاه شارژ فیزیکی، به تولید کنندگان دستگاه های مختلف اجازه می دهد تا یکی از منافذ بالقوه برای نفوذ آب، گرد و غبار و دیگر ترکیبات خورنده و آسیب زا را ببندند و مانع از ورود آنها به ابزار الکترونیکی شوند. همچنین به راحتی می توان سازوکاری را در دستگاه به کار گرفت که در صورت پر شدن باتری، شارژ را به صورت خودکار متوقف سازد.

شارژ وایرلس چه معایبی دارد؟

فارغ از فناوری مورد استفاده، شارژ وایرلس هنوز فرایند بسیار ناکارآمدی محسوب می شود. در این روش تقریباً نیمی از انرژی، یا در فرایند تولید میدان مغناطیسی یا در حین انتقال انرژی از دستگاه شارژ به کویل گیرنده، تلف خواهد شد. به همین دلیل است که سرعت شارژ بیسیم به سرعت شارژ معمولی نمی رسد و کندتر از آن انجام می شود.

همان طور که پیش تر هم اشاره کردیم، سطح شارژر و دستگاه گیرنده باید در تماس با یکدیگر (یا در فاصله بسیار ناچیز) قرار بگیرند، بنابراین اگر موبایل را از محل مخصوص خود روی شارژر بردارید، عملیات شارژ متوقف خواهد شد. حتی دیده شده است که برخی قاب های محافظ به خاطر ضخامت زیاد، مانع از عملکرد صحیح سیستم شارژ وایرلس خواهند شد.

از طرف دیگر، فناوری شارژ بیسیم هزینه بیشتری را در مقایسه با روش های مرسوم کابلی در پی خواهد داشت و به همین دلیل، شرکت های زیادی از خیر پیاده سازی آن در محصولاتشان می گذرند. اگر موبایل شما به صورت پیش فرض به این قابلیت مجهز نشده، باید مبلغ زیادی را بپردازید تا به نحوی توانایی شارژ بیسیم را در آن تعبیه نمایید.

کدام استاندارد بهتر است؟

از آنجا که هر دو استاندارد تکنولوژی در این زمینه به یک شیوه عمل می کنند، به سختی می توان مزیتی را در یکی از آنها نسبت به دیگری مشاهده کرد. با این حال استاندارد Qi تا به امروز بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. در حال حاضر بیش از 200 کمپانی در این گروه عضویت دارند که در بین آنها، 24 شرکت به عنوان اعضای اصلی مطرح هستند. در بین این 24 شرکت نام های بزرگی از جمله سامسونگ، ال جی، اپل، اچ تی سی، توشیبا، نوکیا، ورایزن، کوالکام، سونی و پاناسونیک به چشم می خورند.

اکثر تولید کنندگان موبایل از استاندارد Qi با توان 5 وات در محصولاتشان استفاده می کنند، اما در این استاندارد شاهد گزینه 120 واتی برای مانیتورها و لپ تاپ ها نیز هستیم، ضمن اینکه موارد پیشرفته تری تا حداکثر توان 1 کیلو وات برای کاربردهای خاص نیز پیشنهاد شده است.

البته همه اینها باعث نمی شود تا AirFuel Alliance را دست کم بگیریم. این گروه اگرچه بیشتر روی شارژ القایی تمرکز دارد، اما در سال 2014 با گروه فعال دیگری در حوزه انتقال انرژی بیسیم به نام A4WP ادغام شد. در فناوری های A4WP از آهنرباهای ویژه برای انتقال انرژی استفاده می شود و با ادغام منابع و پتنت های این دو گروه، می توان آینده نویدبخشی را در حوزه شارژ وایرلس انتظار داشت.

چه موبایل هایی از این فناوری پشتیبانی می کنند؟

تعبیه سیستم شارژ وایرلس به صورت داخلی در موبایل ها، آنچنان که فکر می کنیم مرسوم نبوده و البته اکثر همان دستگاه هایی هم که به این قابلیت مجهز شده اند، از استاندارد Qi بهره می گیرند.

در بین معروف ترین تلفن های هوشمند با پشتیبانی از شارژ بیسیم Qi می توان موارد زیر را نام برد:

• بلک بری Priv
• بلک بری پاسپورت
• گوگل نکسوس 5
• گوگل نکسوس 6
• اچ پی الیت X3
• ال جی جی 2
• ال جی جی 3
• ال جی جی 6
• مایکروسافت لومیا 950
• نوکیا لومیا 1520
• نوکیا لومیا 930
• سامسونگ گلکسی اس 6 / اِج
• سامسونگ گلکسی اس 7 / اِج
• سامسونگ گلکسی اس 8 / پلاس

فهرست کامل دستگاه های مجهز به استاندارد شارژ بیسیم Qi را می توانید در این لینک ببینید. لازم به ذکر است که سامسونگ در مدل های مختلف گلکسی اس 7 از فناوری AirFuel نیز پشتیبانی می کند.

با این حال همان طور که می بینید، موبایل های متعددی هستند که از هیچگونه فناوری شارژ وایرلس برخوردار نشده اند، و آیفون های اپل معروف ترین آنها به شمار می آیند. البته برای رفع این معضل، شرکت های سازنده لوازم جانبی به تولید قاب های محافظ یا گیرنده های مخصوص پرداخته اند که با اتصال از طریق درگاه USB می توانند شارژ بیسیم را برای این دستگاه ها به ارمغان بیاورند، هرچند کارآیی و سهولت استفاده از آنها چندان بالا نیست.