میان‌میدانی / غیرتابشی
تشدید مغناطیسی
شارژ بی‌سیم تشدید مغناطیسی یکی دیگر از روش‌های شارژ بی‌سیم محسوب می‌شود که در آن فرکانس تشدیدی دو سیم‌پیچ یکسان می‌شود و وقتی دستگاه فرستنده درکنار هم قرار می‌گیرند، نیرو از فرستنده به گیرنده منتقل می‌شود. فناوری‌های Air Fuel و Air Charge و سیستم‌های شارژ بی‌سیم برندهای Witricity، Mojo Mobility و فناوری WiPower شرکت کوالکام نیز برپایه‌ی این روش شکل گرفته‌اند.
Air fuel
اخیرا سازمان صنعتی Power Matters Alliance با مشارکت گروه صنعتی Alliance For Wireless Power یا A4WP استاندارد ترکیبی جدیدی به‌نام هواسوختی (Air fuel) ایجاد کرده که برپایه‌ی اصل تشدید مغناطیسی شکل گرفته است و کمی با دو فناوری دیگر تفاوت دارد. توان انتقال نیرو در نسخه‌های اولیه‌ی این استاندارد ۳.۵ تا ۶.۵ وات بود؛ اما اکنون به ۵۰ وات رسیده است. در این استاندارد سیم‌پیچ‌های گیرنده و فرستنده که به‌خوبی تنظیم و با روش مغناطیس القایی به یکدیگر متصل شده‌اند، نیرو را به روش تشدیدی یا رزونانس و با فرکانس ۷ مگاهرتز انتقال می‌دهند. در استاندارد هواسوختی انعطاف‌‌پذیری فضایی درباره مکان قرارگیری دستگاه فرستنده و گیرنده وجود دارد.
AirCharge
فناوری AirCharge نیروی برق را با سرعتی بیش از سرعت انتقال امواج وای‌فای و بهاندازهی سرعت انتقال امواج بلوتوث منتقل میکند. این فناوری می‌تواند برای شارژ گوشی‌ها در مکان‌های عمومی (رستوران، کافی‌شاپ، فرودگاه، ایستگاه اتوبوس و قطار و فرودگاه) هتل‌ها (اتاق‌خواب‌ها و سالن استراحت و سالن کنفرانس)، فروشگاه‌ها، در وسایل حمل‌و‌نقل عمومی (اتوبوس و قطار)، در مکان‌های ادرای و آموزشی (میزهای مورداستفاده در این مکان‌ها و اتاق جلسات و پذیرش و فضاهای ایجاد شده برای استراحت) استفاده شود.
Mojo Mobility
فناوری Mojo Mobility به کاربران اجازه می‌دهد گوشی خود را آزادانه روی تمام قسمت‌های پد شارژ بگذارند و امکان شارژ هم‌زمان چند دستگاه با نیازهای مصرفی متفاوت را نیز فراهم میکند. درضمن به‌دلیل اندازه‌ی کوچک دستگاه گیرنده‌ی ایجاد‌شده برپایه‌ی این فناوری، می‌توان آن را در گوشی‌ها و باتری‌ها و حتی جعبه‌ی وسایل الکترونیکی مختلف تعبیه کرد. درضمن پدهای شارژ Mojo Mobility کاملا ضدآب و مهروموم‌شده هستند و دمای آن‌ها در حین شارژ افزایش نمی‌یابد. شرکت مبدع این فناوری شارژ‌های بی‌سیمی برای شارژ گوشی‌های آیفون ساخته که در داخل بیش از ۱۱۰ خودرو می‌توان از آن‌ها استفاده کرد.
از موجو موبایلیتی می‌توان در زمینه‌های مختلف استفاده کرد که از میان آن‌ها می‌توان به شارژ گوشی و تبلت و وسایل پوشیدنی و شارژ چند گوشی بهصورت هم‌زمان در خودرو و برقراری ارتباط بین آن‌ها و سیستم‌های سرگرمی و ناوبری با استفاده از فناوری نیروی میدان نزدیک یا Mojo’s Near Field Power اشاره کرد. درضمن به‌دلیل اینکه پدهای شارژ این فناوری کاملا مهروموم هستند، می‌توان از آن‌ها برای چند دستگاه بهصورت هم‌زمان در محیط‌های استریل صنایع پزشکی و محیط‌های دارای شرایط دشوار نیز استفاده کرد؛ بنابراین، استفاده از این فناوری و نبود نیاز به استفاده از سیم می‌تواند زمینه‌ی طراحی سیستم‌های ساده شارژ در این محیط‌ها را نیز فراهم کند.
Witricity
فناوری Witricity نیز از روش تشدید مغناطیسی برای انتقال جریان برق استفاده میکند و معمولا برای شارژ خودروهای برقی استفاده می‌شود.
Wi Power
مقاله‌ی مرتبط:
- تکنولوژی WiPower کوالکام امکان شارژ بی‌سیم دستگاه‌های فلزی را نیز میسر میکند
Wi Power یکی دیگر از فناوری‌هایی است که برپایه‌ی تشدید مغناطیسی ایجاد شده است. در این روش نیز یک فرستنده از یک یا چند سیم‌پیچ برای ایجاد میدان مغناطیسی در بالای سطح خود استفاده میکند و دستگاه گیرنده هم با سیم‌پیچ‌های خود انرژی را دریافت و آن را به انرژی برق استفاده میکند.
راندمان این روش بین ۶۰ تا ۹۰ درصد است و می‌تواند هم‌زمان چند دستگاه را شارژ کند که در جهات و موقعیت‌های مختلف روی فرستنده قرار می‌گیرند. گروه The Alliance For Wireless Power، مبدع این فناوری، همکاری خود را با شرکت کوالکوم و اینتل آغاز کرده است.
دورمیدانی / تابشی
استفاده از امواج رادیویی
نمونه‌ای از یک سیستم شارژ بی‌سیم با استفاده از امواج رادیوییشارژ بی‌سیم با استفاده از امواج رادیویی و وای‌فای نیز امکان‌پذیر است
شارژ بی‌سیم با استفاده از امواج رادیویی یکی دیگر از روش‌های جدید در این حوزه است. در این روش فرستنده امواج رادیویی را ارسال و گیرنده‌ای که در دستگاه دریافت‌کننده تعبیه شده است، انرژی امواج ویدیویی را دریافت و به برق DC تبدیل میکند. در این روش سیم‌پیچ وجود ندارد و به‌جای ایجاد میدان مغناطیسی القایی، از امواج الکترومغناطیس استفاده می‌شود. شرکت‌های انرجوس (Energous) و پاورکست (Powercast) و اوسیا (OSSia) موفق به استفاده از امواج رادیویی و امواج وای‌فای برای انتقال نیرو شده‌اند.
Energous
شرکت انرجوس سیستمی برای شارژ بی‌سیم کامپیوتر و لوازم جانبی اطراف آن طراحی کرده که فرستند‌ه‌‌ی آن در داخل نمایشگر تعبیه شده است.
Powercast
شرکت پاورکست هم موفق شده است نیرو را تا فاصله‌ی ۲۴.۳ متری انتقال دهد. البته فناوری این شرکت تنها برای تأمین نیروی وسایلی مانند حسگرها و قطعات الکترونیکی کوچک که به نیروی کمی نیاز دارند، مفید است و تنها توانایی انتقال یک وات برق را دارد.
OSSia
در فناوری شرکت اوسیا دستگاه گیرنده امواج را در همه‌ی جهات منتقل میکند و فرستنده، پس از دریافت آن‌ها موقعیت گیرنده را تشخیص می‌دهد و در مرحله‌ی بعد این امواج را که حتی می‌توانند از دیوار هم عبور کنند، دوباره به‌سمت گیرنده می‌فرستند. این کار برای شناسایی گیرنده‌ی در‌حال‌حرکت صدبار در ثانیه انجام می‌شود.
به‌تازگی استفاده از لیزر هم برای انتقال نیرو آغاز شده است. امواج الکترومغناطیسی سیم‌پیچ فرستنده به امواج طول موجی تبدیل می‌شود که نزدیک به طول موج طیف نور مرئی است و دستگاه گیرنده پس از دریافت امواج، آن‌ها را با استفاده از سلول‌های فتوولتاییک کوچک تبدیل به جریان برق میکند.
شرکت Wi-charge که استفاده از لیزر را برای انتقال نیرو آغاز کرده است، موفق به طراحی فناوری جالبی شده که باعث می‌شود در حین فرایند انتقال نیرو، نوری مرئی بین دو دستگاه ایجاد شود. درضمن این شرکت مدعی است لیزر می‌تواند نیرو را تا ۷۶.۲ متر نیز انتقال دهد. البته هنوز مشخص نیست لیزر بتواند نیروی لازم برای شارژ گوشی‌ها را تأمین کند یا نه.
در این تصور هدفون و دسته‌ی کنسول درحال‌شارژ با اشعه‌های لیزر هستند که از دستگاهی که شبیه بلندگو است، متصاعد می‌شود. نقاط نورانی نیز اشعه‌های متمرکزشده‌ی لیزر هستند.
امواج فراصوت
شارژ بی‌سیم با استفاده از امواج فراصوت نیز امکان‌پذیر است. در این روش فرستنده ابتدا امواج فرکانس بالا که انسان و حیوان نمی‌توانند آن‌ها را بشنوند، از وسیله‌ای مانند بلندگو پخش میکنند و امواج ازطریق هوا انتقال داده می‌شوند و به دستگاه گیرنده می‌رسند. هر زمانی درخواست دریافت شارژ از سوی دستگاه گیرنده متوقف شود، انتقال انرژی نیز پایان می‌یابد. در پایان هم دستگاه گیرنده پس از دریافت امواج، آن‌ها را به انرژی برق مصرفی تبدیل میکند. درواقع در این روش امواج الکترومغناطیسی به امواج فراصوت تبدیل می‌شوند. شرکت یوبیم (uBeam) از امواج فراصوت برای انتقال نیرو استفاده کرده است. فناوری این شرکت می‌تواند برای تأمین وسایل اینترنت اشیای صنعتی، وسایل الکترونیکی کم‌مصرف مثل گوشی، تبلت، لپ‌تاپ و…، تجهیزات پزشکی، خودروها و وسایلی که با شاررژر خورو شارژ می‌شوندو حتی هواپیماها استفاده شود. درضمن یوبیم می‌تواند به هوشمندسازی کشاورزی نیز کمک کند.
سیستم شارژ uBeam
نکات مهم در طراحی سیستم‌های شارژ بی‌سیم
- انتخاب نوع و شکل سیم‌پیچ باید براساس ولتاژ ورودی و خروجی و کاربرد شارژر انتخاب شود و سیم‌پیچ گیرنده باید دقیقا از همان نوعی باشد که در کیت ارزیابی آی‌سی آن‌ها قرار دارد.
- تنها چند میلی‌متر فضا برای نصب سیم‌پیچ و قطعات الکترونیکی مرتبط‌با آن کافی است و در فضای باقی‌مانده باید پوشش‌هایی برای جلوگیری از ایجاد صدا و تداخل الکترومغناطیسی قرار داده شود. همچنین به‌دلیل اینکه نشانگر وضعیت شارژ در شارژر تعبیه نمی‌شود، باید به‌شیوه‌ی دیگری دراختیار کاربران قرار داده شود.
- در طراحی شارژر نباید از فلز استفاده شود؛ زیرا محفظه‌های فلزی ارتباط بین دستگاه گیرنده و فرستنده را قطع میکنند و برق در آن‌ها منتقل نمی‌شود؛ بنابراین، باید در ساخت آن‌ها از پوشش‌های پلاستیکی با ضخامت چند میلی‌متری استفاده کرد؛ زیرا ضخامت زیاد هم می‌تواند روند انتقال برق را تحت‌تأثیر قرار دهد.
- برای جلوگیری از افزایش دمای بیش‌ازحد شارژر، باید روشی برای تشخیص وجود اشیای فلزی در مسیر انتقال برق بین فرستنده و گیرنده طراحی شود. طراحی سیستمی برای تشخیص اشیای خارجی و همچنین کنترل سیستم می‌تواند راه‌حلی برای رفع این مشکل و افزایش امنیت شارژر باشد.
مقایسه‌ی کلی انواع روش‌های شارژ بی‌سیم
درحالحاضر، متداول‌ترین نوع فناوری شارژ بی‌سیم، شارژ القایی و استاندارد Qi است که این روش می‌تواند برای شارژ گوشی‌های همراه و خودروهای برقی استفاده شود. یکی از معایب بزرگ این روش این است که اگر بین دستگاه گیرنده و فرستنده فاصله زیادی ایجاد شود، کارایی شارژر به‌شدت کاهش پیدا میکند. سیستم اتصال خازنی از نظر تجاری به اندازه‌ی شارژ القایی محبوب نیست و تنها برای شارژ دستگاه‌هایی مناسب است که به انرژی کمی نیاز دارند.
روش تشدید مغناطیسی برای تأمین نیروی وسایلی که به نیروی زیادی نیاز دارند (مانند جاروبرقی، لپ‌تاپ، خودروی برقی یا ربات‌ها) به‌کار می‌‌رود و می‌تواند نیروی برق را ۳ تا ۵ متر انتقال دهد. این روش چند مزیت نسبت به شارژ القایی دارد که از میان آن‌ها می‌توان به توانایی انتقال نیرو به مسافت بیشتر و امکان شارژ هم‌زمان چند دستگاه با استفاده از یک سیم‌پیچ اشاره کرد. درضمن در این روش لازم نیست دو سیم پیچ در یک خط مستقیم درکنار یکدیگر قرار گیرند و عملکرد بهاندازهی شارژرهای سیمی پذیرفتنی است.
درباره‌ی فناوری‌هایی که از امواج رادیویی برای انتقال بی‌سیم نیرو استفاده میکنند باید گفت که این فناوری‌ها می‌توانند نیرو را تا فاصله‌ی زیادی انتقال دهند. البته نمی‌توانند نیروی زیادی را انتقال دهند و تنها برای انتقال نیرو به وسایل کم‌مصرف مناسب هستند. درضمن این فناوری‌ها هنوزهم در ابتدای راه خود قرار دارند و امواج رادیویی نیز می‌توانند تأثیر بدی روی سلامتی انسان‌ها و سایر موجودات بگذارد.
همچنین امواج فراصوت که درحالحاضر تنها شرکت uBeam موفق به منتقل‌کردن نیرو با استفاده از آن‌ها شده است، به سه دلیل ابزار خوبی برای انتقال بی‌سیم نیرو نیستند: اول اینکه این امواج نمی‌توانند میزان مناسبی از انرژی را انتقال دهد؛ دوم اینکه کارایی لازم را ندارند؛ سوم اینکه فرستنده و گیرنده کاملا باید در دیدرس یکدیگر باشند.
کاربردهای شارژ بی‌سیم
مهم‌ترین کاربردهای شارژ بی‌سیم در یک نگاه
شارژ بی‌سیم، تنها مختص شارژ تلفن‌همراه نیست و کاربردهای متنوعی دارد که درادامه برخی از آن‌ها را بیان می‌کنیم.
ادامه دارد…