شارژ وایرلس چیست و چگونه کار می کند؟

شارژر وایرلس چیز جادویی نیست ولی واقعا باعث راحتی و آسایش شده است. شارژ وایرلس تا به حال رابطه نزدیک و درستی با صنعت موبایل نداشته است، تا قبل از این یا نامی از آن برده نمی‌شد یا فقط در بین توضیحات فنی محصولات جا خوش کرده بود! اما در سال 2015 دیدیم که دنیای تکنولوژی دیجیتال رشد بالایی داشت و یک ادغام مهم بین A4WP و PMA اتفاق افتاد که که تکنولوژی شارژ بی سیم و شارژر وایرلس را جلو برد و موجب پیشرفت آن شد.

شارژر وایرلس چیست؟

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 بی سیم چگونه عمل می کند؟

در شارژر وایرلس تقریبا از تکنولوژی پیشرفته و تقریبا پیچیده ای استفاده شده است ولی در اینجا سعی میکنیم به صورت ساده بیان شود.

شارژر وایرلس از دو اتصال القایی تشدید کننده resonant inductive couplings بهره میگیرد که سیگنال های ضعیف را بین دو دستگاه انتقال میدهد. این دو به طور مخصوص برای این طراحی شده اند که جریان الکتریکی را مانند سیم بین دو دستگاه مبادله کنند با این تفاوت که هیچ اتصالی میان دو دستگاه وجود ندارد.

پد اصلی یک سیم پیچ فرستنده و گوشی یک سیم پیچ دریافت کننده دارد. پد اصلی به طور مداوم سیگنال ارسال میکند وقتی سیم پیچ دریافت کننده به اندازه کافی به آن نزدیک میشود تشدید یا تغییر ظرفیت در سیگنال رخ میدهد، بسامد سیگنال بعد آن تغییر میکند و شارژ القایی شروع می شود. شارژر وایرلس از دو سیم پیچ ویژه برای ایجاد فضای مغناطیسی بین دو دستگاه استفاده می کند.یک پروسه ظریف و حساس اجرا میشود که به منطقه مغناطیسی این امکان را می دهد که به کمک اختلاف پتانسیل و نوسان، جریان الکتریکی تولید کند.(این عمل را ساده سازی کرده ایم و با نام نوسان از آن یاد میکنیم تا برای همه قابل درک باشد.سیم پیچ گوشی به مدار شارژ وصل است و به هنگام ایجاد جریان الکتریکی القایی، باطری را شارژ می کند. در این روش حرارت نیز تولید می شود که یکی از دلایلی است که باطری را دیرتر شارژ میکند و روش شارژ پربازدهی محسوب نمی شود.

به عبارت ساده تر:

1. گوشی و شارژر شما هرکدام یک سیم پیچ مخصوص درونشان دارند
2. وقتی دو سیم پیچ به انداره کافی به یکدیگر نزدیک میشوند از مغناطیس و نوسان برای فرستادن مقادیر کوچک انرژی در فاصله اندک بین آن دو استفاده می شود.
3. این انرژی وارد مدار شارژ گوشی می شود و گوشی را شارژ میکند.
4. قیمت این نوع شارژر بیشتر از نوع کابلی است و همچنین به دلیل تولید گرما و اتلاف بیشتر انرژی، مدت زمان شارژ نیز بیشتر است.

استاندارهای شارژ بی سیم

1.استاندارد Qi

استاندارد Qi که باید آن را “چی” بخوانید، استانداردی‌ست که از سوی سازندگان مشهور چون اپل، سامسونگ، گوگل و ال جی تبعیت می‌شود. اگر خرید گوشی موبایل خود را از میان مدل‌های به روز این برندها انجام دهید، استاندارد شارژر بی سیم Qi را در آن‌ها خواهید داشت.

بیشتر گوشی‌های هوشمندی که در شمار نسل‌های جدید و پرچم‌داران قرار دارند، از استاندارد چی پیروی می‌کنند. حتی برخی از آن‌ها که دارای نسخه‌های جدیدتری از چی هستند، سرعت شارژ بالاتری را تجربه خواهند کرد.

لازم به ذکر است که در خودروهایی چون شورولت، کیا، هیوندای، آئودی و نیسان نیز شارژرهای بی‌سیم داخل کابین با استاندارد Qi قرار داده شده است.

همین طور وقتی به نقاط مختلف جهان سفر می‌کنید، در مکان‌های مختلف شارژرهای بی سیم را خواهید یافت که به صورت عمومی امکان شارژ به کاربران را ارائه می‌دهند. به طور مثال در فروشگاه‌های گوگل یا در فرودگاه‌های بزرگ جهان، چنین چیزی را مشاهده می‌کنیم.

 

 

2.استاندارد AirFuel

لازم به ذکر است که اگر چه استاندارد AirFuel نیز مانند استاندارد Qi بر مبنای القای الکترومغناطیسی است، اما این دو استاندارد از یکدیگر پشتیبانی نمی‌کنند. به این معنا که گوشی‌های هوشمندی که تنها دارای استاندارد Qi هستند، قادر به دریافت شارژ از یک شارژر وایرلس با استاندارد AirFuel نخواهند بود.

البته بیشتر گوشی‌های موبایل از استاندارد Qi پشتیبانی می‌کنند و استاندارد AirFuel به مراتب کمتر است. اما با این همه برخی از مدل‌های اتفاقا پرفروش از برندهای مطرح؛ به این استاندارد مجهز هستند.

 

پد شارژ بیسیم AirPower

اپل پد شارژ بی سیم AirPower را تولید کرده است که می تواند به صورت همزمان محصولات آیفون، اپل واچ و ایرپاد را شارژ کند. به واقع بیشتر شارژرهای بی‌سیم قادر به ارائه شارژ همزمان به چند دستگاه بوده و برخی از آن‌ها به صورت موازی امکان شارژ کابلی را نیز فراهم می‌سازند. به این شکل که ممکن است شما در یک زمان برای دو دستگاه شارژ بی‌سیم دریافت کرده و یک وسیله را با کابل به شارژر متصل ساخته باشید.

 

ساخت محصولات سازگار با شارژ بیسیم

واضح است، زمانی که یک استاندارد داخل گجت شما قرار بگیرد، جوانب مثبت و منفی آن مورد توجه قرار می‌گیرد. نقش آفرینان مهم نیمه هادی موبایل، شامل Qualcomm و MediaTek، روی ارائه مدارهای مجتمعی کار کرده‌اند که حداقل یکی از استانداردهای مختلف را پشتیبانی کند. ما در حال حاضر شاهد جنگ تولید محصولات استانداردی هستیم که بیشتر از یک نوع تکنولوژی را پشتیبانی کنند. برای مثال، سامسونگ Galaxy S6 اولین اسمارت فونی است که از هر دو استاندارد Qi و PWA پشتیبانی می‌کند.

شرکت‌های دیگر نیز با همین رویکرد از چند حالت پشتیبانی می‌کنند. NuCurrent پیشگام این مسیر شده و از Qi, PMA و A4WP پشتیبانی می‌کند و اولین شارژر وایرلس 10 وات القایی و رزونانس را معرفی کرد. در CES 2016 از چند شارژر جدید طراحی شده برای گجت‌های پوشیدنی، که از استانداردهای Qi و AirFuel در فرکانس‌های بالا و پایین پشتیبانی می‌کردند، پرده برداری شد.

چیپ MediaTek MT3188 از سه تکنولوژی پشتیبانی کرده و Texas Instruments نیز طیفی از کنترلرهای فرستنده و گیرنده را مطابق با استانداردهای هر دو گروه طراحی کرده است. شرکت‌های نیمه رسانا NXP, Semtech و IDT و بسیاری دیگر نیز سیم پیچ‌های چند حالته ارائه داده‌اند، بنابراین انتخاب‌های زیادی برای تولیدکنندگان دستگاه‌ها وجود دارد و مسلما در آینده شاهد دستگاه‌های بیشتری خواهیم بود که از چند حالت شارژ بیسیم پشتیبانی می‌کنند.

نسل اول از لوازم جانبی، بسیار محدود به ایستگاه‌های شارژ خانگی می‌شد، اما بعد از آن بازار شارژر وایرلس به بسیاری از محصولات حوزه‌های جدید گسترش یافت. خودرو یکی از بخش‌های در حال رشد است و تعدادی از تولیدکنندگان نظیر آئودی و مرسدس در CES 2016 قابلیت شارژ بی‌سیم را ارائه کردند. کنسرسیوم انرژی بی‌سیم (Wireless Power Consortium) علاقه‌ی ویژه‌ای در ایجاد فن آوری خود در فضاهای عمومی و تجاری دارد تا رویا پردازی خود برای آینده دستگاه‌هایی با باطری کوچکتر اما وجود نقاط شارژ کافی در مکان‌های مختلف برای شارژ راحت آن‌ها را به واقعیت تبدیل کند.

این فناوری در حال گسترده شدن در حوزه‌های مختلف است تا بیش از پیش برای مصرف کنندگان مفید واقع شود. از جمله موارد قابل استفاده می‌توان به هوشمند سازی منازل اشاره کرد؛ به طور مثال برای کنترل روشنایی، درجه حرارت یا انتقال اطلاعات ایستگاه‌های رادیویی مورد علاقه و حتی وضعیت بهینه صندلی به کامپیوتر داخلی خودرو اشاره کرد.

مزایای شارژ بیسیم 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 بیسیم 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 بی سیم 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 بیسیم خواهند شد.

از طرف دیگر، این فناوری 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 بی سیم را در آن تعبیه نمایید.

 

کدام استاندارد شارژ وایرلس 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 نوید بخشی را در این حوزه انتظار داشت.

راهنمای خرید شارژر وایرلس

ورود تکنولوژی شارژ بی‌سیم به دنیای موبایل انقلابی بود که امروز در حال تکمیل شدن ابعاد آن است. به کمک این تکنولوژی بدون هیچ زحمتی و بی‌هیچ اتصال سیمی می‌تواند گوشی موبایل خود را شارژ کرد. شاید ده سال پیش که سیل تلفن‌های همراه به بازار روانه شد، شارژ بیسیم یک رویای بسیار دور به نظر می‌رسید، اما امروز در حال تبدیل شدن به یک قابلیت اصلی گوشی‌های موبایل است. برای خرید دستگاه به نکات زیر باید توجه کرد:

سازگاری دستگاه

بسیاری از برندهای تلفن همراه دارای شارژر وایرلس مختص به خود هستند، اما از آن‌ها می‌توان برای گوشی‌های دیگر نیز استفاده کرد. به عنوان مثال از شارژر بی سیم نکسوس می‌توان برای هر گوشی دارای استاندارد Qi استفاده کرد. قبل از خرید شارژر وایرلس مطمئن شوید که دستگاه‌های شما با شارژر سازگار باشند. شارژر را هم از نظر فنی و هم از نظر ابعادی برای قرار گرفتن درست گوشی روی آن بررسی کنید.

قابلیت استفاده شارژ بی سیم

برخی از شارژرهای وایرلس دارای قابلیت‌های جنبی نظیر اسپیکر بلوتوث و پاور بانک نیز هستند که برای سفر می‌تواند کاربردی باشد. برخی از آن‌ها نیز دارای پد با شیب خاصی هستند که گوشی یا تبلت در حالتی قرار می‌گیرند تا استفاده از آن‌ها روی میز راحت‌تر باشد. برخی نیز دارای هاب USB 3.0 و چند پورت شارژر USB هستند که گزینه‌ی مناسبی برای استفاده روی میزهای کار امروزی هستند. پس بهتر است با توجه به نیاز و استفاده خود شارژر بی سیم مد نظرتان را تهیه کنید.

دوام و ماندگاری شارژ وایرلس

برخی از شارژرهای بی سیم بسیار سبک وزن هستند که به پرتابل بودن آن‌ها کمک می‌کند، اما در عین حال به خاطر سبکی زیاد ممکن است هنگام گذاشتن دستگاه روی آن‌ها میل به حرکت کردن داشته و شکننده نیز باشند. شارژری انتخاب کنید که مستحکم بوده و از مواد اولیه با کیفیت بالا ساخته شده باشد. هم‌چنین سطح پد شارژر باید از لیز خوردن دستگاه جلوگیری کرده و زیر پایه دستگاه نیز به نوعی باشد که از سر خوردن خود شارژر جلوگیری شود.

 

مشخصات فنی

مشخصات فنی بسیار مهم است و نقش اصلی را در زمان شارژ و توان مورد نیاز ورودی و خروجی بازی می‌کند. برخی از شارژرها توانایی شارژ دستگاه‌های بیشتری را در مدت رمان کوتاه دارند و برخی نیازمند کابل برق یا آداپتور خاصی هستند. هم‌چنین همان طور که قبلا گفته شد دو استاندارد مختلف شارژ وایرلس وجود دارد: PMA (Power Matters Alliance) و Qi. توجه داشته باشید که دستگاه‌های PMA از Qi پشتیبانی نمی‌کنند و بالعکس.

چه موبایل هایی از فناوری شارژ وایرلس 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 بی سیم 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

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 بی سیم را برای این دستگاه ها به ارمغان بیاورند، هرچند کارآیی و سهولت استفاده از آنها چندان بالا نیست.

جمع بندی

در اینجا با فناوری‌های خوش آتیه‌ای آشنا شدیم، اما هنوز یک سوال بزرگ در مورد فناوری شارژ وایرلس وجود دارد: چرا باید مصرف کنندگان با توجه به راحتی استفاده از کابل USB آن را انتخاب کنند؟ واقعا پاسخ به این پرسش سخت است، اما سهولت استفاده و پشتیبانی گجت‌ها در همه جا، نیازمند ایستگاه‌های شارژ خواهد بود.

با وجود اینکه در حال حاضر شارژر بی سیم هنوز یک تکنولوژی مهم در بازار به شمار می‌آید. شاید برخی از پیشرفت‌ها و ایده‌های محصولات جدید که در حال توسعه هستند، فناوری شارژ وایرلس را به مسیر اصلی سوق دهند.