Зарядка по вай фай

Беспроводная передача электрической энергии

Регулярно просматривая зарубежные достижения в области радиотехники, наткнулся на неплохое устройство беспроводной передачи электроэнергии, выполненное не на каких-то дефицитных микросхемах, а вполне доступное для самостоятельной сборки. Полную документацию на английском можно будет скачать по , а здесь приведу краткое содержание на русском, в том числе некоторые схемотехнические решения.

Катушки приёмопередатчика тока

Осциллограмма сигнала

В работе представлены несколько похожих принципиальных схем, отличающихся только напряжением и мощностью. В качестве энергетической «антенны» у них служат небольшие катушки из толстого провода, транзисторы — обычные мощные полевые, так что всё это можно собрать самому.

Сразу предупредим — тут речь идёт не о передачи энергии на много метров, подобные устройства подходят скорее для беспроводных зарядных устройств и других похожих девайсах, где расстояние составит несколько сантиметров. Зато мощность, которая «перелетает» по воздуху, доходит до 100 ватт!

Технология беспроводной передачи электроэнергии

Беспроводная передача электрической энергии (WPT) позволяет подавать питание через воздушный зазор без необходимости использования электрических проводов. Беспроводная передача электроэнергии может обеспечить питание от источника переменного тока для совместимых аккумуляторов или устройств без физических разъемов и проводов. Беспроводная передача электрической энергии может обеспечить заряд мобильных телефонов и планшетных компьютеров, беспилотных летательных аппаратов, автомобилей и прочего транспортного оборудования. Она может даже сделать возможной беспроводную передачу в космосе электроэнергии, полученной от солнечных панелей.

Беспроводная передача электрической энергии начала свое быстрое развитие в области бытовой электроники, заменяя проводные зарядные устройства. На выставке CES 2017 будет показано множество устройств, использующих беспроводную передачу электроэнергии.

Однако концепция передачи электрической энергии бес проводов возникла примерно в 1890-х годах. Никола Тесла в своей лаборатории в Колорадо Спрингс мог без проводов зажечь электрическую лампочку, используя электродинамическую индукцию (используемой в резонансном трансформаторе).

Изображение из патента Теслы на «устройство для передачи электрической энергии», 1907 год

Были зажжены три лампочки, размещенные на расстоянии 60 футов (18 метров) от источника питания, и демонстрация была задокументирована. У Теслы были большие планы, он надеялся, что его башня Ворденклиф, расположенная на Лонг-Айленд, будет без проводов передавать электрическую энергию через Атлантический океан. Этого никогда не произошло из-за различных проблем, в том числе, и с финансированием и сроками.

Беспроводная передача электрической энергии использует поля, создаваемые заряженными частицами, для переноса энергии через воздушный зазор между передатчиками и приемниками. Воздушный зазор закорачивается с помощью преобразования электрической энергии в форму, которая может передаваться по воздуху. Электрическая энергия преобразуется в переменное поле, передается по воздуху, и затем с помощью приемника преобразуется в пригодный для использования электрический ток. В зависимости от мощности и расстояния, электрическая энергия может эффективно передаваться через электрическое поле, магнитное поле или электромагнитные волны, такие как радиоволны, СВЧ излучение или даже свет.

В следующей таблице перечислены различные технологии беспроводной передачи электрической энергии, а также формы передачи энергии.

Технологии беспроводной передачи электрической энергии (WPT)

Технология Переносчик электрической энергии Что позволяет передавать электрическую энергию
Индуктивная связь Магнитные поля Витки провода
Резонансная индуктивная связь Магнитные поля Колебательные контуры
Емкостная связь Электрические поля Пары проводящих пластин
Магнитодинамическая связь Магнитные поля Вращение постоянных магнитов
СВЧ излучение Волны СВЧ Фазированные ряды параболических антенн
Оптическое излучение Видимый свет / инфракрасное излучение / ультрафиолетовое излучение Лазеры, фотоэлементы

Qi зарядка, открытый стандарт для беспроводной зарядки

В то время как некоторые из компаний, обещающих беспроводную передачу электрической энергии, всё еще работают над своими продуктами, уже существует стандарт Qi (произносится как «ци») зарядки, и уже доступны использующие его устройства. Консорциум беспроводной электромагнитной энергии (Wireless Power Consortium, WPC), созданный в 2008 году, разработал стандарт Qi для зарядки аккумуляторов. Данный стандарт поддерживает и индуктивные, и резонансные технологии зарядки.

При индуктивной зарядке электрическая энергия передается между катушками индуктивности в передатчике и приемнике, расположенными на близком расстоянии. Индуктивные системы требуют, чтобы катушки индуктивности находились в непосредственной близости и были выровнены друг с другом; обычно устройства находятся в непосредственном контакте с зарядной панелью. Резонансная зарядка не требует тщательного выравнивания, а зарядные устройства могут обнаружить и зарядить устройство на расстоянии до 45 мм; таким образом, резонансные зарядные устройства могут быть встроены в мебель или установлены между полками.

Логотип Qi, показанный на беспроводной зарядной панели Qimini

Наличие логотипа Qi означает, что устройство зарегистрировано и сертифицировано Консорциумом беспроводной электромагнитной энергии WPC.

В начале Qi зарядка обладала небольшой мощностью, около 5 Вт. Первые смартфоны, использующие Qi зарядку, появились в 2011 году. В 2015 году мощность Qi зарядки увеличилась до 15 Вт, что позволяет осуществлять быструю зарядку устройств.

Следующий рисунок от Texas Instruments показывает, что охватывает стандарт Qi.

Обзор технологий беспроводной передачи электрической энергии и их охват стандартом Qi

Совместимость с Qi гарантировано могут обеспечить только те устройства, которые перечислены в регистрационной базе данных Qi. В настоящее время там содержится более 700 продуктов. Важно понимать, что продукты с логотипом Qi были проверены и сертифицированы; и магнитные поля, используемые этими устройствами, не вызовут проблем для таких чувствительных устройств, как мобильные телефоны или электронные паспорта. Зарегистрированные устройства будут гарантировано работать с зарегистрированными зарядными устройствами.

Физика беспроводной передачи электрической энергии

Беспроводная передача электрической энергии для бытовых устройств является новой технологией, но принципы, лежащие в ее основе, известны давно. Там, где участвуют электричество и магнетизм, по-прежнему руководствуются уравнениями Максвелла, и передатчики посылают энергию на приемники так же, как и в других формах беспроводной связи. Однако, беспроводная передача электроэнергии отличается от них основной целью, которая заключается в передаче самой энергии, а не закодированной в ней информации.

Структурная схема передатчика и приемника беспроводной передачи электрической энергии

Электромагнитные поля, участвующие в беспроводной передаче электрической энергии, могут быть достаточно сильными, и поэтому необходимо принимать во внимание безопасность человека. Воздействие электромагнитного излучения может вызвать проблемы, а также существует возможность того, что поля, создаваемые передатчиками электрической энергии, могут помешать работе носимых или имплантированных медицинских устройств.

Передатчики и приемники встраиваются в устройства беспроводной передачи электрической энергии так же, как и аккумуляторы, которые будут ими заряжаться. Реальные схемы преобразования будут зависеть от используемой технологии. Кроме самой передачи электроэнергии, WPT система должна обеспечить связь между передатчиком и приемником. Это гарантирует, что приемник сможет уведомить зарядное устройство о том, что аккумулятор полностью заряжен. Связь также позволяет передатчику обнаружить и идентифицировать приемник, чтобы подстроить значение мощности, передаваемой на нагрузку, а также контролировать, например, температуру аккумулятора.

В беспроводной передаче электрической энергии имеет значение выбор концепции либо ближнего, либо дальнего поля. Технологии передачи, количество энергии, которое может быть передано, и требования к расстоянию влияют на то, будет ли система использовать излучение ближнего поля или излучение дальнего поля.

Точки, для которых расстояние от антенны значительно меньше одной длины волны, находятся в ближней зоне. Энергия в ближней зоне неизлучающая, и колебания магнитного и электрического полей не зависят друг от друга. Емкостная (электрическая) и индуктивная (магнитная) связи могут использоваться для передачи энергии к приемнику, расположенному в ближнем поле передатчика.

Точки, для которых расстояние от антенны больше примерно двух длин волны, находятся в дальней зоне (между ближней и дальней зонами существует переходная область). Энергия в дальней зоне передается в виде обычного электромагнитного излучения. Перенос энергии в дальней зоне также называют лучом энергии. Примерами передачи в дальней зоне являются системы, которые используют для передачи энергии на большие расстояния мощные лазеры или СВЧ излучение.

Где работает беспроводная передача электрической энергии (WPT)

Все технологии WPT в настоящее время находятся на стадии активных исследований, большая часть сосредоточена на максимизации эффективности передачи энергии и иследованию технологий для магнитной резонансной связи. Кроме того, самыми амбициозными являются идеи оснащения WPT системой помещений, в которых человек будет находиться, а носимые им устройства будут заряжаться автоматически.

В глобальном плане, электрические автобусы становятся нормой; планируется ввести беспроводную зарядку для культовых двухэтажных автобусов в Лондоне так же, как и у автобусных систем в Южной Корее, в штате Юта США и в Германии.

Используя WiTricity, изобретенную учеными MIT, электромобили можно заряжать без проводов, а эти автомобили могут без проводов заряжать ваши мобильные телефоны! (Разумеется, используя Qi зарядку.) Эта беспроводная технология более удобна, а также она может заряжать автомобили быстрее, чем подключаемая зарядка.

Беспроводная зарядка электромобиля, встроенная в парковочное место

Уже была продемонстрирована экспериментальная система для беспроводного питания дронов. И, как уже упоминалось ранее, текущие исследования и разработки сосредоточены на перспективе удовлетворении некоторых энергетических потребностей Земли путем использования беспроводной передачи энергии и солнечных панелей, расположенных в космосе.

WPT работает везде!

В то время как мечта Теслы о беспроводной передаче энергии любому потребителю еще далека от реализации, множество устройств и систем используют ту или иную форму беспроводной передачи электроэнергии прямо сейчас. От зубных щеток до мобильных телефонов, от личных автомобилей до общественного транспорта, существует множество применений беспроводной передачи электрической энергии.

Сохранить или поделиться

Один из лучших источников альтернативной энергии — электромагнитные волны

Наша Земля полна энергии, если бы люди научились ее всю преобразовывать в электроток, как пример, человечеству уже бы никогда не понадобилась ни нефть, на газ, ни уголь… Любые колебания можно превращать в ток, будь то колебания воздуха, воды, деревьев и прочего, не говоря уже о солнечной энергетике. Еще нас окружает такой вид энергии, как радиоволны, их излучают тысячи радиостанций, спутники, радиоволны определенной частоты излучает даже Земля, ведь, по сути, она является одним огромным магнитом.
В этой статье мы рассмотрим, как можно преобразовать эти самые радиоволны в электроток. Если собрать таких установок много, можно будет заряжать аккумуляторы или использовать свободную энергию для любых других своих целей.
Материалы и инструменты для самоделки:
— печатная плата;
— медный провод 10-18;
— керамические и электролитические конденсаторы;
— диоды;
— материалы для изготовления антенны (медный провод);
— паяльник;
— мультиметр;
— желательно осциллограф.
Процесс изготовления самоделки:
Шаг первый. Основа самоделки
Интересен тот факт, что кристаллические приемники, которые известны нам еще с 30-ых годов, могут работать вообще без входного напряжения. Они издают звук только за счет той энергии, которая образуется из сигнала, хоть звук там и очень слабый, но это показатель.
Благодаря современным технологиям сигнал можно значительно усилить, здесь в помощь вступают германиевые диоды, которые имеют очень качественные кристаллы. Благодаря ним можно принимать широкий спектр частот, а не подстраиваться только под одну частоту, а ведь все это энергия.
Шаг второй. Создаем схему
Схема устройства довольно простая, она здесь создана исключительно для того, чтобы подтвердить эксперимент. Схема состоит из антенны, она принимает сигнал, который потом поступает на два керамических конденсатора, подключенных параллельно. В результате этого сигнал уже преобразуется в ток с разными потенциалами, то есть с положительным и отрицательным выходом.
Далее к этим двум конденсаторам подключаются диоды, они будут нужны для того, чтобы превратить переменный ток в постоянный. Ну а теперь с помощью этого самого в какой-то мере «постоянного» электротока можно заряжать электролитические конденсаторы. Сперва всю схемку можно просто соединить проводами, а потом спаять на монтажной плате.
Шаг третий. Проверка и оптимизация работы
Для тестирования устройства автор использовал осциллограф и мультиметр. Сразу после подключения мультиметра можно увидеть волнообразное напряжение в районе 10-100 мВ. Если этого не наблюдается, нужно проверить качество соединения и выйти на открытую местность.

Чтобы досконально увидеть, как все работает, нужен будет осциллограф.
Сперва автор подключает осциллограф к выводам керамических конденсаторов, при этом можно пронаблюдать, как сигнал захватывается из окружающей среды. Подключившись после диодов, можно увидеть переменный ток, ну а после электролитических конденсаторов ток получается уже прямым.
Для оптимизации входного сопротивления можно применять все те же керамические конденсаторы, которые подключаются параллельно имеющимся.
Что касается емкости, то ее при необходимости можно также увеличивать путем установки дополнительных электролитических конденсаторов.
Для оптимизации антенны понадобится медный провод, с помощью него можно удлинить имеющуюся покупную антенну, подняв ее тем самым максимально высоко.
Если нужно увеличить ток, то таких устройств нужно создать несколько и подключить параллельно. А если нужно высокое напряжение, то самоделки подключаются последовательно. В общем, совершенству нет предела.
Шаг четвертый. Корпус и антенна
Антенна может быть любой, мощной или слабой, миниатюрной или же большой фиксированной. В любом случае она подключается так, как указано на схеме. Входной сигнал будет идти на металлически корпус, то есть заземляться.
Собирает все автор аккуратно в пластиковом корпусе. Нужно сделать отверстие под антенну, а также выходя для клемм, к которым можно подключаться для тестирования самоделки.
Завершающий этап. Тестирование самоделки
Теперь кристаллический приемник-генератор полностью готов и его можно тестировать. Автор сделал портативную версию приемника, чтобы просто показать, как это работает и работает в принципе. По такой методе можно создать более мощную установку или несколько, получая при этом неплохое количество энергии для бытовых нужд.
Если верить автору, то от генерируемой энергии он смог запустить кварцевые часы, которые потребляют мало тока. Еще смог работать хронограф со встроенными схемами и ЖК-дисплеем, а еще был запущен небольшой моторчик.
В итоге можно сказать, что проект этот довольно простой и надежный, и в то же время очень интересный.
Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. .

Apple изобрела по-настоящему беспроводную зарядку, позволяющую заряжать устройства от Wi-Fi

Беспроводными зарядными устройствами сегодня никого не удивишь, а как насчет зарядки смартфонов и планшетов напрямую от сигнала Wi-Fi? В Apple идет работа над соответствующей технологией, которая получила название Wireless Charging and Communications Systems With Dual-Frequency Patch Antennas («Системы беспроводной зарядки и коммуникации с двухдиапазонными антеннами»)

Из патента Apple, зарегистрированного Бюро патентов и торговых марок США, следует, что система состоит из точки доступа (беспроводного роутера) и нескольких специальных модулей, расположенных на расстоянии несколько метров. Максимально возможная дальность действия не указана, вероятно речь идет о дальности действия беспроводной сети. Сенсоры в буквальном смысле собирают радиочастоты, преобразуя их энергию в энергию постоянного тока. Беспроводная зарядка может работать на любых частотах, начиная от 700 МГц и 2700 МГц и частотами Wi-Fi 2,4 ГГЦ и 5 ГГц.

Решение нельзя назвать революционным: к примеру, компания Energous ранее представила устройство, которое раздает энергию при помощи сигнала Wi-Fi. Серьезный минус этого девайса состоит в том, что он либо раздает энергию, либо позволяет пользоваться Wi-Fi по прямому назначению. Как в старые времена телефонная линия и dial up.

Основное отличие технологической разработки Apple состоит в том, что пользователю не понадобится приобретать новый девайс, поддержка беспроводной зарядки никак не отразится на его основной работе. Кроме того, разработка инженеров из Купертино позволяет одновременно заряжать, например, смартфон и обеспечивать его и другие устройства доступом к Интернету, — передача данных и энергии в данном случае не мешают друг другу.

О сроках запуска подобной технологии, к сожалению, ничего неизвестно. Но если Apple удастся воплотить задуманное в массовом продукте, о традиционных проводных зарядниках, да и о лишь условно беспроводных «ковриках», можно будет забыть. Ведь энергия, которой можно подзаряжать iPhone и iPad, находится буквально вокруг нас — по крайней мере, там, где есть Wi-Fi.

Подходящие блоки питания для роутеров

Стабильно высокий спрос на сетевое оборудование, в частности роутеры, закономерным образом увеличивает потребность в приобретении различных комплектующих для данных приспособлений, в частности, речь идет о покупке зарядных устройств. Существует множество видов адаптеров, однако далеко не все из них являются универсальными, так что перед принятием решения о покупке конкретного зарядного устройства, рекомендуется проверить, подходит ли оно к вашей модификации роутера.

Базовыми критериями, которые нужно учитывать, подбирая блок питания для роутера, является максимальный выходной ток, — причем его величина должна быть не меньше, чем у изначальной зарядки, иначе маршрутизатор не будет исправно функционировать. Кстати, если речь идет о сетевом оборудовании для домашнего пользования, то нет смысла выбирать очень мощный блок питания, тогда как для обеспечения беспроводного Интернета в крупной компании потребуется адаптер на несколько ампер с множеством LAN и USB портов. Дополнительно следует удостовериться в том, что выходное напряжение также не сильно отличается от показателей родной зарядке, — допустимо варьирование в пределах одного вольта.

Не стоит забывать и о типах разъемов, которые должны совпадать, причем нередко штекеры адаптеров того или иного производителя могут заменяться блоками питания от других брендов при условии совпадения разъемов.