شارژ وایرلس چیست و چگونه عمل می‌کند؟

استفاده از فناوری شارژ بی سیم بسیار گسترده‌تر از سالیان گذشته شده است و تولیدکنندگان گوشی هوشمند تمایل بیشتری به شارژ بیسیم با استاندارد Qi نشان می‌دهند و عملاً می‌بینیم که تمام پرچمداران شرکت‌های مهم، در سال‌های اخیر از تکنولوژی شارژ وایرلس بهره‌مند شده‌اند. این فناوری از اواخر قرن ۱۹ میلادی به روی کار آمد و در بین شرکت‌های بزرگ و همچنین بین مردم کم‌کم محبوبیت خود را به دست آورد. این دست‌آورد اولین بار توسط شرکت نیکولا تسلا، معرفی شد و بین دو مدار و به وسیله یک فرستنده و یک گیرنده، توانست انرژی برق را انتقال دهد.

این تکنولوژی، در ۱۰۰ سال اخیر، به جز چند مسواک برقی، تقریبا هیچ کاربرد منطقی دیگری نداشت. بر خلاف گذشته، امروزه، تقریبا هر شرکت سازنده موبایل، تصمیم به استفاده از این تکنولوژی در محصولات خود دارد. شارژ بدون سیم برای بار اول نه توسط شرکت سامسونگ، نه توسط شرکت اپل و نه توسط هر شرکت مشهور تولیدکننده گوشی همراه دیگری در گوشی ها استفاده شد؛ بلکه فناوری شارژ بیسیم، نخستین بار در سال ۲۰۰۹ در گوشی Palm Pre به کار گرفته شد.

آغاز استفاده از شارژ بی سیم در گوشی‌های هوشمند (شرکت‌های مطرح)

سامسونگ پشتیبانی از شارژ  بدون سیم را با گوشی گلکسی اس ۶ و در سال ۲۰۱۵ آغاز کرد؛ همچنین هواوی در سال ۲۰۱۸ و با گوشی بی‌نظیر میت ۲۰ پرو به شرکت‌های پشتیبانی کننده از  فناوری شارژ بی سیم در گوشی‌های هوشمند پیوست.

ابَر شرکت اپل نیز حدود ۴ سال پیش و با معرفی گوشی‌های آیفون X، آیفون ۸ و آیفون ۸ پلاس، خبر از پشتیبانی شارژ وایرلس در گوشی‌های خود داد، بعد از سال ۲۰۱۷ فناوری شارژ بی‌سیم را می‌توان در تمام گوشی‌های این شرکت دید؛ حتی آیفون اس ای ۲۰۲۰ که یک میانرده به حساب می‌آید، از این فناوری بهره‌ی کافی را برده است.

شیائومی نیز که اکنون یکی از سریع‌ترین شارژرهای بی سیم را ارائه می‌دهد، در سال ۲۰۱۸ و با گوشی پرچمدار می میکس ۲اس برای اولین بار در گوشی‌های هوشمندش از شارژ بی سیم استفاده کرد.

امسال علاوه‌بر اینکه افزایش تعداد گوشی‌هایی که از این فناوری پشتیبانی می‌کنند را شاهد بودیم، تعداد گوشی‌هایی که به شارژ معکوس بی‌سیم روی آورده‌اند نیز رو به افزایش است.

شارژ وایرلس چیست؟

در ابتدای کار بهتر است این تکنولوژی را تعریف کنیم. همان طور که گفتیم، تکنولوژی شارژ بی‌سیم، برای انتقال انرژی برق بین دو مدار الکتریکی و بدون سیم اتفاق می‌افتد. این مدارهای الکتریکی، در دستگاهی به عنوان فرستنده و دستگاه دیگری به عنوان گیرنده، به کار گرفته می‌شود. شارژ بدون سیم در تلفن‌های همراه، با اینکه ظاهرا به شکل بی‌سیم عمل می‌کند، اما هم چنان به یک سیم نیاز دارد که این سیم، به جای اتصال به گوشی، به پد شارژ بی‌سیم متصل می‌گردد.

پد شارژ وایرلس، می‌تواند در هر اندازه و شکلی باشد که کاربر می‌تواند با گذاشتن تلفن همراه خود روی آن، گوشی را شارژ کند. این پد‌ها، در همه جا قابلیت استفاده دارند و از این لحاظ هم بسیار جذاب هستند. به عنوان مثال، حین رانندگی، می‌توان از آن‌ها استفاده کرد و از این قابلیت بهره برد؛ به عنوان مثالی دیگر،  پد شارژ بی‌سیم را روی میز کار یا میز تحریر خود  در نظر بگیرید. وقتی که به گوشی نیاز دارید، آن را بر می‌دارید و به کارهای خود می‌پردازید و وقتی نیازی به آن ندارید، آن را روی پد قرار داده و شارژش می‌کنید.

این تکنولوژی، به اندازه تکنولوژی شارژ سریع، سریع نیست، اما مزیت دیگری دارد که آن را به نسبت شارژ سریع جذاب‌تر می‌کند؛ البته اخیراً شیائومی موفق شده است به سرعت شارژ بی‌سیم بیافزاید و در گوشی‌های پرچمدار خود از شارژ بی‌سیم ۵۵ وات و ۶۷ وات نیز استفاده کرده است که از سرعت شارژ سیمی محصولات اپل و سامسونگ نیز به‌مراتب بیشتر است؛ اما بزرگ‌ترین مزیت آن، بدون سیم بودن آن است، به سادگی قابل استفاده است و دردسرهای شارژ کابلی را ندارد؛ به عنوان مثال، در شارژ کابلی، با آسیب رسیدن به کابل، فرآیند شارژ دچار مشکل می‌شد، ولی در این حالت، چنین مشکلاتی به سختی پیش می‌آید.

فرآیند شارژ بی‌سیم به شکلی ساده‌تر

اگر بخواهیم ساده‌ترین تعریف از مراحل شارژ بی‌سیم را داشته باشیم به شکل زیر خواهیم رسید:

• ۱) تلفن همراه و پد شارژ وایرلس، هر دو از سیم‌پیچی درون خود استفاده می‌کنند.
• ۲) وقتی دو سیم‌پیچ قرارداده شده در تلفن همراه و پد شارژ به یکدیگر نزدیک می‌شوند، نیروی مغناطیسی بین آن‌ها تشکیل می‌شود.
• ۳) این نیروی مغناطیسی به نیروی الکتریکی تبدیل شده و سبب شارژ باتری تلفن همراه یا هر گجت دیگر استفاده‌کننده از پد شارژ می‌شود.
• ۴) این نوع شارژ،خصوصاً از انواع قدیمی آن، به اندازه شارژ با استفاده از کابل و آداپتور، بهینه نیست و همین امر هم باعث تولید گرما و طولانی شدن مدت زمان شارژ تلفن همراه و گجت می‌شود.
• ۵) میدان مغناطیسی استفاده شده در این نوع شارژ، از قانون القایی فارادی بهره می‌برد و سبب اجرایی شدن شارژ وایرلس می‌گردد.

کاربردهای شارژ بیسیم

شارژ بدون سیم علاوه بر کاربردهای آن در صنعت موبایل (که تقریبا برای همه آشنا است) در صنایع گوناگونی مانند اینترنت اشیا و اتومبیل‌سازی کاربرد دارد. هدف از استفاده از این تکنولوژی در این صنایع، راحت کردن فرآیند شارژ دستگاه‌ها در آن صنایع است. به عنوان مثال، در صنعت اتومبیل‌سازی، برای تولید اتومبیل‌های برقی توسط شرکت‌های سازنده‌ی آن‌ها، این تکنولوژی قابل استفاده است تا فرآیند شارژ باتری این اتومبیل‌ها را تسریع کند.

شارژ وایرلس چگونه کار می‌کند؟

به طور کلی، سه نوع تکنولوژی شارژ وایرلس در تلفن‌های همراه استفاده می‌شود: شارژ وایرلس با استفاده از شارژ القایی یا غیر تابشی الکترومغناطیسی، شارژ بی‌سیم منتقل شونده از سطحی با ضخامت کم و شارژ وایرلس رادیویی که قابلیت انتقال انرژی برق از فاصله زیاد را هم دارد.

در حالت کلی، شارژرهای بی‌سیم از القای مغناطیسی برای شارژ دستگاه‌های استفاده‌کننده از آن‌ها بهره می‌برند. به عبارت دیگر، شارژ بدون سیم، با استفاده از القای مغناطیسی گوشی‌ها را شارژ می‌کند.

در دو مورد اول، نحوه کار به یک شکل است، استفاده از میدان مغناطیسی با زمان متغیر و تشکیل شده در یک حلقه بسته سیم. به عبارت ساده‌تر، یک آنتن حلقه‌ای مغناطیسی برای تشکیل میدان مغناطیسی نوسانی قابل استفاده برای القای جریان برق در یک یا چند آنتن دریافت‌کننده استفاده می‌شود. منظور از آنتن حلقه‌ای مغناطیسی، سیم‌پیچ درون شارژر وایرلس است. با اتصال برق به شارژر وایرلس، میدان مغناطیسی در سیم‌های دستگاه تشکیل یافته و در نهایت به سیم‌پیچ درون شارژر منتقل می‌گردد. پس از انتقال این میدان به شارژر بی‌سیم و تبدیل شدن آن به میدان الکتریکی، دستگاه قرار گرفته در روی پد شارژر، شارژ خواهد شد.

میدان مغناطیسی تشکیل‌یافته درون سیم‌پیچ است که انتقال انرژی برق از فواصل بیشتر را نیز ممکن می سازد. هر چقدر ظرفیت میدان مغناطیسی القایی بیشتر باشد، کارایی شارژر وایرلس به نوعی بیشتر شده و شارژ دستگاه استفاده کننده از شارژر از فواصل دورتر نیز ممکن می‌شود.

علاوه بر آن، اندازه سیم‌پیچ استفاده شده در شارژر نیز در فاصله موثر شارژر با گجت استفاده کننده از شارژر موثر است. هر چقدر سیم‌پیچ درون شارژر بزرگتر باشد یا تعداد سیم‌پیچ‌های قرارداده شده در داخل شارژر بیشتر باشد، فاصله‌ای که گجت حین شارژ شدن می‌تواند از شارژر داشته باشد هم بیشتر می‌شود.

به عنوان مثال، پد‌های شارژ اسمارت فون‌ها اندازه‌ی چند اینچی دارند و به همین منظور هم در فاصله‌ای کمتری می‌توانند به صورت بهینه تلفن‌های همراه را شارژ کنند. اگر این پد‌ها بزرگتر شود و به طبع آن، سیم‌پیچ درون پد‌ها نیز بزرگتر شود، فاصله موثر بین پد و دستگاه استفاده کننده از آن نیز بیشتر می‌شود.

یکی از عناصر اصلی استفاده شده برای شارژ بدون سیم در درون شارژر، نوسان است. همان طور که ذکر کردیم در این شارژرها از میدان مغناطیسی با زمان متغیر استفاده می‌شود. این زمان، نتیجه نوسان میدان مغناطیسی است. به عنوان مثالی برای درک بهتر نوسان و تفاوت زمانی، ویبره و لرزش تلفن همراه را در نظر بگیرید. هر از چند گاهی به خاطر تماس وارده به تلفن همراه، لرزشی توسط گوشی تولید می‌شود، که این لرزش دقیقا مانند نوسان میدان مغناطیسی در شارژرهای وایرلس می‌باشد. ویبره گوشی، گاهی زیاد، گاهی کم و گاهی حتی متوقف می‌شود.

میدان مغناطیسی موجود در شارژر بی‌سیم نیز، هر از چند گاهی تشدید شده و سبب شارژ گجت با توان بیشتری می‌شود. این توان بالا ( تا ۱۱ کیلووات ) بیشتر برای شارژ ماشین‌های الکتریکی قابل استفاده است.

چه سخت‌افزاری در درون تلفن همراه سبب شارژ باتری با شارژر وایرلس می‌شود؟

همان طور که ذکر کردیم، سیم‌پیچ داخل پد شارژ وایرلس باعث شارژ شدن تلفن همراه و سایر گجت‌های استفاده‌کننده از شارژر بی‌سیم می‌شود. همین سیم‌پیچ، درون تلفن همراه نیز استفاده می‌شود. این سیم‌پیچ به عنوان گیرنده در درون تلفن همراه مصرف می‌شود. سیم‌پیچ ذکر شده متصل به باتری گوشی است و حین وصل شدن جریان مغناطیسی در آن، انرژی برق به سمت باتری موبایل جاری می‌شود.

شارژ وایرلس به اندازه شارژ با سیم، بهینه نیست. این نوع شارژ حین انجام کار، به تولید گرما نیز می‌انجامد. به همین دلیل هم مقداری از انرژی برق به صورت گرما به هدر می‌رود. دلیل اصلی طولانی بودن مدت زمان شارژ گجت‌ها توسط پد شارژ وایرلس نیز همین موضوع تولید گرما است. البته همزمان با پیشرفت تکنولوژی، فناوری شارژ بی‌سیم نیز بهبود یافته و شرکت‌های مختلف با استفاده از روش‌هایی مانند فن برای خنک سازی،‌ توانسته‌اند توان شارژرهای بی‌سیم گوشی‌های هوشمند را تا ۴۰ وات برسانند.

استانداردهای شارژ بیسیم

برای سالیان متعدد، سه استاندارد شارژ وایرلس در حوزه تکنولوژی در حال رقابت بودند. این سه استاندارد عبارتند از: A4WP، PMA و WPC. این استانداردها بر مبنای تبدیل نیروی الکتورمغناطیسی به نیروی الکتریکی کار می‌کنند و باعث شارژ گجت استفاده کننده از آن‌ها می‌شوند.

استاندارد WPC بیشترین استفاده را در بین پدهای شارژ وایرلس دارد. به عنوان مثالی برای استفاده از استاندارد WPC، می‌توانیم به Qi استفاده شده در پدهای شارژ وایرلس اکثر برندها اشاره کنیم. استاندارد Qi که اکنون در بیش از ۱۶۰ مدل از گوشی، تبلت و سایر لوازم بکار گرفته می‌شود، امکان شارژ گجت از فاصله حداکثر ۴ سانتی‌متر را فراهم می‌کند.

استاندارد PMA به طور عمده در کافی‌شاپ‌ها و فرودگاه‌ها برای شارژ دستگاه‌های پشتیبانی‌کننده از شارژ وایرلس مشتریان در نظر گرفته می‌شود. به طور مثال، کافی‌شاپ‌های استارباکس (کافی‌شاپ‌های زنجیره‌ای در سرتاسر دنیا) برای بار اول در سال ۲۰۱۴ از این تکنولوژی در پدهای شارژ وایرلس خود استفاده کرد.

شارژ بیسیم چه مزایایی دارد؟

• یکی از امن‌ترین روش‌ها برای شارژ گوشی است.
•  بسیار ساده است؛ فقط کافی است گوشی‌تان را روی پد شارژ قرار دهید.
• درگاه شارژ گوشی شما فشار و استهلاک کم‌تری خواهد داشت.
• پدهای شارژ بی‌سیم Qi در مکان‌های مختلفی در دنیا نصب شده‌اند که می‌تواند در مواقع ضروری مورد استفاده قرار بگیرند.

شارژ بی سیم چه معایبی دارد؟

• شارژ بی‌سیم در اکثر گوشی‌های هوشمند بسیار کند است و می‌تواند زمان زیادی را برای شارژ کردن گوشی از شما بگیرد.
• با اینکه کار صحیحی نیست؛ اما هنگام استفاده از شارژ سیمی می‌توان به‌طور همزمان با گوشی نیز کار کرد؛ اما در شارژ بی‌سیم باید گوشی را روی پد شارژ رها کنید تا شارژ شود.
• تمام گوشی‌های هوشمند از شارژ وایرلس پشتیبانی نمی‌کنند.

منبع: Pocket-lint