Беспроводное будущее зарядных устройств

Сергей Асмаков

Проекты и разработки

Серийные устройства

Беспроводные перспективы

 

Переход к использованию беспроводных зарядных устройств позволит решить целый комплекс проблем, с которыми сегодня сталкиваются пользователи портативных электронных устройств.

По мере увеличения парка эксплуатируемых портативных электронных приборов проблема перехода к универсальным зарядным устройствам становится все более актуальной. Современный человек, окруженный множеством электронных помощников, вынужден пользоваться целым арсеналом адаптеров и зарядных устройств. Увы, вследствие различия электрических характеристик и конструкций разъемов устройства разных производителей и/или типов в большинстве случаев не представляется возможным подзарядить от одного источника питания. Как следствие, приходится сооружать целые гирлянды из удлинителей, чтобы подключить адаптеры используемых зарядных устройств, и регулярно распутывать плотный клубок проводов в поисках нужного разъема.

Нельзя сказать, что производители не озабочены решением данной проблемы. В последнее время фактическим стандартом для маломощных устройств (в частности, МР3-плееров, беспроводных гарнитур и т.д.) стала возможность подзарядки от порта USB. Учитывая, что сейчас в большинстве случаев именно ПК является центральным звеном «цифрового дома», это вполне логично. В начале этого года группе ведущих производителей мобильных телефонов наконец-то удалось договориться о переходе к применению унифицированных зарядных устройств. Подобные инициативы позволяют смотреть в будущее с оптимизмом. Тем не менее до полного решения проблемы еще очень далеко. К тому же унификация зарядных устройств хотя и позволит уменьшить количество надоевших кабелей, но не избавит от них совсем. Может быть, есть более эффективные решения?

Одним из возможных вариантов избавления от множества разнокалиберных адаптеров и тянущихся от них проводов может стать переход к использованию беспроводных зарядных устройств. Возможно, многим подобная идея покажется фантастической. Однако ничего сверхъестественного в этом нет: технологии для передачи электрической энергии на расстояние без использования кабелей известны уже более века и давно применяются в целом ряде устройств.

В качестве одного из наиболее известных примеров можно привести графические планшеты компании Wacom. Во всех моделях компании уже более десятка лет применяются беспроводные безбатареечные перья, получающие питание от планшета. Еще один наглядный пример — смарт-карты, используемые в качестве электронных пропусков, проездных билетов и т.д. В такой карте есть миниатюрный чип, но нет встроенного источника питания. Необходимый для работы ток чип получает от считывающего терминала при помощи встроенной в карту антенны.

В последнее время разработчики нескольких компаний занимаются созданием беспроводных зарядных устройств для портативной электронной техники. За пару последних лет на выставках был продемонстрирован целый ряд решений в этой области, и далее мы расскажем о некоторых из них.

Проекты и разработки

В апреле текущего года на выставке CTIA Wireless 2009 компания Qualcomm представила проект eZone, в рамках которого разрабатываются решения для беспроводных зарядных устройств и соответствующих компонентов электронной техники. На стенде Qualcomm можно было увидеть работающий прототип беспроводного зарядного устройства, выполненного в виде планшета и позволяющего одновременно подзаряжать несколько аппаратов без подключения кабеля.

Для беспроводной передачи электроэнергии в системе eZone используется метод электромагнитной индукции в ближнем поле. Кроме того, работа зарядного устройства и беспроводных приемников синхронизируется посредством специального механизма идентификации. Как только на планшете появляется устройство, оснащенное беспроводным приемником системы eZone, контроллер планшета автоматически обнаруживает его, считывает основные параметры и включает питание необходимой мощности. Как отмечают разработчики, на поверхность планшета можно класть ключи, монеты и прочие металлические предметы — это не приведет к возникновению неисправностей и не помешает процессу подзарядки. Кроме того, планшет не создает помех другим расположенным поблизости беспроводным устройствам, в частности адаптерам Wi-Fi, Bluetooth, чипам NFC и т.п. Благодаря этому зарядный планшет можно без проблем встраивать в мебель, например в крышку тумбочки или в столешницу.

 

Рисунок

Прототип зарядного планшета eZone

Представители Qualcomm отмечают, что конструкция зарядных устройств eZone позволит применять их не только в стационарных, но и в мобильных условиях. Например, беспроводный зарядный планшет можно встроить в крышку портативного ПК, в специальный карман на консоли автомобиля и т.д.

Продемонстрированный прототип системы eZone еще далек от уровня серийного продукта. Одной из серьезных проблем являются большие потери в процессе передачи электроэнергии, достигающие 60%. Кроме того, нормальной работе системы могут помешать металлические панели корпуса заряжаемого устройства, находящиеся между встроенным беспроводным зарядным модулем и поверхностью планшета. С этими проблемами еще предстоит разобраться команде разработчиков Qualcomm.

Если говорить о перспективах, то компания Qualcomm не планирует выпускать беспроводные зарядные устройства под собственным брендом, а ограничится лишь разработкой технологий и поставкой необходимых компонентов заинтересованных производителям. Как утверждают представители Qualcomm, компоненты для реализации функции беспроводной подзарядки на базе eZone будут вполне доступными по цене и любой производитель портативных электронных устройств сможет использовать их в выпускаемых продуктах. Согласно предварительным прогнозам, появление первых серийных устройств, совместимых с зарядными планшетами на базе eZone, ожидается через 1-2 года.

 

Рисунок

Прототип беспроводного зарядного устройства AT150,
созданного разработчиками компаний
Seiko Epson и Murata

Пару лет назад компании Seiko Epson Corporation и Murata Manufacturing объединили усилия в рамках проекта по созданию беспроводного зарядного устройства для портативных приборов. Первые прототипы были представлены на стендe компании Murata в дни проведения выставки CEATAC Japan 2007. В конце минувшего года на форуме Embedded Technology 2008 альянс продемонстрировал устройства AT150 и AT25.

На самом деле это не просто зарядные устройства, а мобильные источники питания. Они оснащены встроенным литий-ионным аккумулятором емкостью 2000 мА·ч, который подзаряжается от стационарной беспроводной док-станции. Мобильная часть AT150 и AT25, в свою очередь, может быть использована в качестве зарядного устройства для портативных электронных аппаратов, подключение к которым также осуществляется без помощи проводов. Модели различаются показателем максимальной мощности: он составляет 15 и 2,5 Вт для AT150 и AT25 соответственно. По данным разработчиков, для передачи электроэнергии используется электромагнитная индукция в ближнем поле. На нынешнем этапе развития технологии потери при беспроводной передаче электроэнергии составляют около 30%.

Представители Seiko Epson уже заявили о намерении начать серийное производство модели AT25. Но, скорее всего, в ближайшее время она будет доступна только на японском рынке.

В конце прошлого года представители компании Panasonic Electric Works, входящей в состав Panasonic Corporation, продемонстрировали прототип сверхтонкого модуля, который позволяет реализовать возможность получения электроэнергии от специального зарядного устройства без подключения кабеля. Такой модуль имеет толщину всего 1 мм, что позволяет без особых проблем встраивать его даже в малогабаритные устройства, такие как портативные медиаплееры, мобильные телефоны и пр. Конструкция рассчитана на питание нагрузки мощностью до 2,75 Вт, потребляющей ток не более 500 мА. Модуль готов к серийному производству, и при наличии спроса компания может начать его выпуск уже в текущем году.

В прошлом году на осеннем форуме Intel для разработчиков (Intel Developer Forum, IDF) состоялась демонстрация работы прототипа установки, позволяющего передавать электроэнергию без проводов на расстояние двух-трех футов (60-90 см). Данная система может питать даже довольно мощную (разумеется, по меркам портативных устройств) нагрузку: в процессе демонстрации от приемной части прототипа работала 60-ваттная лампочка. Как утверждают разработчики, потери энергии в процессе передачи составляют около 25%, что уже вполне приемлемо для решений такого типа.

По словам главного технического директора Intel Джастина Раттнера (Justin Rattner), в перспективе подобные установки можно будет монтировать в столешницы и иные поверхности. Не исключено, что Intel рассматривает возможность встраивания приемников для питания от беспроводных зарядных планшетов в новых платформах портативных ПК.

Начиная со второй половины 2008 года компания Fulton Innovation занялась активным продвижением технологии eCoupled для создания универсальных беспроводных зарядных устройств и реализации поддержки соответствующей функции в портативных электронных аппаратах. Вообще говоря, у этого проекта довольно длинная история. Еще в 2002 году сотрудники британской компании Splashpower начали работы по созданию универсального беспроводного зарядного устройства, использующего передачу электроэнергии посредством электромагнитной индукции. В начале 2005 года были продемонстрированы работающие прототипы зарядного планшета SplashPad и преобразователей SplashModule, встраиваемых в портативные устройства. Чтобы подзарядить устройство, оснащенное преобразователем SplashModule, достаточно просто поставить или положить его на поверхность SplashPad. Конструкция планшета позволяет одновременно подзаряжать несколько устройств.

В мае 2008 года все активы Splashpower были приобретены компанией Fulton Innovation. В настоящее время Fulton Innovation владеет пакетом ключевых патентов и эксклюзивным правом на выдачу лицензий, позволяющих производителям использовать технологию eCoupled в своих продуктах. В ноябре Fulton Innovation объявила о начале сотрудничества с компанией Texas Instruments (TI) с целью ускорения разработки эффективных решений для беспроводной передачи электроэнергии. В рамках этого проекта фирма TI занимается разработкой интегральных схем с поддержкой индуктивной беспроводной технологии eCoupled, предназначенных для создания универсальных источников питания, способных заряжать несколько устройств одновременно.

 

Рисунок

Прототип зарядного планшета SplashPad

О намерении создавать собственные решения на базе технологии eCoupled уже заявили такие известные производители электронных устройств и компонентов, как Bosch, Energizer и Motorola. Интересно отметить, что Motorola стала первым производителем мобильных телефонов, сделавшим выбор в пользу технологии eCoupled. Внедрение поддержки беспроводных зарядных устройств в аппаратах Motorola планируется осуществить в два этапа. Сначала в продаже появятся аккумуляторы повышенной емкости, оснащенные встроенным модулем беспроводного приемника. Их можно будет использовать в уже выпускаемых аппаратах компании. Если данное решение окажется востребованным, то в новых моделях мобильных телефонов Motorola беспроводной зарядный модуль станет уже стандартным элементом конструкции.

Компания Visteon, специализирующаяся на разработке и выпуске электронных автомобильных компонентов, планирует наладить производство бортовых зарядных отсеков, базирующихся на технологии eCoupled. А крупный американский производитель мебели Herman Miller, уже получивший лицензию на использование технологии eCoupled, намерен встраивать зарядные планшеты в столешницы кабинетных столов.

Серийные устройства

В то время как одни компании работают над доводкой прототипов, другие уже приступили к серийному выпуску устройств, в которых реализованы различные технологии беспроводной передачи электроэнергии для подзарядки аккумуляторов. Рассмотрим некоторые из них.

Компания Philips использует беспроводные зарядные устройства в серии декоративных светильников Imageo CandleLights. Каждый из стилизованных под свечи светильников (они продаются комплектами по 3, 6 и 12 штук) является автономным устройством. В цилиндрическом корпусе установлены светодиоды, аккумулятор, а также оригинальный выключатель, срабатывающий при наклоне корпуса. Подзарядка аккумулятора светильника производится при установке в штатную подставку, которая при подключении к внешнему источнику питания способна работать как беспроводное зарядное устройство. Корпус светильников полностью герметичен (на нем нет ни разъемов, ни выключателей), что позволяет использовать их как в помещении, так и на улице.

 

Рисунок

Декоративные светильники Philips Imageo CandleLights
с подставкой-зарядником

В начале нынешнего года компания Palm анонсировала беспроводное зарядное устройство Touchstone, которое позволит подзаряжать аккумуляторы новых моделей смартфонов без подключения кабеля. Для пополнения запасов энергии смартфон достаточно поместить на Touchstone — встроенные в его корпус магниты позволяют удерживать заряжаемое устройство в нужном положении.

 

Рисунок

Беспроводное зарядное устройство Touchstone

В начале января на выставке Consumer Electronics Show (CES 2009) компания Powermat представила серийные модели беспроводных зарядных устройств, в которых электроэнергия передается посредством электромагнитной индукции в ближнем поле. По заявлению разработчиков, эти устройства можно будет использовать для подзарядки портативных медиаплееров, мобильных телефонов, GPS-навигаторов и даже ноутбуков. Решение включает два компонента: собственно зарядное устройство с поверхностью для размещения гаджетов и беспроводные приемники, подключаемые к заряжаемым аппаратам.

 

Рисунок

Коммуникатор Palm Pre подзаряжается
от устройства Touchstone

Пользователи смогут выбрать наиболее подходящий вариант исполнения беспроводного зарядного устройства — это может быть планшет, лоток и т.д. В зависимости от модели обеспечивается возможность одновременной подзарядки от трех до шести устройств. Кроме того, предусмотрена и стандартная розетка USB для подключения гаджетов, не оснащенных беспроводным приемником.

 

Рисунок

Зарядка устройств на 3-секционном
складном планшете Powermat

Чтобы обеспечить возможность беспроводной подзарядки различных портативных устройств, компания планирует выпускать широкий ассортимент специальных адаптеров. В зависимости от конструктивных особенностей используемых гаджетов это могут быть чехлы, крышки батарейных отсеков, док-станции или же внешние блоки с вытягивающимся кабелем.

Согласно имеющейся информации, зарядные планшеты и беспроводные адаптеры Powermat поступят в продажу осенью текущего года.

 

Рисунок

Большой зарядный планшет Powermat можно установить на столе
и использовать для подзарядки всех домашних гаджетов

Передача электроэнергии посредством электромагнитной индукции является наиболее распространенным, но не единственным вариантом для создания беспроводных зарядных устройств. Инженеры компании WildCharge разработали оригинальное беспроводное зарядное устройство, в котором используется контактное подключение заряжаемых аппаратов, но при этом не требуются кабели.

 

Рисунок

Устройства на зарядном планшете WildCharge

Зарядное устройство WildCharge выполнено в виде планшета размером 15x20 см. Его поверхность составлена из расположенных параллельно, изолированных друг от друга металлических полос шириной около 12 мм. Портативные устройства, которые планируется подзаряжать от этого планшета, необходимо оснастить специальными адаптерами. На внешней стороне такого адаптера расположены четыре контактные площадки, представляющие собой небольшие металлические шарики, выступающие за пластиковую панель. При помощи этих шариков осуществляется электрическое соединение адаптера с дорожками планшета. Взаиморасположение контактов рассчитано таким образом, что адаптер будет подключен к двум соседним дорожкам планшета независимо от положения устройства на его поверхности.

 

Рисунок

На задней панели чехла-адаптера WildCharge,
надетого на портативное устройство,
видны контактные площадки для подключения к планшету

По данным производителя, планшет WildCharge способен работать с нагрузкой, потребляющей до 15 Вт, что позволяет одновременно заряжать до пяти маломощных устройств. Помимо зарядных планшетов компания предлагает ряд моделей адаптеров для широкого спектра моделей мобильных телефонов, коммуникаторов, медиаплееров и прочих устройств. Универсальные адаптеры представляют собой съемные конструкции, которые либо крепятся к корпусу снаружи, либо подключаются к стандартным разъемам (например, к miniUSB). Кроме того, в линейке адаптеров WildCharge представлены модели, устанавливаемые вместо штатной крышки аккумуляторного отсека. Такой вариант, в частности, предлагается для мобильных телефонов Motorola RAZR V3.

 

Рисунок

Адаптер WildCharge для мобильных телефонов Motorola RAZR V3
выполнен в виде крышки батарейного отсека

Зарядные планшеты и адаптеры WildCharge уже доступны для заказа на веб-сайте компании-производителя.

Беспроводные перспективы

Сейчас уже можно с уверенностью утверждать, что технологии для передачи электроэнергии на небольшие расстояния доросли до уровня, позволяющего использовать их в серийно выпускаемых продуктах. Наиболее очевидные преимущества перехода к использованию беспроводных зарядных устройств — устранение спутанных в клубок проводов и адаптеров, оккупирующих все свободные розетки. Подзаряжать все (или почти все) имеющиеся в доме гаджеты можно будет от одного универсального устройства.

Кроме того, беспроводные зарядные устройства гораздо удобнее и проще в использовании — особенно с учетом возможности встраивания зарядных планшетов в столешницы или полки. Благодаря этому даже самые забывчивые пользователи будут значительно реже попадать в ситуацию, когда аккумулятор мобильного телефона оказывается полностью разряженным в самый неподходящий момент.

Помимо удобства беспроводные зарядные устройства обеспечат и более высокий уровень безопасности пользователей по сравнению с ныне применяемыми проводными адаптерами. Благодаря отсутствию гальванической связи практически полностью исключен риск повреждения зарядного устройства из-за неисправности заряжаемого электронного прибора или неправильного подсоединения кабеля. Кроме того, индуктивные планшеты можно сделать влагозащищенными, что открывает широкие перспективы по их использованию в транспортных средствах и даже в полевых условиях. Высокая влажность и грязь не станут помехой для нормальной подзарядки.

Беспроводные зарядные устройства можно устанавливать не только дома или на работе, но и в общественных местах. Например, встроенный в столик кафе индуктивный планшет позволит подзарядить аккумулятор мобильного телефона или КПК, пока его владелец обедает или отдыхает за чашечкой кофе.

Конечно, у беспроводных зарядных устройств есть и определенные недостатки. Во-первых, это более высокая (по сравнению с проводными решениями) цена как зарядных устройств, так и приемных модулей. Во-вторых, нельзя не упомянуть о потерях электроэнергии в процессе передачи от планшета к приемнику. Даже у лучших конструкций, использующих электромагнитную индукцию для беспроводной передачи электроэнергии, потери составляют 25-30%.

Разумеется, сопоставляя показатели эффективности использования электроэнергии проводных и беспроводных зарядных устройств, необходимо учитывать одно немаловажное обстоятельство. Дело в том, что в реальных условиях эксплуатации адаптеры зарядных устройств нередко остаются постоянно включенными в розетку, а следовательно, потребляют ток даже тогда, когда подзарядка не производится. Согласно подсчетам экспертов одного из американских аналитических агентств, от 50 до 75% потребляемой проводными зарядными устройствами электроэнергии расходуется в режиме холостого хода, то есть на бесполезный нагрев собственного корпуса. Так что если разобраться, то в этом смысле беспроводные зарядные устройства отнюдь не выглядят аутсайдерами. К тому же универсальный зарядный планшет, применяемый для подзарядки всего «мобильного зверинца», питается от одного адаптера. Таким образом, даже если не отключать планшет от розетки каждый раз по окончании подзарядки, потери в режиме холостого хода будут заметно меньше, чем при использовании нескольких одновременно работающих адаптеров.

Впрочем, технические проблемы — это далеко не главное препятствие на пути внедрения беспроводных зарядных устройств в серийно выпускаемые продукты. Чтобы беспроводные зарядные планшеты стали действительно универсальным решением, производителям электронной техники необходимо договориться о принятии единого индустриального стандарта беспроводных зарядных устройств и встраиваемых адаптеров для портативной техники. В противном случае велика вероятность появления нескольких родственных, но не совместимых между собой решений — и тогда о реальной универсальности придется забыть. Хочется надеяться, что на этот раз производителям наконец-то удастся не наступить очередной раз на эти грабли.

Отрадно, что сейчас уже появились первые признаки движения в верном направлении. 17 декабря 2008 года была основана организация Wireless Power Consortium, члены которой будут заниматься разработкой и принятием стандартов для беспроводных зарядных устройств. Изначально в состав консорциума вошли представители компаний ConvenientPower, Fulton Innovation, Logitech, National Semiconductor, Royal Philips Electronics, Sanyo Electric, Shenzhen Sang Fei Consumer Communications и Texas Instruments. Позже к ним присоединилась и компания Olympus.

В день основания Wireless Power Consortium в Гонконге состоялась первая конференция его участников, посвященная обсуждению путей развития и внедрения единого стандарта беспроводных зарядных устройств. В качестве первоочередной задачи новоиспеченного консорциума названа разработка стандарта беспроводных зарядных устройств для электронных приборов с низким энергопотреблением (до 5 Вт) — таких как мобильные телефоны, портативные медиаплееры, Bluetooth-гарнитуры, периферийные устройства и т.д.

В январе текущего года члены Wireless Power Consortium выбрали технологию электромагнитной индукции в ближнем поле (на расстоянии до 1 см) в качестве стандарта для реализации решений для зарядных устройств, рассчитанных на работу с приборами, имеющими низкий уровень энергопотребления. Подготовка стандарта идет полным ходом, и это позволяет с оптимизмом смотреть в беспроводное будущее зарядных устройств.

 

В начало В начало

КомпьютерПресс 6'2009

Наш канал на Youtube

1999 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2001 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2002 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2003 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2004 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2005 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2006 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2007 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2008 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2009 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2010 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2011 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2012 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2013 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Популярные статьи
КомпьютерПресс использует