تاریخ انتشار : ۱۳۹۴/۱۰/۰۲ ساعت ۱۵:۱۵
کد مطلب : ۹۷۱۶۲
آشنایی با سیستم شارژ بی‌سیم
باسیم یا بی‌سیم ؛ مساله این است
گروه فناوری:در دنیای پر از سیم و کابل امروزی، حذف شدن هر کابل برای کاربران خوشایند خواهد بود. یکی از این کابل‌ها که کم هم دردسر ندارد، کابل USB تلفن‌های همراه و تبلت‌هاست. چه برای شارژ و چه برای انتقال داده، کمتر کاربری ممکن است هیچ وقت با این کابل مشکلی پیدا نکرده باشد.
از میان این دو کاربرد، حذف سیم برای انتقال داده و استفاده از ارتباطاتی مثل وای فای کار چندان سختی نیست، اما شارژ چطور؟
شارژ بی‌سیم شاید در نگاه اول امری عجیب و خاص جلوه کند، اما امروزه به یک فناوری مرسوم تبدیل شده که ردپای آن در گوشی‌های زیادی به چشم می‌خورد.
شارژ بدون سیم
نگذارید عنوانش شما را گول بزند؛ شارژ بی‌سیم هم خبر خوبی است و هم بد. خبر بد این است که کابل یا سیمی حذف نمی‌شود، شما کماکان به یک کابل نیاز خواهید داشت.خبر خوب آن است که این کابل به گوشی شما متصل نمی‌شود؛ بلکه برای تامین برق پایه‌ای استفاده می‌شود که شما گوشی را روی آن می‌گذارید تا شارژ شود.
همین نیاز به یک کابل و پایه باعث شده مدیران شرکتی مثل اپل با وجود قرار دادن آن در ساعت اپل، چندان علاقه‌ای به پیاده‌سازی آن در گوشی‌های آیفون نداشته باشند. سیستم شارژ بی‌سیم دو بخش اصلی دارد: یک پایه که به برق متصل می‌شود و یک دستگاه (گوشی، تبلت و ...) که قابلیت شارژ شدن با قرار گرفتن روی آن پایه را داشته باشد.
پایه شارژ بی‌سیم می‌تواند به هر شکل و اندازه‌ای باشد یا داخل هر چیزی جاسازی شود، حتی در پایه یک چراغ رومیزی. پایه‌های شارژ بی‌سیم موبایل‌ها معمولا یا به صورت کوچک در اندازه یک توپ تنیس طراحی می‌شوند (مثل پایه گوشی نکسوس 5) یا به صورت یک صفحه تخت که امکان قرار گرفتن چند گوشی روی آن وجود داشته باشد.
البته عنوان شارژ بی‌سیم می‌تواند کمی گمراه‌کننده باشد. اگر شما از تلفن بی‌سیم یا حتی مسواک برقی استفاده کرده باشید، برای شارژ آنها به‌صورت بی‌سیم از یک پایه استفاده می‌کنید. با این‌که در این دستگاه‌ها، سیمی برای شارژ به آنها متصل نمی‌شود، اما چون در داخل پایه اتصال صورت می‌گیرد، نمی‌توان آن را شارژ بی‌سیم دانست. برای واضح‌تر شدن این تفاوت، اصطلاح دقیق‌تری برای شارژ بی‌سیم گوشی‌ها (شارژ بدون اتصال) وجود دارد؛ شارژ القایی.
چگونه کار می‌کند؟
برای فهمیدن نحوه کارکرد شارژ بی‌سیم یا شارژ القایی باید ریشه این فناوری را در قرن 19 و در کارهای یکی از مشهورترین دانشمندان الکترومغناطیس یعنی «تسلا» جست‌وجو کنیم. تسلا سال 1899 اولین آزمایش موفق روی انتقال برق به‌صورت بی‌سیم را انجام داد. او در آن زمان تصور می‌کرد زمانی برسد که برق به همین صورت در سطح دنیا منتقل شود.
آرزوی وی در انتقال برق به‌صورت بی‌سیم بعد از حدود صد سال محقق شد؛ اما نه در حد و اندازه‌هایی که فکر می‌کرد. شارژرهای بی‌سیم امروزی از همان مفهومی بهره می‌گیرد که تسلا روی آن تحقیق می‌کرد؛ القا. توضیح القای الکترومغناطیس ساده است، در وهله اول شما یک سیم پیچ القایی دارید که در داخل پایه‌ای قرار دارد که به آن برق متصل می‌کنید.
با عبور جریان از این سیم‌پیچ، میدان الکترومغناطیس در اطراف آن تشکیل می‌شود و هنگامی که سیم‌پیچ دیگری در این میدان قرار می‌گیرد، این میدان در آن القا و باعث ایجاد جریان الکتریکی در آن می‌شود. بنابراین شما موفق شده‌اید جریان الکتریکی را بدون سیم منتقل کنید. حال اگر این سیم‌پیچ را در داخل یک وسیله قرار بدهیم (مثلا یک گوشی) و آن را به مدار باتری متصل کنیم.
با قرار دادن آن وسیله روی پایه مورد نظر می‌توانیم باتری آن را شارژ کنیم. کاری که شارژرهای بی‌سیم انجام می‌دهند. شاید بپرسید آیا این سیستم شارژ خطری برای انسان ندارد؟ جواب به طور قطع منفی است. میدانی که در این سیستم ایجاد می‌شود، بسیار ضعیف است و تاثیری بر بدن انسان ندارد. حتی اگر بخواهیم دقیق‌تر بررسی کنیم، خطر وصل کردن سیم برای شارژ بیشتر است؛ زیرا امکانی هر چند بسیار کم وجود دارد که شما را برق بگیرد.
در مقابل، سخت‌افزار شارژ القایی را می‌توان در یک محفظه قطور پلاستیکی قرار داد بدون این‌که خللی در کارکرد آن پیش بیاید.
دعوای استانداردها
شارژ بی‌سیم روز به روز در حال گسترش و پیشرفت است. سازنده‌های زیادی این فناوری را در گوشی‌های تولیدی قرار می‌دهند و حتی در برخی فروشگاه‌ها مثل Starbucks، میزهایی با این قابلیت وجود دارد که شما با قرار دادن گوشی روی آن می‌توانید شارژش کنید. اما هنوز یک مانع بزرگ در این مسیر وجود دارد که شرکت‌های دخیل در این سیستم نمی‌توانند روی یک استاندارد واحد برای شارژ بی‌سیم به توافق برسند.
فلسفه طراحی استانداردها برای این است که شرکت‌ها و محصولات مختلف بتوانند با هم کار کنند، اما در مورد شارژ بی‌سیم، استانداردها داستان جالبی دارند. از اوایل ایجاد این فناوری تا همین چند ماه پیش، سه استاندارد متفاوت وجود کرد: سیستم Qi (با تلفظ چی)، سیستم Powermat که تحت اتحاد (Power Matter (PMA بود و سیستم A4WP
(Allience for Wireless Power).
اما حدود شش ماه قبل و پس از بحث و صحبت‌های فراوان، دو استاندارد آخر یعنی PMA و A4MP اعلام کردند که با هم ادغام خواهند شد. با این ادغام که شرکت‌های بزرگی مثل سامسونگ و کولکام را به‌عنوان پشتیبان دارد، دو بازیکن در این زمین باقی می‌مانند.
شاید با این ادغام امید به ایجاد یک استاندارد واحد بیشتر شود، اما وقتی متوجه می‌شوید که شرکت‌های ال‌جی، HTC، موتورولا و سونی در تیم حریف یعنی استاندارد Qi قرار دارند، این امید کمی رنگ می‌بازد. همین تفاوت باعث شده است شرکتی مثل سامسونگ در گوشی S6 خود، پشتیبانی از هر دو استاندارد را قرار دهد تا در هر حال برنده باشد.
فقط موبایل؟
با در نظر گرفتن مزایای شارژ و انتقال انرژی به‌صورت بی‌سیم، طبیعی است که کاربردهای این سیستم به تلفن‌های همراه و حتی دنیای دیجیتال محدود نشود. یکی از زمینه‌های مهم دیگری که ظرفیت زیادی در استفاده از شارژ بی‌سیم دارد، خودروها و به‌طور کلی سیستم حمل و نقل است.
در حال حاضر نمونه‌هایی از شارژرهای بی‌سیم برای ماشین‌های الکتریکی طراحی شده است که تنها با قرار دادن ماشین روی نقطه‌ای خاص می‌توان آن را شارژ کرد. علاوه بر این، برای ساخت بزرگراه‌هایی با قابلیت شارژ ماشین‌های در حال حرکت، تحقیقاتی شده است که در صورت تحقق، انقلابی در حمل و نقل جاده‌ای اتفاق خواهد افتاد. البته این ایده محدود به جاده‌ها نیست و ریل‌های قطارهای برقی نیز گزینه آیده‌آلی برای پیاده‌سازی این فناوری خواهد بود.
فناوری به این خوبی، پس چرا نه؟
با خواندن نحوه عملکرد این سیستم، حتما با خودتان فکر می‌کنید چرا فناوری انتقال انرژی به‌صورت بی‌سیم با وجود سادگی و امنیت آن، همه دنیا را نگرفته است.پرسش بسیار خوبی است و البته دلایل مهمی هم در جواب آن می‌توان ارائه کرد. اولین و بزرگ‌ترین مشکل این سیستم، فاصله است. چه فایده‌ای دارد که شما برای شارژ گوشی‌تان حتما باید آن را روی پایه‌ای بگذارید؟
آیا بهتر نبود که مثلا بلافاصله هنگام ورود به خانه، تلفن‌تان شارژ می‌شد؟ این، احتمالا رویایی بوده که تسلا در ذهنش می‌پروانده است. اما جدیدترین فناوری‌های شارژ بی‌سیم، این فاصله را به حداکثر چند سانتی‌متر رسانده‌اند که هنوز جای کار دارد. اما ایراد دوم شارژ القایی، بازده آن است. بیشتر شارژرهای بی‌سیم بازدهی در حد 40 درصد دارند؛ در حالی‌که این عدد در مورد یک کابل USB ساده، دو برابر یعنی 80 درصد است.
بازده پایین یعنی درصد زیادی از برقی که شما برای این سیستم مصرف می‌کنید، به گرما تبدیل می‌شود. بنابراین عملا برای راحتی باید پول برق بیشتری پرداخت کنید. پول برق بیشتر تمام مشکل بازده پایین نیست. این بازده پایین سبب می‌شود شارژ باتری گوشی زمان بیشتری ببرد و این فناوری در مقابل سیستمی مثل شارژ سریع (Quick Charging) که می‌تواند باتری یک گوشی را در یک ساعت شارژ کند، بازنده باشد.
از دو مورد بالا هم که بگذریم، بحث هزینه همیشه و در مورد هر فناوری جدیدی مطرح است. تولید شارژرهای بی‌سیم گران در‌می‌آید و هزینه اضافه قرار دادن سیم‌پیچ در قاب یک تلفن همراه یا هر وسیله دیگر را نیز نباید فراموش کرد.
شارژ بی‌سیم شاید در نگاه اول امری عجیب و خاص جلوه کند، اما امروزه به یک فناوری مرسوم تبدیل شده که ردپای آن در گوشی‌های زیادی به چشم می‌خورد.
شارژ بدون سیم
نگذارید عنوانش شما را گول بزند؛ شارژ بی‌سیم هم خبر خوبی است و هم بد. خبر بد این است که کابل یا سیمی حذف نمی‌شود، شما کماکان به یک کابل نیاز خواهید داشت.خبر خوب آن است که این کابل به گوشی شما متصل نمی‌شود؛ بلکه برای تامین برق پایه‌ای استفاده می‌شود که شما گوشی را روی آن می‌گذارید تا شارژ شود.
همین نیاز به یک کابل و پایه باعث شده مدیران شرکتی مثل اپل با وجود قرار دادن آن در ساعت اپل، چندان علاقه‌ای به پیاده‌سازی آن در گوشی‌های آیفون نداشته باشند. سیستم شارژ بی‌سیم دو بخش اصلی دارد: یک پایه که به برق متصل می‌شود و یک دستگاه (گوشی، تبلت و ...) که قابلیت شارژ شدن با قرار گرفتن روی آن پایه را داشته باشد.
پایه شارژ بی‌سیم می‌تواند به هر شکل و اندازه‌ای باشد یا داخل هر چیزی جاسازی شود، حتی در پایه یک چراغ رومیزی. پایه‌های شارژ بی‌سیم موبایل‌ها معمولا یا به صورت کوچک در اندازه یک توپ تنیس طراحی می‌شوند (مثل پایه گوشی نکسوس 5) یا به صورت یک صفحه تخت که امکان قرار گرفتن چند گوشی روی آن وجود داشته باشد.
البته عنوان شارژ بی‌سیم می‌تواند کمی گمراه‌کننده باشد. اگر شما از تلفن بی‌سیم یا حتی مسواک برقی استفاده کرده باشید، برای شارژ آنها به‌صورت بی‌سیم از یک پایه استفاده می‌کنید. با این‌که در این دستگاه‌ها، سیمی برای شارژ به آنها متصل نمی‌شود، اما چون در داخل پایه اتصال صورت می‌گیرد، نمی‌توان آن را شارژ بی‌سیم دانست. برای واضح‌تر شدن این تفاوت، اصطلاح دقیق‌تری برای شارژ بی‌سیم گوشی‌ها (شارژ بدون اتصال) وجود دارد؛ شارژ القایی.
چگونه کار می‌کند؟
برای فهمیدن نحوه کارکرد شارژ بی‌سیم یا شارژ القایی باید ریشه این فناوری را در قرن 19 و در کارهای یکی از مشهورترین دانشمندان الکترومغناطیس یعنی «تسلا» جست‌وجو کنیم. تسلا سال 1899 اولین آزمایش موفق روی انتقال برق به‌صورت بی‌سیم را انجام داد. او در آن زمان تصور می‌کرد زمانی برسد که برق به همین صورت در سطح دنیا منتقل شود.
آرزوی وی در انتقال برق به‌صورت بی‌سیم بعد از حدود صد سال محقق شد؛ اما نه در حد و اندازه‌هایی که فکر می‌کرد. شارژرهای بی‌سیم امروزی از همان مفهومی بهره می‌گیرد که تسلا روی آن تحقیق می‌کرد؛ القا. توضیح القای الکترومغناطیس ساده است، در وهله اول شما یک سیم پیچ القایی دارید که در داخل پایه‌ای قرار دارد که به آن برق متصل می‌کنید.
با عبور جریان از این سیم‌پیچ، میدان الکترومغناطیس در اطراف آن تشکیل می‌شود و هنگامی که سیم‌پیچ دیگری در این میدان قرار می‌گیرد، این میدان در آن القا و باعث ایجاد جریان الکتریکی در آن می‌شود. بنابراین شما موفق شده‌اید جریان الکتریکی را بدون سیم منتقل کنید. حال اگر این سیم‌پیچ را در داخل یک وسیله قرار بدهیم (مثلا یک گوشی) و آن را به مدار باتری متصل کنیم.
با قرار دادن آن وسیله روی پایه مورد نظر می‌توانیم باتری آن را شارژ کنیم. کاری که شارژرهای بی‌سیم انجام می‌دهند. شاید بپرسید آیا این سیستم شارژ خطری برای انسان ندارد؟ جواب به طور قطع منفی است. میدانی که در این سیستم ایجاد می‌شود، بسیار ضعیف است و تاثیری بر بدن انسان ندارد. حتی اگر بخواهیم دقیق‌تر بررسی کنیم، خطر وصل کردن سیم برای شارژ بیشتر است؛ زیرا امکانی هر چند بسیار کم وجود دارد که شما را برق بگیرد.
در مقابل، سخت‌افزار شارژ القایی را می‌توان در یک محفظه قطور پلاستیکی قرار داد بدون این‌که خللی در کارکرد آن پیش بیاید.
دعوای استانداردها
شارژ بی‌سیم روز به روز در حال گسترش و پیشرفت است. سازنده‌های زیادی این فناوری را در گوشی‌های تولیدی قرار می‌دهند و حتی در برخی فروشگاه‌ها مثل Starbucks، میزهایی با این قابلیت وجود دارد که شما با قرار دادن گوشی روی آن می‌توانید شارژش کنید. اما هنوز یک مانع بزرگ در این مسیر وجود دارد که شرکت‌های دخیل در این سیستم نمی‌توانند روی یک استاندارد واحد برای شارژ بی‌سیم به توافق برسند.
فلسفه طراحی استانداردها برای این است که شرکت‌ها و محصولات مختلف بتوانند با هم کار کنند، اما در مورد شارژ بی‌سیم، استانداردها داستان جالبی دارند. از اوایل ایجاد این فناوری تا همین چند ماه پیش، سه استاندارد متفاوت وجود کرد: سیستم Qi (با تلفظ چی)، سیستم Powermat که تحت اتحاد (Power Matter (PMA بود و سیستم A4WP
(Allience for Wireless Power).
اما حدود شش ماه قبل و پس از بحث و صحبت‌های فراوان، دو استاندارد آخر یعنی PMA و A4MP اعلام کردند که با هم ادغام خواهند شد. با این ادغام که شرکت‌های بزرگی مثل سامسونگ و کولکام را به‌عنوان پشتیبان دارد، دو بازیکن در این زمین باقی می‌مانند.
شاید با این ادغام امید به ایجاد یک استاندارد واحد بیشتر شود، اما وقتی متوجه می‌شوید که شرکت‌های ال‌جی، HTC، موتورولا و سونی در تیم حریف یعنی استاندارد Qi قرار دارند، این امید کمی رنگ می‌بازد. همین تفاوت باعث شده است شرکتی مثل سامسونگ در گوشی S6 خود، پشتیبانی از هر دو استاندارد را قرار دهد تا در هر حال برنده باشد.
فقط موبایل؟
با در نظر گرفتن مزایای شارژ و انتقال انرژی به‌صورت بی‌سیم، طبیعی است که کاربردهای این سیستم به تلفن‌های همراه و حتی دنیای دیجیتال محدود نشود. یکی از زمینه‌های مهم دیگری که ظرفیت زیادی در استفاده از شارژ بی‌سیم دارد، خودروها و به‌طور کلی سیستم حمل و نقل است.
در حال حاضر نمونه‌هایی از شارژرهای بی‌سیم برای ماشین‌های الکتریکی طراحی شده است که تنها با قرار دادن ماشین روی نقطه‌ای خاص می‌توان آن را شارژ کرد. علاوه بر این، برای ساخت بزرگراه‌هایی با قابلیت شارژ ماشین‌های در حال حرکت، تحقیقاتی شده است که در صورت تحقق، انقلابی در حمل و نقل جاده‌ای اتفاق خواهد افتاد. البته این ایده محدود به جاده‌ها نیست و ریل‌های قطارهای برقی نیز گزینه آیده‌آلی برای پیاده‌سازی این فناوری خواهد بود.
فناوری به این خوبی، پس چرا نه؟
با خواندن نحوه عملکرد این سیستم، حتما با خودتان فکر می‌کنید چرا فناوری انتقال انرژی به‌صورت بی‌سیم با وجود سادگی و امنیت آن، همه دنیا را نگرفته است.پرسش بسیار خوبی است و البته دلایل مهمی هم در جواب آن می‌توان ارائه کرد. اولین و بزرگ‌ترین مشکل این سیستم، فاصله است. چه فایده‌ای دارد که شما برای شارژ گوشی‌تان حتما باید آن را روی پایه‌ای بگذارید؟
آیا بهتر نبود که مثلا بلافاصله هنگام ورود به خانه، تلفن‌تان شارژ می‌شد؟ این، احتمالا رویایی بوده که تسلا در ذهنش می‌پروانده است. اما جدیدترین فناوری‌های شارژ بی‌سیم، این فاصله را به حداکثر چند سانتی‌متر رسانده‌اند که هنوز جای کار دارد. اما ایراد دوم شارژ القایی، بازده آن است. بیشتر شارژرهای بی‌سیم بازدهی در حد 40 درصد دارند؛ در حالی‌که این عدد در مورد یک کابل USB ساده، دو برابر یعنی 80 درصد است.
بازده پایین یعنی درصد زیادی از برقی که شما برای این سیستم مصرف می‌کنید، به گرما تبدیل می‌شود. بنابراین عملا برای راحتی باید پول برق بیشتری پرداخت کنید. پول برق بیشتر تمام مشکل بازده پایین نیست. این بازده پایین سبب می‌شود شارژ باتری گوشی زمان بیشتری ببرد و این فناوری در مقابل سیستمی مثل شارژ سریع (Quick Charging) که می‌تواند باتری یک گوشی را در یک ساعت شارژ کند، بازنده باشد.
از دو مورد بالا هم که بگذریم، بحث هزینه همیشه و در مورد هر فناوری جدیدی مطرح است. تولید شارژرهای بی‌سیم گران در‌می‌آید و هزینه اضافه قرار دادن سیم‌پیچ در قاب یک تلفن همراه یا هر وسیله دیگر را نیز نباید فراموش کرد.
مرجع : جام جم کلیک
