Introducción
Un día, vayas donde vayas, podrás cargar tu teléfono en cualquier momento y lugar con sólo colocarlo sobre él. Comer, cantar karaoke, lavarse los pies, tomar café, comer olla caliente, chatear, coger un tren, volar... Estés donde estés, podrás cargar tu teléfono con sólo colocarlo sobre él. En el pasado, pensábamos que era algo mágico. Pero ahora, la magia se está haciendo realidad poco a poco y se está convirtiendo en una rutina diaria. Exploremos hoy el pasado y el presente de esta mágica tecnología.
¿Qué es la carga inalámbrica?
Un cargador inalámbrico es un cargador que no utiliza un cable de carga tradicional para conectarse al dispositivo terminal que necesita cargarse. Utiliza la última tecnología de carga inalámbrica para transmitir energía eléctrica mediante el campo magnético alterno generado entre bobinas. La tecnología de acoplamiento inductivo se convertirá en un puente que conectará las estaciones base de carga y los dispositivos.
La tecnología de carga inalámbrica recibió 20 patentes en 2007. Varios dispositivos pueden utilizar una estación base de carga. Un día en el futuro, la carga por cable de teléfonos móviles, reproductores MP3, herramientas eléctricas y otros adaptadores de corriente dejará de existir.
¿Cómo surgió o se desarrolló la tecnología de carga inalámbrica?
Ya en la década de 1830, Michael Faraday descubrió que los cambios en el campo magnético circundante inducían una corriente eléctrica en un alambre.
En la década de 1890, el científico serbio Nikola Tesla solicitó la primera patente.
Por desgracia, la investigación en este campo se retrasó un siglo. El mayor obstáculo era que la eficacia de transmisión era demasiado baja y peligrosa. La radiación electromagnética sólo sirve para transmitir información, no energía. Como la radiación no tiene direccionalidad, la energía se desperdiciaría en espacio inútil. Algunas personas han imaginado utilizar radiación electromagnética direccional, como el láser, pero no es muy práctico y es extremadamente peligroso.
El profesor Xu Shuyuan, del Departamento de Ingeniería Electrónica de la City University de Hong Kong, desarrolló con éxito hace unos años una "plataforma inalámbrica de carga de baterías". Puede colocar varios productos electrónicos en una plataforma de carga sin cables externos. Se carga automáticamente mediante campos electromagnéticos de baja frecuencia, y el tiempo de carga es el mismo que el de los cargadores tradicionales. Sin embargo, esta tecnología sigue requiriendo contacto entre el producto y el cargador, y utiliza principalmente el principio del acoplamiento electromagnético de campo cercano.
Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts han logrado nuevos avances en la transmisión inalámbrica de energía. Utilizaron una fuente de energía a dos metros de distancia para encender una bombilla de 60 vatios "a través del suelo".
Según el diseño de Soliacic, la transmisión inalámbrica no radiativa de energía tiene un límite de distancia, y cuanto más pequeño es el receptor, menor es la distancia. Calculó que un objeto del tamaño de un ordenador portátil puede recibir la transmisión inalámbrica de energía a pocos metros, "de modo que instalando un transmisor en cada habitación se puede alimentar ordenadores portátiles en toda la casa."
Soljacic espera aumentar la eficiencia de 70% a 80% utilizando distintos materiales y mejorando la tecnología. Creen que el equipo mejorado podrá cargar de forma inalámbrica ordenadores portátiles, teléfonos móviles y otros dispositivos en un plazo de 3 a 5 años.
¿Cómo funciona la carga inalámbrica?
Cuando hablamos de tecnología de carga inalámbrica, primero debemos hablar de la bobina de Tesla. Creo que las personas que hayan estudiado física en el instituto no desconocerán la bobina de Tesla, inventada por Nikola Tesla en 1891. Es el prototipo de todas las tecnologías de carga inalámbrica actuales.
En términos coloquiales, el principio es muy simple, que es el "principio de la tecnología de resonancia magnética" que aprendimos en clase de física de secundaria. En pocas palabras, la electricidad genera magnetismo y el magnetismo genera electricidad. El campo magnético lo genera la bobina y luego pasa por la bobina receptora para convertir el campo magnético en electricidad.
Las bobinas de Tesla se componen principalmente de dos bobinas, una de las cuales está conectada a una fuente de alimentación cuya dirección de corriente cambia periódicamente con el tiempo. Bajo la acción de esta corriente, la primera bobina generará un campo magnético que cambiará constantemente en el espacio, y la segunda bobina será inducida en este campo magnético para generar corriente, encendiendo así la bombilla de la segunda bobina. La sustitución de esta bombilla por una batería se convertirá en carga inalámbrica. El principio puede entenderse a grandes rasgos de la siguiente manera: Cuando las cuerdas vibran, las ondas de vibración se transmitirán a los objetos circundantes, haciendo que éstos vibren también.
Para ser más específicos, el sistema de carga inalámbrica utiliza principalmente el principio de inducción electromagnética para lograr la transferencia de energía mediante el acoplamiento de energía a través de bobinas. Como se muestra en la figura, cuando el sistema está en funcionamiento, el extremo de entrada convierte la red de CA en corriente continua a través de un circuito rectificador de puente completo, o utiliza un extremo de alimentación de 24 V CC para alimentar directamente el sistema.
La energía de CC emitida por el módulo de gestión de energía se convierte en energía de CA de alta frecuencia mediante un inversor oscilador de cristal activo de 2M para alimentar el devanado primario. La energía se acopla a través de dos bobinas inductoras, y la corriente emitida por la bobina secundaria se convierte en corriente continua mediante un circuito de conversión receptor para cargar la batería.
Un campo magnético cambiante producirá un campo eléctrico cambiante, y un campo eléctrico cambiante producirá un campo magnético cambiante. Los tamaños de estos dos campos están relacionados con sus tasas de cambio. La tasa de cambio de la función seno es otra función seno, por lo que las ondas electromagnéticas pueden propagarse. La generación de tensión inducida está relacionada con el cambio del flujo magnético, por lo que el campo magnético cambiante dentro de la bobina genera una tensión inducida, completando así el proceso de carga.
En resumen, el principio de la carga inalámbrica de teléfonos móviles consiste en separar el primario y el secundario de los transformadores ordinarios para conseguir el propósito de la carga inalámbrica. Por supuesto, la frecuencia de trabajo de la carga inalámbrica es relativamente alta, e incluso puede descartarse el núcleo de hierro para transferir directamente la energía entre bobinas.
Características de la carga inalámbrica
1) En teoría, la tecnología de carga inalámbrica es segura e inocua para el cuerpo humano. El principio de resonancia utilizado en la carga inalámbrica es la resonancia del campo magnético, que sólo se transmite entre bobinas que resuenan a la misma frecuencia, y otros dispositivos no pueden recibir la banda. Además, el propio campo magnético utilizado en la tecnología de carga inalámbrica es inocuo para el cuerpo humano. Sin embargo, la tecnología de carga inalámbrica es una nueva tecnología de carga después de todo, y a mucha gente le preocupa que la tecnología de carga inalámbrica tenga problemas como cuando aparecieron por primera vez los postes de antena Wi-Fi y de telefonía móvil, pero en realidad la tecnología en sí es inofensiva.
2) La tecnología de carga inalámbrica utiliza la resonancia magnética para transmitir energía eléctrica en los campos eléctrico y magnético entre el cargador y el dispositivo, y la bobina y el condensador forman resonancia entre el cargador y el dispositivo.
3) Este sistema puede utilizarse ampliamente en la vida y la producción, como las zonas de carga de vehículos eléctricos y la transmisión de energía para chips informáticos. Para entonces, el tiempo de carga necesario para el sistema de recarga desarrollado con esta tecnología será sólo ciento cincuenta veces superior al actual.
4) La tasa de conversión siempre ha preocupado a mucha gente. La investigación del MIT muestra que la pérdida de la tecnología de carga inalámbrica es menor que la de la tecnología de carga por cable. La tasa de conversión de la carga inalámbrica es varios puntos porcentuales superior a la de la carga por cable. La alta conversión es también un factor clave en la aplicación global de los cargadores inalámbricos. Sin embargo, la tecnología de carga inalámbrica también está limitada por la distancia. El desarrollo futuro tendrá que resolver inevitablemente el problema del posicionamiento preciso de las bandas y los rangos del campo magnético para la transmisión a larga distancia.
5) El chip central es una de las dificultades en la aplicación de la tecnología de carga inalámbrica en los productos. El control preciso del alcance de la radiación, la frecuencia del campo magnético y otros controles se consiguen gracias al chip.
Diferentes tipos de carga inalámbrica
Existen muchos tipos de cargadores inalámbricos en el mercado. ¿Qué tipos de cargadores inalámbricos existen? Veámoslos.
▼ Carga inalámbrica básica
El diseño de base de disco pequeño es actualmente el diseño dominante para la carga inalámbrica. Ya sea Samsung, Huawei, Xiaomi o marcas de terceros, básicamente utilizan la carga inalámbrica con esta apariencia.
▼ Soporte vertical de carga inalámbrica
El cargador inalámbrico de soporte vertical tiene un diseño de carga similar al del dock inalámbrico, pero es más fácil de usar. Este cargador inalámbrico se puede colocar en cualquier lugar y cargar sin estar atado por cables de datos. También puede servir como soporte para el móvil, lo que permite a los usuarios chatear en WeChat, leer noticias, etc. mientras se carga.
▼ Funda de carga inalámbrica independiente
El estuche de carga inalámbrica desmontable está equipado con tecnología de carga inalámbrica. Este cargador inalámbrico es diferente del cargador tradicional. Adopta la carga por inducción magnética, y el teléfono móvil se puede cargar por adsorción.
Puede evitar por completo enchufar y desenchufar y deshacerse de los cables de datos, y puede hacer llamadas, tomar fotos, etc. mientras se carga. Se puede decir que el clip trasero de carga inalámbrica puede hacer la carga más flexible y hacer la carga inalámbrica al aire libre más conveniente.
▼ Banco de energía de carga inalámbrica
El banco de alimentación de carga inalámbrica es una carga inalámbrica que combina la tecnología de carga inalámbrica y la de banco de alimentación. En pocas palabras, se trata de un power bank de carga inalámbrica que se puede cargar de forma inalámbrica y con un cable de datos.
El puerto USB especial de carga inalámbrica admite los protocolos de carga rápida QC3.0 y Huawei FCP, que pueden cargar rápidamente los teléfonos móviles. Además, el diseño de carga inalámbrica y las dos interfaces de línea de datos permiten cargar hasta tres teléfonos móviles al mismo tiempo.
▼ Carga inalámbrica en el coche
La carga inalámbrica en el coche es un modo de carga con un soporte montado en el coche y un diseño de carga inalámbrica. Es principalmente conveniente para la navegación del teléfono móvil y la carga en el coche, y también es muy práctico.
La carga inalámbrica en el coche es igual que la carga inalámbrica normal. No es necesario enchufar el teléfono. Se puede coger y poner con una mano y se carga automáticamente. Actualmente, la mayoría de ellos solo admiten teléfonos de la serie iPhone 8 y iPhone X.
Consejos para elegir el cargador inalámbrico adecuado
- Aclarar la versión del protocolo de tarificación
En la actualidad existen dos grandes normas industriales internacionales para la carga inalámbrica. Una es la norma QI del Wireless Power Consortium (WPC), y la otra, la AirFuel Alliance. Estas dos normas tienen reglamentos unificados para el rendimiento, los parámetros técnicos, la compatibilidad, la seguridad, etc. de los productos de carga inalámbrica, y cuentan con estrictas normas de certificación.
El estándar de carga inalámbrica Qi es un estándar muy maduro que se implantó ya en 2008. Muchos teléfonos Android del mercado actual utilizan este estándar.
El método de carga no requiere cables, y el dispositivo móvil puede cargarse directamente colocándolo sobre la almohadilla de carga.
- Intenta elegir una potencia de 20 W o superior
A medida que la tecnología se hace más madura, cada vez más gente persigue la velocidad de carga. Por el bien del futuro, le recomendamos que intente elegir un cargador inalámbrico con una potencia superior a 20 W cuando compre un dispositivo de carga inalámbrica.
Todo el mundo sabe que la potencia máxima soportada por la carga inalámbrica en el iPhone 16 es de sólo 15W. En el futuro, con la actualización del sistema de software, la compatibilidad del iPhone16 con la carga inalámbrica aumentará gradualmente, y solo es cuestión de tiempo que pueda desbloquear una potencia mayor.
Así que compra un cargador inalámbrico de alta potencia que puedas usar todo el tiempo.
- La temperatura del cargador inalámbrico debe ser controlable
Durante la carga inalámbrica se produce una cierta pérdida de energía. Esta parte de la energía se convierte en calor, lo que mantendrá el teléfono y el cargador inalámbrico calientes. Un cargador inalámbrico de alta calidad puede controlar la temperatura por debajo de 40℃, que es cálida al tacto y pertenece al rango normal. También tiene una función de control de temperatura, que corta automáticamente la alimentación cuando la temperatura es demasiado alta.
- Elija productos de grandes fabricantes y marcas profesionales
El principio de los cargadores inalámbricos parece sencillo, pero el rendimiento es muy particular. No sólo hay diferencias en la eficiencia de carga, la velocidad de carga y la temperatura de carga, sino también en la sensibilidad de detección, la estabilidad, la seguridad, la durabilidad, la protección contra sobretensiones, la detección de objetos extraños, etc. Los productos con un precio tan bajo como 30 yuanes también pueden tener funciones básicas de carga inalámbrica, pero el rendimiento y la calidad son mucho peores, la experiencia de carga es muy reducida, la vida útil es relativamente corta, el daño al teléfono móvil es relativamente grande, e incluso hay ciertos peligros para la seguridad.
- ¿Cuál es el precio adecuado?
Los ricos quieren comprar cargadores inalámbricos Mophie y Belkin que ya están a la venta en la web oficial de Apple. No hay nada malo en ello, los ricos pueden hacer lo que quieran.
En términos de velocidad de carga, apariencia, diseño y otros aspectos, en realidad no es muy diferente de los cargadores inalámbricos Qi de marcas de terceros que cuestan alrededor de 30$. Así que el precio de un cargador inalámbrico normal es de unos 30$. Por supuesto, si usted tiene requisitos más altos para el tamaño, la apariencia y la innovación, el precio será más alto.
El futuro de la carga inalámbrica
El desarrollo de cualquier tecnología se basa en los principios de seguridad, comodidad y eficiencia. En el futuro, la mejora y el desarrollo de la tecnología de carga inalámbrica se llevarán a cabo naturalmente en torno a estos aspectos. Según mi esperanza personal (o ideal), el futuro de la carga inalámbrica tras la maduración de la tecnología debería ser así:
1) Seguridad
No hay factores como la radiación, las fugas, etc. de los que preocuparse.
2) Conveniencia
Como se mencionaba al principio del artículo, ya sea en el coche, la oficina, la cafetería, el restaurante, la estación, etc., hay estaciones de carga en todas partes. Siempre que tu dispositivo se quede sin batería, siempre que necesites cargarlo, hay instalaciones de carga en cualquier momento y en cualquier lugar, y no tienes que soportar la ansiedad que provoca que el teléfono se quede sin batería.
3) Eficacia
Como es eficiente, naturalmente puede cargar muchos dispositivos al mismo tiempo, incluidos varios teléfonos móviles, varios coches, etc. De lo contrario, si hay que hacer cola para cargar uno por uno, perderá su mayor comodidad, ¿verdad?
Uno de los escenarios más ideales es instalar un cargador inalámbrico en casa, de modo que cualquier aparato eléctrico del hogar, ya sea un ordenador, un teléfono móvil, un televisor o un coche eléctrico, pueda mantenerse siempre totalmente alimentado. ¿No es una vida maravillosa?
4) Rápido
La rapidez es en realidad un tipo de eficiencia. Hablemos de ellas por separado.
La función más importante que la carga inalámbrica aún no ha conseguido es la velocidad. Se tarda dos horas en cargar completamente una batería con un cargador con cable, pero cuatro horas con un cargador inalámbrico. Esta velocidad de carga es sin duda su mayor defecto, que impide que se promocione rápidamente.
Cuando la tecnología de carga inalámbrica madure en el futuro, un móvil que tarda 2 horas en cargarse por completo con un cargador con cable sólo tardará una hora, o incluso media hora, para cargarse por completo en diez minutos. Cuánto más cómodo será. Para entonces, será natural e indudable que todos los dispositivos con cable sean sustituidos por inalámbricos.
La carga inalámbrica es una tecnología relativamente nueva que aún está en fase de desarrollo. Su tecnología va madurando día a día. Creo que, con el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología, pronto llegará el día en que la carga inalámbrica sustituya a la carga por cable y ésta desaparezca del mundo.
