Introdução
Um dia, onde quer que vá, pode carregar o seu telemóvel em qualquer altura e em qualquer lugar, bastando colocá-lo sobre o telemóvel. Comer, cantar karaoke, lavar os pés, beber café, comer uma panela quente, conversar, apanhar um comboio, andar de avião... Não importa onde esteja, pode carregar o seu telemóvel apenas colocando-o sobre o telemóvel. No passado, pensávamos que era uma coisa mágica. Mas agora, a magia está a ser concretizada pouco a pouco e está a tornar-se uma rotina diária. Hoje, vamos explorar o passado e o presente desta tecnologia mágica.
O que é o carregamento sem fios?
Um carregador sem fios é um carregador que não utiliza um cabo de alimentação de carregamento tradicional para ligar ao dispositivo terminal que necessita de ser carregado. Utiliza a mais recente tecnologia de carregamento sem fios para transmitir energia eléctrica utilizando o campo magnético alternado gerado entre bobinas. A tecnologia de acoplamento indutivo tornar-se-á uma ponte de ligação entre as estações de base de carregamento e os dispositivos.
A tecnologia de carregamento sem fios recebeu 20 patentes em 2007. Vários dispositivos podem utilizar uma estação de base de carregamento. Um dia, no futuro, o carregamento com fios de telemóveis, leitores de MP3, ferramentas eléctricas e outros adaptadores de corrente deixará de existir.
Como surgiu ou se desenvolveu a tecnologia de carregamento sem fios?
Já na década de 1830, Michael Faraday descobriu que as alterações no campo magnético circundante induziam uma corrente eléctrica num fio.
Na década de 1890, o cientista sérvio Nikola Tesla solicitou a primeira patente.
Infelizmente, a investigação neste domínio foi adiada durante um século. O maior obstáculo era o facto de a eficiência da transmissão ser demasiado baixa e perigosa. A radiação electromagnética só é adequada para transmitir informação, não energia. Como a radiação não tem direccionalidade, a energia será desperdiçada em espaço inútil. Algumas pessoas imaginaram a utilização de radiação electromagnética direcional, como os lasers, mas não é muito prático e é extremamente perigoso.
O Professor Xu Shuyuan, do Departamento de Engenharia Eletrónica da Universidade da Cidade de Hong Kong, desenvolveu com êxito, há alguns anos, uma "plataforma de carregamento de baterias sem fios". Esta plataforma permite colocar vários produtos electrónicos numa plataforma de carregamento sem fios externos. Carrega automaticamente através de campos electromagnéticos de baixa frequência, e o tempo de carregamento é o mesmo que o dos carregadores tradicionais. No entanto, esta tecnologia continua a exigir o contacto entre o produto e o carregador, e utiliza principalmente o princípio do acoplamento eletromagnético de campo próximo.
Os investigadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts fizeram novos progressos na transmissão de energia sem fios. Utilizaram uma fonte de energia a dois metros de distância para acender uma lâmpada de 60 watts "através do solo".
Na conceção de Soliacic, a transmissão de energia sem fios não radiativa tem um limite de distância e quanto mais pequeno for o recetor, mais curta é a distância. Calculou que um objeto do tamanho de um computador portátil pode receber a transmissão de energia sem fios a poucos metros, "de modo que a instalação de um transmissor em cada divisão pode alimentar computadores portáteis em toda a casa".
Soljacic espera aumentar a eficiência para 70% a 80%, utilizando materiais diferentes e melhorando a tecnologia. O equipamento melhorado será capaz de carregar computadores portáteis, telemóveis e outros dispositivos sem fios dentro de 3 a 5 anos.
Como funciona o carregamento sem fios?
Quando falamos de tecnologia de carregamento sem fios, temos de começar por falar da bobina de Tesla. Penso que as pessoas que estudaram física no liceu não desconhecem a bobina de Tesla, inventada por Nikola Tesla em 1891. Este é o protótipo de todas as tecnologias de carregamento sem fios actuais.
Em termos coloquiais, o princípio é muito simples, que é o "princípio da tecnologia de ressonância magnética" que aprendemos nas aulas de física do liceu. Dito de forma mais simples, a eletricidade gera magnetismo e o magnetismo gera eletricidade! O campo magnético é gerado pela bobina e depois passa através da bobina recetora para converter o campo magnético em eletricidade.
As bobinas de Tesla são compostas principalmente por duas bobinas, uma das quais está ligada a uma fonte de energia cuja direção da corrente muda periodicamente ao longo do tempo. Sob a ação desta corrente, a primeira bobina gerará um campo magnético em constante mudança no espaço, e a segunda bobina será induzida neste campo magnético para gerar corrente, acendendo assim a lâmpada na segunda bobina. Substituindo esta lâmpada por uma bateria, o carregamento sem fios passa a ser efectuado. O princípio pode ser entendido, grosso modo, da seguinte forma: Quando as cordas vibram, as ondas de vibração são transmitidas aos objectos circundantes, fazendo com que estes também vibrem.
Mais especificamente, o sistema de carregamento sem fios utiliza principalmente o princípio da indução electromagnética para conseguir a transferência de energia através do acoplamento de energia através de bobinas. Como se pode ver na figura, quando o sistema está a funcionar, a extremidade de entrada converte a rede eléctrica CA em energia CC através de um circuito retificador de ponte completa ou utiliza uma extremidade de alimentação CC de 24 V para alimentar diretamente o sistema.
A energia CC emitida pelo módulo de gestão de energia é convertida em energia CA de alta frequência por um inversor de oscilador de cristal ativo de 2M para alimentar o enrolamento primário. A energia é acoplada através de duas bobinas indutoras, e a corrente emitida pela bobina secundária é convertida em energia CC por um circuito de conversão de receção para carregar a bateria.
Um campo magnético variável produzirá um campo elétrico variável, e um campo elétrico variável produzirá um campo magnético variável. Os tamanhos destes dois campos estão relacionados com as suas taxas de variação. A taxa de variação da função seno é outra função seno, pelo que as ondas electromagnéticas se podem propagar. A geração de tensão induzida está relacionada com a alteração do fluxo magnético, pelo que a alteração do campo magnético no interior da bobina gera uma tensão induzida, completando assim o processo de carga.
Resumindo, o princípio do carregamento sem fios dos telemóveis consiste em separar o primário e o secundário dos transformadores normais para atingir o objetivo da ligação sem fios. Naturalmente, a frequência de funcionamento do carregamento sem fios é relativamente elevada e até o núcleo de ferro pode ser eliminado para transferir diretamente a energia entre as bobinas.
Caraterísticas do carregamento sem fios
1) Em teoria, a tecnologia de carregamento sem fios é segura e inofensiva para o corpo humano. O princípio de ressonância utilizado no carregamento sem fios é a ressonância do campo magnético, que só é transmitido entre bobinas que ressoam na mesma frequência, e outros dispositivos não podem receber a banda. Além disso, o próprio campo magnético utilizado na tecnologia de carregamento sem fios é inofensivo para o corpo humano. No entanto, a tecnologia de carregamento sem fios é, afinal, uma nova tecnologia de carregamento, e muitas pessoas estão preocupadas com o facto de a tecnologia de carregamento sem fios vir a ter problemas, como aconteceu quando apareceram os postes de antenas Wi-Fi e de telemóveis, mas, na verdade, a tecnologia em si é inofensiva.
2) A tecnologia de carregamento sem fios utiliza a ressonância magnética para transmitir energia eléctrica nos campos eléctricos e magnéticos entre o carregador e o dispositivo, e a bobina e o condensador formam uma ressonância entre o carregador e o dispositivo.
3) Este sistema pode ser amplamente utilizado na vida e na produção, como as zonas de carregamento de veículos eléctricos e a transmissão de energia para chips de computador. Nessa altura, o tempo de carregamento necessário para o sistema de carregamento desenvolvido com esta tecnologia será apenas cento e cinquenta vezes superior ao atual.
4) A taxa de conversão sempre foi uma preocupação para muitas pessoas. A investigação do MIT mostra que a perda da tecnologia de carregamento sem fios é inferior à da tecnologia de carregamento com fios. A taxa de conversão do carregamento sem fios é vários pontos percentuais mais elevada do que a do carregamento com fios. A elevada conversão é também um fator-chave na aplicação global dos carregadores sem fios. No entanto, a tecnologia de carregamento sem fios está também limitada pela distância. O desenvolvimento futuro terá inevitavelmente de resolver o problema do posicionamento exato das bandas e das gamas de campos magnéticos para a transmissão a longa distância.
5) O chip central é uma das dificuldades na aplicação da tecnologia de carregamento sem fios nos produtos. O controlo preciso do alcance da radiação, da frequência do campo magnético e de outros controlos é assegurado pelo chip.
Diferentes tipos de carregamento sem fios
Existem muitos tipos de carregadores sem fios no mercado. Então, que tipos de carregadores sem fios existem? Vamos dar uma olhadela!
▼ Carregamento sem fios de tipo básico
O design da base de disco pequeno é atualmente o design mais comum para o carregamento sem fios. Quer se trate da Samsung, da Huawei, da Xiaomi ou de marcas de terceiros, estas utilizam basicamente o carregamento sem fios com este aspeto.
Carregamento sem fios com suporte vertical
O carregador sem fios com suporte vertical tem um design de carregamento semelhante ao da base de ligação sem fios, mas é mais fácil de utilizar. Este carregador sem fios pode ser colocado em qualquer lugar e carregado sem estar preso por cabos de dados. Também pode servir de suporte para o telemóvel, permitindo aos utilizadores conversar no WeChat, ler notícias, etc., enquanto carregam.
Estojo de carregamento sem fios separado
O estojo de carregamento sem fios amovível está equipado com tecnologia de carregamento sem fios. Esta caixa com carregador sem fios é diferente da tradicional caixa com carregador de corrente com ficha. Adopta o carregamento por indução magnética e o telemóvel pode ser carregado por adsorção.
Pode evitar completamente ligar e desligar e livrar-se de cabos de dados, e pode fazer chamadas, tirar fotografias, etc. enquanto carrega. Pode dizer-se que o clip traseiro de carregamento sem fios pode tornar o carregamento mais flexível e tornar o carregamento sem fios no exterior mais conveniente.
Banco de potência de carregamento sem fios
O banco de potência de carregamento sem fios é um carregamento sem fios que combina o carregamento sem fios com a tecnologia de banco de potência. Em termos simples, trata-se de uma power bank de carregamento sem fios que pode ser carregada sem fios e com um cabo de dados.
A porta USB especial de carregamento sem fios suporta os protocolos de carregamento rápido QC3.0 e Huawei FCP, que podem carregar rapidamente os telemóveis. Além disso, o design de carregamento sem fios mais duas interfaces de linha de dados podem suportar até três telemóveis para carregar ao mesmo tempo.
Carregamento sem fios no automóvel
O carregamento sem fios no automóvel é um modo de carregamento com um suporte montado no automóvel e um design de carregamento sem fios. É principalmente conveniente para a navegação e o carregamento do telemóvel no automóvel, sendo também muito prático.
O carregamento sem fios no automóvel é idêntico ao carregamento sem fios normal. O telemóvel não precisa de estar ligado à corrente. Pode ser retirado e colocado com uma mão e carregado automaticamente. Atualmente, a maior parte deles apenas suporta os telemóveis da série iPhone 8 e iPhone X.
Dicas para escolher o carregador sem fios certo
- Clarificar a versão do protocolo de carregamento
Existem atualmente duas grandes normas internacionais da indústria para o carregamento sem fios. Uma é a norma QI do Wireless Power Consortium (WPC) e a outra é a AirFuel Alliance. Estas duas normas têm regulamentos unificados para o desempenho, parâmetros técnicos, compatibilidade, segurança, etc. dos produtos de carregamento sem fios, e têm normas de certificação rigorosas.
A norma de carregamento sem fios Qi é uma norma muito madura que foi implementada já em 2008. Muitos telemóveis Android atualmente no mercado utilizam esta norma.
O método de carregamento não requer quaisquer fios e o dispositivo de telemóvel pode ser carregado diretamente, colocando-o sobre a base de carregamento.
- Tente escolher uma potência de 20 W ou superior
À medida que a tecnologia se torna mais madura, cada vez mais pessoas procuram a velocidade de carregamento. Para bem do futuro, recomendamos que tente escolher um carregador sem fios com uma potência superior a 20 W quando comprar um dispositivo de carregamento sem fios.
Toda a gente sabe que a potência máxima suportada pelo carregamento sem fios no iPhone 16 é de apenas 15W. No futuro, com a atualização do sistema de software, o suporte do iPhone16 para carregamento sem fios aumentará gradualmente e é apenas uma questão de tempo até que possa desbloquear uma potência superior.
Por isso, compre um carregador sem fios de alta potência que possa utilizar a toda a hora.
- A temperatura do carregador sem fios deve ser controlável
Durante o carregamento sem fios, há uma certa perda de energia. Esta parte da energia é convertida em calor, o que manterá o telefone e o carregador sem fios quentes. Um carregador sem fio de alta qualidade pode controlar a temperatura abaixo de 40 ℃, que é quente ao toque e pertence à faixa normal. Ele também tem uma função de controle de temperatura, que corta automaticamente a energia quando a temperatura é muito alta.
- Escolha produtos de grandes fabricantes e marcas profissionais
O princípio dos carregadores sem fios parece simples, mas o desempenho é muito particular. Não há apenas diferenças na eficiência de carregamento, velocidade de carregamento e temperatura de carregamento, mas também na sensibilidade de deteção, estabilidade, segurança, durabilidade, proteção contra sobretensão, deteção de objectos estranhos, etc. Os produtos com um preço tão baixo como 30 yuan também podem ter funções básicas de carregamento sem fios, mas o desempenho e a qualidade são muito piores, a experiência de carregamento é muito reduzida, a vida útil é relativamente curta, os danos no telemóvel são relativamente grandes e existem mesmo certos riscos de segurança.
- O que é um preço adequado?
Os ricos querem comprar carregadores sem fios Mophie e Belkin que já estão à venda no sítio Web oficial da Apple. Não há nada de errado nisso, os ricos podem fazer o que quiserem.
Em termos de velocidade de carregamento, aparência, design e outros aspectos, na verdade não é muito diferente dos carregadores sem fios Qi de marcas de terceiros que custam cerca de 30$. Assim, o preço de um carregador sem fios normal é de cerca de 30$. É claro que, se você tiver requisitos mais elevados de tamanho, aparência e inovação, o preço será mais alto.
O futuro do carregamento sem fios
O desenvolvimento de qualquer tecnologia baseia-se nos princípios da segurança, da comodidade e da eficiência. No futuro, a melhoria e o desenvolvimento da tecnologia de carregamento sem fios far-se-ão naturalmente em torno destes aspectos. Com base na minha esperança pessoal (ou ideal), o futuro do carregamento sem fios depois de a tecnologia amadurecer deverá ser o seguinte:
1) Segurança
Não existem factores como a radiação, fugas, etc., com que as pessoas se possam preocupar.
2) Conveniência
Tal como referido no início do artigo, quer seja no carro, no escritório, no café, no restaurante, na estação, etc., existem estações de carregamento em todo o lado. Enquanto o seu aparelho estiver sem energia, enquanto precisar de carregar, existem postos de carregamento em qualquer altura e em qualquer lugar, e não tem de suportar a ansiedade causada pelo facto de o telemóvel ficar sem energia.
3) Eficiência
Uma vez que é eficiente, pode naturalmente carregar muitos dispositivos ao mesmo tempo, incluindo vários telemóveis, vários carros, etc. Caso contrário, se tiver de esperar numa fila para carregar um a um, perderá a sua maior conveniência, certo?
Um dos cenários mais ideais é instalar um carregador sem fios em casa, para que qualquer aparelho elétrico, seja um computador, um telemóvel, uma televisão ou um carro elétrico, possa ser mantido sempre carregado. Não é uma vida maravilhosa, certo?
4) Rápido
A rapidez é, de facto, um tipo de eficiência. Vamos falar sobre eles separadamente.
A função mais importante que o carregamento sem fios ainda não atingiu é a velocidade. São necessárias duas horas para carregar completamente uma bateria com um carregador com fios, mas quatro horas para carregar completamente uma bateria com um carregador sem fios. Esta velocidade de carregamento é, sem dúvida, a sua maior falha fatal, que impede a sua rápida promoção.
Quando a tecnologia de carregamento sem fios amadurecer no futuro, um telemóvel que demora 2 horas a carregar completamente com um carregador com fios demorará apenas uma hora, ou mesmo meia hora, a carregar completamente em dez minutos. Será muito mais cómodo. Nessa altura, será natural e indubitável que todos os dispositivos com fios sejam substituídos por dispositivos sem fios.
O carregamento sem fios é uma tecnologia relativamente nova que ainda se encontra em fase de desenvolvimento. A sua tecnologia está a tornar-se mais madura de dia para dia. Penso que, com o rápido desenvolvimento da ciência e da tecnologia, não tardará o dia em que o carregamento sem fios substitua o carregamento com fios e este desapareça do mundo.
