Mluvit o tom, co je bezdrátové nabíjení, není nejoriginálnější nápad. Pokud o tom před rokem 2017 psalo mnoho technických webů, pak po vydání prvních smartphonů Apple s bezdrátovým nabíjením (iPhone 8 a iPhone X) se takové články objevily doslova všude.
Proto máme toto dilema. Na jednu stranu nikdo nepotřebuje další dotisk na téma bezdrátového nabíjení. Ale na druhou stranu jsme o tom nic nepsali.
No, nenapsali a není třeba! — řekl by člověk, který nečetl náš článek o tom, jak funguje baterie smartphonu a jak ji správně nabíjet. Ale když se ten článek (na tak otřepané téma) ukázal jako zajímavý, možná dobře dopadne i tento? No, pojďme se na to podívat!
Nejprve si povíme o obecném principu fungování bezdrátového nabíjení a poté přejdeme k nejzajímavějším a nejzajímavějším otázkám.
Jak funguje bezdrátové nabíjení na chytrých telefonech
Zhruba stejně jako běžná nabíječka, kterou používáte k nabíjení telefonu každý den! Nebo jste si mysleli, že uvnitř té malé krabičky s USB kabelem, který je potřeba zapojit do elektrické zásuvky, proud teče pouze dráty?
Jak víme, smartphone potřebuje k nabíjení 5 voltů, ale zásuvka produkuje 220 voltů. Aby naše zařízení při připojení do zásuvky nevyhořelo, je nutné snížit napětí. K tomu potřebujete stejný box s názvem pohonná jednotka. Uvnitř tohoto bloku je transformátor, jehož princip fungování je podobný bezdrátovému nabíjení.
Když zapojíte napájecí zdroj do zásuvky, drát z něj nejde přímo do smartphonu, ale je jednoduše navinut na cívku a není připojen k ničemu jinému:
Ale jak potom teče proud do telefonu, když drát ze zásuvky nikam nevede? Bezdrátově! A vedle této cívky je další, jejíž drát je připojen k smartphonu:
Tento chytrý trik nám umožňuje snížit nebo zvýšit napětí. A funguje to následovně.
Když drát teče střídavý proud, se kolem něj objeví střídavé magnetické pole. Čím aktuálnější, tím silnější je toto pole. Proč se tohle děje? Ano, takhle náš svět funguje – hozený kámen spadne dolů a pohyb elektronů v drátu je doprovázen vznikem magnetického pole.
Pod tímto slovem proměnná znamená to pouze, že proud neustále mění svůj směr. To znamená, že nejprve se všechny elektrony pohybují v jednom směru drátu a poté v opačném směru. Za jednu sekundu změní proud v zásuvce 50krát svůj směr. Tento proměnná aktuální a liší se od trvalý, ve kterém se elektrony pohybují vždy pouze jedním směrem.
Když proud změní směr, změní se i směr magnetického pole (sever a jih). Můžeme říci, že se zdá, že se náš konvenční magnet (magnetické pole) otočí 50krát za sekundu.
Takže před více než stoletím lidé zjistili, že nejen že proud vytváří magnetické pole kolem drátu, ale samotné magnetické pole generuje elektřinu v jiném kusu drátu, pokud je tento drát poblíž.
A cívka je potřebná pouze k posílení magnetického pole, protože magnetická pole každého závitu drátu se navzájem překrývají.
Ukazuje se, že když zapojíme napájecí zdroj, proud protéká první cívkou a vytváří magnetické pole, které zase způsobuje pohyb elektronů v druhé cívce a vytváří tam elektřinu.
Takto snadno se proud přenáší „vzduchem“ z jednoho kusu drátu na druhý!
Pokud vás zajímá, jak se 220 voltů změnilo na 5 voltů, je to zde ještě jednodušší. Ukazuje se, že rozdíl v napětí závisí na počtu závitů drátu. Pokud namotáme vodič ze zásuvky 220V podmíněně do cívky 220 závitů a druhý vodič, který se připojí k smartphonu, navineme do cívky s 5 závity, pak se 220V na jedné straně změní na 5V na druhé drát! To je důvod, proč obrázek ukazuje jiný počet otáček:
Pokud může proud snadno „protékat“ mezi dvěma nezapojenými vodiči, nic nám nebrání takový transformátor rozdělit napůl vytažením druhé cívky a umístěním do smartphonu.
Nyní, abyste mohli „poslat“ energii vzduchem, budete muset jednoduše umístit smartphone na nabíječku tak, aby jejich cívky byly v těsné blízkosti (modré šipky ukazují magnetické pole):
To je celé tajemství bezdrátového nabíjení!
A pokud je s tím vše jasné, můžeme přejít k zajímavým otázkám.
– Proč každý nazývá tyto nabíječky bezdrátovými, pokud jsou připojeny k zásuvce drátem!?
Přesně ze stejného důvodu, proč se Wi-Fi nazývá bezdrátový internet, a to navzdory skutečnosti, že samotný router je připojen k nabíjení pomocí drátu.
Mnohem pohodlnější by samozřejmě bylo, kdyby nabíjení fungovalo podobně jako u Wi-Fi routeru. To znamená, že v domě by bylo zařízení, které jednoduše „přenášelo“ energii do vesmíru. Potřebujete nabít svůj smartphone? Spusťte závěrku na telefonu a zapněte nabíjení, jako je Bluetooth nebo NFC.
V zásadě je přenos energie na velké vzdálenosti velmi reálný úkol a možná bude taková technologie brzy dostupná uživatelům chytrých telefonů, ale prozatím se musíme spokojit s elektromagnetickou indukcí.
– Proč všechny smartphony nepodporují bezdrátové nabíjení?
Aby se smartphone dal nabíjet bezdrátově, musí v něm být cívka, jejíž vodiče jsou připojeny k baterii. Pokud výrobce tuto cívku nezabudoval, nebude se takový smartphone moci bezdrátově nabíjet.
Zde je například, jak to vypadá na iPhone XR:
Navíc, pokud má smartphone kovový zadní kryt, nemůže tam být bezdrátové nabíjení, protože se v krytu pod vlivem magnetického pole objeví proud a začne se silně zahřívat. Tohle neskončí dobře.
– Je možné koupit jakoukoli bezdrátovou nabíječku pro smartphone nebo potřebujete konkrétní?
Ještě před několika lety bylo na trhu několik nekompatibilních standardů bezdrátového nabíjení. Nejoblíbenější z nich byla Qi (vyslovováno „Chi“ nebo „Qi“), ale existovaly i jiné, jako je PMA.
Ale protože mezi Qi a PMA nebyl žádný zásadní rozdíl a navíc Apple zvolil Qi jako standard pro iPhone, PMA bitvu prohrálo. Standard Qi dnes používají téměř všechna zařízení, takže pokud je váš smartphone více či méně moderní, poslouží jakákoliv nabíječka tohoto standardu.
– Mám odpojit bezdrátovou nabíječku, když nenabíjí můj smartphone?
To není potřeba. Bezdrátové nabíjení funguje v pohotovostním režimu, když není zátěž. Přirozeně se prakticky nespotřebovává elektřina a nabíjení se nezahřívá.
Taková nabíječka pravidelně vysílá testovací impulsy v očekávání odpovědi smartphonu, a dokud nezareaguje, zařízení se nezapne.
– Musím nabíjet svůj smartphone na přesně definovaném místě s milimetrovou přesností?
Není potřeba milimetrová přesnost. Cívky uvnitř smartphonu a nabíječky však musí být umístěny více či méně přesně vůči sobě.
Pokud si koupíte nejlevnější čínskou nabíječku, s největší pravděpodobností v ní bude pouze jedna cívka a budete muset pokaždé hlídat, kam a jak svůj smartphone položíte, aby umístění cívek odpovídalo. V opačném případě se smartphone buď nebude nabíjet vůbec, nebo bude účinnost (účinnost) nabíjení extrémně nízká a většina energie půjde nazmar.
U běžných (dobrých) nábojů je umístěno několik překrývajících se cívek najednou:
Když na takovou nabíječku dáte svůj smartphone, zapne se přesně ta cívka, která je nejblíže cívce telefonu. Při použití běžné nabíječky tedy nemusíte smartphone přesně polohovat. Prostě nabili telefon a šli si za svým.
Existují i další zajímavá řešení. Například, když se cívka uvnitř bezdrátové nabíječky může pohybovat – položíte svůj smartphone a on se pohybuje přímo pod cívkou telefonu.
– Má pouzdro vliv na bezdrátové nabíjení?
V tomto případě bude smartphone umístěn o něco dále od cívky, ale pokud jeho tloušťka nepřesáhne 2-3 mm, nemělo by to mít vliv na přijímaný výkon. Při nabíjení tedy není nutné pouzdro sundávat. Pokud je příliš tlustá nebo je smartphone umístěn příliš daleko od cívky (řekněme dále než 7 mm), nabíjení se jednoduše vypne.
Materiál pouzdra nehraje žádnou roli, pokud se nejedná o kov. Pokud jsou na pouzdru kovové vložky, musíte zajistit, aby nepřekrývaly cívku. Ale ani v tomto případě nemusí nabíjení fungovat. Podrobnosti najdete v další odpovědi.
— Co se stane, když na nabíječku položíte kovový předmět nebo je poblíž něco kovového?
Když je kov vystaven střídavému magnetickému poli, přirozeně se uvnitř indukuje elektřina a kovový předmět se začne zahřívat. To by mohlo mít za následek nejnepříjemnější následky, dokonce i požár. Takový scénář je ale nemožný ani teoreticky.
Faktem je, že standard Qi není jen cívka, kterou protéká proud a vzniká magnetické pole. Bezdrátové nabíjení je ve skutečnosti velmi chytré zařízení, které se nikdy nezapne, dokud „nesouhlasí“ se smartphonem.
V pohotovostním režimu není bezdrátové nabíjení schopno nabíjet smartphone ani zahřívat kovový předmět. Prakticky to nefunguje. Jakmile se jakýkoli kovový předmět, včetně cívky smartphonu, dostane do nabíjecího pole, začne zařízení vyslýchat.
Po odeslání požadavku nabíječka čeká na odpověď. Pokud zařízení potvrdí, že je plně kompatibilní se standardem Qi, pak nabíječka zkontroluje informace o poloze zařízení. A pokud všechny tyto kontroly „kovových předmětů“ projdou úspěšně, teprve potom se zapne nabíjení.
Jednoduchý kus hardwaru přirozeně „nemá dostatek inteligence“ k aktivaci nabíječky.
Co se ale stane, když položíme smartphone na nabíječku a poblíž je kovový předmět (mince, prsten, kancelářská sponka) nebo magnet? Ostatně smartphone to nabíječce nijak neřekne, prý poblíž leží něco podezřelého a je lepší přenos energie zatím odložit.
To je pravda, neřekne! To však není vyžadováno. Nabíjení nepřestává komunikovat se smartphonem, který mu sděluje spoustu informací (přijatý výkon, procento nabití atd.). A pokud si všimne, že určité množství energie obchází smartphone, nabíjení se okamžitě zastaví (nebo nezačne vůbec). Tato technologie se nazývá Foreign Object Detection.
Mimochodem, právě tato „komunikace“ mezi nabíječkou a telefonem zaručuje včasné vypnutí nabíjecího procesu, když je baterie plně nabitá.
— Co se stane, když telefon, který tuto technologii nepodporuje, položíte na bezdrátovou nabíječku?
I když se tato otázka může zdát čistě hypotetická, ve skutečnosti má praktické důsledky. Faktem je, že dnes jsou držáky do auta pro chytré telefony s vestavěným bezdrátovým nabíjením velmi běžné. Někoho proto může znepokojovat, co se stane, když se do takového držáku umístí běžný smartphone.
Jak už asi tušíte, nic špatného se nestane, protože standard Qi nutně vyžaduje souhlas se zařízením před zahájením nabíjení. O čem si můžete „povídat“ se smartphonem, který nerozumí „jazyku“ bezdrátového nabíjení? V souladu s tím nabíjení jednoduše nebude fungovat.
— Ovlivňuje bezdrátové nabíjení provoz Bluetooth, Wi-Fi nebo NFC?
Zdálo by se, co s tím má společného Wi-Fi nebo Bluetooth?
Ve skutečnosti bezdrátové nabíjení funguje na určité frekvenci, protože směr proudu se mění tisíckrát za sekundu. Při nabíjení se generují elektromagnetické vlny, které se mohou šířit mimo smartphone. Ale pracovní frekvence Qi nabíjení je od 100 do 300 kHz, zatímco Wi-Fi a Bluetooth pracují na 2.4 GHz a NFC na 13.5 MHz.
Bezdrátové nabíjení tak nemůže nijak ovlivnit fungování Bluetooth, Wi-Fi nebo NFC. Je však docela schopný způsobit rušení v rozsahu 100-300 kHz.
— Je bezdrátové nabíjení zdraví škodlivé?
Pokud na bezdrátovou nabíječku položíte ruku, nic se nestane, jelikož se ani nezapne. Při funkčním nabíjení je jeho elektromagnetické záření pro lidské zdraví zcela neškodné. Stejně jako záření ze smartphonu nebo 5G věží.
— Vybije bezdrátové nabíjení baterii vašeho smartphonu?
Není silnější než kabelové nabíjení. Akumulátor je každý den „zabíjen“ samotným procesem nabíjení a vybíjení, protože po každém takovém cyklu je kapacita mírně snížena v důsledku chemických procesů probíhajících uvnitř baterie.
Co však baterii skutečně škodí, jsou velmi vysoké teploty. A zde je situace následující. Na jednu stranu není metoda bezdrátového nabíjení zdaleka nejúčinnější. Nabíječka spotřebovává více energie, než dodává. A smartphone přijímá méně energie, než vydává nabíjení. Část této energie přechází do tepla.
Mimochodem, při konvenčním nabíjení cívky nejen „visí“ ve vzduchu, ale jsou navíjeny na speciální magnetický obvodk dosažení co nejúčinnějšího přenosu magnetického pole. Není zde žádný magnetický obvod.
Často generované teplo nestačí k poškození baterie. A rychlé bezdrátové nabíječky jsou dokonce vybaveny systémem chlazení.
Během procesu nabíjení si navíc obě zařízení nepřestanou vyměňovat informace a pokud se teplota nebezpečně zvýší, nabíječka začne snižovat výkon.
Celkově je bezdrátové nabíjení zcela přirozenou metodou, která není o nic nebezpečnější než kabelové nabíjení.
PS Nezapomeňte se přihlásit k odběru našeho populárního vědeckého webu o mobilních technologiích v Telegramu, aby vám neuniklo to nejzajímavější!
Jaké jsou výhody bezdrátových nabíječek a jak nabíjet smartphone bez připojení k elektrické zásuvce? Zjistili jsme, jaké typy bezdrátových nabíječek existují, kde se používají a jak probíhá proces nabíjení vzduchem.
Jednou z vlastností špičkových smartphonů posledních let je možnost bezdrátového nabíjení. Pro obnovení dodávky energie z baterie stačí zařízení umístit na speciální kontaktní podložku (dokovací stanici). Proces nabíjení se automaticky ukončí, když úroveň nabití dosáhne 100 %.
Jak funguje bezdrátové nabíjení Qi: proudění energie vzduchem
Výkonový standard pro bezdrátové nabíjení mobilních zařízení se nazývá Qi. Název zní „Qi“, protože standard byl pojmenován podle energetické Qi – klíčového pojmu ve východní filozofii, označujícího životní energii. Technologie Qi byla vyvinuta organizací Wireless Power Consortium (WPC) před téměř deseti lety – v roce 2009.
Bezdrátové nabíjení Qi podporují vlajkové smartphony mnoha výrobců: Apple, Asus, HTC, Motorola, Nokia, Samsung. Všechny kompatibilní nabíječky jsou zpravidla označeny oficiálním standardním označením.
Oficiální logo Qi
Technologie Qi umožňuje přenášet elektromagnetické signály na krátkou vzdálenost (až 4 cm). Externě je proces nabíjení poměrně jednoduchý: nabíječka je připojena ke zdroji energie (například k elektrické zásuvce nebo USB portu počítače), smartphone je umístěn na speciální kontaktní podložce zařízení a baterie gadgetu se začne nabíjet. K tomuto účelu je v nabíječce speciální vysílač a ve smartphonu přijímač.
Nabíjení AirPower od Apple může napájet tři zařízení současně
Díky bezdrátovému nabíjení s podporou Qi můžete Qi přijímačem nabíjet nejen smartphony, ale také tablety, chytré hodinky a další mobilní zařízení. Některé nabíječky mají schopnost napájet několik gadgetů současně, v závislosti na počtu kontaktních ploch na zařízení. V současné fázi vývoje technologií jsou obvykle dva, i když Apple loni představil nabíjení AirPower se třemi podložkami.
Výhody bezdrátového nabíjení
Bonusy, které bezdrátové nabíjení poskytuje, jsou zřejmé. Za prvé, jako každé bezdrátové zařízení vám umožňuje odstranit z vašeho domova několik dalších kabelů, které zabíraly zásuvky nebo konektory PC. Stále však bude existovat drát, který připojí bezdrátovou nabíječku k síti, ale obvykle se dá snadno skrýt. Nechybí ani přenosné powerbanky s technologií Qi.
Za druhé, smartphony s bezdrátovým nabíjením obvykle podporují kabelové nabíjení, takže budete mít dvě možnosti nabíjení vašeho gadgetu. Pokud je možné nabíjet zařízení vzduchem, je to dobré, pokud ne, můžete vždy použít běžný kabel. Bezdrátové nabíječky mají navíc často další USB nebo Lightning konektory pro napájení zařízení třetích stran. Svůj smartphone můžete položit na kontaktní plochu a připojit k USB jiný smartphone nebo například náhlavní soupravu Bluetooth.
Nabíječku Nillkin Hermit lze použít i jako externí USB hub
Za třetí, použití bezdrátové nabíječky prodlužuje životnost napájecího konektoru vašeho smartphonu. Ta totiž nyní slouží pouze k připojení k PC, což se stává mnohem méně často než nabíjení. Konektor se proto pomaleji uvolňuje a poškozuje, čímž se zařízení zbavuje napájení a komunikace s počítačem.
Bezdrátová powerbanka Ferrari – pro opravdové automobilové nadšence
Konečně, bezdrátová nabíječka dává velký prostor pro fantazii designérů. Může dostat neobvyklý tvar nebo barvu, zapouzdřit do korpusu z originálního materiálu (kov, dřevo), vybavit vestavěným osvětlením a aplikovat logo oblíbené značky. Proto není divu, že mnohé bezdrátové nabíječky vypadají spíše jako dekorativní prvek.
Nevýhody bezdrátové paměti: první poplašné zvonky
Bezdrátové nabíječky vstoupily na trh teprve nedávno a jejich vliv na baterie mobilních telefonů není dobře znám. Někteří uživatelé se proto již předem začali obávat.
A tak si publicista zdrojů ZDNet Adrian Kingsley-Hughes všiml, že iPhone nabitý pomocí technologie Qi se vybíjí rychleji. To vede ke zvýšení počtu dobíjecích cyklů a v důsledku toho může způsobit předčasné opotřebení baterie zařízení. Data z tohoto experimentu však nestačí na to, abychom mohli s naprostou jistotou mluvit o nebezpečích bezdrátových nabíječek.
Apple iPhone 8 a 8 Plus jsou první smartphony Apple s bezdrátovým nabíjením
S novostí technologie souvisí i další nevýhody. Nabíječky standardu Qi ještě nejsou dostatečně dokonalé – například aby nabíjení fungovalo, musí smartphone ležet na platformě v přesně definované poloze. Technologie Qi je navíc zatím dostupná pouze v prémiových zařízeních.
Bateriová pouzdra Mophie přidávají iPhone podporu Qi
Vzhledem k tomu, že standard Qi je otevřený, podnikaví výrobci již dlouho začali vyrábět adaptéry, které vám umožní přidat funkce bezdrátového nabíjení do absolutně jakéhokoli telefonu. Patří mezi ně pouzdra na baterie s vestavěnými adaptéry Qi-to-microUSB a samostatné moduly adaptérů, které lze vlepit do jakéhokoli pouzdra.
Jaké typy bezdrátových nabíječek existují?
Nabíječky založené na technologii Qi, které jsou v současnosti na trhu, se od sebe liší z hlediska použití. Mohou být přenosné nebo zabudované do nábytku a jsou k dispozici pro domácnost, kancelář nebo auto. „Domácí“ bezdrátové nabíječky fungují ze zásuvky nebo z počítače. Jedná se o nejrozšířenější typ nabíječky, který vypadá optimálně v interiéru.
Bezdrátové nabíjení Nillkin Phantom je také originální svítilna
Bezdrátové nabíječky do auta fungují ze zapalovače cigaret v autě. Disponují pohodlnými úchyty pro umístění nabíječky uvnitř auta – například na čelní sklo nebo mřížku ventilace.
Na mřížce je připevněna nabíječka do auta Mophie a pomocí magnetu je k ní připevněn smartphone.
Přenosné bezdrátové nabíječky se většinou kombinují s externí nabíječkou (powerbankou). To vám umožní nosit je s sebou při chůzi nebo cestování a dobíjet smartphone na cestách, i když v okolí nejsou žádné zásuvky.
Prostorná 8 000 mAh bezdrátová powerbanka Harper je chráněna před nárazy.
Konečně nejfuturističtějším typem jsou vestavěné bezdrátové nabíječky. Připojují se do skryté zásuvky nebo přímo na elektrické rozvody a jsou zabudovány přímo do nábytku: stoly, noční stolky, barové pulty. Kavárny Starbucks tato zařízení úspěšně využívají a návštěvníkům nabízejí nabíjecí podložky Powermat.
Nabíjecí podložky Powermat
Budoucnost technologie bezdrátového nabíjení je velmi slibná. Může to být integrace do chytré domácnosti, nebo nabíjecí body pro mobilní zařízení na veřejných místech – v kavárnách, metru, na letištích. Technologie Qi zatím podporují pouze vlajkové smartphony, ale nebylo by divu, kdyby se časem bezdrátové nabíjení zpřístupnilo i pro zařízení ze segmentu střední třídy a rozpočtu.
Jak přidat podporu bezdrátového nabíjení do vašeho smartphonu?
Ve skutečnosti může být technologií Qi vybaven absolutně jakýkoli smartphone, i když původně nebyl umístěn jako zařízení s bezdrátovým nabíjením. Je to výhodná příležitost pro ty, kteří jsou na svůj telefon zvyklí a nechtějí jej měnit kvůli nové technologii.
Stačí si pořídit univerzální Qi modul s konektorem, který vyhovuje vašemu smartphonu: micro-USB, USB-C nebo Lighting. Modul je nalepen na zadní kryt smartphonu, připojen k nabíjecímu konektoru a skrytý za pouzdrem. Poté lze smartphone nabíjet bezdrátově – proud z nabíječky bude do baterie proudit přes adaptér.
Jedinou nevýhodou této metody je, že adaptér bude muset být neustále odpojen, aby bylo možné připojit smartphone k počítači přes USB. Pokud ale telefon k počítači připojujete jen zřídka, Qi modul vás rozhodně obtěžovat nebude.
