Видели, что нам китайцы пообещали? Xiaomi сбросили абсолютную ядерную бомбу в мир технологий! Полностью беспроводная зарядка — это вообще законно? Это устройство, которое позволит нам забыть о проводах, постоянном беспокойстве о разряженном телефоне или других севших гаджетах. Согласитесь, это было бы очень круто просто перестать даже думать о том, что надо что-то зарядить или поменять батарейку.
Мы решили, изучить этот вопрос досконально — и понять, стоит ли ждать уже в скором времени появления такой технологии в каждом доме или нас дурят. А если такое и возможно, то наверняка вредно для человека?
Только подумайте, еще 20 лет назад никто и подумать не мог, что каждый из нас мог бы иметь часы на руке, которые измеряют параметры тела, сердцебиение, позволяют определять свое местоположение на планете, и могут вибрировать, если нам звонят.
Да что там часы? Беспроводные наушники, которые теперь почти у каждого в кармане! А брелки типа нового Galaxy SmartTag от Samsung или будущие Apple AirTag, которые смогут отслеживать местоположение объектов. В общем, человечество огромными шагами идет к интернету вещей. Со временем все станет умным, все будет со всем взаимодействовать, но есть большое ограничение, я бы даже сказал главное ограничение. Питание! Ведь мы все, приходя домой, ставим наши телефоны на зарядку, практически каждый день. А последнее время кроме телефонов надо еще ставить часы, фитнес трекеры, наушники. Мы так привыкли это делать, что это стало абсолютной обыденностью, как чистить зубы или выпить чашечку чая. Но согласитесь — как было бы классно нам всем практически избавиться от этой привычки? А мелкие устройства, типа пульта от телевизора вообще бы лишились батареек. Думаете фантастика? Сейчас мы с вами пофантазируем и разберемся в новой, недавно анонсированной беспроводной зарядке от Xiaomi.
Для начала попробуем немного привести в порядок вопрос батарей и питания девайсов. Сейчас видны два основных пути развития:
- Существенно поднять ёмкость современных аккумуляторов, чтобы батареи хватало прямо на год или хотя бы на месяц. И это огромная головная боль для ученых и инженеров по всему миру! Ведь речь идет об увеличении емкости в разы, а то и в сотни раз!
- Сделать зарядку удобнее и быстрее. И тут, в отличие от емкости литий-ионных батарей, прогресс очевиден. За последние несколько лет у производителей заметно выросли скорости зарядки: та же Xiaomi умеет заряжать свои телефоны с мощностью до 120 ватт по проводу, а беспроводная зарядка доходит до 80 ватт.
А ведь совсем недавно iPhone поддерживали зарядку по проводу только до 5Вт. Только подумайте — рост в технологии, которая уже в руках у потребителя, в 24 раза!
Но вы можете справедливо заметить, что даже беспроводная зарядка, как бы это сказать, с проводом. Вообще правильнее было бы называть ее не беспроводной, а бесконтактной, так как она работает на явлении электромагнитной индукции только на очень близких расстояниях. Очевидно, что такая условно беспроводная зарядка хоть и удобнее чем провод, но явно не революция. Давайте посмотрим повнимательнее на полностью беспроводное чудо от Xiaomi!
Это довольно большая коробка, размером с тумбочку, которая посылают энергию прямо в телефон, по воздуху, в пределах одной комнаты! Но как это работает спросите вы? Возможно ли это физически? Хороший вопрос, попробуем ответить !
Xiaomi нам ничего не объяснили — просто показали минутный рекламный ролик: ни подробностей, ни даты релиза, ни цены они не объявили, а мы изучив некоторые научные работы кое-что для вас раскопали. Спойлер — далеко не все так идеально!
Начнем издалека. Не стоит думать, что технология передачи энергии без проводов на расстояния, и даже на большие, это что-то из разряда научной фантастики.
Еще в начале двадцатого века в небольшом городочке Колорадо Спрингс в центральной части США, великий ученый Никола Тесла построил огромную, тридцатиметровую катушку, включив которую он мог зажигать лампочки в домах, которые окружали его лабораторию в радиусе чуть более 3 километров. Правда стоит отметить, что его эксперименты тогда полностью обесточили весь город и сожгли несколько динамомашин на местной электростанции. Но факт остается фактом — передача энергии на значительные расстояния без проводов — возможна!
А теперь посмотрите на картинку — она очень важна для понимания вообще всех современных беспроводных технологий. Она показывает какие частоты поглощаются атмосферой Земли, то есть воздухом, а какие могут свободно распространяться. Здесь 100% означает, что сигнал практически полностью поглощается атмосферой.
Смотрите — тут есть и наш видимый свет до одного микрометра, а в области от 1 мм до 10 метров находятся все наши частоты связи — радио, обычная GSM, LTE и новые стандарты 5G. Логично, что для передачи сигнала или энергии надо выбирать такую полосу, которая бы не рассеивалась обычным воздухом!
Попыток создать полноценную систему передачи энергии без проводов было множество, посмотрите на график.
Сейчас, 120 лет спустя после попыток Теслы, новозеландский стартап Emrod, при поддержке второй по размеру в стране энергетической компании Powerco, разрабатывает технологию, которая позволит передавать несколько киловатт энергии на расстоянии прямой видимости. При этом заявляют что мощность передачи может быть значительно увеличена, если увеличить сами передающие и принимающие антенны. Мало того у них уже готов и работает прототип передающий на 2 метра до нескольких киловатт электроэнергии и сейчас строится 40-метровая тестовая установка. И вот этот график уже становится немного другим.
В своей технологии они используют микроволновые излучатели большой мощности с очень узким каналом связи с принимающей антенной. Считайте, что это очень мощная микроволновка. Но не волнуйтесь за пролетающих птичек — стартап и об этом подумал. Там есть система лазеров, которая мгновенно отрубает передачу если в поле действия попадает какой-то объект.
Представьте перспективы такой технологии: нет необходимости строить сложную инфраструктуру, тянуть провода, просто надо расставить высокие вышки с приемниками и передатчиками. И чем выше будут эти вышки, тем реже их можно будет ставить!
И вот вы спросите — так в чем же проблема — почему мы еще не забыли о проводах? В чем сложность?
Xiaomi заявляет, что в своей новой зарядной станции будет использовать 144 антенны, которые будут посылать очень узконаправленный электромагнитный сигнал в миллиметровом диапазоне частот. Обратите внимание — это не микроволновый сигнал! То есть примерно те же частоты, что используются для 5G, но только мощность у них другая. А сама разработка основана более чем на 10 патентах компании. Каждая из этих антенн служит источником этого узкого сигнала. В антенне генерируется сигнал определенной частоты, который посылается в направлении телефона.
В телефоне же электромагнитное излучение преобразуется в электрический ток. Электромагнитная волна долетая до принимающей антенны создает в ней колебания, то есть переменный ток, а он, проходя через специальные полупроводниковые выпрямители тока преобразуется и заряжает аккумулятор телефона.
Из того, что пишут аналитики — речь идет о сложнейшем комплексе антенн и передатчиков в телефоне и на самой зарядной станции.
Для начала устройство надо найти в пространстве, то есть очень точно определить его местоположение относительно других устройств в радиусе действия зарядки. Судя по всему для этого будут использоваться маркерные маяки. Это такие датчики, которые активно применяются в авиации, для того чтобы пилоты понимали точное местоположение самолета и высоту над землей, относительно взлетно-посадочной полосы.
Далее, после определения местоположения, система сама выбирает из 144 антенн определенные, которые направляются в конкретную точку пространства, где и находится телефон.
На телефоне же кроме маяка будет установлено целых 14 дополнительных приемных антенн, для того, чтобы была возможность принимать сигнал под любым углом, в любом положении устройства. Для этого скорее всего будут использованы не только специальные принимающих антенны, но и определенные преобразователи и выпрямители тока, гироскопы и акселерометры. Это очень сложная инженерная задача!
При этом Xiaomi заявляют довольно амбициозные планы — это и возможность зарядки до 5Вт в рамках одной комнаты, зарядка нескольких устройств и самое интересное — это зарядка через препятствия.
Но 5 Ватт это совсем немного, в особенности с современными огромными батареями смартфонов по 5000 миллиампер — заряжаться будет долго.
Но давайте посмотрим на это с другой стороны — это целых 5 ватт, постоянной, непрерывной зарядки телефона, в рамках одной комнаты, без необходимости даже думать о том, что телефон надо куда-то положить, или к чему-то подключать. Телефон просто заряжается постоянно, а вы этого даже не замечаете!
Какие выводы мы из этого можем сделать?
Во-первых, можно забыть о том, что эта технология будет работать с любым из существующих телефонов. Правильнее сказать, если технология будет доведена до нормальной реализации, никакие телефоны кроме Xiaomi не будут эту технологию поддерживать. У китайцев может появиться очень серьезный козырь в рукаве! И есть еще один волнующий вопрос — насколько безвредна данная технология для человека?
Кстати, первый телефон вообще без батареи был представлен еще в 2017 году, правда выглядит он совсем не так как вы думаете! Он получал питание за счет преобразования слабого радиосигнала.
Но давайте внесем немного негатива, или, правильнее сказать, конструктивной критики. Раз уж Xiaomi с нами не хочет делиться информацией придется самим копать!
Xiaomi — не первая компания, которая анонсировала подобную технологию.
Есть компания Energous со своей системой WattUp. Система была анонсирована в 2017 году, но так и не появилась на рынке. Хотя сайт до сих пор активен. Как мы понимаем она работает по схожему принципу, что и Xiaomi Air Charge.
Кроме того есть, или была, компания Wi-Charge. Они планировали использовать инфракрасные источники излучения и специальные чехлы с приемником, позволяющие принимать энергию. Однако сейчас сайт полумертвый, а на странице о самой технологии нас встречает ошибка 404.
Но были и другие производители, такие как Motherbox и, вы не поверите, даже Disney засветился.
Главная суть в том, что ни одна технология так и не дошла до нормальной практической реализации. Не говоря уж о выходе на потребительский рынок.
Все ученые в один голос говорят о больших потерях при использовании миллиметровых волн, хотя и идет активная разработка технологии одновременной передачи энергии и сигнала на основе 5G-сетей. У Intel еще с 2014 года есть такой патент. И как мы поняли исследования сейчас в основном сосредоточены на использовании именно микроволновых источников излучения, как в новозеландском стартапе, для передачи значительной энергии на расстояние без проводов.
И тут опять возникает серьезный вопрос о влиянии на здоровье человека. Ведь такие сигналы могут влиять на кардиостимуляторы или вызывать головные боли у обычных людей. Ученые по всему миру изучают влияние мощных миллиметровых волн на человеческий организм.
С микроволновым излучением все более понятно, большая мощность и придется всем носить шапочки из фольги. С миллиметровыми же такой проблемы, в рамках разумной мощности вроде бы не наблюдается, однако во многих работах, которые мы изучили ученые говорят о том, что этот вопрос должен быть дополнительно изучен.
В принципе, человеческое тело отражает большую часть миллиметрового спектра, и единственные опасения вызваны возможным нагревом глаз и поверхности кожи человека. В общем, пока что вопросов больше чем ответов.
Насколько эффективно работает позиционирование телефона в рамках одной комнаты, насколько большие потери при использовании, на каком расстоянии работает, и пожалуй главный — есть ли вред для человека.
Выводы
Возможно, Xiaomi смогли найти способ найти правильный баланс между потерями и скоростью зарядки устройства! А возможно это устройство никогда не появится как например тот же коврик Apple AirPower!
Но приятно мечтать, что дома, в кафе, в офисе, где бы ни стояла эта тумба, можно будет забыть о том, что вашим девайсам нужны зарядки. И речь не только о телефонах: системы умного дома, различные датчики, геймпады для приставок, беспроводные наушники — для всего этого не нужны будут провода, а сами батарейки можно будет уменьшить или убрать вообще!
А если заглянуть еще дальше? Там уже недалеко и электромобили с бесконечным пробегом или телефоны, которые вообще не надо будет заряжать. Ладно — это я уже размечтался, но скажите — круто бы было!
