شارژ بی سیم به روشی روزافزون برای روشن کردن دستگاه ها بدون نیاز به کابل های سنتی تبدیل شده است.
از تلفن‌های هوشمند گرفته تا ساعت‌های هوشمند، راحتی قرار دادن یک دستگاه روی پد شارژ و تماشای روشن شدن آن، شارژرهای بی‌سیم را به یکی از لوازم اصلی فناوری مدرن تبدیل کرده است. اما شارژر بی سیم دقیقا چیست و از نظر فناوری چگونه طراحی شده است؟ این مقاله به بررسی مفهوم شارژر وایرلس می پردازد و به طراحی تکنولوژیکی می پردازد که آنها را هم کاربردی و هم کارآمد می کند.
شارژر بی سیم چیست؟
شارژر بی سیم وسیله ای است که به وسیله آن دستگاه های الکترونیکی بدون نیاز به کابل های فیزیکی که دستگاه را به شارژر متصل می کند، شارژ می شود. در عوض، انرژی از طریق میدان های الکترومغناطیسی منتقل می شود. رایج‌ترین کاربرد شارژ بی‌سیم امروزه در دستگاه‌های تلفن همراه مانند گوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها و فناوری‌های پوشیدنی است، اما این فناوری در وسایل نقلیه الکتریکی و دستگاه‌های پزشکی نیز استفاده می‌شود.
شارژرهای بی سیم با استفاده از یک اصل به نام القای الکترومغناطیسی کار می کنند. هنگامی که دستگاهی با گیرنده سازگار روی شارژر یا نزدیک آن قرار می گیرد، میدان الکترومغناطیسی ایجاد می شود که انرژی را به دستگاه منتقل می کند و باتری آن را شارژ می کند.
اجزای اصلی یک شارژر بی سیم
درک نحوه عملکرد یک شارژر بی سیم شامل بررسی اجزای اصلی آن است:
سیم پیچ فرستنده: سیم پیچ فرستنده در داخل پد شارژ یا ایستگاه قرار دارد. این سیم پیچ وظیفه تولید میدان الکترومغناطیسی مورد استفاده برای انتقال انرژی را بر عهده دارد. هنگامی که جریان الکتریکی از سیم پیچ عبور می کند، یک میدان الکترومغناطیسی متناوب ایجاد می کند.
سیم پیچ گیرنده: سیم پیچ گیرنده درون دستگاهی که در حال شارژ شدن است، مانند گوشی هوشمند یا ساعت هوشمند تعبیه شده است. این سیم پیچ برای جذب میدان الکترومغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ فرستنده و تبدیل آن به انرژی الکتریکی که می تواند باتری دستگاه را شارژ کند، طراحی شده است.
پد شارژ یا پایه: طراحی فیزیکی یک شارژر بی سیم می تواند متفاوت باشد، اما بیشتر آنها به شکل یک پد صاف یا پایه زاویه دار هستند. پد شارژ سیم پیچ فرستنده را در خود جای داده و اغلب دارای ویژگی های اضافی مانند سطوح ضد لغزش، مکانیسم های خنک کننده و چراغ های نشانگر است.
مدار کنترل: مدار کنترل در یک شارژر بی سیم، توان انتقالی را تنظیم می کند تا مطمئن شود که ایمن و کارآمد است. این شامل مدیریت توان خروجی برای مطابقت با الزامات دستگاه در حال شارژ و اجرای ویژگی های ایمنی برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد یا شارژ بیش از حد است.
منبع تغذیه: شارژرهای بی سیم معمولاً با اتصال آنها به پریز برق از طریق آداپتور برق تغذیه می شوند. شارژر جریان الکتریکی استاندارد از خروجی را به سطح مناسب مورد نیاز برای ایجاد میدان الکترومغناطیسی تبدیل می کند.
شارژرهای بی سیم چگونه طراحی می شوند: جنبه های فناوری
طراحی یک شارژر بی سیم حول محور ارائه شارژ ایمن، کارآمد و راحت است. بخش‌های زیر جنبه‌های تکنولوژیکی کلیدی در طراحی آنها را برجسته می‌کند:
القای الکترومغناطیسی
فناوری اصلی پشت شارژ بی سیم، القای الکترومغناطیسی است، فرآیندی که توسط مایکل فارادی در قرن نوزدهم کشف شد. این فرآیند شامل تولید یک جریان متناوب (AC) در سیم پیچ فرستنده است که سپس یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. هنگامی که یک دستگاه سازگار با سیم پیچ گیرنده در داخل این میدان مغناطیسی قرار می گیرد، میدان مغناطیسی متناوب جریانی را در سیم پیچ گیرنده القا می کند که سپس برای شارژ باتری دستگاه به جریان مستقیم (DC) تبدیل می شود.
کوپلینگ القایی تشدید
شارژرهای بی سیم پیشرفته تر از فناوری به نام کوپلینگ القایی تشدید کننده استفاده می کنند. این روش اجازه می دهد تا انرژی در فواصل کمی طولانی تر در مقایسه با شارژ القایی اولیه منتقل شود. این شامل تنظیم هر دو سیم پیچ فرستنده و گیرنده بر روی فرکانس تشدید یکسانی است که انتقال انرژی کارآمدتر را امکان پذیر می کند حتی اگر دستگاه کاملاً با پد شارژ هماهنگ نباشد. این فناوری به ویژه در پدهای شارژی که می توانند چندین دستگاه را به طور همزمان تغذیه کنند مفید است.
استاندارد Qi
استاندارد Qi که توسط کنسرسیوم Wireless Power توسعه یافته است، رایج ترین استاندارد شارژ بی سیم امروزی است. دستگاه ها و شارژرهای دارای گواهی Qi به گونه ای طراحی شده اند که قابلیت همکاری داشته باشند، به این معنی که هر دستگاه سازگار با Qi را می توان با هر شارژر دارای گواهی Qi شارژ کرد. استاندارد Qi همچنین شامل پروتکل های ایمنی و کارایی است تا اطمینان حاصل شود که دستگاه ها به طور ایمن و بدون اتلاف انرژی بیش از حد شارژ می شوند.
تشخیص اشیاء خارجی (FOD)
ایمنی یک نکته مهم در طراحی شارژر بی سیم است و تشخیص اجسام خارجی (FOD) یکی از ویژگی های ایمنی کلیدی است. FOD تشخیص می دهد که آیا یک جسم خارجی، مانند یک کلید فلزی یا سکه، روی پد شارژ قرار گرفته است. اگر چنین جسمی شناسایی شود، شارژر انتقال نیرو را متوقف می کند تا از گرم شدن بیش از حد یا آسیب احتمالی دستگاه یا شارژر جلوگیری کند.
