فناورانه: نگاهی به فناوری شارژرهای بیسیم و نحوه کار آن‌ها
با پیشرفت روز افزون تکنولوژی، شاهد این موضوع بودیم که تحولی عظیم در صنعت گوشی‌های تلفن همراه رخ داد. به نظر مظلوم‌ترین بخش در سال‌هایی که تغییرات بسیاری متوجه تلفن‌های هوشمند شد، شارژرها هستند. سال‌هاست که کمپانی‌های تولیدکننده اسمارت فون، تمرکز اصلی خود را بر روی نمایشگر، دوربین یا سخت افزار دستگاه‌های خود معطوف کرده و این موضوع باعث شده تا باتری‌ها و شارژرها (در مقایسه با سایر قسمت‌ها) کمتر پیشرفت کنند. اما به هر حال با گذشت زمان، شرکت‌ها سعی کردند تا محصولات جدیدی در این زمینه تولید کرده و علاوه بر افزایش طول عمر باتری، سرعت شارژ شدن آن را نیز افزایش دهند.
یکی از جالب‌ترین محصولاتی که در این زمینه عرضه شد، شارژر بیسیم است. در این مقاله سعی داریم نگاه دقیق‌تری به جزییات تکنولوژی شارژ بیسیم داشته باشیم تا ببینیم شارژرهای بیسیم چگونه کار می‌کنند.
امروزه انرژی الکتریسیته به عنوان یکی از ملزومات زندگی بشر به حساب می‌آید و بسیاری از افراد به این فکر هستند که این انرژی را به ساده‌ترین شکل ممکن انتقال داده و استفاده نمایند. با فراگیر شدن تلفن‌های هوشمند، شرکت‌های زیادی دست به اقدام‌هایی جهت بهبود وضعیت شارژ گوشی‌ها زدند که یکی از بهترین ابتکارات انجام شده، ساخت شارژرهای بیسیم است. در سراسر دنیا برخی فرودگاه‌ها و فروشگاه‌های زنجیره‌ای بزرگ، شارژرهایی بدون سیم را در اختیار کاربران گذاشته و اجازه می‌دهند زمانی که مشتریان یا مسافران در آن محل حضور دارند، به سادگی موبایل خود را نیز شارژ کنند. به هر حال استفاده از شارژرهای بیسیم می‌تواند این اطمینان را به کاربران تلفن‌های هوشمند بدهد تا در هر زمانی که با مشکل کمبود شارژ مواجه شدند، به راحتی قادر باشند دستگاه خود را شارژ کرده و از آن استفاده نمایند.
شارژرهای بیسیم چگونه عمل می‌کنند؟
چنین شارژرهایی با استفاده از یک سطح الکترومغناطیسی، انرژی را در میان دو شی رد و بدل می‌کنند. انجام این عملیات وابسته به دو بخش مختلف بوده به صورتی که یکی از قسمت‌ها وظیفه انتقال شارژ (القا بار الکتریکی) توسط سیم پیچ درونی را بر عهده دارد و دیگری از یک باتری مجهز به سخت افزار دریافت بار الکتریکی القایی تشکیل شده است. در هنگامی که سنسور به استند الکترومغناطیسی نزدیک می‌شود، عملیات شارژ آغاز شده و باتری انرژی الکتریکی دریافت می‌کند. مدت زمان شارژ به حالت القایی (زمانی که بار الکتریکی میان دو فلز به جریان می‌افتد، یک میدان الکتریکی بینشان به وجود می‌آید)، بر می‌گردد.
مزایا و معایب شارژ کردن به روش بیسیم
یکی از مهم‌ترین مزیت‌های شارژ‌های بیسیم، این است که دیگر خبری از سر‌و‌کله زدن با سیم شارژر نیست و دیگر نگرانی بابت از بین رفتن ورودی شارژر بعد از هزاران بار اتصال آن به سوکت شارژر وجود نخواهد داشت. همچنین استفاده از آن بسیار بسیار ساده بوده و به محض قرار دادن دیوایس بر روی شارژر، هر دستگاهی که قابلیت شارژ بیسیم را داشته باشد بر روی هر شارژر بی‌سیمی قادر به تبادل انرژی و در نهایت شارژ باتری خواهد بود. به این معنا که بدون هیچ مشکلی قادر هستید با شارژر دوستان‌تان دستگاه خود را شارژ نمایید. لازم به ذکر است که این شارژرها به خوبی شارژرهای عادی کار می‌کنند و دلیلی برای نگرانی وجود ندارد.
اما اگر بخواهیم در مورد معایب شارژرهای بیسیم بحث کنیم، باید اشاره داشته باشیم که این تکنولوژی تقریبا قیمت بالایی دارد. به صورت میانگین، قیمت استفاده از این سرویس تقریبا ۲۰ تا ۴۰ دلار بوده و این امکان وجود دارد که برخی افراد تمایلی به هزینه کردن این مبلغ نداشته باشند. یکی دیگر از مشکلات مربوط به بخش القایی بوده که وظیفه شارژ بیسیم را برعهده دارد. این قسمت در زمان کار حرارت تولید می‌کند که گرمای تولید شده ممکن است (در طولانی مدت) منجر به کاهش طول عمر باتری شود.
استانداردهای موجود در زمینه شارژرهای بیسیم
در حال حاضر دو دسته اصلی وجود دارند که دستگاه‌های موبایل از تکنولوژی شارژ بیسیم آن‌ها بهره می‌برند. کنسرسیوم انرژی بیسیم (Wireless Power Consortium) و AirFuel (که در گذشته با نام‌های A4WP و PMA بوده ولی پس از مدتی با یکدیگر ادغام شدند). A4WP یکی از استانداردهای قدیمی در این زمینه است که بر اساس تکنولوژی رزونانس کار می‌کند ولی تاکنون بر روی هیچ یک از گوشی‌های هوشمند پیاده سازی نشده است. امروزه تعداد زیادی از اسمارت فون‌های موجود در بازار (البته آن‌هایی که از شارژ بیسیم پشتیبانی می‌کنند!) از استاندارد Qi القایی کنسرسیوم استفاده می‌نمایند. استاندارد Qi به حدی پر طرفدار بوده که حتی مک دونالد نیز اقدام به نصب استندهای شارژ بیسیم در برخی رستوران‌های خود نموده است. این استاندارد که توسط یک سطح الکترومغناطیسی می‌تواند انرژی را به دستگاه دیگری انتقال دهد، تاکنون در برخی از گوشی‌های نکسوس، ال‌جی، سامسونگ، مایکروسافت و البته نوکیا مورد استفاده واقع شده است.
از دیگر استانداردهای مطرح در زمینه شارژ بیسیم می‌توان به PMA اشاره کرد (البته استاندارد PMA را با نام Powermat نیز می‌شناسند). این استاندارد که بر روی برخی از گوشی‌های هوشمند نیز به کار برده شده، به صورت گسترده در ایستگاه‌های شرکت استارباکس مورد استفاده قرار گرفته و بسیار مورد استقبال واقع گردیده است.
یکی از تفاوت‌های مهم بین Qi و PMA میزان جریان تولید شده جهت شارژ باتری و پروتکل اتصال مورد استفاده جهت ارتباط دستگاه است. شارژ رزونانس کمی با حالت القایی تفاوت داشته و عموما با عوض کردن فرکانس و ثابت کردن نوسان به طور تقریبی میان فرستنده و دریافت کننده سیگنال، از فاصله‌ای بیشتر از ۴ سانتی‌متر (در دستگاه‌های Qi حداکثر فاصله جهت انتقال انرژی ۳ الی ۴ سانتی‌متر است) نیز کار می‌کند. از دیگر مزایای بزرگ یک طراحی رزونانس (تشدیدی) این است که انرژی می‌تواند بدون در نظر گرفتن جهت قرارگیری دستگاه‌ها بر روی استند و تنها در یک میدان مغناطیسی گسترده، به آن‌ها انتقال پیدا کند. همچنین در استاندارد PMA به هر دستگاهی که به شبکه متصل می‌شود یک ID جداگانه اختصاص می‌یابد. این امر به صاحبان کسب و کار کمک می‌کند تا بتوانند اطلاعات مهمی را در مورد کاربران خود و این که چگونه از سرویس‌ها استفاده می‌کنند، به دست آورند.
آینده تکنولوژی شارژ وایرلس
شارژرهای بدون سیم در حال گسترده شدن در بخش‌های متنوع هستند تا بیشتر از گذشته برای مصرف کنندگان مفید واقع شوند. از جمله موارد قابل استفاده می‌توان به خانه‌های هوشمند (Smart Home) اشاره کرد. این مسئله به صورت جدی و گسترده در بخش‌های بهره برداری از منابع و همچنین مدیریت ساختمان (BMS) مورد استفاده قرار گرفته و بسیاری از شرکت‌های فعال در زمینه تکنولوژی، در حال سرمایه گذاری بر روی پروژه‌هایی مرتبط با این موضوع هستند.
نکته قابل توجه این است که بازار شارژرهای بیسیم توسط Wireless Power و AirFuel Alliance به نوعی قبضه شده و شرکت‌های کوچک به خوبی نمی‌توانند وارد بازار شده و محصولات خود را ارایه نمایند. به هر حال در آینده‌ای نه چندان دور، انتظار می‌رود این تکنولوژی جای خود را در میان سایر محصولات مرتبط با تکنولوژی باز کرده و مورد استقبال بیشتری قرار بگیرد. این موضوع در CES 2016 به وضوح قابل مشاهده بوده و شرکت‌هایی نظیر Humavox محصولات خود را با قیمتی مناسب و کیفیتی مقبول به نمایش گذاشتند تا مردم بیشتر با این فناوری آشنا شده و به راحتی از امکانات آن استفاده نمایند.
نوشته فناورانه: نگاهی به فناوری شارژرهای بیسیم و نحوه کار آن‌ها اولین بار در پدیدار شد.
