Vad är trådlös laddning och hur fungerar det?

Trådlös laddning har blivit en måstefunktion i både iPhones och avancerade Androids, men väldigt få känner till kärntekniken som driver den. Så vad är trådlös laddning, vilka är fördelarna (fördelarna), nackdelarna (nackdelarna) och hur fungerar det i moderna konsumentartiklar? Här berättar vi allt om det och vad du behöver veta innan du köper din nästa avancerade smartphone, smartwatch eller hörlurar. Vi kommer också att berätta om hur den används i industrisektorn och hur fortsatta framsteg inom tekniken en dag kan tillåta att enheter till och med laddas fjärrstyrt.

Trådlös laddning: Vad det är och hur det fungerar

Trådlös laddning har funnits i Android-smarttelefoner i flera år, men det fick verkligen uppmärksamheten hos de vanliga medierna globalt efter att Apple introducerade det i sin iPhone X och iPhone 8-serien 2017. Det har sedan dess expanderat till alla avancerade iPhones som iPhone 12-serien, och till och med några mellanklass-smartphones, som iPhone SE (2020), och förväntas bli mer vanliga under de kommande åren. Så det är dags att vi vet mer om tekniken och hur den fungerar. I den här artikeln kommer du också att berätta om dess ursprung och de olika typerna av trådlös laddningsteknik som används idag. Innehållsförteckning + -

Vad är trådlös laddning?

Trådlös laddning är överföring av energi från en sändarenhet till en mottagarenhet via elektromagnetisk induktion istället för att använda ledningar som en fysisk länk. Även känd som induktiv laddning, involverar processen produktion av en elektromotorisk kraft över en elektrisk ledare i ett magnetfält som förändras för att ge el till ett batteri, ofta inuti en elektronisk pryl. Laddningen sker via en induktiv överföringsplatta istället för en kabelansluten kontakt.

Hur fungerar trådlös laddning?

Induktiv laddning genererar kraft genom att leda en elektrisk ström mellan två spolar för att skapa ett elektromagnetiskt fält. Den primära spolen i laddaren inducerar en ström i sekundärspolen, som ligger i enheten som laddas. Energi överförs från laddningsenheten till den mottagande enheten genom induktiv koppling. Processen involverar körning av en växelström (AC) genom en induktionsspole i laddningsplattan, vilket skapar ett magnetfält som fluktuerar i styrka när växelströmmen kontinuerligt ändrar sin amplitud.

Det tidsvarierande elektromagnetiska fältet genererar en elektromotorisk kraft, vilket skapar en växelström i induktionsspolen i mottagaranordningen. Den omvandlas sedan till likström (DC) med en likriktare och används för att ladda elektromagnetiska celler, som batterier i smartphones, smartklockor, hörlurar och andra mottagare. Medan energiöverföringen från en spole till en annan är tekniskt utan ledningar, behöver laddningsplattan fortfarande dra ström från en elektrisk källa med en kabelanslutning i de flesta fall.

Vad är omvänd trådlös laddning och vilka telefoner som stöder den?

Omvänd trådlös laddning gör att en enhet kan använda batteriet för att ladda en annan enhet. Den använder samma principer för elektromagnetisk induktion, men den här gången fungerar spolen i smarttelefonen som sändare istället för mottagare. Några av de ledande smartphonesna som stöder trådlös omvänd laddning inkluderar Samsung Galaxy S21-serien, Galaxy S20-serien, Huawei P30 Pro, Mate 30 Pro, etc..

Fördelar (fördelar) med trådlös laddning

Fördelarna med trådlös laddning är många. Den första och främsta fördelen är bekvämlighet. Det är bekvämt att släppa telefonen på den trådlösa laddningsplattan istället för att behöva fiska runt och försöka sätta in ett uttag i en port. För det andra är det också ett relativt säkert sätt att överföra ström till din telefon, eftersom det inte kräver att du fysiskt rör vid eluttaget varje gång du vill ladda en enhet. Slutligen minskar det slitage på enheten genom att undanröja behovet av att plugga in och ut den varje gång.

Nackdelar (nackdelar) med trådlös laddning

Den största nackdelen med trådlös laddning är att det är en slösaktig teknik. I sitt nuvarande tillstånd är trådlös laddning mycket ineffektiv och förbrukar mellan 39% och 80% mer energi än motsvarande kabel. En stor mängd energi går förlorad som värme, med den exakta effektiviteten beroende på laddarens design. Förlusten är ännu mer uttalad när spolarna i telefonen inte är i linje med spolarna i laddningsplattan.

Medan många användare kan vara villiga att byta effektivitet för bekvämligheten, kan det ha en stor inverkan på miljön om trådlösa laddare blir den primära metoden för laddning av elektronikprylar och gizmos.

Ett annat nedfall av ineffektiviteten är laddningshastigheten. Trådlös laddning är smärtsamt långsam jämfört med trådbunden laddning, särskilt när tillverkare släpper loss supersnabb trådbunden laddningsteknik. Vad mer, medan du fortfarande kan använda din telefon medan du laddar den med en kabel, kommer den trådlösa laddningen, åtminstone i sin nuvarande form, att sluta helt när du tar bort den från laddningsplattan. Det är redo att förändras snart, men mer om det senare.

Slutligen är trådlösa laddningsplattor inte tillgängliga på alla flygplatsterminaler, järnvägsstationer, sjukhuslobbyer och andra offentliga platser. Det betyder att om du får slut på juice och inte har en kabel kan du få chock. Som nu ser ut är trådlös laddning mer form-over-funktion. Med detta sagt arbetar forskare rasande för att rätta till några av de ovannämnda frågorna, så vi kan förvänta oss effektivare trådlösa laddningslösningar framöver.

Olika trådlösa laddningsstandarder

Det finns två stora konkurrerande organisationer som anger induktiva och resonansladdningsstandarder, och båda har sin andel av anhängare. Den mer kända är Wireless Power Consortium (WPC), som räknar Apple, Google och Xiaomi bland sina medlemmar, medan AirFuel Alliance omfattar Dell, Duracell, Gan-system och mer. Många företag, som Samsung och Huawei, är medlemmar i båda organisationerna.

WPC utvecklar och reglerar den mest populära trådlösa laddningsstandarden, Qi (uttalad "chee"), som används av de flesta smarttelefontillverkare, inklusive Apple, Samsung, Xiaomi etc. AirFuel, å andra sidan, knyter samman med flygplatser, hotell och kaféer i Europa, liksom stora restaurangkedjor som MacDonald's och kaféer som Starbucks i USA, för att rulla ut trådlösa laddningsstationer på offentliga platser. Detta tror många att så småningom kan hjälpa trådlös laddning att få bredare antagande.

Ursprung och framsteg

Begreppet trådlös laddning demonstrerades först av den tvivelaktiga Nikola Tesla, som upptäckte fenomenet magnetisk resonanskoppling i slutet av 1800-talet. Men under den bästa delen av nästa sekel kunde tekniken inte användas i verkligt liv förutom några elektriska tandborstar och andra små prylar.

Klippt till det tjugoförsta århundradet, har tekniken verkligen börjat komma in i medvetandet hos vanliga konsumenter, tack vare antagandet av smartphonetillverkare. I vad som kan vara en spelväxlare för industrin kan tekniska framsteg inom sektorn också snart göra det möjligt för vissa IoT-enheter att få ström även när de placeras flera meter från en laddare.

Olika trådlösa laddningstekniker

De flesta trådlösa laddningsstandarder som för närvarande används är beroende av tre huvudtekniker. För det första finns det tätt kopplade elektromagnetiska induktiva eller icke-strålande laddningar, vilket kräver att sändaren och mottagaren är i kontakt med varandra för energiöverföringen. Därefter finns det den löst kopplade eller strålande elektromagnetiska resonansladdningen som kan överföra en laddning över mycket korta avstånd, som några få tum. Slutligen finns det trådlös laddning av radiofrekvent (RF) trådlös laddning som kan överföra energi flera meter bort, dock med mycket låg hastighet.

Fjärransluten trådlös laddning

En av de största nackdelarna eller nackdelarna med trådlös laddning är att du inte riktigt kan använda enheten medan den laddas. Men många företag arbetar nu med trådlös fjärrladdningsteknik som kan hjälpa användare att äntligen klippa sladden för gott. Allt började 2007, när ett team av MIT-forskare, ledd av fysikprofessor Marin Soljačić, visade förmågan att driva en 60 watts glödlampa trådlöst från ett avstånd på cirka två meter (~ 6,5 fot).

Medan tekniken var extremt ineffektiv då (~ 45% effektivitet) har den sedan avancerat snabbt och kan nu överföra höga nivåer av effekt (upp till 11 kW) med en verkningsgrad på upp till 92%.

Det trådlösa tekniköverföringssystemet nära fältet togs ursprungligen i kommersiell användning av Soljačić själv, som 2017 grundade ett företag som heter WiTricity, som designar trådlösa fjärrladdningssystem för elfordon. Andra företag, som Ossia och Energous, har visat trådlös laddning upp till ett avstånd på 30 fot, även om effektiviteten minskar drastiskt med ökningen av avståndet.

Med trådlös laddning blir mer vanligt, till och med fjärransluten trådlös laddning är uppenbarligen inställd på att slå på konsumentelektronik snarare än senare. Xiaomi meddelade förra månaden en fjärrtrådlös laddningsteknik som heter 'Mi Air Charge' som kan ladda flera enheter samtidigt medan du spelar, går runt eller till och med när något är i vägen.

Det är en 5W-laddare som använder 144 antenner i basstationen för att skicka millimeter breda vågor till mottagande enheter. Från och med början av februari finns det inget ord om när enheten kommer på marknaden.

Tillämpning inom IoT, Healthcare och Automotive Industries

Medan WiTriCity tar trådlös laddning till bilar, använder andra företag från hela världen tekniken i andra branscher, inklusive sjukvård, robotik och mer. Bilindustrin är dock fortfarande en av de största beskyddarna för tekniken.

Dussintals bilmodeller erbjuder nu Qi-baserad trådlös laddning i sina hytter, medan många elektriska fordon, som Mercedes Benz S550e, kan ladda trådlöst genom att helt enkelt parkera över en laddningsplatta. I framtiden kan fordon till och med laddas medan de är i rörelse tack vare en teknik som kallas dynamisk laddning av elektriska fordon (DEVC).

Med trådlös laddning och dess fördelar som sträcker sig utanför konsumentelektroniksektorn förutsäger experter att den kan användas i medicinska implantatapparater som hjärtstimulatorer och andra hjärtassistentpumpar. År 2018 slog Massachusetts Institute of Technology (MIT) ett system som heter In Vivo Networking (IVN) som gör att medicintekniska produkter som implanteras inuti människokroppen kan fungera samtidigt som de får ström från radiovågor externt..

Uppfinningen banar väg för ännu mer kraftfulla implanterbara enheter och mikroskopiska inbäddade sensorer. Möjliga användningsfall inkluderar implanterbar hårdvara för att övervaka blodsockernivån och andra kritiska parametrar.

Med omfattningen och omfattningen av trådlös laddning fortsätter att öka kan framtida användningsfall för tekniken också omfatta andra innovativa applikationer, som restaurangbord som fungerar som en laddningsplatta för smartphones, möbler med integrerad trådlös laddning och köksbänkar som driver brödrostar , kvarnar och andra apparater trådlöst. De ökade fördelarna och applikationerna kommer sannolikt också att förbättra antagandet av trådlös laddning, men det är inte omedelbart klart när det skulle hända.

Smartphones med trådlös laddning

2009 blev Palm Pre den första kommersiellt tillgängliga smarttelefonen som erbjuder trådlös laddning. Sedan dess har dussintals enheter antagit funktionen, inklusive Droid Charge 2011 och Nokia Lumia 920 2012. Idag finns det många smarttelefonmodeller som erbjuder fördelarna med trådlös laddning. Några av de senaste smartphonesna som erbjuder funktionen inkluderar:

• Samsung Galaxy S21-serien
• iPhone 12-serien
• Google Pixel 5
• Galaxy Note 21-serien
• OnePlus 8 Pro

Bästa trådlösa laddare

Det finns många trådlösa laddare tillgängliga på marknaden, och de flesta följer Qi-standarden för maximal kompatibilitet. Här listar vi några av de bästa du kan köpa just nu:

• Apple MagSafe Charger (certifierad för utvalda Apple-enheter): ($ 39)
• Samsung 15W trådlös laddare: ($ 79,99)
• Anker PowerWave Alloy: ($ 29,99)
• RAVPower trådlös laddare: (22,99 USD)
• Philips Fabric trådlös laddare: ($ 19,88)

Vad laddar Apple MagSafe? Skillnaden mellan Magsafe och Qi

MagSafe introduceras tillsammans med iPhone 12 och är en förbättrad version av Apples befintliga trådlösa laddningsteknik och erbjuder ytterligare fördelar. Den är fortfarande baserad på Qi-laddningstekniken i sin kärna och är som sådan kompatibel med Qi-laddare. Vad MagSafe gör annorlunda är dock att det hjälper till att korrekt anpassa smarttelefonen till laddaren för en snabbare och effektivare laddningsprocess..

För att uppnå bättre anpassning för sin MagSafe-teknik lade Apple till magneterringar runt iPhones laddningsspole för att hjälpa enheten att fästa på plats när den placeras på laddningsmattan. Apple förbättrade också laddningshastigheten med MagSafe i iPhone 12-serien, som nu erbjuder upp till 15 W istället för 7,5 W på de tidigare modellerna.

Apples MagSafe-laddare är certifierad att fungera med utvalda Apple-enheter, inklusive, men inte begränsat till, iPhone 12-serien, Apple Watch och AirPods Pro. Det har dock visat sig vara kompatibelt med ett antal Android-smartphones, inklusive Google Pixel 5, Samsung Galaxy Z Fold 2, Galaxy Note 10-serien och mer. Det är inte förvånande, med tanke på att Apple också antog WPC: s Qi-laddningsstandard för sin MagSafe-teknik. På samma sätt kan iPhones med stöd för trådlöst laddning (MagSafe eller annat) laddas med vilken Qi-laddningsmatta som helst.

Du kan också kolla in vår detaljerade lista över de bästa trådlösa laddarna och de bästa MagSafe trådlösa laddningsbilfästena för iPhone 12-serien.

Vanliga frågor

• Hur vet jag om min enhet kan laddas trådlöst?

För att veta om din telefon, klocka eller öronsnäckor stöder funktionen, kolla in bruksanvisningen som du fick med detaljhandelsboxen. Med tanke på att trådlös laddning är en av höjdpunkterna i vilken enhet som helst, kommer den att nämnas ganska framträdande om tillämpligt. Kolla också in leverantörens webbplats och sök på webben för att få veta mer om enhetens funktioner och funktioner.

Observera att från och med nu kan alla telefoner som stöder trådlös laddning fortfarande laddas med kablar som vanligt. Det kan dock förändras, med rapporter som tyder på att Apple kanske planerar att avskaffa portar helt i framtida iPhones, även om det fortfarande kan vara långt borta.

• Kan jag ladda en smartphone i fodralet, eller behöver jag ett specialfall?

De flesta polykarbonat- och TPU-fodral, oavsett om de är klara eller på annat sätt, låter dig ladda telefonen trådlöst. Tjockare "robusta" fall är undantag från regeln. Så om din telefon stöder funktionen och du planerar att använda den, se till att du köper ett fodral som är tydligt markerat som kompatibelt.

• Hur ställer jag in trådlös laddning?

Köp en kompatibel trådlös laddare och anslut den till ett vägguttag med nätadaptern som medföljde tillbehöret eller en som rekommenderas av tillverkaren. När laddningsmattan har dragit kraft placerar du telefonen på den med skärmen uppåt. För bästa prestanda, placera den i mitten av laddaren. Vid mattor med dubbla eller tredubbla laddningar, placera telefonen eller andra enheter på den exakta plats som rekommenderas av tillverkaren.

• Kan jag få trådlös laddning i min bil?

Många bilar levereras med fabriksinstallerade laddstationer. Även om din bil inte levereras med en kan du fortfarande enkelt lägga till en trådlös laddare för eftermarknaden för bilar. Se till att du köper rätt specifikation för din enhet. Se också till att både laddaren och enheten du försöker ladda följer samma laddningsstandard. Gå igenom den här artikeln i detalj för att veta mer.

• Värmer telefonen upp trådlös laddning?

Uppvärmning sker vanligtvis på grund av ineffektivitet i kraftöverföring, så ju effektivare din laddningsplatta är, desto mindre varm blir din telefon. Med det sagt är trådlös laddning ineffektiv av naturen, så det kommer alltid att finnas överflödig värme. Så länge både telefonen och laddningsmattan följer etablerade standarder behöver du inte oroa dig för en upprepning av Galaxy Note 7-fiaskot.

• Laddas trådlös snabbare än kabelladdning (fördelar, om sådana finns)?

Som redan nämnts är trådlös laddning smärtsamt långsam jämfört med trådbunden laddning. Det är ytterligare ett nedfall av ineffektiviteten i att överföra kraft trådlöst. Så ja, trådlös laddning går långsammare, den värmer upp din enhet och låter dig inte använda telefonen fritt medan du laddas. Saker och ting förändras med fjärransluten trådlös laddning och andra nya innovationer, men det kommer sannolikt att fortsätta att släpa efter trådbunden laddning när det gäller hastighet och effektivitet inom överskådlig framtid.

Laddteknikens framtid är här

Forskare tror att de bara har repat ytan på vad trådlös laddningsteknik har att erbjuda. Under de kommande åren, när tekniken mognar, kommer den att erbjuda mer både när det gäller omfattning och prestanda. Fram till dess förblir det mestadels en relativt nischfunktion som en önskvärd men icke-kritisk funktion i konsumentapparater som telefoner, klockor och öronsnäckor. Hur som helst, nu när du vet så mycket om trådlös laddning, dess fördelar (fördelar) och dess nackdelar (nackdelar), låt oss veta om det är ett måste i din nästa smartphone eller om du fortfarande känner att det är en gimmick det är fortfarande inte klart för primetime.