厭倦了纏結(jié)的繩索?無(wú)線充電器會(huì)是答案嗎?

　　赫梅拉/思源有時(shí)候，我們似乎生活在未來(lái)。我們有設(shè)備，我們可以拿在手中，用來(lái)調(diào)用存儲(chǔ)在世界各地巨大數(shù)據(jù)中心的計(jì)算機(jī)中的信息。我們可以在一臺(tái)設(shè)備上觀看電影，切換到另一個(gè)小工具，然后從我們離開的地方繼續(xù)。即使我們身處世界的另一端，我們也可以自動(dòng)化我們的家庭來(lái)執(zhí)行任務(wù)。

　　但總會(huì)敲響警鐘。我們的噴氣背包在哪里?我們的飛行汽車在哪里?我們到底應(yīng)該用所有這些的電纜做什么?

　　隨著我們購(gòu)買更多的移動(dòng)設(shè)備，最后一個(gè)問(wèn)題變得越來(lái)越重要。 智能手機(jī)、電子閱讀器、 片 便攜式音樂(lè)播放器只是一個(gè)開始。這些設(shè)備中的每一個(gè)都需要電源才能運(yùn)行，這意味著您遲早必須為它們充電。那時(shí)這些電纜才真正變得令人惱火。

　　您可能需要處理多個(gè)設(shè)備的專有電纜，這意味著每根電纜將適合您的一個(gè)小工具中的一個(gè) - 并且只能安裝一個(gè)。如果您在電纜輪盤賭中不走運(yùn)，則必須繼續(xù)抓住電纜，直到找到合適的電纜。如果你必須一次給所有東西充電，你就會(huì)有一只技術(shù)章魚等著纏住你。

　　但是有一些方法可以在沒(méi)有電纜的情況下傳輸電力 - 并為設(shè)備充電。當(dāng)今市場(chǎng)上有幾種產(chǎn)品，您只需將小工具放在充電板上即可為設(shè)備充電。然后，就像變魔術(shù)一樣，電力從焊盤傳輸?shù)皆O(shè)備。但這不是魔法，而是科學(xué)!

　　從特斯拉到今天

　　尼古拉·特斯拉 是一個(gè)相當(dāng)有個(gè)性的人。他是一個(gè)古怪的天才，他在19世紀(jì)末和20世紀(jì)初的工作徹底改變了電子工程。他是從無(wú)線電傳輸?shù)介_發(fā)交流電等領(lǐng)域的先驅(qū)。特斯拉也有很多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手 - 他的工作調(diào)整了當(dāng)時(shí)一些最偉大的發(fā)明家的鼻子，包括托馬斯愛(ài)迪生和古列爾莫馬可尼。

　　特斯拉在他的一生中申請(qǐng)了許多專利。其中之一于1902年1月18日出現(xiàn)在專利局。該專利的標(biāo)題是“傳輸電能的設(shè)備”。 在專利中，特斯拉描述了一種設(shè)備，他認(rèn)為該設(shè)備可以在不需要電線的情況下將電力從一個(gè)導(dǎo)體傳輸?shù)搅硪粋€(gè)導(dǎo)體。最終，由于工程和財(cái)務(wù)障礙，特斯拉在這一領(lǐng)域的工作失敗了。但這個(gè)夢(mèng)想并沒(méi)有隨著尼古拉·特斯拉而消亡。

　　起初，通過(guò)無(wú)線電波傳輸電力似乎很有希望。無(wú)線電波如何傳輸功率的一個(gè)很好的例子是 水晶收音機(jī).這種基本的收音機(jī)由一根作為天線的長(zhǎng)線、一個(gè)二極管、另一根用作地線的電線和一個(gè)水晶耳機(jī)組成。通過(guò)將兩根導(dǎo)線連接到二極管的兩端，將地線連接到地面上的金屬樁上，并將水晶耳機(jī)連接到二極管的兩端，這種收音機(jī)可以拾取您實(shí)際可以聽到的無(wú)線電波，但您不需要電池或其他電源來(lái)聽到它們 - 無(wú)線電波本身提供電源。

　　無(wú)線電波傳輸?shù)膯?wèn)題在于它們不是很有效。無(wú)線電波在傳輸時(shí)會(huì)擴(kuò)散開來(lái) - 其中只有相對(duì)較小的比例會(huì)到達(dá)充電設(shè)備的天線。但是還有其他方法可以無(wú)線傳輸電力，包括通過(guò)微波或磁力。磁鐵方法確實(shí)引起了工程師的共鳴，他們正在尋找擺脫這些額外充電線的方法。

　　無(wú)線先驅(qū)

　　特斯拉并不是唯一一位考慮無(wú)線電力傳輸?shù)那罢靶怨こ處煛５つ釥枴ね叽摹ぬ芈逡?Daniel Watts Troy)于1903年申請(qǐng)了一項(xiàng)專利，用于在不使用電線的情況下傳輸電力的方法。

　　磁鐵、電力和電感耦合

　　要了解無(wú)線充電樁的工作原理，我們需要看看磁和電之間的關(guān)系。這種關(guān)系使數(shù)百種不同類型的電子設(shè)備成為可能!

　　首先，讓我們以電磁鐵為例。制作一個(gè)簡(jiǎn)單的電磁鐵很容易 - 您只需要一個(gè) 電池，一些絕緣銅線和鐵釘。將電線纏繞在鐵釘上，在兩端留出足夠的電線以連接到電池。確保每次纏繞指甲時(shí)，您都朝著同一個(gè)方向前進(jìn)。您在指甲周圍制造的線圈越多，電磁鐵就越強(qiáng)。

　　一旦你的指甲被絕緣線包裹起來(lái)，你可以將電線的兩端連接到電池上的端子。電流流過(guò)盤繞的電線，沿著釘子產(chǎn)生磁場(chǎng)。您可以使用釘子通過(guò)磁性撿起其他釘子。如果你把電線的兩端切換到電池上相反的端子，你會(huì)反轉(zhuǎn)電磁鐵的極性——磁鐵的北端變成了南端，反之亦然。

　　如果您組裝第二個(gè)線圈并將其放置在第一個(gè)線圈附近，則可以使用電磁鐵的磁場(chǎng)在第二個(gè)線圈中產(chǎn)生電子流。如果將第二個(gè)線圈連接到電壓表上，則實(shí)際上可以看到每當(dāng)您連接或斷開電池上的電線時(shí)，指針或讀數(shù)都會(huì)發(fā)生變化。

　　這是因?yàn)閷⒕€圈暴露在不斷變化的磁場(chǎng)中可以誘導(dǎo)電流流過(guò)該電線。關(guān)鍵是磁場(chǎng)必須改變以保持電流流動(dòng) - 穩(wěn)定的磁場(chǎng)不能用作電感。

　　電池以直流電提供電力 - 電流總是沿同一方向流動(dòng)。但是，如果您將電磁連接到 交流電 - 一個(gè)電路，其中電流首先沿一個(gè)方向流動(dòng)，然后每秒多次流向另一個(gè)方向 - 你使電磁鐵的極性與電流方向的變化在時(shí)間上交替。這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不斷變化的磁場(chǎng) - 感應(yīng)電力的完美條件。

　　交叉信號(hào)

　　電磁鐵的磁場(chǎng)取決于電流的方向。如果你把電線纏繞在釘子上，不時(shí)改變電流的方向，你會(huì)削弱磁場(chǎng)，因?yàn)橄喾吹男盘?hào)會(huì)相互抵消。

　　發(fā)射功率

　　某些無(wú)線充電站允許您同時(shí)為多個(gè)設(shè)備充電。

　　? 版權(quán) 飛濺功率 2006大多數(shù)無(wú)線移動(dòng)充電解決方案都依賴于 歸納 耦合。下面是一個(gè)典型的方法：

　　充電站采用墊子或其他平坦表面的形式。墊子內(nèi)部是一個(gè)或多個(gè)電感耦合線圈。墊子本身是有線的 - 你必須把它插入墻上的插座。由于進(jìn)入您家的電力是交流電，因此墊子提供線圈產(chǎn)生變化磁場(chǎng)所需的電力。

　　您的移動(dòng)設(shè)備需要一個(gè)特殊的外殼或附件來(lái)利用這個(gè)磁場(chǎng)。一些制造商制造帶有外殼和電子設(shè)備的設(shè)備，以促進(jìn)電感耦合 - Palm Pre具有此功能。但大多數(shù)制造商制造的設(shè)備仍然需要電纜或電線來(lái)充電。對(duì)于這些設(shè)備，您可能需要使用特殊的套管 - 每個(gè)套管適合特定型號(hào)的設(shè)備?；蛘?，您可能需要連接插入移動(dòng)設(shè)備充電端口的適配器。套管或適配器將具有與表面電感線圈匹配的線圈。

　　無(wú)論您的設(shè)備本身支持電感耦合還是需要套管或適配器，下一步都是將設(shè)備放在充電表面上。墊子內(nèi)的電感線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，在設(shè)備、套管或適配器內(nèi)感應(yīng)電流。然后，這些電力為設(shè)備的電池充電。由于墊子和設(shè)備之間沒(méi)有直流電通過(guò)，因此在旅途中拿起小工具是完全安全的。

　　電感耦合很有用，但也有一些缺點(diǎn)。最大的缺點(diǎn)是它不能在長(zhǎng)距離上工作。將設(shè)備放置在一側(cè)太遠(yuǎn)可能意味著您實(shí)際上并沒(méi)有為電池充電。一些無(wú)線充電表面試圖通過(guò)概述設(shè)備應(yīng)該安裝在表面上的位置或通過(guò)創(chuàng)建設(shè)備適合內(nèi)部的凸起區(qū)域來(lái)彌補(bǔ)這一點(diǎn)，以確保線圈足夠接近以工作。

　　雖然電感耦合是無(wú)線充電器最常見的方法，但它并不是唯一的游戲。讓我們看一下感應(yīng)的一些替代方案。

　　導(dǎo)電連接、無(wú)線電傳輸和 Wi-Fi?

　　Palm Pixi的設(shè)計(jì)使您可以通過(guò)將智能手機(jī)安裝在充電站上即可為智能手機(jī)充電。

　　禮貌 手掌另一種為移動(dòng)設(shè)備無(wú)線充電的方法使用更直接的路由。 導(dǎo)電充電墊 創(chuàng)建直接 電路 在移動(dòng)設(shè)備和充電表面之間。充電設(shè)備的表面有導(dǎo)電金屬條。當(dāng)具有相應(yīng)電觸點(diǎn)的設(shè)備接觸這些金屬條時(shí)，電流會(huì)流入設(shè)備。

　　為此，設(shè)備必須將觸點(diǎn)集成到其外殼中或帶有觸點(diǎn)的特殊套管中。您將設(shè)備卡入適當(dāng)?shù)奶坠苤?- 每種型號(hào)和類型的設(shè)備都需要自己的套管 - 并將套管設(shè)備放在表面的右側(cè)，確保接觸。這將創(chuàng)建一個(gè)電路并為您的設(shè)備充電。

　　您必須確保套管上的觸點(diǎn)與充電器表面上的導(dǎo)電條匹配，否則您將不會(huì)創(chuàng)建電路。但是導(dǎo)電條可能比電感耦合更有效，根據(jù)無(wú)線充電聯(lián)盟的說(shuō)法，電感耦合的平均效率在50%到70%之間[來(lái)源： 希金博特姆].這意味著運(yùn)行充電站所需的至少30%的電力被浪費(fèi)，即使在高效的電感耦合系統(tǒng)中也是如此。

　　而 收音機(jī) 電力傳輸效率不高，可以設(shè)計(jì)一個(gè)將射頻波轉(zhuǎn)換為直流電的充電站。但是，除非您擁有大型天線和特別強(qiáng)大的廣播源，否則您將不會(huì)從周圍的環(huán)境信號(hào)中收集太多電力。

　　2010年，RCA宣布該公司正在開發(fā)一種無(wú)線充電站，可以利用WiFi信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電能。如果這樣的設(shè)備可以工作，那么在任何有WiFi熱點(diǎn)的地方，它都可能是一個(gè)很好的資源。但從數(shù)學(xué)上講，這樣的設(shè)備是不實(shí)用的。WiFi路由器只發(fā)出少量的能量 - 通常約為十分之一瓦。轉(zhuǎn)換器只能捕獲該能量的一小部分，這意味著如果您完全依靠WiFi信號(hào)來(lái)供電，那么像電池這樣的東西充電一次可能需要幾十年的時(shí)間。

　　為什么只有一小部分?這是因?yàn)槟芰颗欧欧?平方反比定律.這是一個(gè)定律，規(guī)定任何向各個(gè)方向均勻分布的點(diǎn)源 - 例如無(wú)線電波 - 相對(duì)于與源的距離，強(qiáng)度都會(huì)降低。當(dāng)你從低功率能量發(fā)射開始，然后遠(yuǎn)離源頭時(shí)，強(qiáng)度會(huì)迅速下降。

　　無(wú)線充電器有這么多選擇，我們可能即將告別糾結(jié)的電纜和專有插頭 - 并且很好!

　　作者手記

　　我在參觀CES時(shí)看到了我的第一個(gè)無(wú)線充電站。我認(rèn)為這是一個(gè)好主意。但是有幾個(gè)缺點(diǎn)。許多人要求你把你的電子設(shè)備放在一個(gè)笨重的套筒里，這幾乎使設(shè)備的重量增加了一倍——你應(yīng)該一直保持套筒打開。如果您沒(méi)有將小工具正確放在充電板上，您的設(shè)備將無(wú)法充電。而且您仍然必須將充電站插入墻上。但即使有缺點(diǎn)，無(wú)電纜電話的承諾也非常有吸引力。我只希望像Palm Pre這樣的手機(jī)能夠產(chǎn)生更大的影響，這樣我們就會(huì)看到無(wú)線充電成為跨設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。