厭倦了纏結的繩索?無線充電器會是答案嗎?

　　赫梅拉/思源有時候，我們似乎生活在未來。我們有設備，我們可以拿在手中，用來調用存儲在世界各地巨大數據中心的計算機中的信息。我們可以在一臺設備上觀看電影，切換到另一個小工具，然后從我們離開的地方繼續。即使我們身處世界的另一端，我們也可以自動化我們的家庭來執行任務。

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

　　隨著我們購買更多的移動設備，最后一個問題變得越來越重要。 智能手機、電子閱讀器、 片 便攜式音樂播放器只是一個開始。這些設備中的每一個都需要電源才能運行，這意味著您遲早必須為它們充電。那時這些電纜才真正變得令人惱火。

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

　　但是有一些方法可以在沒有電纜的情況下傳輸電力 - 并為設備充電。當今市場上有幾種產品，您只需將小工具放在充電板上即可為設備充電。然后，就像變魔術一樣，電力從焊盤傳輸到設備。但這不是魔法，而是科學!

　　從特斯拉到今天

　　尼古拉·特斯拉 是一個相當有個性的人。他是一個古怪的天才，他在19世紀末和20世紀初的工作徹底改變了電子工程。他是從無線電傳輸到開發交流電等領域的先驅。特斯拉也有很多競爭對手 - 他的工作調整了當時一些最偉大的發明家的鼻子，包括托馬斯愛迪生和古列爾莫馬可尼。

　　特斯拉在他的一生中申請了許多專利。其中之一于1902年1月18日出現在專利局。該專利的標題是“傳輸電能的設備”。 在專利中，特斯拉描述了一種設備，他認為該設備可以在不需要電線的情況下將電力從一個導體傳輸到另一個導體。最終，由于工程和財務障礙，特斯拉在這一領域的工作失敗了。但這個夢想并沒有隨著尼古拉·特斯拉而消亡。

　　起初，通過無線電波傳輸電力似乎很有希望。無線電波如何傳輸功率的一個很好的例子是 水晶收音機.這種基本的收音機由一根作為天線的長線、一個二極管、另一根用作地線的電線和一個水晶耳機組成。通過將兩根導線連接到二極管的兩端，將地線連接到地面上的金屬樁上，并將水晶耳機連接到二極管的兩端，這種收音機可以拾取您實際可以聽到的無線電波，但您不需要電池或其他電源來聽到它們 - 無線電波本身提供電源。

　　無線電波傳輸的問題在于它們不是很有效。無線電波在傳輸時會擴散開來 - 其中只有相對較小的比例會到達充電設備的天線。但是還有其他方法可以無線傳輸電力，包括通過微波或磁力。磁鐵方法確實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。

　　無線先驅

　　特斯拉并不是唯一一位考慮無線電力傳輸的前瞻性工程師。丹尼爾·瓦茨·特洛伊(Daniel Watts Troy)于1903年申請了一項專利，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

　　要了解無線充電樁的工作原理，我們需要看看磁和電之間的關系。這種關系使數百種不同類型的電子設備成為可能!

　　首先，讓我們以電磁鐵為例。制作一個簡單的電磁鐵很容易 - 您只需要一個 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，您都朝著同一個方向前進。您在指甲周圍制造的線圈越多，電磁鐵就越強。

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

　　如果您組裝第二個線圈并將其放置在第一個線圈附近，則可以使用電磁鐵的磁場在第二個線圈中產生電子流。如果將第二個線圈連接到電壓表上，則實際上可以看到每當您連接或斷開電池上的電線時，指針或讀數都會發生變化。

　　這是因為將線圈暴露在不斷變化的磁場中可以誘導電流流過該電線。關鍵是磁場必須改變以保持電流流動 - 穩定的磁場不能用作電感。

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

　　交叉信號

　　電磁鐵的磁場取決于電流的方向。如果你把電線纏繞在釘子上，不時改變電流的方向，你會削弱磁場，因為相反的信號會相互抵消。

　　發射功率

　　某些無線充電站允許您同時為多個設備充電。

　　? 版權 飛濺功率 2006大多數無線移動充電解決方案都依賴于 歸納 耦合。下面是一個典型的方法：

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

　　您的移動設備需要一個特殊的外殼或附件來利用這個磁場。一些制造商制造帶有外殼和電子設備的設備，以促進電感耦合 - Palm Pre具有此功能。但大多數制造商制造的設備仍然需要電纜或電線來充電。對于這些設備，您可能需要使用特殊的套管 - 每個套管適合特定型號的設備?；蛘?，您可能需要連接插入移動設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。

　　無論您的設備本身支持電感耦合還是需要套管或適配器，下一步都是將設備放在充電表面上。墊子內的電感線圈產生磁場，在設備、套管或適配器內感應電流。然后，這些電力為設備的電池充電。由于墊子和設備之間沒有直流電通過，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。最大的缺點是它不能在長距離上工作。將設備放置在一側太遠可能意味著您實際上并沒有為電池充電。一些無線充電表面試圖通過概述設備應該安裝在表面上的位置或通過創建設備適合內部的凸起區域來彌補這一點，以確保線圈足夠接近以工作。

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

　　導電連接、無線電傳輸和 Wi-Fi?

　　Palm Pixi的設計使您可以通過將智能手機安裝在充電站上即可為智能手機充電。

　　禮貌 手掌另一種為移動設備無線充電的方法使用更直接的路由。 導電充電墊 創建直接 電路 在移動設備和充電表面之間。充電設備的表面有導電金屬條。當具有相應電觸點的設備接觸這些金屬條時，電流會流入設備。

　　為此，設備必須將觸點集成到其外殼中或帶有觸點的特殊套管中。您將設備卡入適當的套管中 - 每種型號和類型的設備都需要自己的套管 - 并將套管設備放在表面的右側，確保接觸。這將創建一個電路并為您的設備充電。

　　您必須確保套管上的觸點與充電器表面上的導電條匹配，否則您將不會創建電路。但是導電條可能比電感耦合更有效，根據無線充電聯盟的說法，電感耦合的平均效率在50%到70%之間[來源： 希金博特姆].這意味著運行充電站所需的至少30%的電力被浪費，即使在高效的電感耦合系統中也是如此。

　　而 收音機 電力傳輸效率不高，可以設計一個將射頻波轉換為直流電的充電站。但是，除非您擁有大型天線和特別強大的廣播源，否則您將不會從周圍的環境信號中收集太多電力。

　　2010年，RCA宣布該公司正在開發一種無線充電站，可以利用WiFi信號并將其轉換為電能。如果這樣的設備可以工作，那么在任何有WiFi熱點的地方，它都可能是一個很好的資源。但從數學上講，這樣的設備是不實用的。WiFi路由器只發出少量的能量 - 通常約為十分之一瓦。轉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信號來供電，那么像電池這樣的東西充電一次可能需要幾十年的時間。

　　為什么只有一小部分?這是因為能量排放服從 平方反比定律.這是一個定律，規定任何向各個方向均勻分布的點源 - 例如無線電波 - 相對于與源的距離，強度都會降低。當你從低功率能量發射開始，然后遠離源頭時，強度會迅速下降。

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

　　作者手記

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