Traadita toide ja aku ärevus


Aku kestvus on mobiiltehnoloogia üks kõige tõsisemaid probleeme. Tõepoolest, nutitelefonide kasutajad hindavad järjekindlalt aku kasutusaega, kuna nende number on 1. Tarbijad tahavad paremad patareid, mitte kulumaterjalid. Nii et Apple'i uusim teadaanne ei ole nii üllatav: iOS-i 9il on vähese energiatarbimise režiim, mis võib anda veel kolme tunni aku.

Kuid see ei lahenda aku eluiga. Miks? Mobiilirakenduste ja operatsioonisüsteemide energiatarve kasvab jätkuvalt, ulatudes aku võimsuse järkjärguliseks parendamiseks. Alates 2007i esimesest iPhone'ist on aku aku kasutusaeg, mida mõõdetakse iPhone'i ooteajaga on jäänud tasaseks, ja märkate, et enamik meist laadivad meie telefonid sagedamini kui meie esimese nutitelefoniga. Nagu me võime öelda, jätkub see trend ka lähitulevikus kõigis telefoniplatvormides.

Me vaatame rohkem videoid, mängime mänge, kuulame allalaadimisi, lubame mitmel rakendusel oma asukohta jälgida, kasutage Bluetoothiga kaasasolevaid tarvikuid ja kulumiskindlat elementi ning samal ajal korraga avatud kümneid rakendusi - kõik need toimingud tühjendada rohkem energiat.

Meie telefoni liitium-ioonpatareisid hinnatakse tavaliselt ainult 300-500-i laadimiseks ja nende vanustamisel kaotatakse töövõime. Laetud akude hoidmine on kogu mobiilse ökosüsteemi jaoks võti: tarnijatelt ja tootjalt, nii et see oleks ka rakenduste arendajatele ja mobiilsideettevõtete käivitamisel.

Seal on traadita toide.

Tootjad tunnevad nõudlust. Traadita jõuülekandega ja vastuvõtjate globaalsed tulud eeldatavasti kasvab 12i mld $ 2020 miljardini, selle aasta möödudes $ 750 miljonist. Traadita ühenduse võimsus ulatub kaugelt nutitelefonideni - see hõlmab iga portatiivset või sisseehitatud tehnoloogiat, mida me kavatseme lisada meie maailmale.

Traadita signaal haldab nii andmeid kui ka jõudlust, ühendades 50 miljardeid seadmeid, mida Cisco loodab asjade Internetis (IoT). CESi sel aastal prognoosib Cisco tegevjuht John Chambers 19 aasta jooksul Xinumx triljoni suurust kogu interneti turgu (IoE). Ja turu-uuringute firma Gartner ootab $ 5 miljardit teenuste turu IoE-buumi toetamiseks.

Kuid traadita jõud on lai mõiste, hõlmates mitmesuguseid tehnoloogiaid - see sõltub suuresti mõlemast kus see on saadaval ja kui hästi see tegelikult töötab. Praegu võitlevad mõlemad küsimused, kuna vaid kaks sama induktiivse haakeseadise tehnoloogiat on kaubanduslikult saadaval, praktiline laadimissagedus kuni 4 tollini telefonide jaoks.

Pikemas perspektiivis tahame pidevat traadita laadimist kohvikutes, restoranides, baarides, hotellides, büroodes, lennujaamades, spordisaalides, staadionides ja jah, isegi Uberi ja Lyfti autosid ning avalikes parkides. Ärge kunagi lõpetage oma päeva, et uuesti laadida - teie seadmed laaditakse automaatselt kõikjal, kuhu lähed.

Küsimus on: kuidas ja millal me saame siit sinna minna? Millist tehnoloogiate kombinatsiooni on vaja? (Näiteks ükski praegu arendatavatest tehnoloogiatest ei suuda edukalt kasutada suuri välistingimusi).

Kontrollige traadita laadimiskeskuse seisundit, sealhulgas milliseid järgnevatel aastatel võib üle minna. Selleks on vaja lahendada palju tehnilisi, regulatiivseid ja turunduslikke väljakutseid. Kuid loodetavasti muudame toitejuhtmed ja aku laadimise juhtudel järgmise 10-15 aasta jooksul vananenud.

Induktiivne ühendus

Alates 1800-idest on induktiivne energia ülekandmine olnud umbes. Esmakordselt patenteeriti 1892i traadita jõuülekande rongidele ja see on tänapäeval elektriliste hambaharjade juhtiv tehnoloogia. Wireless Power Consortium (WPC) koos oma Qi induktiivvõimsuse standard, asutati 2008-is ja on endiselt kõige populaarsem laadimissilm tootjate seas.

Qi rullid on sisse ehitatud sellistest kaubamärkidest nagu LG, HTC, Motorola ja Sony. Ikea teatas hiljuti kogu mööbli rida, mille sisse ehitatud Qi rullid. Ajalooliselt põhineb Qi lihtsal induktiivsüsteemil, mis tähendab, et sellel on väga vähe valikut. Nagu elektriline hambahari, peab telefoni mähis tööle jääma otse laadimissilma ülaosas. Ettemaksed sõltuvad magnetresonants, kõige tüüpilisem vahend tihedalt sidestusrullide jaoks. See võimaldab tõhusat jõuülekannet suurema vahemaa tagant.

Powermat, mis asutati 2006'is, oli üks esimesi traadita laadimisseadmeid, et kasutada telefonide induktiivset haakeseadet. Tema esimesed tooted tulid 2009i ja moodustasid 2012i P & G-ga Power Matters Alliance'i (PMA), millest ka Starbucks ja AT & T on juhatuse liikmed.

Pärast 9 aastaid on Powermat USAs ja Londonis oma mitu sajandit Starbucksit välja lasknud. Kuid dongle tuleb peaaegu täielikult joondada laadimisringidega (~ 1 cm-siseselt) ja paigalduskulud ühe koha kohta jäävad üsna liiga kõrgeks. Kõikidel praktilistel eesmärkidel võivad telefonid ka kaablitega ühendada. Tegelikult, kui nad oleksid lihtsalt ühendatud, oleks telefoni kasutamine ja selle laadimise ajal rääkimine tunduvalt lihtsam.

Teine varajane käivitamine selles ruumis on WiTricity, asutatud 2007is. See oli MIT-st eraldatud täiustatud erinevast resonantsest induktiivsest ühendusest, ulatudes kuni 8 jalgini, kuigi see kaugus on osutunud väga raskeks kommertsialiseerimiseks.

WiTricity saab traadita elektrisõidukeid laadida 1-2 jalgade ulatuses, kasutades piisavalt suuri rulluistu; praegu turustatakse. Hiljutised demod on ka laetud telefonid 2-4 tolli kaugusele.

Kuid kui tahame telefoni automaatselt laadida 4i jalgade ideaalsete vahemikega (näiteks, telefoni tüüpiline kaugus maapinnast), peaks see nõudma lugematuid 1 jalamilgi, mis on varjatud jalgade all ja väiksemad mähised telefonide sisse. Näeme, et energiakadu ületab 95 protsenti ning paigalduskulud oleksid astronoomilised. See on karm, et muuta see lahenduseks pidevaks laadimiseks, kuigi mitmeaastase uurimis- ja arendustegevuse perioodil suureneb tõhusus järk-järgult.

2013-s ühendas WiTricity konkureeriva standardi Alliance 4 Wireless Power (A4WP), mis oma liikmete hulgas loeb Qualcommi ja Samsungi. PMA ja A4WP ühendasid standardid 2014-is, võttes vastu A4WP resonantsstandardid ja PMA avatud võrgu API. Need kaks standardirühma ühendasid käesoleva aasta alguses täielikult.

Viimase kolme aasta jooksul on Qi kasutusele võtnud ka resonantsi induktiivse sidumisrežiimi, kuigi tootjad peavad seda seda vajalikuks pidama. Esimesed kahesuunalised PMA / Qi kiipid ilmusid varem eelmisel aastal ja telefonid nagu Samsung S6 toetavad mõlemat standardit.

Traadita laadimine - Tesla

Raadiosagedus

Raadiosagedus (RF) sisaldab laia spektri elektromagnetlaineid. Enamik raadiosagedusliku laadimisega raadiosageduste käivitamist keskendub siiski 2.4GHz ja 5.8GHz ISM-i sagedusribadele, kuna neid ISM-sagedusi saab kasutada ilma litsentsita. Ajaloolises märkuses on meie 2.4GHz standard olemas peamiselt seetõttu tarbekaubad mikrolaineahjud töötavad 2.45GHz - kõik raadiosagedusalas kasutatavad raadiosagedusalas on mikrolainekiirgus.

Seal on mitmeid huvitavaid RF-alustajaid, millest kõige tuntumad on Energiline ja Ossia. Mõned uustulnukad üritavad traadita marsruuteritel segada, kuna need töötavad ka 2.4GHz juures. Kuid standardse traadita ruuteri toodetud raadiosagedus on miniscule (5000 korda tavalisest telefonist vähem).

RF-laadimist ei ole raske näidata. See põhineb suuresti olemasolevatel tehnoloogiatel ja variatsioonidel raadiosaatjate raadiosaatjate ja radarseadmete juures. Ta kasutab algoritme, et dünaamiliselt häälestada vastuvõtja radu - kas seinte koputamine või energiasäästu ümbrike loomine. "

Kuid õhu kaudu edastatava energia hulk on uskumatu, vähemalt 30 korda suurem FCC praegustest ohutusjuhistest. Isegi kui saatjad oleksid 100 protsenti tõhusad, oleks selle paigaldamine samaväärne 1-3i raku tornide paigutamisega oma ruumi. Niikaua kui teil on üks 15 jalgade sees, piisab telefoni laadimisest automaatselt ja pidevalt. Kuid sellises maailmas elaksime me kõigest muust elust mitu meetrit eemal rakutornidest.

RF-i terviseriskid on vastuolulised ja tõestamata, kuid 2011-is Rahvusvaheline Vähiuuringute Agentuur (IARC), mis kuulub Maailma Terviseorganisatsiooni (WHO), klassifitseeritakse RF tõenäoliselt kantserogeenne inimestele. See põhineb 40i suurenenud riskil glioomi, väga agressiivse aju vähi tekkeks, mobiiltelefoni kasutajatele, kes räägivad oma telefonides rohkem kui 30 minutit päevas 10 aasta jooksul. Energilise saatja 5i jalgadel asuvas positsioonis oleks avalikkusel samaväärne kokkupuutetasemed ainult sekundites päevas.

Laserid

Wi-Charge, Iisraeli käivitusprogramm, mis on loodud 2010-is, on kõige tuntum käivitus, mis kasutab lasereid telefoni laadimiseks. Nad on infrapuna-laserid, nii et need sõltuvad vaateväljast ja kauguse tõhusus on suhteliselt kõrge. Niikaua kui teie telefon on oma taskus ja saatja vaateväljas, siis laaditakse see pidevalt sisse.

Kuid terviseriskid on veidi seotud. Traditsiooniliselt leitakse infrapunavalgust tööstuslikes seadmetes - terasetööstuses, tekstiili- ja paberi- ja klaasitööstuses - nii et infrapunakiirgust reguleeritakse üldiselt töötervishoiu osana. Infrapuna on mikrolainete ja EMR-spektri vahel nähtava valguse vahel, kus lained on inimestele tundmatud, kuid neil on piisavalt jõudu, et kahjustada koed nagu nahk ja silmad.

Nii nagu päikesevalguse fokuseeritud kiirus - näiteks suurendusklaas ja ant - põhjustab põletusi, keskendunud infrapuna põletab nahka. Õnneks võime tavaliselt mõelda, kui meie nahk on ülekuumenenud ja astuda samme selle vältimiseks. Sama ei kehti meie silmade kohta. Suunatud infrapuna suurendab järk-järgult silma sisemist temperatuuri, sisuliselt seda "küpsetades", ilma et me midagi tunda saaksime. Pikendatud infrapunakeskkonna kokkupuude põhjustab katarakti, sarvkesta haavandeid ja võrkkesta põlemist. Tööstuse töötajad kannavad silmade ja naha kaitset IR-filtrite või peegeldavate katetega, et vältida kahjustusi.

Wi-Charge loodab seda vältida, katkestades infrapunakiiri nii kiiresti kui võimalik, kui midagi - näiteks kasutaja peas - blokeerib vaatevälja. Teoreetiliselt ei võimalda see piisavalt IR-i kunagi mõnda inimese ossa piisavalt pikk, et põhjustada olulist ülekuumenemist. Kuid me räägime nii tugeva tugi kui standardse 5W argoongaasi-ioonlaseriga - kõik ainult ühe telefoni laadimiseks.

Kas on mingeid kõrvaltoimeid sellel kiirvalgusel, mis on peaaegu kogu päeva, iga päev? ICNIRP (Rahvusvaheline mitteioniseerivat kiirguskaitset käsitlev komisjon) märgib, et isegi naha põletamata, pikaajaline IR-kiirgus võib põhjustada naha hüperpigmentatsioon, skaleerimine ja telangiektasia. Kui palju tahame meie telefonide pideva tasu poole püüdlemisel riskida püsivate pea- ja kaela nahakahjustusi?

Lisaks sellele ei suuda infrapunaühendus anda põlemisseadmetele võimsust - kas kehas, seintes, igapäevastes leibkonna objektides või jalatsites. IoT-i 50-i miljardi seadmete toites on infrapuna laadimine moodustada vaid osa lahendusest.

Ultraheli

Praegu on ainus ultraheli-põhine laadimise käivitamine uBeam. Meditsiinilise ultraheli abil kasutatakse piesoelektrilist andurit, mis muudab elektrisignaali ultraheli-laineks ja vastupidi. uBeam uurib viise ultraheli energiaga keskendamiseks, et muuta see nii praktiliselt efektiivseks kui ka kaugemale.

Põhineb teadlaste traditsiooniline ultraheli arusaamine, ei ole olnud praktiline ultraheli kasutamist energia ülekandmiseks. Kuna ultraheli lained imenduvad igale liidesele (eriti õhu ja tahkete ainete vahel), on see palju vähem võimeline peegeldama pinnast kui RF. Seega on ultraheli piiratud ulatus ja sihtraku vastuvõtjale vähem radu. Võimalik, et uBeam võis seda teha praktilisemaks, on see mõni potentsiaalne uurimisvõimalus - kuid intellektuaalse omandi säilitamise huvides ei suuda uBeam seda rääkida.

uBeam on näidanud nutitelefoni laadimise demosid, mille juures on projekteeritud piesoelektriline muundur, 2 ja 6 jalgade vahele. Võimsuse ülekande kiirus ja selle efektiivsus on endiselt teadmata.

Üks suur küsimus on see, kuidas uBeam keskendab oma ultraheli talad - eriti kui ta üritab seda vahemikku suurendada - ja kas see võib põhjustada sarnaseid kõrvaltoimeid kui suure intensiivsusega keskendunud ultraheli, mida kasutatakse kasvajate hävitamiseks. Keskendunud ultraheli tulemuseks on üldiselt kavitatsioon (mikrobumbute moodustumine, mis vallandub, kasvab ja lõpuks implodeerub). Nende mullide kokkuvarisemine toob kaasa šokk ja düüsid, mis mehaaniliselt kahjustavad inimese kudesid. Suuremate intensiivsuste korral on see mõju täiesti ettearvamatu. FDA heakskiidu tsükkel võib olla natuke keeruline.

Energiakasutus

Lõpuks on olemas juhtudel et koguda energiat telefoni raadiosageduslike heidete või teie ümbritseva õhu kaudu. Kuna see RF-signaal on seotud teie telefoni WiFi-i või 4G andmeedastusega, peavad need juhtumid olema selektiivsed, kui palju raadiosignaali nad koguvad ja millal. Vastasel juhul võib see olla natuke nagu telefoni sisestamine metallkasti.

Samuti võib teie telefonist kogutud energia kogus ainult suurendada telefoni aku 35 protsendi võrra kõige enam, sest enamus telefoni energiast kulub ekraanile, heli- ja töötlemisvõimsusele ning raiskab kuumuse.

Kus asjad nüüd seisavad

Vaatame kiiresti raadiosagedusliku laadimise tehnoloogiat:

  • Induktiivne haakeseadis - juba turul on vaja rohkem valikut
  • Raadiosagedus - signaali hulk ületab märkimisväärselt FCC määrusi, potentsiaalseid terviseriske, vajab rakendajaid
  • Laserid - tunnustatud terviseriskid, ebakindel regulatiivne rada, vajavad lapsendajad
  • Ultrahelimissioon - paljud vastamata küsimused, FDA heakskiidu küsimused, vajavad lapsendajaid
  • Energia kogumine - pikendab aku kasutusiga, kuid mitte täielikku lahendust

Regulatiivsed probleemid on suurimaks takistuseks enamikule traadita laadimisseadmetele. Kui saate õhu kaudu suurel hulgal energiat, peate sind hävitama inimesi, kes selle ruumi hõivavad.

Tuginedes oma edusammudele, on FCC tõenäoliselt lihtsam reguleeriv asutus. See annab üldiselt "lühikese korraga" "jah", "ei" või "oota ja näe". Teisest küljest on FDA-l tugev harjutamistegevus ja uuringud, et saada heakskiitu, mis on kindlasti arusaadav, sest see tagab kogu maailma inimeste tervise. Kuna paljudel traadita laadimistehnoloogial on kas vastuolulised või tunnustatud terviseriskid, tundub olevat mõistlik, et FDA võib aja jooksul rohkem huvi saada.

Järgmine suurimaks probleemiks on "kana ja muna" probleem (st turule sisenevad tõkked). Uue traadita laadimistehnoloogia vastuvõtmiseks vajate nii 1-i kui ka telefoni tootjaid vastuvõtja ja 2-i kasutajate ja saatjate vastuvõtmise kohtade vastuvõtmiseks. Ükskõik millisel ajahetkel valib tootja tõenäoliselt ainult ühe traadita laadimistehnoloogia, mis võtab vastu - tarbijate ja kohtade veenmine on palju keerulisem.

See on keeruline ettepanek, eriti kui sul on juba silmitsi keerukate uute tehnoloogiate väljatöötamise ja tootmise vähendamise, regulatiivsete takistuste ja väikeste partiide täiesti uue riistvara tootmise väga suurte marginaalsete kuludega. Siis on "rõõmud" püüdes müüa tootjatele, tarbijatele ja ettevõtetele kogu maailmas toode, mis pole veel päris olemas.

Tänaseks on Powermat ainus traadita laadimise käivitamine, mis on kana ja munarakkude probleemi lahendamisel takistanud - PMA ühisest loomisest, värbamisel tootmispartneritest, prototüübist lahkumisest laiaulatuslikule tootmisele, pikkade tarbekaupade loomisele (mõnevõrra piiratud eduga) ja partnerlus Starbucksiga mitmesajal proovisõidukohal.

Selle punkti saamiseks on Powermat 9 aastat võtnud, ja nad on kulutanud suurema osa oma praeguseks tõusnud $ 250 miljonist. Arvestades rajatiste ja paigalduskohtade kõrgeid kulusid (rippimine ja ümberehitus countertops hilja õhtul), on neil olnud raske neid laieneda rohkematele kohtumistele ja nad ei ole veel leidnud oma traadita laadimisvõrgu elujõulist tulu mudelit. Eelmise aasta lõpus lahkus Powermati tegevjuht. Uus tegevjuht ja juhatus töötavad praegu välja, kust siit minna.

Powermati ettevaatamatusest õppides on kõik teised traadita laadimisseadmete käivitajad läinud ainult tehnoloogia litsentsimise strateegiasse, otsides kolmandaid isikuid kana ja muna lahendamiseks. Kõik, välja arvatud uBeam, mis on Powermati jälgedes julmalt kiirustades - välja arvatud vähem tõestatud tehnoloogia, vähem tööstusharude sidemeid, rohkem regulatiivseid riske ja tunduvalt vähem raha. Jääb näha, kui edukad nad on.

Tulevikku vaadates

Praegu räägivad kõik PMA ja Qi vahelise konkurentsi, kuid ainult sellepärast, et turul pole midagi muud. Traadita laadimine ei ole nagu Betamax vs. VHS või Blu-Ray vs HD DVD. See on Netflix ja Amazon Instant Video vs iTunes vs CD-sid / DVD-sid, mida me arvasime, et me peame omaks võtma. Päeva lõpus, välja arvatud juhul, kui resonantskanaliga induktiivne ühendus tagab kulude, efektiivsuse ja ulatuse ulatusliku paranemise, võtab üle üks või mitu teist tehnoloogiat.

Lainete sõitmise võti on võimalikult tehnoloogiliselt sõltumatu. Keegi ei tea, milline uus tehnoloogia võib kõigepealt oma regulatiivseid takistusi ületada ja turgu viia - või täpselt, millal see võib juhtuda. Tundides seda reaalsust, laiendas PMA hiljuti oma induktiivse haakeseadme RF-i ja allkirjastas ENERGOUSE partnerina eelmise aasta detsembris.

Nagu Apple on näidanud, on see kulutõhusam ja vähem peavalu, et oodata ja näha. Laialdase kasutuselevõtu saavutamiseks peavad tootjad, kohtad, tarbijad, paar aastat intensiivset turustamist ja mõned miljardit dollarit paigalduskulusid katma. Kui te pole seotud ühe tehnoloogiaga, pole see laine jätta teid maha.

Lõpuks tuleb pidev traadita laadimine - sellest pole mingit kahtlust. Kuid on hea võimalus, et tehnoloogia, mis selle toob, on see, mida keegi meist ei ole veel kuulnud. Käivitusfunktsioon, mis on veel loodud, tegeledes eelnevate tehnoloogiate puudustega. Kui tehnoloogia on lõpuks piisavalt hea, et see võib ebaõnnestuda, on see, kui see hakkab muutma inimeste elu paremaks.

Toetudes, meil on pikk tee minna. Kuid kas poleks vapus oodata tulevikku, kus patareid on puhtalt varundatud? Kui "laadimise" idee läheb disketile, trükiajakirjadele või (lõpuks) liiklus inimese käitamisest?

Võimalik, et pensionile minek kõikides neist asjadest toob kaasa meie kollektiivse ajaloo ja kultuuri jaoks mittemateriaalse kaotuse. Kuid me ei jää ühegi jaoks kahtluse alla laadimise või aku ärevuse üldse.

Palun andke meile teada oma mõtted ja küsimused kommentaaride jaotises allpool.

Soovitatav pilt: jabkitticha/Shutterstock

Jäta vastus

Sellel saidil kasutatakse rämpsposti vähendamiseks Akismetit. Vaadake, kuidas teie andmeid töödeldakse.

GTranslate Your license is inactive or expired, please subscribe again!