شارژر بی سیم چیست و چگونه کار می کند؟ نگاهی به تاریخچه و نقاط ضعف آن

اولین باری که گوشی هوشمند خود را روی شارژر بی سیم قرار می دهید چیزی شبیه یک جادو رخ می دهد اما باید بدانید که تاریخچه این تکنولوژی به ۱۳۰ سال پیش باز می گردد. علیرغم این که تکنولوژی بکار رفته در این گجت مدرن به چیزی بیش از یک قرن پیش باز می گردد اما استفاده از شارژرهای بی سیم یا بهتر بگوییم شارژ بی سیم تنها در سال های اخیر فراگیر شده است. اغلب گوشی های هوشمند جدید از این قابلیت پشتیبانی می کنند و حتی در برخی از خودروهای جدید نیز از این قابلیت در صندلی های جلو نیز استفاده شده و جالب تر این که برخی خودروها را نیز می توان به همین روش شارژ کرد. انتظار می رود که بازار انرژی بی سیم تا سال ۲۰۲۰ به یک میلیارد دستگاه شارژر بی سیم برسد. اما سوال این است که این تکنولوژی شبیه آنچه که در فیلم های علمی تخیلی دیده ایم چگونه کار می کند و چرا ناگهان مورد توجه قرار گرفته و رایج شده است؟

اول از همه، تاریخ

شارژ بی سیم در واقع ایده جدیدی نیست و حتی قدیمی تر از اولین اتومبیل، مدل T فورد است. در سال ۱۸۳۱، یک فیزیکدان انگلیسی به نام مایکل فارادی برای اولین بار ایده های مغناطیسی و الکتریکی بنیادینی را کشف کرد که به شارژ القایی منتهی شد، نوعی از شارژ یا انتقال جریان الکتریسیته که انرژی را به شکل بی سیم بین دو دریافت کننده منتقل می کرد. فارادی در یک سری سخنرانی ها و مقالات در سال ۱۸۳۱ و در لندن از آزمایشات خود گفت که به تولید یک «جریان الکتریسیته از طریق آهنرباهای معمولی» منتهی شده بود. فارادی از یک باتری مایع برای انتقال جریان الکتریسیته از طریق یک سیم پیچ کوچک استفاده کرد.

سپس وقتی که این جریان به یک سیم پیچ بزرگتر وارد شده یا از آن خارج می شد، میدان الکتریسیته تغییر کرده و یک ولتاژ لحظه ای را در سیم پیچ کوچکتر ایجاد می کرد. بعد از آن نوبت نیکولا تسلا رسید، کسی که به سختی برای انتقال جریان الکتریسیته بدون استفاده از سیم تلاش می کرد. او از اصول بنیادین توسعه یافته توسط فارادی استفاده کرده و برای اولین بار توانایی انتقال انرژی از طریق هوا را به نمایش گذاشت. او در اواخر قرن نوزدهم موفق شد که یک میدان الکتریکی بین دو مدار، یک ترنسمیتر و یک دریافت کننده ایجاد کند. اگر در این لحظه به چیزی شبیه آنچه که در فیلم «حیثیت» (The Prestige) ساخته کریستوفر نولان فکر می کنید تا حدودی درست فکر کرده اید.

تکنولوژی مورد استفاده تسلا باعث روشن شدن لامپ های نئونی بدون هیچگونه سیمی تبدیل شد و این همان اتفاقی است که برای گوشی هوشمند شما هنگام قرار دادنش روی شارژر بی سیم رخ می دهد. اگر چه محققان شارژ بی سیم را کشف کرده بودند اما در آن دوران چنین تکنولوژی اکنون پرطرفداری و پرکاربردی، در عمل استفاده چندانی نداشت. پیش از ظهور گوشی های هوشمند، ساعت های هوشمند و خودروهای الکتریکی، بیشتر استفاده از شارژ بی سیم مربوط به مسواک های الکتریکی بود. از دهه ۹۰، مسواک های الکتریکی با دکمه های پلاستیکی از تکنولوژی شارژ القایی که در دسته آن ها قرار داده شده بود استفاده می کردند.

شارژ بی سیم چگونه کار می کند؟

سدان های بی ام دبلیو و گوشی های هوشمند آیفون برای شارژ بی سیم از ایده یکسانی استفاده می کنند که آن نیز همان شارژ القایی است. خلاصه بگوییم اینکه شارژ القایی انرژی را از شارژر به یک دریافت کننده در پشت تلفن همراه و از طریق القای الکترومغناطیسی منتقل می کند. در درون صفحه شارژر یک سیم پیچ القایی قرار دارد که یک میدان الکترومغناطیسی نوسانی خلق می کند. سیم پیچ دریافت کننده درون گوشی هوشمند یا دیگر وسایل نیز به تبدیل دوباره این میدان مغناطیسی به جریان الکتریسیته برای شارژ باتری کمک می کند، درست شبیه همان کاری که نیکولا تسلا در دهه ۱۸۰۰ با یک ترنسمیتر بزرگ و یک دریافت کننده اما در مقیاس کوچکتر انجام داد. هر چه سیم پیچ درون شارژر بزرگ تر باشد، فاصله بین تلفن هوشمند، لپ تاپ یا هر ابزار دیگری از صفحه شارژر بی سیم می تواند بیشتر باشد.

در کل دو نوع استاندارد اصلی برای شارژ بی سیم وجود دارد و بیشتر تلفن های هوشمند از هر دو نوع استاندارد پشتیبانی می کنند:

استاندارد چی (Qi) متعلق به کنسرسیوم انرژی وایرلس: این استاندارد عمدتاً برای تلفن های هوشمند به کار رفته اما در دیگر وسایل نیز کاربرد دارد. اکنون بیش از ۳.۷۰۰ وسیله با گواهینامه استاندارد چی در بازار وجود دارند که هر کدام می توانند با توان ۵ تا ۱۵ وات کار کنند.

استاندارد پژواکی اتحادیه ایرفیول: این استاندارد مدرن به کاربران اجازه می دهد که بتوانند وسیله الکترونیکی خود را از فاصله ۵۰ میلیمتری از صفحه شارژر بی سیم شارژ نمایند و این بدان معناست که لازم نیست وسیله خود را به طور دقیق روی شارژر قرار داده و بدین ترتیب می توانید هنگام استفاده از تلفن هوشمندتان نیز آن را به شکل بی سیم شارژ کنید. همچنین این استاندارد امکان شارژ چندین وسیله به طور همزمان مانند ساعت های هوشمند و تلفن های هوشمند به طور همزمان را فراهم می سازد.

نگاهی به آینده

شارژ بی سیم در بسیاری از ابزارهای خانگی و شخصی فراگیر نیست زیرا محدودیت هایی در زمینه فاصله ای که بین یک وسیله شارژی و صفحه شارژ کننده می تواند باشد وجود دارد. اما کمپانی هایی مانند WiTricity که توسط محققان موسسه تکنولوژی ماساچوست در بوستون تاسیس شده روی ساخت یک شارژر الکتریکی که برای استفاده در دنیای واقعی و بدون محدودیت فاصله ای مناسب است کار می کنند، به طوری که انتظار می رود در سال های آینده نه چندان دور شاهد کارگزاری صفحات شارژ کننده در صفحه هایی مانند کانتر یا اپن آشپزخانه یا استفاده از شارژرهای بی سیم در ایستگاه های شارژ شهری برای شارژ باتری خودروها باشیم. در همین اثنا، در سال ۲۰۱۷ محققان دیزنی ریسرچ نشان دادند که شارژ بی سیم در فضای باز نیز ممکن است، چیزی که شبیه استفاده تلفن همراه یا لپ تاپ از اینترنت بی سیم بدون نیاز به استفاده از کابل اترنت است.

آیا شارژ بی سیم ارزش استفاده دارد؟

شارژ بی سیم علیرغم فوایدش محدودیت ها و نقطه ضعف هایی نیز دارد. برای مثال اگر بخواهید همزمان با شارژ کردن از تلفن هوشمند خود استفاده کنید باید صفحه شارژر را نیز با آن بلند کرده به طوری که تماس بین این دو قطع نشود. همچنین در شارژرهای بی سیم و در مقایسه با شارژرهای سیمی، مدت زمان بیشتری طول می کشد تا وسیله الکترونیکی شما شارژ شود. علاوه بر این، شارژرهای بی سیم انرژی بیشتری مصرف می کنند یعنی اینکه هزینه برق شما را افزایش می دهد. در استفاده از این نوع شارژرها، اتلاف انرژی نیز رخ می دهد که بیشتر در قالب گرما خود را نشان داده و این موضوع فشار بیشتری به باتری وارد کرده و عمر آن را کاهش می دهد.

به طور کلی گفته می شود که به طور متوسط در طول هر شارژ، ۳۰ درصد انرژی در استفاده از این نوع شارژرها هدر می رود. برای مثال اکنون بیش از یک میلیارد گوشی تلفن همراه در جهان استفاده می شود که هر کدام برای شارژ ۵ وات انرژی مصرف می کنند و این رقم کلی برای تمام گوشی ها به ۹۰۰ میلیارد وات می رسد. اگر برای این ابزارها از شارژر بی سیم استفاده کنیم، مصرف انرژی به ۱.۱۳ تریلیون وات افزایش می یابد که سالانه ۲۲۵ میلیارد وات آن هدر می رود. این مقدار انرژی تلف شده می تواند برق ۳۵.۰۰۰ خانه را تامین کرده و سالانه ۱۰۰.۰۰۰ متریک تن آلودگی دی اکسید کربن تولید خواهد کرد.

بیشتر بخوانید: ۴ باور غلط در مورد وسایل شارژی که باید کنار بگذاریم