Беспроводное зарядное устройство DCRS одновременно зарядит до 40 смартфонов

Беспроводное зарядное устройство DCRS одновременно зарядит до 40 смартфонов

Все современные беспроводные зарядные устройства основаны на взаимодействии электромагнитных полей двух катушек, которое и вызывает дистанционную передачу электрического тока. Однако для этого необходимо, чтобы расстояние между катушками не превышало нескольких сантиметров, в противном случае электромагнитное поле ослабевает и зарядка становится невозможной.
Инженеры Корейского института перспективных научных исследований и технологий (Korea Advanced Institute of Science and Technology, KAIST) создали беспроводное устройство, способное заряжать гаджеты на расстоянии на два порядка большем, чем у современных коммерческих зарядников (индуктивная система работает на расстоянии до пяти метров, хотя и с ощутимым падением эффективности). Принцип работы остался тот же, однако дополнительно был применен метод резонанса с дипольной магнитной катушкой (DCRS, Dipole Coil Resonant System). Само явление резонанса хорошо известно из школьного курса физики: это резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний. Кроме того, технология позволяет заряжать не один-два гаджета, как в современных зарядниках, а значительно больше, вплоть до нескольких десятков. Так, во время демонстрации система заряжала 40 смартфонов на расстоянии в несколько метров.

Решение DCRS — это новый этап развития системы, созданной еще в 2007 году Массачусетским технологическим институтом (США). Она также использовала магнитное поле и могла передавать энергию на расстояние до двух метров, однако имела сложную конструкцию, высокую рабочую частоту, была очень чувствительна к температуре и влажности воздуха. Концепт, который так и не получил коммерческого распространения, носил название WiTricity. Последние новости о нем поступали в 2012 году.

В новой системе преодолены большинство недостатков WiTricity, а также в 2,5 раза увеличено рабочее расстояние.

Как и в других беспроводных системах, здесь применяется пара электромагнитных резонаторов, медных катушек. Данный метод используется в силовых трансформаторах, однако в них передача энергии осуществляется на очень близком расстоянии, и основной задачей становится понижение или повышение напряжения в зависимости от соотношения числа витков первой и второй катушки. Во всех этих системах есть инициирующая, первичная катушка, которая производит магнитное поле, а функцией второй катушки является производство электроэнергии. Гораздо сложнее организовать передачу энергии, если увеличить расстояние между катушками. Именно здесь в игру вступает резонанс — даже на относительно небольших расстояниях нерезонансная индуктивная связь становится крайне неэффективной.

Главной целью, которую преследовал при создании DCRS профессор Чун Рим (Chun Rim), стал поиск путей для обхода ограничений, свойственных WiTricity. Так, проблемами были большая громоздкость и низкая эффективность передачи энергии.

Чун Риму удалось решить эти
проблемы путем оптимизации структуры катушек: вместо больших петлеобразных воздушных катушек применили компактные ферритовые стержни с обмоткой посередине. Принцип работы при этом сохранился по сути тот же: переменный ток высокой частоты в первичной обмотке генерирует магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует напряжение на вторичной обмотке.

Несмотря на то, что габаритные размеры прототипа системы DCRS весьма значительны (3 метра в длину, 20 сантиметров в ширину и 10 сантиметров в высоту), по сравнению с WiTricity
это все же меньше. Кроме того, DCRS работает на более низких частотах и более устойчива к изменениям условий окружающей среды. А самое главное — существенно снизились энергопотери: в ходе передачи 100 Вт энергии, как указывает издание ITCUA, система показала эффективность 36,9% на расстоянии 3 м, 18,7% — на 4 м и 9,2% — на 5 м. Максимальное расстояние, на котором еще функционирует процесс зарядки, составляет, по данным издания GizMag, девять метров.

И даже несмотря на то, что во время испытаний лишь 9,2% энергии передавались на расстояние 5 м, этого хватило бы на работу четырех среднестатистических ноутбуков.

Подобные решения могут стать очень полезными для владельцев кафе, торговых центров и других коммерческих помещений, где стоит задача «задержать» клиента, с тем чтобы он совершил как можно больше покупок: ведь пока встроенная в стену система заряжает его гаджет, он вряд ли покинет магазин.

Отметим, что издание ExtremeTech назвало новое устройство для зарядки "Wi-Fi for power" («Wi-Fi для энергии»).