فناوری شارژ بی سیم چیست و چگونه کار می کند؟

فناوری شارژ بی سیم چیست و چگونه کار می کند؟
فناوری شارژ بی سیم چیست؟
زمانی که صحبت از «برق وایرلس» می شود، شاید «نیکولا تسلا» را در ذهنتان مجسم کنید که قصد داشت برق را به صورت بیسیم در اختیار جهانیان قرار دهد. اگرچه تسلا به عنوان پرچمدار این حوزه محسوب می شود، اما تحقیقات او در اواخر سده نوزدهم و ابتدای قرن بیستم با شرایط دنیای واقعی فاصله زیادی داشت. با این حال دانشمندان از آن زمان تا به امروز توانسته اند ایده های تسلا را به فناوری هایی کاربردی بدل سازند. 
برخلاف نظر تسلا، برق را نمی توان از طریق هوا انتقال داد. در واقع منظور ما از «وایرلس» این است که نیازی به اتصال دستگاه به پریز برق یا دیگر منابع الکتریسیته از طریق سیم های رابط نداریم، بلکه سطح شارژر و دستگاه صرفاً باید در تماس با یکدیگر باشند.
در حال حاضر دو استاندارد اصلی برای شارژ وایرلس وجود دارند. یکی از آنها به نام Qi توسط گروهی از شرکت ها به نام «کنسرسیوم برق وایرلس» یا WPC توسعه یافته و پیشنهاد می شود. دیگری نیز به اتحادیه AirFuel تعلق دارد که مجموعه ای از دستگاه ها را معمولاً با برند PowerMat عرضه می کند. اگرچه این دو گروه رقیب یکدیگر محسوب می شوند، اما فناوری های مورد استفاده توسط آنها اساساً یکسان است.
هر دو استاندارد وفق بر اساس کوپلینگ القایی رزونانس (Resonant Inductive Coupling) عمل می کنند که اگرچه اسمش کمی پیچیده به نظر می رسد، اما انتقال نیرو از این طریق بسیار ساده است. در این فناوری از دو کویل (سیم پیچ)، یکی به عنوان فرستنده و دیگری در نقش گیرنده، برای ایجاد ارتباط الکتریکی استفاده می شود که در ادامه بیشتر آن را توضیح می دهیم.
شارژ بیسیم چگونه عمل می کند؟
کوپلینگ القایی رزونانس (که به آن انتقال نیروی رزونانسی یا القایی نیز می گویند) بدین صورت عمل می کند: جریان برق مستقیم (DC) از طریق منبع تغذیه به سیستم شارژ انتقال می یابد. در کویل انتقال دهنده، انرژی برق به جریان متناوب (AC) تبدیل می شود. جریان متناوب در کویل انتقال دهنده، یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که دستگاه مقابل در محدوده آن جای می گیرد. 
با قرار گرفتن کویل گیرنده در میدان مغناطیسی کویل فرستنده، جریان متناوب درون آن تولید یا القاء می شود و فرایند فوق به صورت برعکس برای شارژ کردن دستگاه رخ می دهد. در اجاق های القایی آشپزخانه نیز فرایند مشابهی را می بینیم: میدان مغناطیسی باعث داغ شدن قطعه فلز به کار رفته در لوازم آشپزی مخصوص شده و عملیات پخت مواد غذایی را ممکن می سازد. البته انتقال انرژی وایرلس به جای اینکه حرارت زیادی تولید کند، باتری را شارژ خواهد کرد.
شارژ وایرلس و انواع گوناگون آن سال‌ها است که در صنعت ساخت وسایل و تجهیزات الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. بسیاری از ما مسواک‌هایی را دیده‌ایم که از این طریق شارژ می‌شوند. این فناوری برای اولین بار به یک شکل متفاوت توسط شرکت پالم (Palm) به صورت یک معیار معرفی گردید، اما گذشت زمان باعث شد که سازندگان وسایل الکترونیکی فاکتورهایی مثل اندازه، هزینه و راندمان را هم در ساخت آن مد نظر قرار دهند. به همین دلیل این فناوری به شکلی که امروزه می‌بینیم در ساخت گوشی‌های همراه تغییر کرده است.
با همه این تفاسیر بعضی از کاربران از خود می‌پرسند که این فناوری چه ماهیتی دارد، چگونه کار می‌کند و چرا باید نسل بعدی گوشی‌های هوشمند توانایی پشتیبانی آن را داشته باشند
شارژ وایرلس چیست؟
شارژ وایرلس یک جادو نیست؛ زیرا برای استفاده از این فناوری هنوز هم باید از یک رشته سیم استفاده کنیم. ولی با این تفاوت که این رشته سیم به جای این که به گوشی همراه متصل شود، به یک صفحه یا به عبارت فنی پد (Pad) شارژ کننده متصل می‌شود. صفحات شارژ کننده به هر شکل یا اندازه‌ای ساخته می‌شوند، به این شکل که کاربر حتی می‌تواند آن را برای نصب بر روی خودروی خود نیز سفارش دهد. از این رو تنها موردی که بین یک گوشی همراه و صفحه شارژ کننده وجود دارد، این است که این دو وسیله را به درستی بر روی یکدیگر قرار دهید.
نمونه بسیار خوبی از کاربرد این فناوری پایه‌‌هایی هستند که شما می‌توانید گوشی خود را در هنگامی که به آن نیازی ندارید روی آن‌ها قرار دهید تا فرآیند شارژ انجام شود. فناوری شارژ وایرلس نمی‌تواند با سرعت فناوری شارژ سریع (Quick Charge) یک گوشی همراه را شارژ کند؛ اما کاربرد آسان و بیشتری دارد به همین دلیل سازندگان گوشی‌های همراه به آن روی آورده‌اند
شرح ساده نحوه عملکرد و ماهیت فناوری شارژ وایرلس
گوشی همراه و دستگاه شارژ کننده هر یک به سیم پیچ الکتریکی مجهز هستند.
زمانی که این دو سیم پیچ به یکدیگر نزدیک می‌شوند با استفاده از خاصیت مغناطیسی، نوسان‌های کوچکی را در خود ایجاد می‌کنند و در نتیجه نیروى محرکه الکتریکى در سیم پیچ قرار گرفته در گوشی، ایجاد می‌شود.
نیروى محرکه الکتریکى، توان الکتریکی کمی را در مدار شارژ تولید و از این طریق باتری گوشی را شارژ می‌کند.
فناوری شارژ وایرلس هزینه ساخت بیشتری دارد و در مدت زمان بیشتری باتری یک گوشی را شارژ می کند. این فناوری علاوه بر این حرارت بیشتری را تولید می‌کند و به همین دلیل راندمان کمتری در مقایسه با شارژرهای قدیمی دارد.
شرح کوتاهی در رابطه با تجهیزات برند پاورمت (Powermat)
استاندارد شارژ القایی چی (Qi) تنها استاندارد شارژ وایرلس نیست؛ پاورمت هم یکی دیگر از شرکت‌هایی است که استانداردهایی را در استفاده از فناوری‌های شارژ بی سیم ارائه می‌کند. استاندارد به کار رفته توسط پاورمت با استاندارد چی تفاوت دارد، اما در مجموع می‌توان گفت که هر دو استاندارد از یک تئوری و پشتوانه علمی استفاده می‌کنند.
پاورمت با همکاری شرکت‌هایی مثل ای تی اند تی (AT&T) و استارباکس (Starbucks) در مکان‌های عمومی ایستگاه شارژ همگانی نصب می‌کنند و با استفاده از یک دستگاه شارژ کننده مخصوص کاربر را قادر می‌سازند تا گوشی خود را به طور بی سیم شارژ کند. این سه شرکت با جنرال موتورز، غول خودروسازی آمریکا، هم قرارداد همکاری بسته‌اند تا بتوانند خودروهای این برند آمریکایی را به تجهیزات شارژ وایرلس داخلی مجهز کنند.
پاورمت تا به حال توانسته است تجهیزات بسیار خوبی را ارائه کند، اما کاربران بر این عقیده هستند که محصولات پشتیبانی کننده استاندارد شارژ بی سیم چی کاربرد آسان‌تری دارند. تجهیزات پشتیبانی کننده این دو استاندارد از نظریه‌های علمی مشابهی بهره می‌برند، اما از آنجایی که این دو استاندارد با یکدیگر فرق دارد، امکان مقایسه محصولات پشتیبانی کننده آن‌ها بایکدیگر وجود ندارد. به همین دلیل یک گوشی پشتیبانی کننده تجهیزات استاندارد شارژ چی با صفحه یا پایه شارژ کننده‌ای که استاندارد پاورمت را پشتیبانی می‌کند، شارژ نمی‌شود.
از این رو اگر که از تجهیزات پشتیبانی کننده استاندارد پاورمت استفاده می‌کنید، قبل از این که یک دستگاه الکترونیکی جدید بخرید، بهتر است که مطمئن شوید که آن دستگاه استاندارد این برند را پشتیبانی می‌کند، اگرچه که محصولاتی مثل گوشی‌های سری گلکسی سامسونگ توانایی پشتیبانی هر دو استاندارد را دارند. 
چرا گوشی‌های همراهی که در آینده عرضه می‌شوند باید توانایی پشتیبانی فناوری شارژ وایرلس را نیز داشته باشند؟

فراگیرشدن استاندارد شارژ چی و تجهیزات پشتیبانی کننده آن این مسئله را مطرح می‌کند که یک شارژر پشتیبانی کننده استاندارد Qi توانایی پشتیبانی هر دستگاهی را که مطابق با این استاندارد ساخته شده است را دارد و از این رو می‌توان گفت که با خرید هر شارژری که این استانداردها را داشته باشد، می‌توانید هر دستگاه پشتیبانی کننده استاندارد چی را که هم اکنون دارید یا در آینده می‌خرید، شارژ کنید.
فناوری شارژ وایرلس به این دلیل توانسته است جای خود را باز کند که کاربرد راحت‌تری دارد. با گذاشتن چند صفحه یا پایه شارژ وایرلس در مکان‌های مختلف، دیگر شارژ باتری گوشی شما به کمتر از ۵۰ درصد کاهش پیدا نمی‌کند. بدون شک برای خریدن پایه‌ها یا صفحه‌های شارژ بی سیم باید هزینه‌های آن‌ها را بپردازید، اما باید این مطلب را نیز در نظر داشته باشید که این تجهیزات قیمت چندان گرانی ندارند و شما می‌توانید با پرداخت هزینه یک کابل یو اس بی یا شارژر سیمی خوب برای خرید آن‌ها از مزایای استفاده از فناوری شارژ وایرلس نیز بهره ببرید.
افزایش تعداد گوشی‌های هوشمند و گجت‌های پشتیبانی کننده فناوری شارژ وایرلس باعث شده است که تعداد بیشتری از کاربران بتوانند از مزایای استفاده از این فناوری بهره ببرند.
.

مزایای شارژ وایرلس چیست؟
فناوری شارژ بدون سیم چندین مزیت آشکار را به همراه دارند که یکی از واضح ترین اینها، فقدان استفاده از سیم است. بدون شک در شرایط کنونی و با وجود انبوهی از کابل های مختلف متعلق به دستگاه های الکترونیکی متعدد در اطرافمان، حتی کاهش یکی از آنها بسیار مطلوب خواهد بود. مزیت دیگر این فناوری، قابلیت تعبیه آن در اکثر اشیاء و وسایل عادی در گوشه و کنار منزل و اتاق کار است. در واقع هر سطح یا وسیله ای را می توان به راحتی به پَد شارژ وایرلس بدل کرد.
از سوی دیگر فقدان درگاه شارژ فیزیکی، به تولید کنندگان دستگاه های مختلف اجازه می دهد تا یکی از منافذ بالقوه برای نفوذ آب، گرد و غبار و دیگر ترکیبات خورنده و آسیب زا را ببندند و مانع از ورود آنها به ابزار الکترونیکی شوند. همچنین به راحتی می توان سازوکاری را در دستگاه به کار گرفت که در صورت پر شدن باتری، شارژ را به صورت خودکار متوقف سازد.
شارژ وایرلس چه معایبی دارد؟
فارغ از فناوری مورد استفاده، شارژ وایرلس هنوز فرایند بسیار ناکارآمدی محسوب می شود. در این روش تقریباً نیمی از انرژی، یا در فرایند تولید میدان مغناطیسی یا در حین انتقال انرژی از دستگاه شارژ به کویل گیرنده، تلف خواهد شد. به همین دلیل است که سرعت شارژ بیسیم به سرعت شارژ معمولی نمی رسد و کندتر از آن انجام می شود. 
همان طور که پیش تر هم اشاره کردیم، سطح شارژر و دستگاه گیرنده باید در تماس با یکدیگر (یا در فاصله بسیار ناچیز) قرار بگیرند، بنابراین اگر موبایل را از محل مخصوص خود روی شارژر بردارید، عملیات شارژ متوقف خواهد شد. حتی دیده شده است که برخی قاب های محافظ به خاطر ضخامت زیاد، مانع از عملکرد صحیح سیستم شارژ وایرلس خواهند شد.
از طرف دیگر، فناوری شارژ بیسیم هزینه بیشتری را در مقایسه با روش های مرسوم کابلی در پی خواهد داشت و به همین دلیل، شرکت های زیادی از خیر پیاده سازی آن در محصولاتشان می گذرند. اگر موبایل شما به صورت پیش فرض به این قابلیت مجهز نشده، باید مبلغ زیادی را بپردازید تا به نحوی توانایی شارژ بیسیم را در آن تعبیه نمایید.
کدام استاندارد بهتر است؟
از آنجا که هر دو استاندارد تکنولوژی در این زمینه به یک شیوه عمل می کنند، به سختی می توان مزیتی را در یکی از آنها نسبت به دیگری مشاهده کرد. با این حال استاندارد Qi تا به امروز بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. در حال حاضر بیش از 200 کمپانی در این گروه عضویت دارند که در بین آنها، 24 شرکت به عنوان اعضای اصلی مطرح هستند. در بین این 24 شرکت نام های بزرگی از جمله سامسونگ، ال جی، اپل، اچ تی سی، توشیبا، نوکیا، ورایزن، کوالکام، سونی و پاناسونیک به چشم می خورند.
اکثر تولید کنندگان موبایل از استاندارد Qi با توان 5 وات در محصولاتشان استفاده می کنند، اما در این استاندارد شاهد گزینه 120 واتی برای مانیتورها و لپ تاپ ها نیز هستیم، ضمن اینکه موارد پیشرفته تری تا حداکثر توان 1 کیلو وات برای کاربردهای خاص نیز پیشنهاد شده است.
البته همه اینها باعث نمی شود تا AirFuel Alliance را دست کم بگیریم. این گروه اگرچه بیشتر روی شارژ القایی تمرکز دارد، اما در سال 2014 با گروه فعال دیگری در حوزه انتقال انرژی بیسیم به نام A4WP ادغام شد. در فناوری های A4WP از آهنرباهای ویژه برای انتقال انرژی استفاده می شود و با ادغام منابع و پتنت های این دو گروه، می توان آینده نویدبخشی را در حوزه شارژ وایرلس انتظار داشت.
چه موبایل هایی از این فناوری پشتیبانی می کنند؟
تعبیه سیستم شارژ وایرلس به صورت داخلی در موبایل ها، آنچنان که فکر می کنیم مرسوم نبوده و البته اکثر همان دستگاه هایی هم که به این قابلیت مجهز شده اند، از استاندارد Qi بهره می گیرند.
در بین معروف ترین تلفن های هوشمند با پشتیبانی از شارژ بیسیم Qi می توان موارد زیر را نام برد:
بلک بری Priv
بلک بری پاسپورت
گوگل نکسوس 5
گوگل نکسوس 6
اچ پی الیت X3
ال جی جی 2
ال جی جی 3
ال جی جی 6
مایکروسافت لومیا 950
نوکیا لومیا 1520
نوکیا لومیا 930
سامسونگ گلکسی اس 6 / اِج
سامسونگ گلکسی اس 7 / اِج
سامسونگ گلکسی اس 8 / پلاس
با این حال همان طور که می بینید، موبایل های متعددی هستند که از هیچگونه فناوری شارژ وایرلس برخوردار نشده اند، و آیفون های اپل معروف ترین آنها به شمار می آیند. البته برای رفع این معضل، شرکت های سازنده لوازم جانبی به تولید قاب های محافظ یا گیرنده های مخصوص پرداخته اند که با اتصال از طریق درگاه USB می توانند شارژ بیسیم را برای این دستگاه ها به ارمغان بیاورند، هرچند کارآیی و سهولت استفاده از آنها چندان بالا نیست.