Inhoudsopgave:
- Waarom draadloos opladen vandaag de dag teleurstelt
- Hoe ziet dit eruit?
- Een IoT-revolutie
- Eén snoer tegelijk snijden
- Radiostralen overal: zijn we veilig?
- Onze draadloze toekomst
Video: Draadloze stroom (November 2024)
Mobile World Congress is een van die gebeurtenissen die je doen beseffen dat de dunne lijn tussen beschaving en barbaarsheid de breedte is van een enkele oplaadkabel.
Iedereen die MWC (of een enorme handelsbeurs) heeft bijgewoond, is bekend met de sluipende angst die wordt veroorzaakt doordat de batterij van uw telefoon in de loop van een zeer lange werkdag wegsijpelt. Tweet per tweet, foto per foto, tekst per tekst, het procentpunt tikt weg, totdat je in je tas op zoek bent naar een batterij tussen een wirwar van laders en kabels of in de verpakte hallen en druk op lounges voor een gratis plug-punt - een oase in de woestijn.
Stel je voor dat je nooit een stopcontact hoefde te zoeken, een reservebatterij mee te nemen of een reeks kabels weer in je tas stopte; dat al je apparaten continu werden opgeladen, waar je ook ging. Op een dag hoef je je het misschien niet voor te stellen - omdat bedrijven als Energous en Ossia eraan werken om het te realiseren.
Nikola Tesla overwoog voor het eerst een draadloos stroomtransmissiesysteem in de vroege jaren 1890; hij probeerde zelfs een experimenteel station te bouwen, Wardenclyffe Tower, waarvan hij hoopte dat het de eerste zou zijn in een wereldwijd draadloos systeem. Tegenwoordig worden telefoons, smartwatches en andere apparaten soms geleverd met inductieve laadspoelen, waardoor ze draadloos kunnen worden opgeladen
Dat is waar Energous en Ossia binnenkomen. Beide richten zich op het ontwikkelen van "echt" draadloos opladen dat draadloos werkt (OTA) zodat je op afstand kunt opladen. Dit is het draadloos opladen dat ons meer dan een eeuw geleden was beloofd. Kan er een einde komen aan onze afhankelijkheid van kabels of gekoppelde laadoplossingen?
Waarom draadloos opladen vandaag de dag teleurstelt
Hoewel draadloos opladen al jaren bestaat, had het vorig jaar een enorme boost, toen Apple aankondigde dat zijn nieuwe telefoons de functie hadden. Qi, gebruikt door de meeste telefoons (inclusief iPhones), en de minder bekende PMA zijn de twee vormen van draadloos opladen die worden gebruikt door huidige consumentgerichte apparaten. Beide standaarden vereisen een of meer inductiespoelen in een oplaadpad om stroom te verzenden en een andere in het apparaat dat wordt opgeladen.
Er zijn enkele kleine verschillen tussen de twee normen, maar ze hebben dezelfde beperkingen: de noodzaak van een zeer nauw contact tussen het apparaat en het laadstation, evenals een juiste uitlijning van de inductiespoelen, voor het overbrengen van vermogen.
Het bereik kan enigszins worden uitgebreid: de FCC Office of Engineering and Technology Laboratory Division heeft onlangs een toename van de afstand tot 20 cm goedgekeurd, mogelijk door het gebruik van meerdere laadspoelen. Tot dusverre maken momenteel echter geen producten gebruik van draadloos opladen op grotere afstand voor inductieve laadspoelen.
Andere mogelijke problemen met dit type draadloos opladen zijn warmteontwikkeling. "Het circuit in de draadloze oplader moet zorgvuldig worden ontworpen om te voorkomen dat overtollige warmte zich ophoopt in de oplader en wordt overgedragen naar uw smartphone", zegt Jack Norton, directeur elektrotechniek bij Belkin. "Overmatige hitte kan leiden tot lagere
De primaire reden dat draadloos opladen langzamer is dan het gebruik van een power-powered power brick, is dat een apparaat zijn laadsnelheid verlaagt om warmte te beheren en schade aan gevoelige componenten te voorkomen. "Het beheren van warmte is absoluut een van de uitdagingen bij het draadloos overbrengen van vermogen van meer dan 10 watt", zegt Charlie Quong, vice-president productontwikkeling en engineering voor Zagg (Mophie).
Thermische dissipatie kan op verschillende manieren worden beheerd,
Dat betekent een apparaat zoals de Samsung Galaxy S9 +
Voor grotere apparaten zoals laptops, die meer oppervlakte en ventilatie-opties hebben, kan draadloos opladen tot 30 W of meer gaan. Maar als het gaat om telefoons, kijk je waarschijnlijk nog steeds naar een laadsnelheid van 10W tot 15W voor de meeste draadloze oplaadpads, waarvan de meeste naar lagere wattages (5W) zakken om warmteopbouw te voorkomen. Dat is een beetje langzamer dan een 27W Qualcomm Quick Charge 4.0+ stroomadapter of 29W USB-C stroomadapter voor de iPhone X, bijvoorbeeld.
Een ander en misschien nog belangrijker nadeel van inductief draadloos opladen is de grootte van de laadspoelen. "Er zijn verschillende spoelontwerpen die kunnen worden geïmplementeerd, afhankelijk van de toepassing, maar de grootte van de spoel moet worden geoptimaliseerd en correct worden gekalibreerd om een draadloos oplaadsysteem goed te laten werken", aldus Quong.
Oplaadspoelen kunnen op kleine apparaten zoals Bluetooth-oordopjes passen, maar dergelijke spoelen zijn ongebruikelijk. Volgens Gary Gao, leider voor draadloos opladen voor Anker, heeft het meest voorkomende spoelontwerp een diameter van 50 mm, zoals vereist door de Qi-standaard.
Ten slotte is de grootste beperking van Qi draadloos opladen de schaarste van het soort apparaten waarop het kan worden geïmplementeerd. "Op dit moment, als je naar draadloos opladen kijkt, zie je het voornamelijk op je telefoon en een paar andere willekeurige apparaten zoals de smartwatch van Apple, " zei de energieke president en CEO Stephen Rizzone. "Maar het gaat niet echt verder, en een deel daarvan komt door de beperkingen van die technologie."
Hoe ziet dit eruit?
Hoewel andere bedrijven deze ruimte verkennen, komen de normen voor draadloos opladen van Energous en Ossia het beste overeen met de visie van Nikola Tesla. De twee technologieën werken met behulp van verschillende radiofrequenties, maar met beide kun je een apparaat op afstand opladen en stroom via de ether overbrengen zonder kabels of inductieve laadspoelen te gebruiken.
Energous: de Energous draadloze oplaadtechnologie werkt met de eigen WattUp zender en ontvanger van het bedrijf. Het werkt op dezelfde manier als wifi door vermogen in de 900MHz-frequentie naar de ontvanger te sturen, die het RF-signaal omzet in gelijkstroom.
Energous gebruikt beamforming voor de middenveld- en verre veldzenders: een directionele antennearray zendt energie rechtstreeks naar de ontvanger. In het geval van obstakels kan het energiestralen reflecteren van muren en plafonds, hoewel dit resulteert in enig efficiëntieverlies. De technologie valt uiteen in drie verschillende soorten draadloos opladen: in de buurt van het veld,
Energous WattUp middenveld zenderontwerp
WattUp bijna-veld opladen vereist een zender die kan worden aangesloten of ingebed in bestaande elektronica - laptops, gameconsoles, tablets en andere apparaten. Het is gecertificeerd onder deel 18 van de FCC-vereisten: dat betekent dat het tot 10 W vermogen kan leveren vanwege de
De middenveldzender is gecertificeerd volgens deel 18 van de FCC-regels, dus hij kan grote vermogensoutputs verzenden op een afstand van 2 tot 3 voet, waarbij de standaard gebruikssituatie een desktopconfiguratie is. Energous stelt zich voor dat het wordt ontworpen in een desktopluidspreker en dat meerdere apparaten eromheen worden opgeladen. Far-field is het langste bereik dat momenteel mogelijk is: 15 voet. Een typisch gebruik zou een woonkamer zijn.
Bij elke implementatie van near-field, mid-field en far-field opladen, stelt Rizzone een nauwe integratie met bestaande consumentenproducten voor. "Je gaat niet op zoek zijn naar een groot routerachtig type, " zei hij. "In plaats daarvan zou je die technologie in de eerste plaats voor een televisie plaatsen, het zou een
Energous WattUp ver-veld zenderontwerp
Naast het opladen op afstand, zou elke zender worden ondersteund door een softwarelaag (op app- of webportaal gebaseerd) om energiebeheer mogelijk te maken van apparaten die op de verschillende WattUp-zenders zijn aangesloten. U kunt bepalen welke apparaten worden opgeladen en voorkomen dat uw zender de apparaten van uw buren oplaadt. Met de middenveld- en verre veldzenders kunt u ook apparaatprioriteiten en regels voor laden en authenticatie instellen en laadzones configureren. De korteafstandszender is traditioneler: u kunt geen prioriteiten of laadregels instellen, maar zodra u het apparaat op het laadstation laat vallen, kunt u het batterijniveau en de verwachte tijd bekijken om volledig op te laden.
De zender "ziet alle verschillende Bluetooth-apparaten die zich in de kamer bevinden", zei Rizzone. "Het identificeert welke dichtbij genoeg zijn om te worden opgeladen en identificeert ook dat ze geautoriseerd zijn op het netwerk, en vervolgens bewaakt het feitelijk met sensoren wat de gebruiker doorgaans doet."
Dit type op software gebaseerd energiebeheer is van vitaal belang, zei Rizzone, omdat "volgens de regels van Deel 15, je slechts één watt stroom kunt sturen. Dat betekent dat je te voet… een milliwatt of lager krijgt. Dus een heel, heel klein bedrag. " (FCC deel 18 beperkt de hoeveelheid vermogen niet).
Met de brede acceptatie van WattUp-zenders, hoewel (hoe ver dat ook is), kun je naar een coffeeshop gaan en zelfs reizen zonder adapters of kabels te hoeven dragen: verschillende zenders in openbare en privé-ruimtes zouden aanvullen uw verschillende apparaten zoals u ze nodig hebt en volgens uw gebruikspatronen.
Ossia: Energous is gericht op draadloos opladen op consumentenniveau, maar Ossia heeft een grotere schaal in gedachten.
Net als bij Energous is de technologie van het bedrijf vergelijkbaar met wifi en wordt het 2, 4 GHz-spectrum gebruikt (rekening houdend met het 5, 8 GHz-spectrum voor de toekomst) onder de eigen "Cota" -standaard. De ontvanger van Ossia stuurt een signaal met laag vermogen naar de Cota Power Transmitter. De zender stuurt vervolgens stroom langs dezelfde weg, waarbij de ontvanger het RF-signaal omzet in gelijkstroom. Dat stelt de zender van Ossia in staat om stroom naar meerdere Cota-compatibele apparaten tegelijkertijd te sturen en stroom naar bewegende objecten te sturen. Het omzeilt ook effectief objecten die in de weg staan, omdat het signaal niet door mensen, dieren of andere organische materie gaat.
De huidige implementatie van de technologie van Ossia wordt momenteel gepresenteerd door twee prototype-apparaten: de Cota Forever-batterij en de Cota-tegel. De Forever-batterij is
Zeine wilde erop wijzen dat voor consumenten de sleutel tot het leveren van nuttig draadloos vermogen niet noodzakelijkerwijs is om een hoog vermogen naar een of twee apparaten te verzenden. "Het idee is dat kracht continu moet zijn, hoe snel je ook gaat", zei hij. "Dit systeem werkt op 2, 4 GHz met 20 watt uit. Op ongeveer een meter ontvangen we meer dan 6 watt vermogen, en op twee meter hebben we het over een paar watt, 2 tot 3 watt, en dan op de einde van de
Met andere woorden, hoewel een Cota Tile lang kan duren om een telefoon van stroom te voorzien, behalve op korte afstand, is het meer dan in staat om elk apparaat in een woonkamer bijgevuld te houden - van gamecontrollers tot beveiligingscamera's.
De methode voor het verbinden van apparaten met de Cota Tile is vergelijkbaar met traditionele Bluetooth- of Wi-Fi-koppeling. Met de installatie kunt u bepalen welke apparaten worden opgeladen en beheren terwijl ze worden opgeladen. "Als het een intelligent apparaat als dit is, dan kun je in principe hier het systeem ingaan en zeggen: 'Voeg me toe aan het stroomnetwerk', en het zal praten, " zei Zeine.
De Cota Cloud-software kan de prioriteit bepalen van apparaten die stroom krijgen en het basisverbruik van het apparaat weergeven. Wanneer de Cota Tile op grote schaal wordt gebruikt, kan de beheerder gebruikers instellen en beheren. Met prioriteitsladen, laadt de Cota Tile eerst apparaten op met lagere batterijniveaus; de Cota-ontvanger communiceert met de zender over hoeveel stroom hij nodig heeft. Wanneer er geen apparaten binnen bereik zijn die moeten worden opgeladen, gaat de Cota Tile in de slaapstand, dus verspilt het geen energie of verzendt het vermogen naar apparaten die al zijn bijgevuld.
De Cota Tile kan verschillende apparaten in een kamer van stroom voorzien, omdat hij niet online hoeft te werken. Een paar Cota-tegels zijn twee keer zo efficiënt en geven vier keer de kracht van een
Aangezien de technologie van Ossia dezelfde 2, 4 GHz-band gebruikt als wifi, is er weinig extra hardware nodig om bestaande apparaten met de Cota Tile te laten werken. "Het doel is
Een IoT-revolutie
Het vermogen van de WattUp verafgelegen zender en de Cota Tile om gegevens samen met stroom te verzenden, maakt ze bijzonder aantrekkelijk voor het internet der dingen. "Er is geen manier om tot een biljoen IoT-apparaten te komen zonder draadloze stroomvoorziening", zei Jennifer Grenz, vice-president marketing van Ossia, in een bedrijfsblogpost. "Draadloze stroom gaat hand in hand met de evolutie van deze hele markt."
Het beste voorbeeld hiervan is de Cota Forever-batterij van Ossia. Het kan in rookmelders worden geplaatst, zodat u ze niet kunt opladen en gegevens ook kunt overbrengen door u de Cota Cloud te geven: cloud-gebaseerde software die energiebeheer van verschillende apparaten mogelijk maakt.
"Laten we zeggen dat je rookmelder in de keuken afgaat, " zei Zeine. "De batterij zal merken dat de rookmelder zijn stroomafnamepatroon heeft veranderd en weet dat dit nieuwe patroon eigenlijk het alarm is dat afgaat. Het stuurt een bericht naar je telefoon; de Cota Cloud zal je vertellen dat: 'Hé, je rook detector gaat af. ' Dit maakt domme apparaten slim. Het brengt ze naar het internettijdperk."
Met zowel Energous als Ossia is de softwarelaag een belangrijk onderdeel van wat hen zo baanbrekend maakt, omdat ze intelligent energiebeheer mogelijk maken. We hebben allemaal apparaten die moeten worden opgeladen en wanneer we ze opladen, is het aan ons. We kunnen elke dag een telefoon opladen, elke paar dagen een wearable, een gamecontroller wanneer we deze gebruiken. Met draadloos vermogen maakt de software die keuze voor u op basis van uw gebruikspatronen, levensstijl en zelfs het tijdstip van de dag.
In wezen nemen zowel de WattUp-zenders als de Cota Tile de last van de gebruiker over om te beslissen welk apparaat moet worden opgeladen en
Eén snoer tegelijk snijden
Praktisch gezien is deze technologie nog een paar jaar na implementatie voor zowel consumenten als ondernemingen, maar potentiële gebruiksscenario's zijn al duidelijk. Met beide technologieën kunt u het snoer thuis effectief doorknippen. Er hoeven geen telefoons te worden aangesloten. Spelbesturingen worden opgeladen op basis van gebruik. Rookmelders hoeven nooit hun batterijen te vervangen.
Uitgaande van een brede implementatie in openbare ruimtes zoals coffeeshops en kantoorgebouwen, zou de eindeloze strijd om opladers, kabels en draagbare batterijen tot het verleden kunnen behoren. "In de toekomst zou je naar een coffeeshop gaan. Als het het Cota-logo heeft en je weet dat je telefoon Cota heeft, betekent dat dat je stroom krijgt als je in de coffeeshop bent", zei Obeidat. "Dat is het soort standaard dat we creëren."Maar de grootste impact zal waarschijnlijk worden gevoeld bij apparaten met een laag stroomverbruik die niet vaak moeten worden opgeladen (of hun batterijen moeten worden vervangen). Rizzone noemde de vader van Gordon Bell, Energous VP of Marketing als een voorbeeld van iemand die aanzienlijk zou profiteren van de technologie van Energous, hoewel hij niet veel aangesloten apparaten heeft. "De vader van mijn collega draagt hoortoestellen… Wat er gebeurt is, hij heeft kleine kleine batterijen ter grootte van een granaatappelzaad, en hij moet het erin stoppen en de batterij verwisselen. Het is een nachtmerrie voor een oudere persoon."
Met een middenveld- of verre-veldzender kunnen gehoorapparaten gedurende een hele dag worden opgeladen, volgens de gebruikspatronen van de individuele gebruiker.
Natuurlijk, apparaten zoals telefoons en Bluetooth-hoofdtelefoons die vaker behoefte hebben aan power-boosts, zullen ook een verschuiving zien naar draadloos opladen, volgens Rizzone: "Veel apparaten die je momenteel aansluit en aansluit elke op een dag, uiteindelijk, breekt dat kleine minuscule puntje van je micro-USB-poort af. Het verslijt of je loopt het op de verkeerde manier vast, zout water komt erin, zweet, enz. Dat is een onderdeel van de storing of een storing voor dat product Dus bedrijven proberen daar vanaf te komen."
Radiostralen overal: zijn we veilig?
Energous 'transmissietechnologie op grotere afstand
In de elektrische voertuigindustrie is draadloos opladen al op grote schaal geïmplementeerd en kan dit duiden op het soort eisen dat we kunnen stellen aan elektronische apparaten. Volgens een artikel van Joe
Omdat de Energous- en Ossia-technologieën met hoger vermogen dezelfde radiofrequenties gebruiken als wifi, zou je hopen dat er geen gezondheidseffecten zijn - maar er zijn verrassend weinig wetenschappelijke antwoorden op deze vraag. De Nation heeft gemeld dat de draadloze industrie heeft geprobeerd de hoeveelheid onderzoek te beperken die kan worden gedaan naar de impact van draadloze straling op de volksgezondheid: "Het ontbreken van definitief bewijs dat een technologie schadelijk is, betekent niet dat de technologie veilig is, maar de draadloze industrie is erin geslaagd om deze logische denkfout aan de wereld te verkopen. In werkelijkheid is de veiligheid van draadloze technologie een onzekere vraag sinds de vroege dagen van de industrie, "schreven auteurs Mark Hertsgaard en Mark Dowie. "Het resultaat is dat in de afgelopen 30 jaar miljarden mensen over de hele wereld zijn onderworpen aan een enorm experiment met volksgezondheid: gebruik vandaag een mobiele telefoon, kom er later achter of het kanker of genetische schade veroorzaakt."
Het Cota-bakensignaal kaatst tegen muren en objecten en vermijdt mensen. Kracht wordt langs die paden geleverd.
Volgens Ossia is de Cota-technologie echter veilig voor mensen en huisdieren en interfereert ze niet met wifi of ondervindt de oververhitting van Qi draadloos opladen. "2.4GHz en hoger verwarmen zelf geen metaal; ze reflecteren op de
Energous beweert hetzelfde. "We blazen niet overal energie op", zei Rizzone. "We planten een kleine, unieke zak energie rond het apparaat en het verzendt dat apparaat."
Met FCC-certificering en geen bewijs van het tegendeel, zouden de draadloze transmissietechnologieën niet gevaarlijker of schadelijker mogen zijn dan wifi of enig ander RF-spectrum waaraan we dagelijks worden blootgesteld. Misschien niet het meest geruststellende antwoord, maar het enige dat direct beschikbaar is.
Onze draadloze toekomst
Energous partners met Dialog Semiconductors, een grote elektronicafabrikant, om hun zenders en ontvangers te produceren, terwijl Ossia samenwerkt met Motherson en Molex, en er zijn al lang geruchten over Energous-technologie die in een toekomstig Apple-product terechtkomt. Geen enkel bedrijf produceert zijn eigen hardware, noch maken ze zelf consumentenproducten.
Energous is voornamelijk een licentiebedrijf en haar producten zijn gebaseerd op partners.
"Het toekomstige systeem waaraan we werken, zal de 10 en 20 meter bereiken, " zei Zeine. "We zijn gericht op schalen waar mensen dit willen gebruiken, dus als ze dit op het plafond van Mobile World Congress willen plaatsen, zou je een systeem kunnen ontwerpen dat 80 of 100 meter kan bestrijken. Als het voor een huis is, don heb geen systeem nodig dat zo groot is."
De eerste plaats waar u de grotere tegel ziet, is
Uiteindelijk heeft de draadloze oplaadtechnologie nog een paar jaar nodig, nog een paar productaankondigingen en certificeringen en wat experimenten door grote retailers. Gooi uw kabels en opladers dus nog niet weg. Maar de wijdverspreide acceptatie van Qi-inductieladen op telefoons en wearables is een sterk bewijs dat zowel fabrikanten als consumenten enthousiast zijn om ongebonden te worden.
Anker's Gao is voorzichtig optimistisch. Over een of twee jaar, zei hij, zouden we steeds meer telefoons moeten zien die draadloos kunnen opladen, en hij verwacht dat de efficiëntie van draadloos opladen het niveau van bekabeld opladen zal hebben bereikt. Gao zei ook dat hij hoopt dat we binnen drie tot vier jaar een 'echte positievrije technologie' hebben, waarschijnlijk op een draagbaar apparaat.
Draadloze stroom leek altijd een werk in uitvoering. Van Nikola Tesla tot nu toe is de belofte altijd geweest: "de revolutie in draadloze energie komt eraan", maar deze lijkt nooit aan te komen. Het valt nog te bezien of Energous en Ossia het script kunnen omdraaien.
Maar er is een reden waarom draadloze stroom weigert te sterven. Het belooft de vrijheid om ons leven te organiseren rond alle vele stroomverslindende apparaten die we hebben verzameld, die allemaal fungeren als een ketting die onze beweging beperkt. En die belofte is het wachten waard.