厌倦了缠结的绳索?无线充电器会是答案吗?

　　赫梅拉/思源有时候，我们似乎生活在未来。我们有设备，我们可以拿在手中，用来调用存储在世界各地巨大数据中心的计算机中的信息。我们可以在一台设备上观看电影，切换到另一个小工具，然后从我们离开的地方继续。即使我们身处世界的另一端，我们也可以自动化我们的家庭来执行任务。

　　但总会敲响警钟。我们的喷气背包在哪里?我们的飞行汽车在哪里?我们到底应该用所有这些的电缆做什么?

　　随着我们购买更多的移动设备，最后一个问题变得越来越重要。 智能手机、电子阅读器、 片 便携式音乐播放器只是一个开始。这些设备中的每一个都需要电源才能运行，这意味着您迟早必须为它们充电。那时这些电缆才真正变得令人恼火。

　　您可能需要处理多个设备的专有电缆，这意味着每根电缆将适合您的一个小工具中的一个 - 并且只能安装一个。如果您在电缆轮盘赌中不走运，则必须继续抓住电缆，直到找到合适的电缆。如果你必须一次给所有东西充电，你就会有一只技术章鱼等着缠住你。

　　但是有一些方法可以在没有电缆的情况下传输电力 - 并为设备充电。当今市场上有几种产品，您只需将小工具放在充电板上即可为设备充电。然后，就像变魔术一样，电力从焊盘传输到设备。但这不是魔法，而是科学!

　　从特斯拉到今天

　　尼古拉·特斯拉 是一个相当有个性的人。他是一个古怪的天才，他在19世纪末和20世纪初的工作彻底改变了电子工程。他是从无线电传输到开发交流电等领域的先驱。特斯拉也有很多竞争对手 - 他的工作调整了当时一些最伟大的发明家的鼻子，包括托马斯爱迪生和古列尔莫马可尼。

　　特斯拉在他的一生中申请了许多专利。其中之一于1902年1月18日出现在专利局。该专利的标题是“传输电能的设备”。 在专利中，特斯拉描述了一种设备，他认为该设备可以在不需要电线的情况下将电力从一个导体传输到另一个导体。最终，由于工程和财务障碍，特斯拉在这一领域的工作失败了。但这个梦想并没有随着尼古拉·特斯拉而消亡。

　　起初，通过无线电波传输电力似乎很有希望。无线电波如何传输功率的一个很好的例子是 水晶收音机.这种基本的收音机由一根作为天线的长线、一个二极管、另一根用作地线的电线和一个水晶耳机组成。通过将两根导线连接到二极管的两端，将地线连接到地面上的金属桩上，并将水晶耳机连接到二极管的两端，这种收音机可以拾取您实际可以听到的无线电波，但您不需要电池或其他电源来听到它们 - 无线电波本身提供电源。

　　无线电波传输的问题在于它们不是很有效。无线电波在传输时会扩散开来 - 其中只有相对较小的比例会到达充电设备的天线。但是还有其他方法可以无线传输电力，包括通过微波或磁力。磁铁方法确实引起了工程师的共鸣，他们正在寻找摆脱这些额外充电线的方法。

　　无线先驱

　　特斯拉并不是唯一一位考虑无线电力传输的前瞻性工程师。丹尼尔·瓦茨·特洛伊(Daniel Watts Troy)于1903年申请了一项专利，用于在不使用电线的情况下传输电力的方法。

　　磁铁、电力和电感耦合

　　要了解无线充电桩的工作原理，我们需要看看磁和电之间的关系。这种关系使数百种不同类型的电子设备成为可能!

　　首先，让我们以电磁铁为例。制作一个简单的电磁铁很容易 - 您只需要一个 电池，一些绝缘铜线和铁钉。将电线缠绕在铁钉上，在两端留出足够的电线以连接到电池。确保每次缠绕指甲时，您都朝着同一个方向前进。您在指甲周围制造的线圈越多，电磁铁就越强。

　　一旦你的指甲被绝缘线包裹起来，你可以将电线的两端连接到电池上的端子。电流流过盘绕的电线，沿着钉子产生磁场。您可以使用钉子通过磁性捡起其他钉子。如果你把电线的两端切换到电池上相反的端子，你会反转电磁铁的极性——磁铁的北端变成了南端，反之亦然。

　　如果您组装第二个线圈并将其放置在第一个线圈附近，则可以使用电磁铁的磁场在第二个线圈中产生电子流。如果将第二个线圈连接到电压表上，则实际上可以看到每当您连接或断开电池上的电线时，指针或读数都会发生变化。

　　这是因为将线圈暴露在不断变化的磁场中可以诱导电流流过该电线。关键是磁场必须改变以保持电流流动 - 稳定的磁场不能用作电感。

　　电池以直流电提供电力 - 电流总是沿同一方向流动。但是，如果您将电磁连接到 交流电 - 一个电路，其中电流首先沿一个方向流动，然后每秒多次流向另一个方向 - 你使电磁铁的极性与电流方向的变化在时间上交替。这会产生一个不断变化的磁场 - 感应电力的完美条件。

　　交叉信号

　　电磁铁的磁场取决于电流的方向。如果你把电线缠绕在钉子上，不时改变电流的方向，你会削弱磁场，因为相反的信号会相互抵消。

　　发射功率

　　某些无线充电站允许您同时为多个设备充电。

　　© 版权 飞溅功率 2006大多数无线移动充电解决方案都依赖于 归纳 耦合。下面是一个典型的方法：

　　充电站采用垫子或其他平坦表面的形式。垫子内部是一个或多个电感耦合线圈。垫子本身是有线的 - 你必须把它插入墙上的插座。由于进入您家的电力是交流电，因此垫子提供线圈产生变化磁场所需的电力。

　　您的移动设备需要一个特殊的外壳或附件来利用这个磁场。一些制造商制造带有外壳和电子设备的设备，以促进电感耦合 - Palm Pre具有此功能。但大多数制造商制造的设备仍然需要电缆或电线来充电。对于这些设备，您可能需要使用特殊的套管 - 每个套管适合特定型号的设备。或者，您可能需要连接插入移动设备充电端口的适配器。套管或适配器将具有与表面电感线圈匹配的线圈。

　　无论您的设备本身支持电感耦合还是需要套管或适配器，下一步都是将设备放在充电表面上。垫子内的电感线圈产生磁场，在设备、套管或适配器内感应电流。然后，这些电力为设备的电池充电。由于垫子和设备之间没有直流电通过，因此在旅途中拿起小工具是完全安全的。

　　电感耦合很有用，但也有一些缺点。最大的缺点是它不能在长距离上工作。将设备放置在一侧太远可能意味着您实际上并没有为电池充电。一些无线充电表面试图通过概述设备应该安装在表面上的位置或通过创建设备适合内部的凸起区域来弥补这一点，以确保线圈足够接近以工作。

　　虽然电感耦合是无线充电器最常见的方法，但它并不是唯一的游戏。让我们看一下感应的一些替代方案。

　　导电连接、无线电传输和 Wi-Fi?

　　Palm Pixi的设计使您可以通过将智能手机安装在充电站上即可为智能手机充电。

　　礼貌 手掌另一种为移动设备无线充电的方法使用更直接的路由。 导电充电垫 创建直接 电路 在移动设备和充电表面之间。充电设备的表面有导电金属条。当具有相应电触点的设备接触这些金属条时，电流会流入设备。

　　为此，设备必须将触点集成到其外壳中或带有触点的特殊套管中。您将设备卡入适当的套管中 - 每种型号和类型的设备都需要自己的套管 - 并将套管设备放在表面的右侧，确保接触。这将创建一个电路并为您的设备充电。

　　您必须确保套管上的触点与充电器表面上的导电条匹配，否则您将不会创建电路。但是导电条可能比电感耦合更有效，根据无线充电联盟的说法，电感耦合的平均效率在50%到70%之间[来源： 希金博特姆].这意味着运行充电站所需的至少30%的电力被浪费，即使在高效的电感耦合系统中也是如此。

　　而 收音机 电力传输效率不高，可以设计一个将射频波转换为直流电的充电站。但是，除非您拥有大型天线和特别强大的广播源，否则您将不会从周围的环境信号中收集太多电力。

　　2010年，RCA宣布该公司正在开发一种无线充电站，可以利用WiFi信号并将其转换为电能。如果这样的设备可以工作，那么在任何有WiFi热点的地方，它都可能是一个很好的资源。但从数学上讲，这样的设备是不实用的。WiFi路由器只发出少量的能量 - 通常约为十分之一瓦。转换器只能捕获该能量的一小部分，这意味着如果您完全依靠WiFi信号来供电，那么像电池这样的东西充电一次可能需要几十年的时间。

　　为什么只有一小部分?这是因为能量排放服从 平方反比定律.这是一个定律，规定任何向各个方向均匀分布的点源 - 例如无线电波 - 相对于与源的距离，强度都会降低。当你从低功率能量发射开始，然后远离源头时，强度会迅速下降。

　　无线充电器有这么多选择，我们可能即将告别纠结的电缆和专有插头 - 并且很好!

　　作者手记

　　我在参观CES时看到了我的第一个无线充电站。我认为这是一个好主意。但是有几个缺点。许多人要求你把你的电子设备放在一个笨重的套筒里，这几乎使设备的重量增加了一倍——你应该一直保持套筒打开。如果您没有将小工具正确放在充电板上，您的设备将无法充电。而且您仍然必须将充电站插入墙上。但即使有缺点，无电缆电话的承诺也非常有吸引力。我只希望像Palm Pre这样的手机能够产生更大的影响，这样我们就会看到无线充电成为跨设备的标准。