России создают беспроводное зарядное устройство, способное передавать электричество на расстояние до 2 м. То есть батареи телефонов и планшетов можно будет пополнять, не доставая гаджеты из карманов и сумок. По своему КПД разработка не уступает беспроводным зарядкам, которые функционируют, лишь когда смартфон находится в непосредственной близости от источника тока. Промышленный образец планируют собрать через два года.
Резонансное явление
После появления беспроводных зарядок владельцы современных продвинутых гаджетов избавились от необходимости их регулярного подключения к питающим кабелям. Для пополнения батареи достаточно просто установить смартфон в специальное устройство автомобиля или положить на платформу, стоящую на письменном столе.
Однако современные пользователи ждут еще более удобных решений, которые дадут возможность заряжать телефон, не выполняя лишних операций и незаметно. Решить задачу должны помочь дистанционные беспроводные устройства — им не нужен близкий контакт с гаджетом. Такой прибор в настоящее время уже разрабатывается российскими учеными.
— В основу современных устройств заложен принцип передачи электричества с помощью магнитной индукции — от одной катушки, установленной на заряжающей платформе, ко второй катушке, которая находится внутри смартфона, — рассказал автор проекта WIPOT и участник студенческой инновационной платформы Тюменского индустриального университета Михаил Комаров. — Мы также увеличили область эффективной работы, использовав явление магнитного резонанса, возникающего между частотами этих катушек.
По словам специалистов, благодаря данному решению им удалось добиться радиуса действия прибора в 2 м, что достигается оптимизацией толщины его катушки (количества витков), правильным подбором частот входа и выхода из резонанса, а также некоторых других характеристик. По КПД устройство не уступает, но и не превосходит аналоги — в данном случае данный показатель также достигает 30%.
Таким образом, после внедрения разработки мобильный телефон можно будет подзаряжать, не вынимая его из кармана или сумки. Сделать это можно будет как дома, купив прибор в магазине, так и в общественных местах, зайдя в специальную зону для зарядки мобильных устройств диаметром в 4 м.
Позаботились разработчики и о безопасности использования техники — новая зарядка работает в том же диапазоне волн, который используют современные мобильные телефоны, что, как уверены ученые, исключает их пагубное влияние на человека. При этом возможная мощность передачи энергии достаточна для того, чтобы обслуживать смартфоны, беспроводные наушники, часы и элементы для систем интернета вещей.
На безопасной дистанции
— Явление резонанса в индуктивно связанных контурах известно достаточно давно, и его использование действительно может стать оптимальным решением задач, которые поставили перед собой ученые, — считает заведующий кафедрой радиотехнических систем НИУ «Московский энергетический институт» Роман Куликов. — При этом КПД предлагаемого устройства будет сильно зависеть от расстояния, уменьшаясь пропорционально его удаленности от мобильного телефона. 30-процентное преобразование здесь выглядит оптимальным значением для радиуса в 2 м.
По словам эксперта, остальные 70% энергии будут неизбежно рассеиваться в воздухе в виде электромагнитного излучения, влияние которого на человека еще предстоит оценить. В результате разработчики смогут подобрать оптимальные параметры работы устройства, безопасные для людей.
О степени возможного влияния излучения на человека рассказали в Московском физико-техническом институте (МФТИ).
— От зарядного устройства предложенного типа не будет исходить прямой опасности для людей, сравнимой, например, с воздействием радиации. Однако влияние на некоторые органы (например, в виде нагрева) не исключено, — отметил заведующий лабораторией постлитий-ионных источников тока МФТИ Дмитрий Семененко. — Вместе с тем это не останавливает создателей дистанционных зарядок для электромобилей со схожим принципом работы, которые обладают значительно большей мощностью. Однако прямых подтверждений их опасности пока не существует.
Поэтому отечественным ученым стоит продолжать активные исследования — особенно в условиях, когда параллельно с ними действуют конкуренты из других стран.
Также устройство с новым типом действия планируется применять для питания необслуживаемых элементов промышленной инфраструктуры. В частности, при функционировании на более высоких частотах оно подойдет для поддержания в рабочем состоянии подземных датчиков, которые нефтяники используют для контроля процесса бурения скважин.
— При этом передатчик задействуют в единой цепочке с ретрансляторами излучения, которые будут устанавливать с шагом в 1,5–2 м глубины, — пояснил Михаил Комаров. — В результате компании смогут экономить средства на прокладке коммуникаций при добыче углеводородов.
В настоящее время уже изготовлены прототипы устройства, которые тестируют для наилучшего взаимодействия с гаджетами. Промышленный образец планируют создать через два года.
