[อธิบาย] การชาร์จแบบไร้สาย: ทุกสิ่งที่คุณต้องรู้

คุณสมบัติส่วนใหญ่บนสมาร์ทโฟนเป็นไปตามแนวโน้มที่จะปรากฏเป็นอันดับแรกในการตั้งค่าสถานะแฟล็ก แล้วค่อยๆ ไหลลงมาสู่โทรศัพท์ที่มีราคาไม่แพงมาก เราเห็นสิ่งนี้เกิดขึ้นกับหน้าจอ HD เครื่องสแกนลายนิ้วมือ รอยบากในการแสดงผล การชาร์จอย่างรวดเร็ว และการจัดอันดับ IP อย่างไรก็ตาม มีเทคโนโลยีหนึ่งที่ยังไม่ได้นำมาใช้ในสมาร์ทโฟนระดับกลางและราคาประหยัดด้วยเหตุผลบางประการ นั่นคือการชาร์จแบบไร้สาย การชาร์จแบบไร้สายเป็นคุณสมบัติที่มีอยู่ในสมาร์ทโฟนมาเกือบทศวรรษแล้ว Droid Charge ของ Samsung มาพร้อมกับด้านหลังที่เปลี่ยนได้ซึ่งรองรับการชาร์จแบบไร้สายของ Qi

ซัมซุงเป็นหนึ่งในผู้ใช้รายแรกสุดของการชาร์จแบบไร้สายของ Qi และคู่แข่งสำคัญที่ Apple เข้าร่วมงานปาร์ตี้ในปี 2560 กับ iPhone X แม้ว่าทั้งหมดนี้จะยังค่อนข้างใหม่เกี่ยวกับเทคโนโลยีสำหรับผู้บริโภค แต่การชาร์จแบบไร้สายหรือการเหนี่ยวนำไร้สายมีมานานกว่า ศตวรรษ ขอบคุณ Nikola Tesla ที่ค้นพบว่าพลังงานสามารถถ่ายโอนแบบไร้สายได้ด้วยความช่วยเหลือของแม่เหล็ก แม้ว่าจะมีแอปพลิเคชั่นการชาร์จแบบไร้สายหรือการเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่ใหญ่กว่ามาก แต่เราจะยึดติดกับเทคโนโลยีในสมาร์ทโฟนโดยคำนึงถึงขอบเขตของบทความนี้

การชาร์จแบบไร้สายทำงานอย่างไร

ก่อนที่เราจะพูดถึงวิธีการชาร์จโทรศัพท์ของคุณอย่างอัศจรรย์เมื่อคุณวางโทรศัพท์ไว้บนแผ่นรองหรือแท่นชาร์จแบบไร้สาย เรามาลองเดินทางสั้นๆ ไปตามช่องทางหน่วยความจำไปที่ Class 10 Physics และพยายามทำความเข้าใจพื้นฐานของแม่เหล็กและไฟฟ้า เรามาเริ่มกันที่ กระแสสลับ หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า AC ตามชื่อที่แนะนำ ใน AC กระแสไม่ไหลในทิศทางเดียว แต่จะไหลในสองทิศทางตรงกันข้าม จากการทดลองของนักวิทยาศาสตร์ชื่อดัง Oersted กระแสไฟฟ้าทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กขึ้นอยู่กับทิศทางที่กระแสไหล ซึ่งหมายความว่าจะมีสนามแม่เหล็กที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับทิศทางของกระแส

ดังที่เราได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ในกระแสสลับ ทิศทางของกระแสจะเปลี่ยนแปลงบ่อยครั้ง ซึ่งหมายความว่าสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสสลับจะเปลี่ยนไปตามทิศทางของกระแสที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว การเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าตามที่ Michael Faraday ค้นพบ และนั่นคือวิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังการชาร์จแบบไร้สาย หากคุณคิดว่าสิ่งนี้เกินความเข้าใจของคุณ ให้มองในเชิงปฏิบัติ เหมือนอย่างที่มันเกิดขึ้นในชีวิตจริง

การใช้งานจริงของเครื่องชาร์จไร้สาย

แผ่นชาร์จไร้สายของคุณมีขดลวดฝังอยู่ไม่ลึกเกินไปหลังพื้นผิวด้านบน คุณจะรู้ว่าโดยส่วนใหญ่แล้ว พื้นผิวด้านบนของที่ชาร์จแบบไร้สายมักทำจากพลาสติกหรือไม้หรือผ้าบางชนิด เพื่อให้สนามแม่เหล็กผ่านได้ง่าย เช่นเดียวกับวัสดุที่ใช้ด้านหลังของสมาร์ทโฟน สมาร์ทโฟนทุกเครื่องที่รองรับการชาร์จแบบไร้สายจะมีกระจกหรือพลาสติกด้านหลัง เนื่องจากโลหะไม่อนุญาตให้มีการเหนี่ยวนำ

อย่างไรก็ตาม เมื่อกลับมาที่แท่นชาร์จแบบไร้สายจะมีขดลวดที่นำไฟฟ้าบนเครื่องชาร์จไร้สายซึ่งเป็นตัวส่งสัญญาณและมีขดลวดที่คล้ายกันอยู่ที่ด้านหลังของสมาร์ทโฟนซึ่งทำหน้าที่เป็นขดลวดรับสัญญาณ บนแผ่นชาร์จแบบไร้สาย ขดลวดจะเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟหลัก AC ผ่านอะแดปเตอร์แปลงไฟซึ่งจะแปลงเป็น DC และป้อนไปยังขดลวดของเครื่องส่งสัญญาณ กระแสจะถูกแปลงกลับเป็นไฟฟ้ากระแสสลับในขดลวดและมีสนามแม่เหล็กที่ถูกเหนี่ยวนำ เมื่อวางสมาร์ทโฟนที่มีขดลวดตัวรับไว้บนแผ่นชาร์จไร้สาย คอยล์ตัวส่งจะเหนี่ยวนำไฟฟ้ากระแสสลับเข้าไปในคอยล์ตัวรับ จากนั้น AC จะถูกแปลงกลับเป็น DC และถูกส่งไปยังแบตเตอรี่ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเรโซแนนท์อินดัคทีฟคัปปลิ้ง

แน่นอนว่ายังมีส่วนประกอบอื่นๆ ในเครื่องชาร์จไร้สาย เช่น วงจรเรียงกระแส ฟิลเตอร์ ฯลฯ ซึ่งช่วยในการแปลงไฟ AC เป็น DC และกิจกรรมการควบคุมกระแสไฟอื่นๆ มีข้อจำกัดบางอย่างที่เกี่ยวข้องด้วยเช่นกัน ดังที่เราได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ วัสดุบนพื้นผิวของที่ชาร์จแบบไร้สายและโทรศัพท์ ระยะห่างระหว่างตัวส่งและตัวรับของขดลวด ขนาดของขดลวดทั้งสอง ฯลฯ เป็นปัจจัยที่สำคัญต่อการเปิดใช้การชาร์จแบบไร้สาย สิ่งนี้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของมาตรฐานที่ตามมาด้วยผู้ผลิตสมาร์ทโฟนทุกรายที่รวมการชาร์จแบบไร้สายในสมาร์ทโฟนของพวกเขา - มาตรฐาน Qi

มาตรฐานการชาร์จแบบไร้สายของ Qi

Qi เป็นมาตรฐานการชาร์จแบบไร้สายที่พัฒนาโดย Wireless Power Consortium ที่สามารถใช้เพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ใดๆ กับการชาร์จแบบไร้สาย ผู้ผลิตที่ใช้มาตรฐาน Qi จะต้องได้รับการรับรองที่เกี่ยวข้องสำหรับอุปกรณ์ของตนเพื่อให้เข้ากันได้กับ Qi ไม่ว่าจะเป็นสมาร์ทโฟนหรือที่ชาร์จแบบไร้สาย เมื่อใช้มาตรฐาน Qi อุปกรณ์สามารถชาร์จแบบไร้สายได้ไกลถึง 4 ซม. ระหว่างตัวส่งและขดลวดตัวรับ

เนื่องจากคอยล์เหล่านี้ฝังอยู่ด้านหลังเลเยอร์อื่นๆ ระยะห่างระหว่างสมาร์ทโฟนกับแท่นชาร์จไร้สายจึงลดลงเหลือมิลลิเมตร โดยพื้นฐานแล้ว พื้นผิวของโทรศัพท์ควรสัมผัสกับพื้นผิวของแผ่นชาร์จไร้สายสำหรับการชาร์จ

ทำไมการชาร์จแบบไร้สายจึงช้ามาก

โดยพื้นฐานแล้วทำให้เกิดการถกเถียงกันว่าการชาร์จแบบไร้สายยังไม่เป็นแบบไร้สายอย่างสมบูรณ์เนื่องจากต้องเสียบที่ชาร์จแบบไร้สายเสมอและโทรศัพท์ของคุณต้องวางที่ชาร์จแบบไร้สายโดยสมบูรณ์เพื่อให้ทำงานได้ เพิ่มความเร็วในการชาร์จที่ช้ามากประมาณ 5-10W บนสมาร์ทโฟนทั่วไปส่วนใหญ่ ความเร็วที่ช้านั้นเกิดจากการเหนี่ยวนำทำงานได้ดีขึ้นเมื่อขนาดของคอยล์ใหญ่ขึ้นและจำนวนรอบในคอยล์ก็มากขึ้น ข้อจำกัดทั้งสองนี้ไม่สามารถทำได้บนสมาร์ทโฟนเนื่องจากมีขนาดเล็ก นอกจากนี้ การชาร์จแบบไร้สายยังเกี่ยวข้องกับการสูญเสียพลังงานเป็นจำนวนมากในรูปของความร้อน ซึ่งทำให้ความเร็วในการชาร์จลดลงอีกครั้ง

การพัฒนาในปัจจุบันและอนาคตในการชาร์จแบบไร้สาย

แบรนด์ต่างๆ เช่น Xiaomi, Huawei และแม้แต่ OnePlus ที่มีข่าวลือใหม่ว่า OnePlus 8 Pro กำลังทำงานเกี่ยวกับโซลูชันการชาร์จแบบไร้สายที่กำหนดเองซึ่งสามารถสูงถึง 40W ตาม Mi 10 Pro ใหม่ที่รองรับ OnePlus 8 Pro คาดว่าจะรองรับการชาร์จแบบไร้สาย 30W ฟังดูมีแนวโน้มแน่นอน แต่น่าสนใจที่จะเห็นว่าอัตราการนำไปใช้เป็นอย่างไร เนื่องจากเครื่องชาร์จไร้สายความเร็วสูงที่รองรับเอาต์พุต 30-40W นั้นหาซื้อได้ยาก และหากเป็นเช่นนั้นก็จะมีราคาที่แพงมาก

อนาคตของการชาร์จแบบไร้สาย เมื่อแสดงภาพในลักษณะที่เหมาะสมและสะดวกที่สุด จะเป็นการกำจัดแผ่นชาร์จแบบมีสายออกให้หมด และเพิ่มระยะห่างระหว่างที่ชาร์จกับโทรศัพท์ มีทางเลือกอื่นสำหรับสิ่งนี้ เช่น พาวเวอร์แบงค์สำหรับชาร์จแบบไร้สายหรือเคสชาร์จแบบไร้สายสำหรับสมาร์ทโฟนบางรุ่น แต่เมื่อสิ้นสุดวัน แม้แต่แกดเจ็ตเหล่านี้ก็หมดพลังงานและจะต้องเสียบปลั๊ก บางทีคุณอาจจะใส่ โทรศัพท์ในกระเป๋าของคุณวันหนึ่งและสามารถชาร์จแบบไร้สายได้หรือไม่? ใครจะรู้!

แต่สิ่งที่ดีคือนอกเหนือจากสมาร์ทโฟนแล้ว อุปกรณ์สำหรับผู้บริโภคอื่นๆ เช่น หูฟังและอุปกรณ์สวมใส่ได้นำการชาร์จแบบไร้สายมาใช้ และด้วยการถือกำเนิดของการชาร์จแบบไร้สายย้อนกลับบนสมาร์ทโฟน คุณสามารถชาร์จอุปกรณ์ขนาดเล็กเหล่านี้ได้ทุกที่ทุกเวลาซึ่งสะดวกมาก นอกจากนี้ แบรนด์อย่าง Realme ยังได้รวมการชาร์จแบบไร้สายเข้ากับ Realme Buds Air ซึ่งอาจเป็นหนึ่งในหูฟังไร้สายที่ราคาไม่แพงที่สุดที่มาพร้อมกับการรองรับการชาร์จแบบไร้สาย เป็นขั้นตอนในทิศทางที่ถูกต้องอย่างแน่นอน

อนาคตไร้สายอย่างแท้จริง?

อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ทำให้เรากลับมาที่คำถามเริ่มต้น ทำไมการชาร์จแบบไร้สายยังไม่มาถึงสมาร์ทโฟนราคาไม่แพง? ในขณะที่คุณสมบัติอย่างเครื่องสแกนลายนิ้วมือหรือการชาร์จอย่างรวดเร็วสามารถแก้ปัญหาได้อย่างแท้จริงและเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญ การชาร์จแบบไร้สายถึงแม้จะใช้งานมาเป็นเวลานานก็ไม่เคยถูกพิจารณาว่าต้องมีมาก่อน และด้วยเหตุนี้จึงเป็นคุณสมบัติที่ง่ายสำหรับแบรนด์ต่างๆ เงินและไม่มีใครบ่นเรื่องนี้จริงๆ ด้วยข่าวลือที่ว่า Apple กำลังจะก้าวไปสู่ ​​iPhone ที่ไม่มีพอร์ตโดยสิ้นเชิง อนาคตจึงไร้สายอย่างแท้จริง แต่เทคโนโลยีที่จะทำให้มันเกิดขึ้นตอนนี้ยังไม่โตเต็มที่