超聲波無(wú)線充電:有效范圍接近5米
一家名叫uBeam的公司發(fā)明了一種全新的無(wú)線充電模式,可以利用超聲波將電力隔空輸送到15英尺(約合4.6米)外的地方。有了這樣的產(chǎn)品,只要使用專用的無(wú)線充電套,你就可以在充電的同時(shí)拿著手機(jī)在屋里走動(dòng)。盡管uBeam的原型產(chǎn)品 還比較笨重,但該公司正在努力縮小體積,盡快推向市場(chǎng)。據(jù)悉,已經(jīng)有多家公司希望與uBeam達(dá)成戰(zhàn)略合作,為顧客提供這種無(wú)線隔空充電服務(wù),以便吸引更 大客流,包括星巴克、維珍航空、喜達(dá)屋酒店以及多家快餐連鎖。除此之外,uBeam還與蘋(píng)果和三星等硬件廠商展開(kāi)了溝通。
uBeam早期原型機(jī)
然而,眾多大牌投資者的背書(shū)表明,uBeam的無(wú)線充電模式可能具備巨大潛力。具體而言,uBeam使用的是超聲傳導(dǎo)技術(shù),發(fā)射器通過(guò)插座或建筑物的電 力系統(tǒng)取電,然后將其轉(zhuǎn)換成超聲波,再將震動(dòng)發(fā)射到內(nèi)置接收器的設(shè)備——例如配備無(wú)線充電套的手機(jī),接收器之后負(fù)責(zé)將超聲波震動(dòng)轉(zhuǎn)換成電力,為移動(dòng)設(shè)備充電。uBeam表示,這種模式的充電速度與直接使用傳統(tǒng)電源類(lèi)似。
這種超聲波隔空充電方式有幾大優(yōu)勢(shì)。首先,這種技術(shù)非常安全,它使用的超聲波與監(jiān)測(cè)胎兒時(shí)使用的超聲波類(lèi)似。另外,接收器的價(jià)格也很便宜,甚至更低,而且體積小巧。不僅如此,這些超聲波還可以用于傳輸數(shù)據(jù),因此uBeam還可以在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)揮作用。
但最吸引普通用戶的還在于,該種技術(shù)的有效范圍大約為15英尺,對(duì)移動(dòng)中的設(shè)備同樣有效。雖然智能手機(jī)已經(jīng)在體積和性能上實(shí)現(xiàn)了重大進(jìn)步,但電池續(xù)航能力仍未得到太大改觀,這不僅有損了用戶體驗(yàn),還阻礙了整個(gè)移動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此,uBeam的技術(shù)可能對(duì)整個(gè)行業(yè)形成促進(jìn)。蘋(píng)果和三星等科技巨頭都在努力解決充電問(wèn)題,但卻遲遲未有進(jìn)展。因此,他們有可能洽購(gòu)uBeam。
由于uBeam持有多項(xiàng)重要的無(wú)線充電專利,這些巨頭可能會(huì)溢價(jià)收購(gòu)該公司,避免重要 技術(shù)落入競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手之手。從長(zhǎng)期來(lái)看,倘若uBeam的無(wú)線充電協(xié)議果真實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的潛力,意味著電線將會(huì)逐漸消失。不僅是手機(jī),其他各類(lèi)用電設(shè)備也都將使用這種技術(shù)。需要明確的是,uBeam仍在克服一些嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn),最終的產(chǎn)品可能無(wú)法在價(jià)格、功率、速度和安全方面達(dá)到預(yù)期。不過(guò),倘若真能實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)預(yù)期,便會(huì)成為一項(xiàng)革命性 的技術(shù),這也正是投資者夢(mèng)寐以求的結(jié)果。
微軟擬利用聚焦光線來(lái)充電
如果你的智能手機(jī)在白天就出現(xiàn)了電量耗盡的情況,一般人們都會(huì)感到煩惱,大多數(shù)人的解決方法就是嘗試記住在晚上要為他們的設(shè)備充電。即使是這樣 做,有時(shí)也不夠人們?nèi)粘J褂?,全天充電有時(shí)是很有必要的,為此微軟研究院已經(jīng)制定出了一個(gè)潛在的解決方案:AutoCharge。微軟研究人員們描述AutoCharge是一種自動(dòng)定位桌子上的智能手機(jī),并為它們充電的技術(shù)。他們制造的原型充電器可以被安裝在天花板上,有兩個(gè)工作 模塊:一個(gè)監(jiān)測(cè)模塊,其采用的是微軟的Kinect攝像頭,可以掃描像智能手機(jī)樣子的物體;另一個(gè)是充電模式,采用了UltraFire CREE XM-L T6來(lái)聚焦LED光線。
該AutoCharge系統(tǒng)采用了基于圖像處理來(lái)監(jiān)測(cè)和追蹤桌上的智能手機(jī),并自動(dòng)為智能手機(jī)充電。充電器會(huì)不斷地旋轉(zhuǎn),直到它檢測(cè)到一個(gè)看起來(lái)像智能手機(jī)的物體,之后將使用太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)所產(chǎn)生的光束為智能手機(jī)遠(yuǎn)程充電。換句話說(shuō),就是無(wú)需電線。AutoCharge通過(guò)藍(lán)牙或手機(jī)上的LED和智能手機(jī)建立連接。這確保了當(dāng)電池充滿電以后可以停止充電,以及確保那些大小和形狀與智能手機(jī)類(lèi)似的物體不能被充電。該系統(tǒng)在識(shí)別到有物體出現(xiàn)在了它和智能手機(jī)之間,對(duì)充電造成干擾時(shí),還可以在50毫秒內(nèi)自動(dòng)關(guān)閉。
每次要幫手機(jī)、電腦,或者其他各種電器充電時(shí),總是要接一條充電線,充電線一多,還常 常接錯(cuò),實(shí)在非常麻煩。幸好,現(xiàn)在愈來(lái)愈多的電子產(chǎn)品,開(kāi)始使用無(wú)線充電的技術(shù)了!只要優(yōu)雅的將手機(jī)放在一個(gè)小小的、像杯墊一樣的東西上面,不必接線 就能輕松充電,這么厲害的科技背后有什么原理呢?讓我們一起來(lái)探究其中奧妙。
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電與磁的交互作用
一般見(jiàn)到的無(wú)線充電,運(yùn)用的是電流磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)的塬理。1819 年,丹麥科學(xué)家厄斯特觀察到一段導(dǎo)線上如果通有電流,四周將會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),可以讓指北針偏轉(zhuǎn)。后人則進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),將導(dǎo)線圍成環(huán)狀,甚至繞成線圈,產(chǎn)生的磁場(chǎng) 將會(huì)更強(qiáng)、更集中,這稱為電流磁效應(yīng)。至于電磁感應(yīng),則是在 1831 年由法拉第發(fā)現(xiàn)的。讓一塊磁鐵或其他的磁場(chǎng)來(lái)源靠近一段沒(méi)有電流的線圈,線圈上就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,稱為電磁感應(yīng)。值得注意的是,電磁感應(yīng)的成立要件是磁場(chǎng)要有變化,例如磁鐵愈來(lái)愈靠近 (愈來(lái)愈遠(yuǎn)離其實(shí)也可以)。外加磁場(chǎng)若是一直保持不變,是不會(huì)有感應(yīng)電流的。
總而言之,電流磁效應(yīng)就是電流的流動(dòng)在四周產(chǎn)生磁場(chǎng),電磁感應(yīng)則是不斷變化的外加磁場(chǎng)使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流。
利用電磁感應(yīng)來(lái)充電
這兩種物理現(xiàn)象同時(shí)運(yùn)用,就可以進(jìn)行無(wú)線充電。目前的無(wú)線充電設(shè)備,都包含一個(gè)充電座,里面其實(shí)正是線圈。將充電座接到家用插頭后,線圈周?chē)鷷?huì)因?yàn)?電流磁效應(yīng)而產(chǎn)生磁場(chǎng)。要充電的電子產(chǎn)品,里面也都有一個(gè)線圈,當(dāng)它靠近充電座時(shí),充電座的磁場(chǎng)將透過(guò)電磁感應(yīng),在電子產(chǎn)品的線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)電 流導(dǎo)引到電池,就完成了充電座和電子產(chǎn)品間的無(wú)線充電。你可能會(huì)問(wèn),磁場(chǎng)不是要改變才能有電磁感應(yīng)嗎?可是充電座與充電的對(duì)象距離卻始 終保持不變,這樣為何會(huì)有電磁感應(yīng)呢?塬來(lái),家用插座中流出的電是交流電,也就是說(shuō)電流的方向不斷的交替變化,一會(huì)兒順著流,一會(huì)兒反著流。正因?yàn)槿?此,充電座線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)隨之不斷在變換方向,并非保持不變,符合電磁感應(yīng)的要件。
近來(lái)愈來(lái)愈多智慧型手機(jī)、平板電腦開(kāi)始提供無(wú)線充電 的功能,但是不幸的是,它們充電的時(shí)候,只要離充電座的距離稍遠(yuǎn)一些,充電效率就會(huì)明顯下降。即便是最新的技術(shù),充電距離也不能超過(guò) 5 公分,事實(shí)上,目前絕大部分可以無(wú)線充電的行動(dòng)裝置,都是要完全平放在充電座上才能進(jìn)行,和想像中隨走隨充的無(wú)線充電仍有點(diǎn)差別。
利用共振拉長(zhǎng)充電距離
為了增加無(wú)線充電的距離與充電效率,科學(xué)家正在設(shè)法利用磁共振的塬理進(jìn)行無(wú)線充電。在電路中加入一些電容、電感等特殊的元件,適當(dāng)連接后,會(huì)形成諧振電路。這就好像樂(lè)器行一定會(huì)有的調(diào)音工具──音叉一樣。輕敲音叉一次,它可以持續(xù)振動(dòng)一段時(shí)間,同樣的,對(duì)諧振電路短暫通電,電路中也會(huì)產(chǎn)生維持 一段時(shí)間的訊號(hào)。
音叉具有共振這種有趣的物理性質(zhì)。每支音叉都有自己的發(fā)聲頻率,當(dāng)一支音叉振動(dòng)發(fā)聲時(shí),若附近有另一支發(fā)聲頻率相 同的音叉,即使它沒(méi)有直接受到敲擊,也會(huì)跟著振動(dòng)。音叉的共振可以說(shuō)達(dá)成了能量的傳遞。諧振電路也可以共振,兩個(gè)振動(dòng)頻率相同的諧振電路放在一起,其中一個(gè)開(kāi)始因?yàn)橥姸袷帟r(shí),另一個(gè)電路也會(huì)跟著振蕩起來(lái),自動(dòng)產(chǎn)生電流,電能就這樣被隔空傳送了。這樣的現(xiàn)象稱為磁共振,用來(lái)進(jìn)行無(wú)線充電,可以讓 充電距離達(dá)到數(shù)公尺,效率也有所提升。唯一的困難就是,要將兩個(gè)電路調(diào)整到一模一樣的頻率,并且維持一段時(shí)間,并不是容易的事。除了磁共振之外,也有科學(xué)家嘗試借由雷射光的光能來(lái)充電,甚至是將電能透過(guò)和家用的 Wifi 網(wǎng)路相近的電波頻段來(lái)傳送。希望這些技術(shù)的突破,能讓我們未來(lái)在充電時(shí)更加方便!
最新無(wú)線充電應(yīng)用
1、懸浮燈泡:應(yīng)用磁懸浮技術(shù)還可為手機(jī)無(wú)線充電。一款名為Flyte的燈具將磁懸浮、無(wú)線充電和優(yōu)秀的產(chǎn)品設(shè)計(jì)都結(jié) 合到了一起,科技與設(shè)計(jì)的結(jié)合瞬間提升家居的美感與創(chuàng)意。Flyte由一個(gè)LED燈泡與無(wú)線電力接收器共同組成懸浮在空中的組件,而在燈泡的基座中則包含 有一個(gè)電磁鐵。在連接電線的木制底座中則包含有一個(gè)無(wú)線功率發(fā)射器和另一個(gè)電磁鐵。將燈泡放在底座上,并慢慢的釋放它就會(huì)看到燈泡緩緩上升,并穩(wěn)穩(wěn)地懸浮在空中。這個(gè)底座同樣也可以作為智能手機(jī)的無(wú)線充電墊。
2、 宜家將推支持無(wú)線充電家居。前段時(shí)間,宜家曾計(jì)劃推出支持無(wú)線充電的家居設(shè)備。近日,有消息稱具 備無(wú)線充電功能的家居,宜家計(jì)劃將在本月下旬正式上市,用戶可以前往宜家家居進(jìn)行體驗(yàn)。據(jù)悉,支持無(wú)線充電功能的家居設(shè)備或包括臺(tái)燈、書(shū)桌、床頭柜等。目前,不少智能手機(jī)都支持無(wú)線充電功能,如三星GALAXY S6等旗艦機(jī)型。不過(guò),需要注意的是,用戶在選擇無(wú)線充電時(shí),要看清手機(jī)和設(shè)備支持哪類(lèi)無(wú)線充電技術(shù),避免出現(xiàn)無(wú)法兼容的情況。
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