| 3 янв 2018 г. — 7:19 утра по тихоокеанскому времени
Когда производители Android начали добавлять беспроводную зарядку в свои телефоны, а Apple — нет, популярной теорией было то, что производитель iPhone пропускает контактные зарядные устройства и ждет зарядные устройства на дальние расстояния. В итоге, конечно же, Apple в конечном итоге выбрала те же контактные зарядные устройства Qi, что и все остальные.
Но резонансные зарядные устройства — требующие размещения устройства очень близко к зарядным катушкам — предлагают ограниченные преимущества. Конечно, удобно просто положить ваш iPhone X на док-станцию для беспроводной зарядки и забрать его позже, не возившись с кабелем Lightning, но у вас все равно столько же кабелей, сколько и раньше — просто теперь они подключены к док-станциям.
Дальняя RF-зарядка — продвигаемая такими компаниями, как Energous — обещает гораздо большее преимущество, позволяя заряжать устройства в любой точке комнаты, где находится зарядное устройство. Так почему же Apple не стала ждать…?
После того как Energous и конкурирующая компания Powercast объявили о получении одобрения FCC для своих устройств беспроводной зарядки дальнего действия, можно было бы ожидать, что видение мира без проводов будет реализовано в любой день. Что если бы Apple подождала немного дольше, она могла бы пропустить устаревшую резонансную зарядку и перейти напрямую к RF-зарядке — которая является *поистине* беспроводной.
Но есть причина, по которой этого не произошло, и почему это видение зарядки «где угодно в комнате» не будет реализовано в ближайшее время.
Начнем с нескольких основ. Во-первых: расстояние.
Существует только две формы беспроводной RF-мощности: ближнее поле и дальнее поле. Energous использует термин «среднее поле» для описания своего трехфутового устройства, для которого оно получило одобрение FCC, но конкурирующая фирма Powercast отвергает это как «маркетинговый термин» и говорит, что оно фактически относится к категории ближнего поля. Видение, которое мы обсуждаем, — это зарядка в дальнем поле.
Следующий очевидный вопрос: какое расстояние считается ближним, а какое — дальним? На этот вопрос почти невозможно ответить. Во-первых, потому что эксперты не согласны — существуют различные конкурирующие определения, и во-вторых, потому что определение измеряется не в единицах расстояния. Вот, например, мнение Powercast.
Мы определяем границу как расстояние 2D²/λ, где D — наибольший размер передающей или приемной антенны, а λ — длина волны в свободном пространстве.
Эр, да. Но в приблизительных терминах несколько футов считались бы ближним полем, в то время как дальнее поле может теоретически достигать 80 футов. Я расскажу подробнее о реальной стороне этого вопроса позже.
Во-вторых, давайте разберемся с еще одной запутанной проблемой: пределы мощности.
В соответствии с так называемыми правилами Части 15, Федеральная комиссия по связи (FCC) ограничивает максимальную выходную мощность передатчика RF-мощности всего одним ваттом. Однако вы можете встретить упоминания устройств мощностью три или четыре ватта, и это потому, что ограничение в один ватт относится к всенаправленной антенне. Сосредотачивая радиолуч в определенном направлении, можно эффективно концентрировать доступную мощность.
FCC разрешает четырехкратное усиление антенны (6 dBi, если быть очень техническими) в пределах определенной дуги. Например, один образец RF-зарядного устройства использует направленную антенну с дугой 70 градусов. Однако было бы ошибочно приравнивать это к 4 ваттам: максимальная мощность, которая может быть передана, остается на уровне одного ватта. А поскольку ничто не бывает на 100% эффективным, максимальная мощность, которую можно получить, еще меньше — даже в непосредственной близости от передатчика, она может реально составлять половину ватта.
Но мы не можем говорить о мощности, не возвращаясь к расстоянию. Точнее, к связи между мощностью и расстоянием. Радиоволны (а RF-мощность — это лишь определенная форма этого) подчиняются закону обратных квадратов. Он гласит, что интенсивность обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника.
Если получить 0,5 Вт на дюйм от передатчика, то на два дюйма от него мощность упадет до 0,125 Вт (в два раза большее расстояние = в четыре раза меньше мощности). На четыре дюйма мощность упадет до 0,03 Вт.
Не требуется много математики, чтобы понять, что видение питания MacBook через всю комнату от передатчика в ближайшее время — это просто чистая фантазия. Так каковы же реалии сегодняшних технологий?
Powercast говорит, что есть две реальности: то, что технически возможно, и то, что безопасно и законно. Вот что говорит доктор Чарльз Грин о видении «зарядить устройство в любом месте комнаты».
Технология реальна, технология работает, она технически осуществима. В военных целях мы доставляли 5 Вт мощности на автономное устройство на расстоянии 20 футов.
Так что да, технически мы могли бы сегодня полностью зарядить iPhone где угодно в комнате. Но не легально и не безопасно. Это военное применение осуществлялось при отсутствии людей в поле.
И это неспроста. Поместите человека в мощное RF-поле, и оно начнет нагревать его ткани, точно так же, как микроволновая печь. Понятно, что FCC не слишком охотно позволяет компаниям «готовить» своих клиентов, и вот тут-то и возникает ограничение мощности в один ватт. Это означает, что количество мощности, которое вы можете передать на любое расстояние, очень мало.
Насколько мало? Грин сказал, что пиковая доступная мощность — прямо у передатчика — составляет около половины ватта. В пределах дюймов она падает до десятков милливатт. На трех футах — до милливатт в пределах единиц. На десяти футах — мощность измеряется в микроваттах.
Energous, однако, указывает на то, что можно обойти ограничения мощности, налагаемые правилами Части 15, вместо этого выбрав соблюдение другого набора правил, известного как Часть 18.
Powercast ограничена в отношении того, сколько мощности они могут излучать со своего передатчика, поскольку их сертификация подпадает под Часть 15 FCC. Наша сертификация была для Части 18 FCC, первой в мире для RF-зарядки на расстоянии. Часть 18 не имеет конкретных ограничений по мощности, если вы можете соответствовать другим требованиям FCC по безопасности/воздействию.
Powercast соглашается и говорит, что она тоже работала по Части 18, но это не меняет того факта, что соблюдение этих правил не дает вам гораздо больше в плане доставляемой мощности — момент, который Energous признает.
Передатчик первого поколения был сертифицирован для обеспечения 120 мВт на расстоянии около 1 фута от передатчика. Этого достаточно для зарядки многих современных небольших электронных устройств, а также обеспечивает подзарядку для более крупных аккумуляторных устройств.
Компания, конечно, говорит, что планирует добиться большего, но не может сказать, когда.
Так что нет, мы не будем использовать эту технологию для зарядки наших iPhone через всю комнату в ближайшее время, не говоря уже о питании MacBook.
Но, говорит Грин, это не значит, что технология бесполезна. Все дело в реалистичном подходе к ее применению. Например, несколько сотен микроватт бесполезны для питания MacBook или iPhone, но являются совершенно применимой подзарядкой для маломощного устройства — например, клавиатуры или трекпада. Один передатчик за вашим столом мог бы поддерживать работу Magic Keyboard, Trackpad или Mouse, никогда не требуя подключения кабеля Lightning.
И в наши дни Интернета вещей у нас внезапно появилось много устройств с очень низким энергопотреблением в домах. Термостаты. Термометры. Датчики движения. Переключатели Hue. Все эти вещи почти созданы для применения дистанционной зарядки.
Powercast с 2010 года обеспечивает питание таких устройств в промышленном и коммерческом секторах, и неудивительно, что теперь она видит потребительские применения своей технологии. Для таких вещей, как оконный датчик, по ее словам, возможны расстояния до 80 футов.
Будет ли видение «где угодно в комнате» когда-нибудь реалистичным для iPhone, iPad и MacBook? Грин говорит, что это «очень далекое будущее». Компания сосредоточена на том, что возможно сегодня: а это датчики движения, а не MacBook.
Однако по пути мы, вероятно, увидим системы малой дальности, которые могут поддерживать зарядку телефона, когда он находится на столе или прикроватной тумбочке. И именно в этот момент внедрение чипа в iPhone начнет иметь смысл.
Посетите 9to5Mac на YouTube, чтобы узнать больше новостей об Apple: