Японські інженери створили бездротову зарядку, яку можна вирізати в зручну форму і прикріплювати до повсякденних об'єктів. Завдяки застосуванню безлічі котушок і незвичайній схемі розводки елементи зарядки, що залишилися після вирізання, продовжують працювати, розповідають автори статті, представленої на конференції IMWUT 2018.
Бездротова зарядка являє собою пристрій з однією або кількома котушками індуктивності, які завдяки електромагнітному полю, що виникає біля них, здатні збуджувати струм в інших пристроях з котушками індуктивності. Ця технологія широко поширена в смартфонах, а також починає застосовуватися в більш великих пристроях, таких як ноутбуки і навіть автомобілі. Існуючі бездротові зарядки являють собою пристрої суворо певної форми, які не завжди зручно використовувати і складно адаптувати під свої потреби.
Йосихіро Кавахара (Yoshihiro Kawahara) і його колеги з Токійського університету розробили технологію створення тонких і гнучких бездротових зарядок, які можна вирізати в потрібну форму і вбудовувати в інші об'єкти, в тому числі в одяг або меблі. При розробці технології інженерам довелося розробити таку схему, щоб пристрій в цілому працював, навіть якщо його частини відрізані або пошкоджені. Для цього вони використовували H-образу деревовидну розводку плати. Плата являє собою масив з безлічі окремих котушок, з'єднаних з центром, в якому розташовані центральні електроди. При цьому провідні доріжки розташовані у вигляді деревоподібної структури. Завдяки такій схемі при пошкодженні однієї або декількох доріжок або котушок перестають працювати або тільки ці елементи, або також сусідні, але більша частина котушок залишається в робочому стані:
Однак велика кількість котушок індуктивності означає, що котушки, які працюють поруч, можуть створювати взаємні перешкоди і значно знижувати ефективність зарядки. Через це інженери застосували мультиплексування з поділом за часом. При такому методі одночасно працює тільки частина котушок, розташованих на відстані один від одного, причому набір котушок періодично змінюється:
Кожна котушка дев'ять сантиметрів у довжину і ширину, і крім провідних доріжок для передачі енергії також обладнана датчиками Холу для виявлення пристроїв з підтримкою бездротової зарядки. Вся плата складається з 16 котушок і має розмір 40 сантиметрів. Крім того, для роботи зарядці необхідний керуючий модуль, який інженери зібрали на основі плати Arduino.
Розробники продемонстрували застосовність створеної ними технології за допомогою декількох прототипів. Зокрема, вони створили розумну сумку для продуктів з вбудованою гнучкою бездротовою зарядкою. Помістивши смартфон у бокову кишеню такої сумки, користувач може зарядити його в дорозі. Також вони створили розумну куртку, столик, миску і килимок у формі котячої голови, з вбудованою бездротовою зарядкою. Розробники виміряли ефективність однієї котушки при різних режимах роботи. Потужність самої котушки склала сім ватт, але при передачі прямого струму ефективність передачі енергії склала 91 відсоток, а при передачі змінного струму ще менше - 60 відсотків (4,2 ватта на приймаючій котушці).
Крім індукційної передачі енергії є й інші методи бездротової зарядки. Наприклад, деякі дослідники працюють над створенням лазерної зарядки, але поки її не застосовують на практиці, в тому числі через потужне випромінювання, що становить небезпеку для здоров'я. Нещодавно американські інженери вирішили цю проблему, додавши до основного лазерного променя для передачі енергії чотири «сторожових» промені, які відстежують наближення частин тіла або інших предметів і практично миттєво вимикають передачу енергії.