O que é carregamento sem fio e como funciona

O carregamento sem fio se tornou um recurso obrigatório em iPhones e Androids de última geração, mas poucos sabem sobre a tecnologia básica que o alimenta. Então, o que é carregamento sem fio, quais são seus benefícios (vantagens), desvantagens (desvantagens) e como ele funciona em dispositivos de consumo modernos? Aqui, contaremos tudo sobre ele e o que você precisa saber antes de comprar seu próximo smartphone, smartwatch ou fones de ouvido de última geração. Também falaremos sobre como ele está sendo usado no setor industrial e como os avanços contínuos na tecnologia podem um dia permitir que os dispositivos sejam carregados remotamente.

Carregamento sem fio: o que é e como funciona

O carregamento sem fio está disponível em smartphones Android há anos, mas realmente chamou a atenção da mídia global depois que a Apple o introduziu em seu iPhone X e iPhone 8-series em 2017. Desde então, ele se expandiu para todos os iPhones de última geração, como o iPhone 12 series, e até mesmo alguns smartphones de gama média, como o iPhone SE (2020), e espera-se que se tornem mais populares nos próximos anos. Já era hora de sabermos mais sobre a tecnologia e como ela funciona. Neste artigo, também falarei sobre suas origens e os vários tipos de tecnologia de carregamento sem fio em uso atualmente. Índice + -

O que é carregamento sem fio?

O carregamento sem fio é a transferência de energia de um dispositivo transmissor para um dispositivo receptor por meio de indução eletromagnética em vez de usar fios como um link físico. Também conhecido como carregamento indutivo, o processo envolve a produção de uma força eletromotriz através de um condutor elétrico em um campo magnético variável para fornecer eletricidade a uma bateria, geralmente dentro de um dispositivo eletrônico. O carregamento ocorre por meio de uma almofada de transmissão indutiva em vez de um conector com fio.

Como funciona o carregamento sem fio?

A carga indutiva gera energia ao passar uma corrente elétrica entre duas bobinas para criar um campo eletromagnético. A bobina primária no carregador induz uma corrente na bobina secundária, que reside no dispositivo que está sendo carregado. A energia é transferida do dispositivo de carregamento para o dispositivo de recepção por meio de acoplamento indutivo. O processo envolve o funcionamento de uma corrente alternada (CA) através de uma bobina de indução na almofada de carga, criando um campo magnético, que flutua em força conforme a corrente CA muda continuamente sua amplitude.

O campo eletromagnético variável no tempo gera uma força eletromotriz, criando assim uma corrente elétrica alternada na bobina de indução no dispositivo receptor. Em seguida, é convertido em corrente contínua (DC) com um retificador e usado para carregar células eletromagnéticas, como baterias em smartphones, smartwatches, fones de ouvido e outros dispositivos receptores. Embora a transferência de energia de uma bobina para outra seja tecnicamente sem fios, a base de carregamento ainda precisa extrair energia de uma fonte elétrica usando uma conexão com fio na maioria dos casos.

O que é carregamento reverso sem fio e quais telefones o suportam?

O carregamento sem fio reverso permite que um dispositivo use a energia da bateria para carregar outro dispositivo. Ele usa os mesmos princípios de indução eletromagnética, mas, desta vez, a bobina do smartphone atua como transmissor em vez de receptor. Alguns dos principais smartphones que suportam carregamento sem fio reverso incluem Samsung Galaxy S21-series, Galaxy S20-series, Huawei P30 Pro, Mate 30 Pro, etc..

Benefícios (vantagens) do carregamento sem fio

Os benefícios do carregamento sem fio são múltiplos. O primeiro e mais importante benefício é a conveniência. É conveniente colocar o telefone na base de carregamento sem fio em vez de ficar tentando inserir um conector em uma porta. Em segundo lugar, também é uma maneira relativamente segura de transferir energia para o telefone, porque não exige que você toque fisicamente na tomada elétrica toda vez que quiser carregar um dispositivo. Por fim, reduz o desgaste do dispositivo, eliminando a necessidade de conectá-lo e desconectá-lo todas as vezes.

Desvantagens (desvantagens) do carregamento sem fio

A maior desvantagem do carregamento sem fio é que ele representa um desperdício de tecnologia. Em seu estado atual, o carregamento sem fio é altamente ineficiente e consome entre 39% e 80% mais energia do que seu equivalente com fio. Uma grande quantidade de energia é perdida na forma de calor, com a eficiência exata dependendo do design do carregador. A perda é ainda mais pronunciada quando as bobinas do telefone não estão alinhadas corretamente com as bobinas da almofada de carga.

Embora muitos usuários possam estar dispostos a trocar a eficiência por conveniência, isso pode ter um grande impacto no meio ambiente se os carregadores sem fio se tornarem o principal método de carregamento de dispositivos eletrônicos.

Outra consequência da ineficiência é a velocidade de carregamento. O carregamento sem fio é dolorosamente lento quando comparado ao carregamento com fio, especialmente quando os fabricantes estão lançando tecnologias de carregamento com fio super-rápidas. Além do mais, embora você ainda possa usar seu telefone enquanto o carrega com um cabo, o carregamento sem fio, pelo menos em sua forma atual, irá parar completamente no momento em que você retirá-lo do carregador. Isso está prestes a mudar em breve, mas mais sobre isso mais tarde.

Finalmente, as almofadas de carregamento sem fio não estão disponíveis em todos os terminais de aeroporto, estações ferroviárias, saguões de hospitais e outros locais públicos. Isso significa que se você ficar sem energia e não tiver um cabo, poderá levar um choque. Do jeito que as coisas estão agora, o carregamento sem fio é mais função do que forma. Dito isso, os pesquisadores estão trabalhando intensamente para corrigir alguns dos problemas mencionados acima, portanto, podemos esperar soluções de carregamento sem fio mais eficientes no futuro.

Diferentes padrões de carregamento sem fio

Existem duas principais organizações concorrentes que especificam padrões de cobrança indutiva e de ressonância, e ambas têm sua parcela de apoiadores. O mais conhecido é o Wireless Power Consortium (WPC), que conta com Apple, Google e Xiaomi entre seus membros, enquanto a AirFuel Alliance inclui sistemas como Dell, Duracell, Gan e muito mais. Muitas empresas, como Samsung e Huawei, são membros de ambas as organizações.

O WPC desenvolve e regula o padrão de carregamento sem fio mais popular, Qi (pronuncia-se 'chee'), que é usado pela maioria dos fabricantes de smartphones, incluindo Apple, Samsung, Xiaomi etc. AirFuel, por outro lado, está vinculado a aeroportos, hotéis e cafés na Europa, bem como grandes cadeias de restaurantes como MacDonald's e cafeterias como Starbucks nos Estados Unidos, para implantar estações de carregamento sem fio em espaços públicos. Isso, muitos acreditam, pode eventualmente ajudar o carregamento sem fio a obter uma adoção mais ampla.

Origens e avanços

O conceito de carregamento sem fio foi demonstrado pela primeira vez pelo temível Nikola Tesla, que descobriu o fenômeno do acoplamento ressonante magnético no final do século XIX. No entanto, durante a maior parte do século seguinte, a tecnologia não poderia ser colocada em uso na vida real, exceto por algumas escovas de dente elétricas e outros pequenos aparelhos.

Corte para o século XXI, a tecnologia começou bem e verdadeiramente a entrar na consciência dos consumidores convencionais, graças à sua adoção pelos fabricantes de smartphones. No que pode ser uma virada de jogo para a indústria, os avanços tecnológicos no setor também podem permitir que alguns dispositivos IoT recebam energia, mesmo quando colocados a vários metros de distância de um carregador.

Diferentes tecnologias de carregamento sem fio

A maioria dos padrões de carregamento sem fio atualmente em uso depende de três técnicas principais. Em primeiro lugar, existe uma carga eletromagnética indutiva ou não radiativa fortemente acoplada, que requer que o transmissor e o receptor estejam em contato um com o outro para a transferência de energia. Em seguida, há a carga ressonante eletromagnética radiativa ou fracamente acoplada que pode transmitir uma carga a distâncias muito curtas, como alguns centímetros. Por fim, existe o carregamento sem fio de radiofrequência (RF) desacoplado que pode transferir energia a vários metros de distância, embora a uma velocidade muito lenta.

Carregamento remoto sem fio

Uma das principais desvantagens ou desvantagens do carregamento sem fio é que você não pode realmente usar o dispositivo enquanto ele está sendo carregado. No entanto, muitas empresas estão trabalhando agora em tecnologias de carregamento sem fio remoto que podem ajudar os usuários a finalmente cortar o cabo para sempre. Tudo começou em 2007, quando uma equipe de pesquisadores do MIT, liderada pelo professor de física Marin Soljačić, demonstrou a capacidade de alimentar uma lâmpada de 60 watts sem fio a uma distância de cerca de dois metros (~ 6,5 pés).

Embora a tecnologia fosse extremamente ineficiente na época (~ 45% de eficiência), ela avançou aos trancos e barrancos e agora pode transmitir altos níveis de potência (até 11kW) com uma eficiência de até 92%.

O sistema de tecnologia de transferência de energia sem fio de campo próximo foi originalmente colocado para uso comercial pelo próprio Soljačić, que em 2017 fundou uma empresa chamada WiTricity, que projeta sistemas remotos de carregamento sem fio para veículos elétricos. Outras empresas, como Ossia e Energous, demonstraram carregamento sem fio de até uma distância de 30 pés, embora, a eficiência reduza drasticamente com o aumento da distância.

Com o carregamento sem fio se tornando cada vez mais comum, até mesmo o carregamento sem fio remoto está aparentemente configurado para atingir os eletrônicos de consumo mais cedo ou mais tarde. A Xiaomi anunciou no mês passado uma tecnologia de carregamento sem fio remoto chamada 'Mi Air Charge', que pode carregar vários dispositivos simultaneamente enquanto você está jogando, andando ou até mesmo quando algo está no caminho.

É um carregador de 5W que usa 144 antenas na estação base para enviar ondas milimétricas aos dispositivos receptores. Desde o início de fevereiro, não há notícias de quando o dispositivo chegará ao mercado.

Aplicação em IoT, Saúde e Indústrias Automotivas

Enquanto o WiTriCity está trazendo carregamento sem fio para automóveis, outras empresas de todo o mundo estão incorporando a tecnologia em outras indústrias, incluindo saúde, robótica e muito mais. A indústria automobilística, no entanto, continua sendo uma das maiores patrocinadoras da tecnologia.

Dezenas de modelos de automóveis agora oferecem carregamento sem fio baseado em Qi em suas cabines, enquanto muitos veículos elétricos, como o Mercedes Benz S550e, podem carregar sem fio simplesmente estacionando sobre uma almofada de carregamento. No futuro, os veículos podem até ser carregados em movimento, graças a uma tecnologia chamada carregamento dinâmico de veículos elétricos (DEVC).

Com o carregamento sem fio e seus benefícios indo além dos limites do setor de eletrônicos de consumo, os especialistas prevêem que ele pode ser usado em dispositivos de implantes médicos, como marca-passos cardíacos e outras bombas de assistência cardíaca. Em 2018, o Massachusetts Institute of Technology (MIT) demonstrou um sistema chamado In Vivo Networking (IVN) que permite que dispositivos médicos implantados dentro do corpo humano operem enquanto obtêm energia de ondas de rádio externamente.

A invenção abre caminho para dispositivos implantáveis ​​ainda mais poderosos e sensores microscópicos embutidos. Os possíveis casos de uso incluem hardware implantável para monitorar os níveis de açúcar no sangue e outros parâmetros críticos.

Com o escopo e a escala do carregamento sem fio aumentando continuamente, os casos de uso futuros para a tecnologia também podem incluir outros aplicativos inovadores, como mesas de restaurante que funcionam como uma almofada de carregamento para smartphones, móveis com carregamento sem fio integrado e balcões de cozinha que alimentam torradeiras , moinhos e outros aparelhos sem fio. Os benefícios e aplicativos aumentados também podem melhorar a adoção do carregamento sem fio, mas não está imediatamente claro quando isso aconteceria.

Smartphones com carregamento sem fio

Em 2009, o Palm Pre se tornou o primeiro smartphone disponível comercialmente a oferecer carregamento sem fio. Desde então, dezenas de dispositivos adotaram o recurso, incluindo o Droid Charge em 2011 e o Nokia Lumia 920 em 2012. Hoje, existem muitos modelos de smartphones que oferecem os benefícios do carregamento sem fio. Alguns dos smartphones mais recentes que oferecem o recurso incluem:

• Samsung galaxy S21 series
• iPhone 12 series
• Google Pixel 5
• Galaxy Note 21 series
• OnePlus 8 Pro

Melhores carregadores sem fio

Existem muitos carregadores sem fio disponíveis no mercado, e a maioria deles adere ao padrão Qi para compatibilidade máxima. Aqui, estamos listando alguns dos melhores que você pode comprar agora:

• Carregador Apple MagSafe (certificado para dispositivos Apple selecionados): ($ 39)
• Carregador sem fio Samsung 15W: ($ 79,99)
• Liga Anker PowerWave: ($ 29,99)
• Carregador sem fio RAVPower: ($ 22,99)
• Carregador Philips Fabric sem fio: ($ 19,88)

O que é o Apple MagSafe Charging? Diferença entre Magsafe e Qi

Apresentado junto com o iPhone 12, o MagSafe é uma versão aprimorada da tecnologia de carregamento sem fio existente da Apple e oferece benefícios adicionais. Ele ainda é baseado na tecnologia de carregamento Qi em seu núcleo e, como tal, é compatível com carregadores Qi. No entanto, o que MagSafe faz de forma diferente, é que ajuda a alinhar corretamente o smartphone com o carregador para um processo de carregamento mais rápido e eficiente.

Para obter um melhor alinhamento para sua tecnologia MagSafe, a Apple adicionou anéis de ímãs ao redor da bobina de carregamento do iPhone para ajudar o dispositivo a se encaixar no lugar quando colocado no tapete de carregamento. A Apple também melhorou a velocidade de carregamento com MagSafe na série iPhone 12, que agora oferece até 15 W em vez dos 7,5 W nos modelos anteriores.

O carregador MagSafe da Apple é certificado para funcionar com dispositivos Apple selecionados, incluindo, mas não se limitando a, a série iPhone 12, o Apple Watch e o AirPods Pro. No entanto, ele provou ser compatível com uma série de smartphones Android, incluindo o Google Pixel 5, o Samsung Galaxy Z Fold 2, a série Galaxy Note 10 e muito mais. Isso não é surpreendente, visto que a Apple também adotou o padrão de carregamento Qi do WPC para sua tecnologia MagSafe. Da mesma forma, iPhones com suporte para carregamento sem fio (MagSafe ou outro), podem ser carregados usando qualquer tapete de carregamento Qi existente.

Você também pode verificar nossa lista detalhada dos melhores carregadores sem fio e os melhores suportes de carregamento sem fio MagSafe para o iPhone da série 12.

perguntas frequentes

• Como faço para saber se meu dispositivo pode carregar sem fio?

Para saber se o seu telefone, relógio ou fones de ouvido são compatíveis com o recurso, verifique o manual do usuário que você recebeu na caixa. Dado que o carregamento sem fio é um dos recursos de destaque em qualquer dispositivo, ele será mencionado com bastante destaque, se aplicável. Verifique também o site do fornecedor e pesquise na web para saber mais sobre os recursos e a funcionalidade do seu dispositivo.

Observe que, a partir de agora, todos os telefones que suportam carregamento sem fio ainda podem ser carregados com cabos normalmente. No entanto, isso pode mudar, com relatórios sugerindo que a Apple pode estar planejando acabar com as portas em iPhones futuros, embora isso ainda possa estar um pouco distante.

• Posso carregar um smartphone em sua capa ou preciso de uma capa especial?

A maioria das capas de policarbonato e TPU, transparentes ou não, permitem que você carregue seu telefone sem fio. Casos 'robustos' mais grossos são exceções à regra. Portanto, se o seu telefone suporta o recurso e você planeja usá-lo, certifique-se de comprar uma capa que esteja claramente marcada como compatível.

• Como faço para configurar o carregamento sem fio?

Compre um carregador sem fio compatível e conecte-o a uma tomada de parede usando o adaptador de energia que acompanha o acessório ou um que seja recomendado pelo fabricante. Quando o tapete de carga estiver consumindo energia, coloque o telefone nele com a tela voltada para cima. Para melhor desempenho, coloque-o no centro do carregador. No caso de tapetes de carregamento duplo ou triplo, coloque o telefone ou outros dispositivos no local exato recomendado pelo fabricante.

• Posso carregar sem fio no meu carro??

Muitos carros vêm com estações de carregamento instaladas de fábrica. Mesmo que seu carro não venha com um, você ainda pode adicionar facilmente um carregador sem fio de reposição para automóveis. Certifique-se de comprar a especificação correta para o seu dispositivo. Além disso, verifique se o carregador e o dispositivo que você está tentando carregar seguem o mesmo padrão de carregamento. Leia este artigo em detalhes para saber mais.

• O carregamento sem fio aquece o telefone?

O aquecimento normalmente ocorre devido à ineficiência na transferência de energia, portanto, quanto mais eficiente for a base de carregamento, menos quente ficará o telefone. Dito isso, o carregamento sem fio é ineficiente por natureza, então sempre haverá algum excesso de calor. Contanto que o telefone e o tapete de carregamento sigam os padrões estabelecidos, você não precisa se preocupar com a repetição do fiasco do Galaxy Note 7.

• O carregamento sem fio é mais rápido do que o carregamento por cabo (benefícios, se houver)?

Como já mencionado, o carregamento sem fio é dolorosamente lento quando comparado ao carregamento com fio. É outra consequência da ineficiência na transferência de energia sem fio. Então, sim, o carregamento sem fio é mais lento, ele aquece seu dispositivo e não permite que você use o telefone livremente enquanto é carregado. As coisas estão mudando com o carregamento sem fio remoto e outras inovações, mas provavelmente continuará a ficar para trás no carregamento com fio em termos de velocidade e eficiência no futuro previsível.

O futuro da tecnologia de carregamento está aqui

Os cientistas acreditam que apenas arranharam a superfície do que a tecnologia de carregamento sem fio tem a oferecer. Nos próximos anos, com o amadurecimento da tecnologia, ela oferecerá mais em termos de escopo e desempenho. Até então, continuará sendo um recurso relativamente de nicho como uma função desejável, mas não crítica em dispositivos de consumo como telefones, relógios e fones de ouvido. De qualquer forma, agora que você sabe tanto sobre carregamento sem fio, seus benefícios (vantagens) e suas desvantagens (desvantagens), deixe-nos saber se é um must-have em seu próximo smartphone ou se ainda acha que é um truque que ainda não está pronto para o horário nobre.