Cum funcţionează încărcarea wireless de la Nokia? Inovaţia care foloseşte o tehnologie veche de 200 de ani

Lansarea noului telefon de la Nokia, Lumia 920, a redeschis subiectul inovaţiilor în telefonia mobilă. Principala caracteristică a acestui gadget este faptul că se încarcă fără fir. Totul este relativ însă: Lumia 920 se aşază pe o placă de încărcare, conectată la o priză sau la calculator. Ce înseamnă totuşi la nivel tehnic această încărcare?

Nu trebuie să ne gândim că încărcarea wireless este nouă. Mai multe firme au lansat încărcătoare wireless pentru dispozitivele de ultimă generaţie, iar Samsung a prezentat odată cu lansarea lui Galaxy S III propriul sistem. Cu toate acestea, sud-coreenii nu l-au implementat încă.

Dă vina pe Faraday

Nokia revoluţionează astăzi piaţa smartphone-uri alegând un model diferit. Au gândit diferit şi au avut curajul să se diferenţieze. Încărcare wireless, ecran tactil care poate fi atins cu mănuşi, realitatea augmentată şi o cameră foto diferită. Ca să nu mai vorbim de pariul pe sistemul de operare Windows Phone 8.

Totul porneşte din 1831, cu 55 de ani înainte ca Alexander Graham Bell să sune pentru prima oară de pe un telefon pe altul. Cel creditat cu invenţia este Michael Faraday. Acesta este pionierul inducţiei electromagnetice, fenomenul fizic la baza căruia se află încărcarea wireless. Aceasta produce curent electric conectând doi conductori în jurul aceluiaşi câmp magnetic.

Aplicând această tehnologie pe gadgeturile de ultimă generaţie, în spatele carcasei colorate de la Nokia Lumia 920 se află de fapt un conductor de curent. Telefonul devine parte integrantă a câmpului magnetic.

Lumia 920, pur şi simplu o bobină

Am aflat principiul de bază de la care a pornit încărcarea wireless. Continuăm cu încărcarea fără fir. Pentru a se realiza, aceasta are nevoie practic de două bobine. Una care primeşte şi una care oferă curent. Curentul alternativ din transmiţător generează un câmp magnetic care induce voltaj în bobina ce primeşte.

Această tehnologie veche de aproape 200 de ani are mai multe avantaje, dar şi dezavantaje. Există fără îndoială şi limitări, iar acest lucru rămâne de rezolvat pe viitor.

Care sunt avantajele?

• Există un risc minim de curentare sau ardere a instalaţiei atunci când dispozitivul se udă, deoarece nu există conductori expuşi.
• Se minimizează riscul de coroziune al dispozitivelor electronice din interior, deoarece acestea nu sunt expuse la apă sau oxigen.
• Lejeritatea de a manevra un gadget. Utilizatorul nu mai trebuie să conecteze un fir în telefon, ci pur şi simplu acesta este aşezat pe placa de inducţie electrică şi se încarcă. Nu vă faceţi griji. Nu vă curentaţi nici dacă atingeţi placa, deoarece curentul electric este produs când cele două părţi ale ecuaţiei, transmiţătorul şi receptorul, sunt conectate. Ceea ce se produce prin introducerea unei asemenea staţii de încărcare în priză este doar un câmp magnetic. Transformarea în energie electrică se produce doar cu ajutorul receptorului, în speţă gadgetul.
• Tehnologia poate fi dezvoltată pe viitor şi poate avea diverse forme. Deoarece Nokia foloseşte standardul Qi, unul deschis, orice producător va putea fabrica accesorii pentru Lumia 920. Astfel, putem să ne imaginăm orice fel de dispozitiv care să se transforme în încărcător, de la obiectele pe care le avem mereu cu noi: un portofel cu un conductor magnetic pe el, un laptop care să aibă în loc de tastatură numerică un generator de inducţie magnetică, un birou, un ghiozdan sau o geantă cu buzunar cu inducţie magnetică. Orice este posibil.

Care sunt totuşi dezavantajele?

• Eficienţa unui asemenea sistem este redusă dacă nu este folosit cum trebuie. Distanţa recomandată pentru a nu se pierde curent electric în afara câmpului magnetic este de 40 de milimetri. Aşadar, nu vă imaginaţi că veţi merge prin cameră şi veţi vorbi la telefon, iar acesta se va încărca. Dar un standard universal poate să creeze un trend, iar în restaurante să existe încărcătoare pe fiecare masă.
• Inducţia electromagnetică poate să producă foarte multă căldură reziduală. Din acest motiv, materialele din care este construit un telefon trebuie să fie alese cu mare grijă.
• Costurile de implementare ale soluţiei sunt mai mari decât cele tradiţionale.

Tehnologia nu e nouă. Nu a implementat-o nimeni?

După cum spuneam, Nokia nu este prima firmă care doreşte implementarea sistemului. De exemplu, cel mai bun şi pozitiv exemplu este în cazul inimilor artificiale şi dispozitivelor montate în interiorul corpului. Pe piept este lipit tocmai un transmiţător de curent, ataşat la o bateria care este încărcată de pacient. În lumea medicală, acest sistem se numeşte Transcutaneous Energy Transfer (TET - Transfer de e energie transacutanat) şi foloseşte exact sistemul explicat mai sus.

Multe periuţe de dinţi sunt încărcate de ceva ani buni prin transfer de energie de acest tip, chiar de la începutul anilor '90. De asemenea, la târgurile de tehnologie au apărut încărcătoare inductive pentru telefoane şi mp3-playere, dar au rămas la stadiul de experiment.

În 2006, Massachussetts Institute of Technology a descoperit o modalitate de a transfera energie de la o distanţă mai mare de 40 de milimetri între două bobine. Echipa a fost condusă de cercetătorul Marin Soljacic a folosit rezonanţa şi a realizat proiectul WiTricity. Ce au schimbat cercetătorii şi care este povestea cu rezonanţa?

Ei bine, cele două dispozitive lucrează la aceeaşi frecvenţă, din acest motiv pot fi conectate chiar dacă sunt la o anumită distanţă. Sistemul a fost testat momentan pe maşini, pentru a se putea transfera energie electrică de pe plăci montate în asfalt spre vehicul.

Toyota a investit în astfel de experimente, iar anul trecut Nissan a demonstrat pe modelul Leaf cum poate fi folosită tehnologia. Eficienţa atinsă de Nissan a fost de 90%, iar tehnologia ar urma să apară în 2013, fiind compatibilă cu noile aparate.

În lumea telefoanelor mobile, compania americană Palm a fost inovatoare la vremea ei cu modelul Palm Pre, lansat în 2009. Telefonul a fost unul de mare succes, dar compania nu a mai fost atât de eficientă din punct de vedere financiar apoi. Palm oferea două setări: puteam să ni-l încărcăm prin USB sau prin inducţie electromagnetică, numită „Touchstone“. Singura problemă era că necesita o carcasă specială, aşa cum are şi modelul inferior lansat de Nokia, Lumia 820.

Standardul Qi – ce Dumnezeu mai e şi asta?

Am vorbit mai devreme despre standardul Qi. Acesta este dezvoltat de un consorţiu numit Wireless Power şi se doreşte a fi un model universal pentru producătorii de dispozitive electronice. La nivel mondial, standardul urmează să fie folosit pe unele dispozitive de la HTC, Huawei, LG, Motorola, Samsung sau Sony, toate adepte ale standardului.

Wireless Power Consortium a fost fondat în 2008 şi este un succes al cooperării mai multor giganţi ai tehnologiei mondiale. Cei care folosesc acest standard îl pot dezvolta după bunul plac, respectând specificaţiile.

Pornit iniţial ca un standard folosit pentru dispozitivele care cer puţin curent electric, standardul a fost extins şi pentru cele care folosesc un nivel mediu. Standardul scăzut implică un transfer de 5 waţi, iar standardul mediu un transfer de 120 de waţi.

Am auzit cândva de legătura dintre câmpul magnetic şi cancer. Este adevărat?

Potrivit site-ului american cancer.gov, platforma oficială a Institutului Naţional pentru Cancer din Statele Unite ale Americii, explică legăturile dintre câmpul magnetic şi posibilitatea dezvoltării de cancer.

Deşi multe studii au avut ca subiect legătura dintre leucemie, tumori pe creier şi cancer la sân şi câmpurile magnetice dintr-o casă, există doar o mână de asemenea studii care vorbesc de o legătură pe termen lung. Nu există nicio legătură strictă între câmpurile magnetice şi cancer asupra cărora cercetătorii să se fi pus de acord, menţionează cancer.gov.

Majoritatea studiilor epidemiologice nu au găsit nicio legătură între cancerul la sân şi câmpul magnetic al aparatelor electrocasnice. S-a studiat inducţia directă sau cea indirectă. Cu toate acestea, un studiu norvegian şi unul realizat pe femei afroamericane a realizat o conexiune între cancer la sân şi câmp magnetic.

Studiile din anii '80 şi '90 au făcut o conexiune, dar cele recente le-au contrazis. Nici măcar experimentele făcute pe animale nu au adus vreo lămurire suplimentară.

Aceasta este varianta oficială. Potrivit unui articol din 2004 din revista „Science Daily“, cercetătorii de la Universitatea din Washington, departamentul de bioinginerie, au făcut experimente pe şoareci şi au observat avarierea pe termen lung a celulelor creierului după o expunere pe termen lung la câmpul magnetic al aparatelor electrocasnice, cum ar fi uscătoarele de păr, păturile electrice sau aparatele de bărbierit. Oamenii de ştiinţă au considerat că efectele se resimt abia pe termen lung.

„În viaţa reală, oamenii primesc astfel de doze mici. Trei minute cu uscătorul de păr, cinci minute cu bărbieritul. Am descoperit că efectele se adună în timp şi ar putea duce la anumite daune, a declarat Henry Lai, şeful echipei de cercetători. Lai este de acord că studiile anterioare nu au dus la efecte, deoarece câmpul magnetic de mică intensitate nu producea efecte directe. Cu toate acestea, efectele ar putea fi mai subtile şi ar putea cauza mutaţii în celule. Acestea se vor vedea pe termen lung.

Un alt studiu de la Centrul pentru prevenţia şi controlul bolilor din SUA a descoperit în luna august a acestui an o legătură între expunerea la câmpul magnetic şi obezitate. Cu toate acestea, nu trebuie să uităm că un telefon nu reinventează fizica. Trăim înconjuraţi de câmpuri magnetice: cuptoare cu microunde, fire de electricitate, linii de curent electric.

Trăim în lumea câmpurilor magnetice

Mai există studii care au făcut o legătură între astm şi câmpuri magnetice, dar rezultatele au fost criticate acerb, scrie Reuters.

Organizaţia Mondială a Sănătăţii a realizat un studiu în octombrie 2005 în care a concluzionat că nu există o legătură între câmpurile magnetice de joasă frecvenţă şi efecte ale sănătăţii. Pot apărea efecte pentru sănătate în momentul în care densitatea câmpului magnetic, calculată în Tesla (µT) creşte peste nivelul 100. Ca să vă faceţi o idee. Această densitate a fost atinsă abia în martie 2012 de cel mai puternic magnetic pulsant.

OMS menţionează  că există probleme metodologice în baza de selecţie aleasă. De asemenea, nu ar exista mecanisme biofizice care să sugereze că expunerea la niveluri reduse ar cauza cancer. Aşadar, dacă ar exista, mecanismele sunt încă necunoscute. În plus, în general nivelul densităţii magnetismului din casele obişnuite nu trece de 0,3 Tesla. Se estimează, conform statisticilor OMS, că doar între 1 şi 4% din casele oamenilor au niveluri mai mari, iar cazurile de leucemie infantilă care ar putea fi atribuite expunerii la câmpurile magnetice sunt între 100 şi 2.400 pe an. Organizaţia Mondială a Sănătăţii menţionează mai multe asemenea exemple pe site-ul ei oficial.

Nokia Lumia 920, încărcaţi fără grijă

Nu ar trebui să ne facem griji că Lumia 920 ar putea avea efecte adverse, mai ales dacă privim imaginea generală. Revoluţia finlandezilor e veche de 200 de ani, iar noi trăim într-o lume a câmpurilor magnetice. De când s-a introdus energia electrică, aceasta este planeta pe care locuim.

Ce aduce Lumia 920 este curajul de a implementa o tehnologie existentă. În viitor, probabil acesta va fi standardul, iar încărcarea wireless se va dezvolta şi poate nu vom mai avea nevoie de plăcile de inducţie.