Совершенно неожиданно Apple отменила давно ожидаемый коврик для беспроводной зарядки AirPower. Компания говорит, что продукт не смог дойти до её «высоких стандартов», однако не уточняет, по какой именно причине. Мы внимательно следили за этим вопросом и можем высказать подкреплённую фактами догадку на этот счёт.
Впервые AirPower представили общественности в сентябре 2017 года во время презентации iPhone X. Компания пообещала единую подставку для беспроводной зарядки, способную заряжать сразу три устройства одновременно – к примеру, iPhone, Apple Watch и AirPods (наушники только недавно обзавелись возможностью беспроводной зарядки).
Apple планировала выпустить AirPower через год после iPhone X, в 2018-м. Однако в какой-то момент начали поступать сообщения о множестве разных задержек. 2018-й год шёл, слухи об отмене проекта росли, особенно после того, как Apple полностью удалила со своего сайта все упоминания об этом продукте через год после его анонса.
С 2019 года однако появился проблеск надежды: пошли слухи, что налаживается производство AirPower, и что есть возможность приближения этого устройства к стадии выхода. Причём оно подошло так близко, что в бета-версии iOS 12.2 – выпущенной всего за 10 дней до отмены AirPower – была официальная поддержка теперь отменённого устройства. А у AirPods второго поколения на задней части коробки даже есть фотография зарядной подставки.
AirPower отменили всего через девять дней, что заставило нас размышлять о том, что могло случиться. Ведь на рынке уже есть достаточное количество беспроводных зарядок, способных одновременно заряжать по нескольку устройств. Однако в отличие от существующих ковриков (представляющих собой просто три отдельных зарядных устройства, расположенных в ряд в едином корпусе), Apple хотела вывести эту технологию на следующий уровень.
Учитывая всё это, у нас появилась теория по поводу того, почему беспроводная зарядка Apple полностью провалилась, и почему это случилось в последний момент.
Перегрев и помехи
Беспроводные зарядки используют для заряда телефона электромагнитную индукцию. В телефон и в зарядку встроены катушки из проводов: зарядка берёт ток из розетки, прогоняет его через катушку, и создаёт электромагнитное поле. Это поле индуцирует электрический ток в катушке телефона, который тот использует для зарядки аккумулятора.
Однако в телефон передаётся не совсем чистое и идеальное электричество. Оно даёт шум, который может интерферировать с другими беспроводными устройствами. Поэтому Федеральная комиссия по связи США и регуляторы других стран задают строгие ограничения на беспроводное излучение.
Шум от одной катушки может не представлять проблем, но у каждой катушки получается чуть отличная электромагнитная волна. При наложении их интерференция усиливает эти волны. Как океанские волны при столкновении комбинируют высоту, так и радиоволны могут комбинировать интенсивность при взаимодействии.
Управляться с этими накладывающимися гармоническими частотами чрезвычайно сложно, и чем больше катушек вы пытаетесь интегрировать, тем это сложнее делать. Судя по патенту, у Apple был амбициозный план использовать гораздо больше катушек, чем у других зарядок на рынке.
По слухам, Apple рассматривала вариант с количеством катушек вплоть до 32 – на рисунке к патенту изображено 16 штук.
Другие коврики для беспроводной зарядки нескольких устройств располагают в ряд две-три катушки, однако от вас требуется немного поёрзать телефоном, чтобы найти правильное место над одной из катушек и начать зарядку. В своём AirPower Apple пыталась создать одну большую зарядную поверхность при помощи накладывающихся катушек, что позволило бы заряжать несколько устройств, лежащих в любых местах коврика. Однако при этом возникает несколько трудностей.
Мы спросили инженера, имеющего опыт создания беспроводных зарядных систем, над преодолением каких препятствий работали в Apple. «Со временем эти гармоники суммируются и в воздухе появляются очень мощные сигналы, — поясняет Уильям Лампкинс, технический вице-президент O & S Services. – А это может представлять сложность – к примеру, такое излучение может остановить чей-нибудь кардиостимулятор, если будет достаточно мощным. Или замкнуть чей-нибудь слуховой аппарат». Если от аппарата Apple гармоники разлетались во все стороны, возможно, AirPower не смог пройти тесты регуляторов США или ЕС.
Часть сюрприза от отмены AirPower состоит в том, насколько всё это произошло внезапно и в последнюю минуту, прямо по следам выхода AirPods 2. Однако Лампкин говорит, что такое иногда случается. Он предположил, что Apple удалось заставить работать AirPower в лаборатории: «Ну, вот так всё и бывает, когда удаётся сначала добиться от устройства работы. Никто не обращает внимания на электромагнитную интерференцию до самого конца». Правила Комиссии по связи для беспроводных зарядок весьма строги, и ограничивают мощность излучения в 20 см от устройства в 50 мВт/см2.
Несколько месяцев до нас доходили слухи о проблемах с перегревом AirPower, и это прекрасно укладывается в нашу теорию. Чтобы питать несколько устройств при помощи большого массива катушек, потребовалась бы большая энергия. «Перегрев означает слишком сильный ток в катушках, что означает, что они пытаются повысить уровень энергии, — говорит Лампкинс. – Предполагаю, что они слишком сильно пытаются накачать мощность поля, в результате чего устройство перегревается».
Apple загнала сама себя в электромагнитный угол. Они хотели сделать нечто, что физически возможно – и в лаборатории это у них работало – но не смогли вписаться в неумолимые требования по передаче электромагнитных волн, составленные так, чтобы обезопасить нас от наших гаджетов.
Комментарии (57)
bcmob
02.04.2019 10:11+1Там даже обратной связи по NFC не нужно, зарядка увидит это место по возросшему потреблению.
ffs
02.04.2019 10:32В принципе да, можно циклично проверять все невключенные катушки и замерять потребление, хотя вопрос, настолько ли оно ощутимо для тока самой катушки?
Klenov_s
02.04.2019 11:29Конечно ощутимо! Весь ток, который потребляет телефон при зарядке должен сначала протечь по ней, да еще и поделенный на КПД этого процесса.
simplix
02.04.2019 10:37Предположения не убедительны. Постоянно работают не все катушки, а только те, которые в данный момент заряжают устройства, т. е. максимум 3 штуки, остальные только периодически по очереди должны проверять необходимость включения, плюс они отключаются после полной зарядки. Нагрев тоже не страшен, ведь устройства находятся не на перекрывающихся катушках, а на соседних (в случае с часами и наушниками, которые потребляют меньший ток по сравнению с телефоном), а телефон ещё дальше. Кроме того можно снижать мощность в зависимости от температуры, далеко не все будут часто заряжать три устройства одновременно, те же наушники при умеренном использовании требуют зарядки раз в неделю. В общем, причина здесь явно другая.
Carburn
02.04.2019 21:35Какая истинная причина?
xirahai
03.04.2019 18:17Предполагаю что эппл уперлись скорее всего в сложность проекта, которая вышла далеко за рамки предполагаемой. Imho естественно.
На мой взгляд, самым красивым было бы решение всё же с обратной связью через nfc, или блютуз для гаджетов без nfc. Или иными методами, к примеру звуком или виброй. Или через те же катушки, в моменты кратковременного отключения накачки. Правда это потребует более сложного контроллера на приемной стороне.
В любом случае без ОС сложно выбрать оптимальную из катушек. А также оптимизировать мощность накачки для каждого конкретного девайса — ради экономии энергии, и ее оптимального распределения между одновременно заряжаемыми гаджетами. К тому же потреблять энергию может брошенная в спешке на зарядный коврик ювелирка, или связка ключей и т.д. Думаю это тоже надо бы предусмотреть в реальной жизни. Без учета перечисленных факторов, получим либо меньшую эффективность (не лучше обычной беспр. зарядки), либо снизится экономичность и увеличится опасность.
vintage
02.04.2019 11:03А зачем делать это отдельными катушками, если можно один провод намотать такими кудрями по всей поверхности?
anton19286
02.04.2019 11:40+1Это станет эквивалентом провода, намотанного по общему периметру.
yarston
02.04.2019 11:50-1Но меди на большее количество катушек больше уйдёт, и при этом будет большее сопротивление и потери. Странные в эппл инжененеры.
beeruser
02.04.2019 20:29Инженеры, они везде «странные» :)
www.nxp.com/docs/en/fact-sheet/5WTXMULTIFS.pdf
mpa4b
02.04.2019 12:09ограничивают мощность излучения в 20 см от устройства в 50 мВт/см2
Ну в этих же катушках частоты менее мегагерца? Тогда ни о каком 'излучении' говорить нельзя, т.к. оно в чистом виде появляется в волновой зоне от колеблющегося диполя (в данном случае магнитного, каким является катушка). 20см от такого диполя — будет видно только само переменное поле от него, которое излучением не является (подробнее тут ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8C_(%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D0%B0) ). Но впрочем, вся статья состоит из таких натяжек, годных только для научпопа в среде плоскоземельщиков :)
Borjomy
02.04.2019 15:25Ну это же тупость! Даже если запитывать каждую катушку от отдельного ключа, то все равно, для исключения биений частот достаточно использовать один тактовый генератор для всех ключей.
ToSHiC
03.04.2019 00:54+1В Qi зарядках частота подстраивается, в некоторых пределах, чтобы увеличить добротность системы из катушки зарядки и катушки телефона. Если положить 2 девайса — то для увеличения КПД придётся использовать разные частоты в разных катушках одной зарядки.
akademik21
02.04.2019 19:08+4С нетерпением жду, как обитатели Хабра решат проблему, которую триллионная компания не решила за полтора года :)
Alexsey
02.04.2019 19:17+1В чем была реальная проблема мы узнаем, дай бог, лет через 10. Что-то мне подсказывает что проблема кроется в эппловском чрезчурном перфекционизме.
Barafu_Albino_Cheetah
02.04.2019 19:41Эпл тоже ждёт. Выпускать они передумали, но патент-то у них остался…
Am0ralist
02.04.2019 22:18То есть сейчас проще взять парочку-троечку Nokia DT-900, сверху сделать какой коврик и забить до просветления Эпл? ;)
kalininmr
03.04.2019 00:44+1я как-то на велосипед установил электролюминесцентные габариты.
уже там питалово довольно таки сильные помехи дает, а мощность смешная.
например беспроводные датчики стали дико врать и хэндсфри работал через раз.
а тут вобще жуть
EgorKotkin
03.04.2019 04:25Да и бог с ними. Когда речь заходит о вещах типа остановке кардиостимулятора — лучше перестраховаться.
Впрочем, какое же это «убило», если речь только о возможных причинах отменённого запуска? Не сейчас, так позже, Apple всё равно выпустит свою станцию беспроводной зарядки — пусть даже если другим названием.
Finesse
03.04.2019 05:03Возможно, они придумали принципиально иное решение проблемы излишних проводов. Например, убрав возможность заряжать свои устройства (сарказм).
tvr
03.04.2019 13:15Например, убрав возможность заряжать свои устройства
Хорошая мысль — одноразовый смартфон (да хоть по типу тонкого клиента/терминала) с топливной ячейкой/реактором/другой нех и гарантированным сроком службы года в полтора. Никаких зарядок и проводов. Жёсткая анальная фиксация пользователя в инфраструктуре вендора — бекап ВСЕХ данных только в i/mi/etc-cloud и полный мониторинг состояния телефона, с отсылкой уведомлений — «Ваш новый, уже настроенный, %namephone, ждёт вас в ближайшем пункте обслуживания VIP-клиентов. Старый будет работать ещё N дней, M часов.»
Кажется, я раскрыл коварный план смартфоностроителей.kalininmr
04.04.2019 07:01с динамомашиной.
был же нетбук такой.
SandroSmith
04.04.2019 17:12А можно ссылочкой? Или хотя бы модель.
А то та фигня справа пока больше похожа на какое-то крепление к краю стола, а не динамку.timdorohin
04.04.2019 18:17Принцип как у ручной мясорубки — крепите к краю стола и крутите. Ручка за которую крутить надо видна позади динамки.
С другого ракурса
anton19286
Неужели нельзя как-нибудь программно выбрать оптимальную катушку? Даже нагрузку анализировать не надо, достаточно пройтись по ним по очереди, а телефон по NFC ответит, какая ему больше понравилась.
Bedal
Одну — можно, так и делают. Проблема в одновременной работе нескольких.
Это или блабла, или неправильный перевод. Куда скорее, причина в электромагнитном взаимодействии катушек между собой, из-за чего начинаются перетоки мощности между ними (а не между катушкой и устройством). Из-за этого нагрев как раз и будет — одна разгружается, другая перегружается. Причём из-за мелких неоднородностей процесс будет не статичным, а колебательным с резонансами.timdorohin
Между катушками перетоки мощности невозможны — подобное бывает исключительно между резонансными магнитно-связанными контурами.
Для нивелирования подобных эффектов достаточно просто замыкать и подключать параллельно контура когда они нужны. На остальных катушках (у которых цепь контура разорвана) напряжение будет наводится, но взаимодействия не будет.
Откуда я это знаю? Просто я такую же проблему решал. Размерчик только был побольше, и контура включались в цепь с помощью реле.
Проблема лишь в миниатюризации и оптимизации. (а еще в определении местоположения устройства в такой схеме — у меня это фотодатчики были)
Bedal
параллельно — если разные устройства заряжают? Ой, вряд ли. И да, речь именно о появлении связи при заряде нескольких устройств. Возможно, тут сами устройства вклад делают.
2 Borjomy: возможно, мешает необходимость согласования с устройствами. Что-то мне подсказывает, что «на той стороне» не просто замкнутые катушки. И, возможно, генератор подбирает такты под каждое устройство для минимизации потерь.
В целом по комментам: предлагаются простые решения, которые исключают проблемы. Но ведь инженеры эппла не идиоты?
timdorohin
Если передающие контура синфазны, и соединены параллельно — никаких перетоков происходить не будет. А так да, вклад «магнитное зеркало» приемника (там тоже ведь резонансный контур) вносит. Как минимум — на неподключенных близкорасположенных катушках с приближением приемного контура наведенное напряжение становится выше.
Bedal
Ну, то есть, как я и написал — есть простое решение, столь же простое, сколь и неверное. Не годится для очень разных устройств с зарядным током, различающимся в десятки раз (смартфон/планшет с 3-4к мач и часы с 150мач.).
timdorohin
Передатчик обычно мощность снижает в целях экономии энергии и уменьшения нагрева — если само устройство жрёт мало то и смысла гнать в катушку особого нет.
Bedal
Хм.
может, потому и А при снижении мощности везде — будут проблемы зарядки у более мощного, не так ли?В общем, скучновато так. Выйду, паrдон.
timdorohin
Тут всё много-много веселее — не учитываются геометрические размеры катушек приемника и передатчика.
Мощность можно было бы регулировать так — много маленьких катушек (~2 см диаметром), под часами подключена одна (максимум передаст ватта 3, например), под мобильником — штук 7 сразу (площадь у него большая, вот и 20 ватт на зарядку)… а под ноутбуком — сразу штук 40 включено. Вот такая может быть зарядная панель в столе, например.
Но со стандартом Qi такое вряд ли удастся состыковать. С другой стороны — а надо ли? Apple очень часто внедряла свои стандарты, и ничего, прокатывало.
Bedal
ну, послушайте, физического смысла-то придерживаться надо? Просто катастрофу же предлагаете. Выйду, всё-таки.
timdorohin
Теоретик из меня хреновый, но препятствий я не вижу.
Bedal
уфф. Катушки будут эффективны при геометрическом (по размеру) и геодезическом (по размещению) совпадении. Зарядка одновременно двадцатью катушками будет очень неэффективна при ошибке не столько даже с размещением левее-правее, но и по углу поворота.
Вам: постарайтесь понять, что серебряную пулю, если бы она была, инженеры эпплов нашли бы давно.
Мне: сказал «ухожу» — уйди, наконец.
timdorohin
Будет время — загоню в FEMM, гляну что там с полем выйдет.
Вообще, стоит экспериментальную установку собрать. (эх, как же я «люблю» однотипные мелкие катушки мотать, всегда через одно место выходит...)
Инженеры Apple делали Qi-совместимую зарядку, + мы не знаем что там еще у них в требованиях стояло. Ветка комментов началась с того, что я сказал, что проблема перетока энергии между контурами решаема (имея в виду то, что раз я ее решить смог — инженеры смогли бы и подавно, соответственно, проблема у них совсем не в этом)
Дальше же я тут просто развёл дискуссию относительно передачи энергии сферическому коню в вакууме методом электромагнитной индукции.
anton19286
а в чем проблема с углом состоит? нормаль к поверхности коврика одна. если 20 катушек сформируют контур, находящийся в пределах проекции приемного (что решаемо), то его форма и ориентация не слишком повлияет на эффективность. активные потери в передающих катушках будут примерно вдвое выше, чем для одной большой, но в общем бюджете мощности это составит единицы процентов.
Bedal
вот насчёт «решаемо» — мягко говоря, сомневаюсь. Учитывая начальное условие «все соединены параллельно».
anton19286
параллельно в том смысле, что огибающая тока во всех катушках синфазна. но каждая имеет свой ключ, свой выход шим-контроллера и свой датчик тока
Paskin
Идея же — заряжать сразу несколько устройств, соответственно вам придется подключать несколько катушек. Учитывая случайное расположение потребителей на коврике — получается довольно сложный «трансформатор» с M первичных и N вторичных обмоток. Хотя с другой стороны — в контроллерах двигателей для квадрокоптеров уже давно научились измерять наведенную ЭДС и подстраивать параметры для наибольшей эффективности.
Интересно на самом деле другое — почему не делают всего одну катушку, которая запитана пока есть хотя бы одно устройство-потребитель?
D01
Дело не в том, чтобы заряжать только одно устройство, а в том, чтобы оставлять только по одной катушке на каждое устройство (наиболее подходящей), а не все 32 одновременно.
anisimovih
Чем больше уровень заряда, тем меньше тока оно берет (при условии, что вам не наплевать на срок жизни батареи).
Paskin
Это получается само собой — чем больше уровень заряда, тем меньше разность напряжений — соответственно, меньше ток. Добавление DC-DC и контроллера заряда хитрыми формами тока — ситуацию не меняет.
Так же как и в обычном трансформаторе — в каждой вторичной обмотке может быть свой ток или не быть тока вообще, друг на друга они влияют мало.
Fly3110
Логично. Но это, как раз, должны были заметить в лаборатории.