فناوری جنجالی شارژ بیسیم در چند ساله توجه افراد زیادی را به خود جلب کرده است، برخی موافق استفاده از آن هستند و برخی دیگر مخالف. درصورتیکه آشنایی کاملی با این فناوری نداشته باشید، ممکن است با خود بگویید چه چیز بهتر از اینکه دیگر مجبور به استفاده از کابل‌های شارژ کوتاه و درهم‌تنیده‌‌ای نباشیم؛ اما آیا این فناوری می‌تواند آینده‌ی شارژ را متحول کند؟
شارژ بی سیم
در تعریف مختصر شارژ بیسیم باید بگوییم این فناوری درواقع فرآیندی برای شارژ وسایل مجهز به باتری بدون نیاز به هیچ سیم یا کابل است و انتقال بیسیم جریان برق به دستگاه گیرنده را امکان‌پذیر می‌کند. شارژ بیسیم به شارژ القایی هم شهرت دارد؛ البته شارژ القایی یکی از انواع شارژ بیسیم نیز محسوب می‌شود.
تاریخچه
تاریخ آغاز انتقال بیسیم نیرو به سال ۱۸۹۱ بازمی‌گردد. نیکو تسلا، مخترع سرشناس آمریکایی، در سال ۱۸۹۱ موفق به ساخت یک سیم‌پیچ به‌نام سیم‌پیچ تسلا و ایجاد میدان مغناطیسی و انتقال بیسیم جریان برق در هوا برای نخستین بار شد.
تسلا به تلاش خود برای انتقال بیسیم برق ادامه داد و در سال ۱۸۹۹ برجی به‌نام برج تسلا (Tesla Tower) ساخت و تصمیم داشت میلیون‌ها ولت نیروی برق را از آن به‌صورت بیسیم به شهرها، کارخانه‌ها و منازل شخصی انتقال دهد.
نیکولا تسلا قصد داشت برق را به‌صورت بیسیم به سراسر دنیا انتقال دهد
رؤیاپردازی تسلا حتی فراتر از این هدف غیرممکن رفت و هدف بلندپروازانه و تصورگریز دیگری نیز در ذهن می‌پرواند که نظیر آن حتی در زمان کنونی هم تنها در فیلم‌های علمی‌تخیلی مطرح می‌شود. او قصد داشت نیروی برق را از این برج که با ارتفاعی درحدود ۵۷ متر و قطر ۲۰٫۷ در دهکده‌ی شورهام در نیویورک و در نزدیکی آبشار نیاگارا قرار داشت، به‌صورت بیسیم به سراسر دنیا انتقال دهد و درواقع سیاره‌ی زمین را به میدان مغناطیسی تبدیل کند؛ اما متأسفانه به آرزوی به خود نرسید و برج او هرگز تکمیل نشد و پس از تخریب‌شدن در سال ۱۹۱۷ برای همیشه به تاریخ پیوست.
البته قبل از تسلا مخترعان دیگری هم انتقال بیسیم نیرو را مورد بررسی قرار داده بودند. ویلیام هنری وارد در سال ۱۸۷۱ و میلن لومیس در سال ۱۸۷۲ طرحی را برای انتقال برق ارائه دادند که براساس نظریه‌ی وجود لایه‌ای از برق در جو در ارتفاع پایین شکل گرفته بود. این دو مخترع معتقد بودند که می‌توان از این لایه که کاملا دردسترس است، برای انتقال جریان برق در هوا برای شارژ باتری‌ها، تأمین نور، گرمایش و حتی تأمین نیروی حرکتی استفاده کرد.
مقاله مرتبط: تکنولوژی آینده در دستان تسلا
توسعه‌ی فناوری‌های امواج مایکروویو قبل از آغاز جنگ جهانی دوم باعث شد در دهه‌ی ۱۹۶۰ دانشمندی به‌نام ویلیام براون توانست برای نخستین‌بار موفق به انتقال برق در مسافت طولانی شود. درضمن او موفق شد در سال ۱۹۶۴ با تبدیل امواج مایکرویو به برق DC، نیروی یک هواپیمای برقی را به‌صورت بیسیم تأمین کند.
در سال‌های ۱۹۸۷ و ۱۹۹۱ نیز پهپادهایی ساخته شدند که نیروی مورد‌نیاز آن‌ها به‌صورت بیسیم انتقال داده میشد. در سال ۲۰۰۳ نیز ناسا نخستین هواپیمای خود را تولید کرد که نیروی آن با لیزر تأمین میشد.
شارژ بیسیم در سال ۲۰۰۷ برای اولین‌بار تجاری‌سازی شد
به‌طورکلی در قرن‌های نوزدهم و بیستم تلاش‌های زیادی برای انتقال بیسیم نیرو انجام شد که هیچ کدام آن‌چنان‌که باید، نتیجه‌بخش نبود. تا اینکه در سال ۲۰۰۵ پژوهشگران دانشگاه MIT موفق به ابداع روشی برای انتقال بیسیم نیرو شدند که استفاده عملی و همگانی از این فناوری را ممکن می‌کرد و شرکت وای تریسیتی (WiTricity Corp) شارژ بیسیم را برای نخستین بار در سال ۲۰۰۷ تجاری‌سازی کرد.
کاربردهای شارژ بیسیم
امواج رادیویی
شارژ بیسیم با استفاده از امواج رادیویی یکی دیگر از روشهای جدید در این حوزه است. در این روش فرستنده امواج رادیویی را ارسال و گیرنده‌ای که در دستگاه دریافت‌کننده تعبیه شده است، انرژی امواج ویدیویی را دریافت و به برق DC تبدیل می‌کند. در این روش سیم‌پیچ وجود ندارد و به‌جای ایجاد میدان مغناطیسی القایی، از امواج الکترومغناطیس استفاده می‌شود. شرکت‌های انرجوس (Energous) و پاورکست (Powercast) و اوسیا (OSSia) موفق به استفاده از امواج رادیویی و امواج وای‌فای برای انتقال نیرو شده‌اند.
در فناوری شرکت اوسیا دستگاه گیرنده امواج را در همه‌ی جهات منتقل می‌کند و فرستنده، پس از دریافت آن‌ها موقعیت گیرنده را تشخیص می‌دهد و در مرحله‌ی بعد این امواج را که حتی می‌توانند از دیوار هم عبور کنند، دوباره به‌سمت گیرنده می‌فرستند. این کار برای شناسایی گیرنده‌ی در‌حال‌حرکت صدبار در ثانیه انجام می‌شود.
شارژ با لیزر
به‌تازگی استفاده از لیزر هم برای انتقال نیرو آغاز شده است. امواج الکترومغناطیسی سیم‌پیچ فرستنده به امواج طول موجی تبدیل می‌شود که نزدیک به طول موج طیف نور مرئی است و دستگاه گیرنده پس از دریافت امواج، آن‌ها را با استفاده از سلول‌های فتوولتاییک کوچک تبدیل به جریان برق می‌کند.
شرکت Wi-charge که استفاده از لیزر را برای انتقال نیرو آغاز کرده است، موفق به طراحی فناوری جالبی شده که باعث می‌شود در حین فرایند انتقال نیرو، نوری مرئی بین دو دستگاه ایجاد شود. درضمن این شرکت مدعی است لیزر می‌تواند نیرو را تا ۷۶.۲ متر نیز انتقال دهد. البته هنوز مشخص نیست لیزر بتواند نیروی لازم برای شارژ گوشی‌ها را تأمین کند یا نه. در این تصور هدفون و دسته‌ی کنسول درحال‌شارژ با اشعه‌های لیزر هستند که از دستگاهی که شبیه بلندگو است، متصاعد می‌شود. نقاط نورانی نیز اشعه‌های متمرکزشده‌ی لیزر هستند.
امواج فراصوت
شارژ بیسیم با استفاده از امواج فراصوت نیز امکان‌پذیر است. در این روش فرستنده ابتدا امواج فرکانس بالا که انسان و حیوان نمی‌توانند آن‌ها را بشنوند، از وسیله‌ای مانند بلندگو پخش میکنند و امواج ازطریق هوا انتقال داده می‌شوند و به دستگاه گیرنده می‌رسند. هر زمانی درخواست دریافت شارژ از سوی دستگاه گیرنده متوقف شود، انتقال انرژی نیز پایان می‌یابد. در پایان هم دستگاه گیرنده پس از دریافت امواج، آن‌ها را به انرژی برق مصرفی تبدیل می‌کند.
درواقع در این روش امواج الکترومغناطیسی به امواج فراصوت تبدیل می‌شوند. شرکت یوبیم (uBeam) از امواج فراصوت برای انتقال نیرو استفاده کرده است. فناوری این شرکت می‌تواند برای تأمین وسایل اینترنت اشیای صنعتی، وسایل الکترونیکی کم‌مصرف مثل گوشی، تبلت، لپ‌تاپ و...، تجهیزات پزشکی، خودروها و وسایلی که با شاررژر خورو شارژ می‌شوندو حتی هواپیماها استفاده شود. درضمن یوبیم می‌تواند به هوشمندسازی کشاورزی نیز کمک کند.
شارژ وسایل الکترونیکی کوچک
شارژ لوازم‌جانبی ازجمله هدست‌ها، بلندگوهای بیسیم، موس، صفحه‌کلید و دیگر وسایل این‌چنینی: وجود پورت شارژ در دستگاه‌های مختلف، مانع مقاوم‌سازی کامل آن‌ها دربرابر عوامل آسیب‌زننده به گوشی و تجهیزات دیجیتالی، مانند آب و مایعات مضر دیگر می‌شود. با فناوری شارژ بیسیم می‌توان این مشکل را به‌راحتی حل کرد.
شارژ تبلت‌ها و لپ‌‌تاپ‌ها: این وسایل هم می‌توانند به‌عنوان فرستنده‌ی برق استفاده شوند و هم گیرنده‌ی آن.
ساخت دستگاه‌های شارژ وسایل مختلف در مکان‌های عمومی
گسترش استفاده از پدهای شارژ (فرستنده‌ها) مستلزم افزایش ایمنی است. با استفاده از فناوری شارژ بیسیم می‌توان پدهای شارژ را کنار گذاشت و سیستم‌های شارژ هوشمندی را طراحی کرد که بتوانند شبکه‌هایی از شارژرها را تشکیل دهند. همچنین مبلمان و میز کنار آن‌ها را هم می‌توان به فرستنده‌های شارژ بیسیم تبدیل کرد. این سیستم‌ها می‌توانند در فرودگاه‌ها، ایستگاه‌های مترو، فروشگاه‌ها و... استفاده شوند و هم‌زمان چند وسیله را باهم شارژ کنند.
استفاده از شارژرهای بیسیم در خودروها
پدهای شارژ می‌توانند روی کنسول یا داشبورد قرار گیرند و افراد از شر سیمهای درهرتنیده‌ی شارژرهای فندکی راحت شوند. همان‌طورکه می‌دانید گوشی‌های هوشمند با استفاده از وای‌فای و بلوتوث با سیستم‌های صوتی و تصویری و ناوبری خودرو ارتباط برقرار میکنند. با ترکیب فناوری NFC و شارژ بیسیم، هم می‌توان گوشی‌ها را شارژ کرد و هم آن‌ها را به وسایل مذکور متصل کرد.
شارژ وسایل‌نقلیه‌ی برقی
فناوری‌های شارژ وسایل برقی با شارژ بیسیم در‌حال‌گسترش است. ایستگاه‌های شارژ هوشمند یکی از این فناوری‌ها محسوب می‌شود. درحال‌حاضر، سه روش برای شارژ خودرو به‌صورت بیسیم وجود دارد. اولین روش، شارژ بیسیم میدان نزدیک به‌صورت القایی است که در آن یک سیم‌پیچ در یک صفحه روی سطح زمین و سیم‌پیچ دیگر در خودرو قرار می‌گیرد. سپس سیم‌پیچ‌ها ازطریق میدان مغناطیسی با یکدیگر جفت می‌شوند و نیرو از یکی به دیگری انتقال پیدا می‌کند.
ساخت تجهیزات پزشکی
به‌تازگی کارشناسان سازمان مشاوران کمبریج فناوری جدید به‌نام Maglense ابداع کرده‌اند که می‌تواند برای ساخت وسایل کاشتنی منعطف بدون باتری در بدن مثل محرک‌های عصبی، ضربان‌ساز ، پروتز شبکیه، محرک نخاع و... برای استفاده در تمام بدن در هر اندازه و شکلی، به‌کار گرفته شود.
وسایل کاشتنی بی سیم در بدن
درصورتیکه وسایل کاشتنی مختلف در بدن منعطف باشند، جراحی با جراحت کمتری صورت می‌گیرد و اگر این وسایل باتری نداشته باشند، حرارت هم تولید نمی‌کنند. شایان ذکر است حرارت ممکن است به بافت‌های اطراف وسیله آسیب جدی بزند. درضمن Maglense می‌تواند مشکل استفاده از وسایل کاشتنی برای افراد مبتلا به بیماری‌های خاص مانند دیابت، صرع، چاقی مفرط و افسردگی را حل کند
خانه هوشمند
فناوری Wi-charge، می‌تواند برای شارژ وسایل هوشمند خانگی استفاده شود. در این فناوری یک فرستنده در پریز برق قرار می‌گیرد یا به‌عنوان وسیله‌ای برای نوردهی نصب می‌شود و پس از آن هریک از وسایل را که مجهز به گیرنده‌ی مختص خود هستند، با نور نامرئی بی‌خطری شارژ می‌کند.
درضمن با استفاده از این فناوری دیگر به سیم‌کشی برای لامپ‌ها نیازی نیست و نیروی آن‌ها به‌صورت بیسیم تأمین می‌شود. همچنین بهره‌گیری از این فناوری در خانه‌های هوشمند، می‌تواند محدودیت استفاده از حسگرها و تجهیزات دیگر از نظر تعداد و مکان نصب آن‌ها را برطرف می‌کند؛ زیرا دیگر احتیاجی به استفاده از باتری و سیم نیست و حذف سیم‌ها جلوه‌ی زیباتری به منازل می‌دهد.
شارژ بیسیم می‌تواند برای تأمین نیروی قفل‌های هوشمند نیز به‌کار گرفته شود. معمولا افراد به‌دلیل عمر کم باتری قفل‌های هوشمند، از آن‌ها استقبال نمی‌کنند؛ زیرا ممکن است به‌دلیل اتمام شارژ یا خراب‌شدن باتری این فقل‌ها، پشت در بمانند. درصورت استفاده از شارژ برای این قفل‌ها، هم دیگر نیازی به باتری ندارد و هم می‌توان امکانات جانبی بسیاری خوبی مثل سیستم ذخیرهسازی صدا و فیلم در سرویس‌های ابری یا فناوری‌های امنیتی به‌روزی مانند حسگرهای تشخیص اثر انگشت و تشخیص چهره را نیز به آن‌ها افزود.
شارژ بی سیم اینترنت اشیا
فناوری Wi-charge می‌تواند علاوه‌بر وسایل هوشمند خانگی، وسایل اینترنت اشیاء را نیز شارژ کند. درضمن سیستم شارژ Humavox’s NEST نیز با استفاده از امواج رادیویی وسایل اینترنت اشیاء را در هر شکل و اندازه‌ای شارژ می‌کند.
مقاله مرتبط: انقلاب صنعتی با اینترنت اشیا
این سیستم درحقیقت شیئی به‌شکل کاسه یا جعبه است که وقتی وسیله‌ای درون آن قرار می‌دهید، شارژ می‌شود و می‌تواند چند وسیله را به‌صورت هم‌زمان شارژ کند. درضمن می‌توان شکل ظاهری این شارژر که با قیمت مقرون‌به صرفه‌ای عرضه می‌شود، براساس سفارش مشتری تغییر داد.
شارژ بی سیم ربات ها
فناوری WiBotic فناوری جدیدی برای شارژ بیسیم ربات‌ها محسوب می‌شود. این فناوری کاملا بی‌خطر و مطمئن است و می‌توان در مقیاس گسترده از آن استفاده کرد. درضمن این فناوری می‌تواند به بهبود عملکرد ربات‌ها هم کمک کند. این فناوری مزایای زیادی دارد که از میان آن‌ها می‌توان به امکان سفارشی‌سازی آن براساس انواع مختلف ربات و بهبود عمر باتری وسایل مختلف و کاهش هزینه‌های مراقبت از ربات‌ها اشاره کرد. WiBotic می‌تواند برای شارژ انواع ربات‌های سیار، صنعتی، پهپادها و حتی ربات‌های دریایی و زیردریایی استفاده شود.
شارژ بی سیم پهپاد
استفاده از فناوری انتقال نیروی ابری (Power Cloud) می‌تواند راه‌حل خوبی برای شارژ بیسیم پهپادها باشد. در این فناوری یک سیستم انتقال نیرو که معمولا دایره‌شکل است و حلقه‌ای از سیم در اطراف آن قرار دارد، روی زمین نصب می‌شود. سپس این سیستم با ایجاد میدان مغناطیسی، پهپاد مجهز به یک آنتن مخصوص در‌حال‌پرواز برفراز خود را شارژ می‌کند. درضمن همان‌طورکه قبلا گفتیم، فناوری WiBotic می‌تواند برای شارژ پهپادها نیز استفاده شود.
شارژ بیسیم علاوه‌بر موارد مذکور، می‌تواند زمینه‌ی ساخت وسایلی همچون ابرخازن‌ها، نسل جدید ریموت کنترل تلویزیون و ابزارآلات صنعتی برقی مثل دریل، سنگ فرز و...، جاروبرقی بیسیم، جامایع‌های دستشویی برقی بیسیم و نسل جدید هدفون‌ها را فراهم کند.
شارژ بیسیم در فضای باز
به‌تازگی فناوری‌هایی برای استفاده از فناوری شارژ بیسیم در فضای باز ایجاد نیز شده است. به‌عنوان مثال، مخترعان کشور جمهوری چک با استفاده از فناوری ام ام سیت (MMCite)، نیمکت‌های خورشیدی (نیمکت‌هایی که انرژی را تبدیل به برق می‌کند) را مجهز به شارژرهای بیسیم چی کرده‌اند. در استرالیا نیز شرکتی به‌نام اسپیشالایز سُلوشن (Specialised Solutions) موفق به انجام چنین کاری شده است. این شارژها علاوه‌بر نیمکت‌ها، روی سطوح دماسنج‌ها نیز نصب شده‌اند.
حوزه‌ی پزشکی
استفاده از فناوری شارژ بیسیم در بیمارستان‌ها و کلینیک‌‌ها و مطب پزشکان هم می‌تواند استفاده‌ی بیماران از دستگاه‌ها را راحت‌تر کند و هم هزینه‌ی استفاده از آن‌ها را کاهش داد. بسیاری از وسایل مورداستفاده در بیمارستان‌ها مانند دستگاه‌های نوار قلب یا پمپ‌های انفوزیون متحرک هستند؛ اما این دستگاه‌های باتری‌های گران‌قیمت و سیمهای زیادی دارند. با استفاده از فناوری شارژ بیسیم می‌توان باتری این دستگاه‌ها را حذف کرد که مراقبت از آن‌ها هزینه‌ی زیادی دارد و دستگاه‌های ثابت را به دستگاه‌های سیار تبدیل کرد؛ بنابراین، امکان استفاده از روشهای درمانی بهتری برای پزشکان و بیماران فراهم می‌شود.
صنایع و کارخانجات
استفاده از حسگرها و وسایل اینترنت اشیای بیسیم در خطوط تولید و مونتاژ، یکی از کاربردهای ایده‌آل شارژ بیسیم محسوب می‌شود. درضمن این فناوری امکان توسعه‌ی ربات‌ها در فرایند تولید و ذخیرهسازی را فراهم می‌کند. انتقال نیرو به‌صورت بیسیم می‌تواند باعث کاهش بیش‌ازپیش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری و کاهش مشکلات تولید ازجمله کاهش سرعت تولید یا توقف آن شود.
دکل برق
قطعا شارژ بیسیم در آینده کاربردهای بیشتری خواهد داشت که اکنون نمی‌توانیم درباره‌ی آن‌ها صحبت کنیم و حتی تعیین زمان مشخص برای آغاز این فناوری‌های جدید نیز امکان‌پذیر نیست؛ اما به‌جرئت می‌توان گفت در آینده استفاده از وسایلی که نیروی آن‌ها به‌صورت بیسیم تأمین می‌شود، به‌اندازه‌ی وسایل مجهز به وای‌فای گسترش می‌یابد و حذف باتری‌ها و سیمهای متعدد در دستگاه‌های مختلف، امکان ایجاد طراحی زیباتر برای آن‌ها را فراهم می‌کند. درپایان با اطمینان‌خاطر باید بگوییم که شارژ بیسیم می‌تواند زمینه‌ساز پیشرفت‌های شگفت‌انگیزی در حوزه‌ی صنایع، شهرهای هوشمند، طراحی داخلی و خارج فضاهای مختلف، طراحی وسایل و گجت‌های پرمصرف حمل‌ونقل و پزشکی شود.
