Xiaomis Mi Air Charge-teknik och vad den kan göra

Sedan elektriska enheter uppfanns har många enheter behövt anslutas till en konstant strömkälla för att fungera. Batterikraften ger vissa enheter en paus från att ständigt behöva kopplas in. Batterierna behöver dock fortfarande laddas, och under lång tid kräver detta att enheterna är inkopplade. På senare år har trådlösa laddningsplattor skapat liv lättare.

Du behöver inte krångla med att sträcka dig efter en kabel som föll eller fumlade med att koppla in den. Du kan bara lägga ner telefonen på en viss plats, så laddas den utan krångel. Trådlös laddning är superbekväm och har till och med integrerats i saker som skrivbord och soffbord. Så du behöver inte ens ha en fristående laddningsplatta.

Det fungerar fortfarande bara om din telefon är på rätt plats. Utbudet av laddningsplattor är i princip ingenting. Med några upprättstående laddningsställ kan du inte ens lägga telefonen åt sidan för att titta på en video medan den laddas. Och om du slår av din telefon från en laddningsplatta eller inte placerar den tillräckligt noggrant så fungerar den helt enkelt inte.

Sättet att fixa detta är ganska självklart, att öka räckvidden. Att kunna ladda din telefon eller till och med dina andra enheter helt enkelt genom att placera dem i samma rum som en laddare skulle vara en spelväxlare. Detta kommer dock med stora tekniska hinder.

Med några års mellanrum sker en viss rörelse på området. Energous, till exempel, har gjort presentationer på flera CES-mässor men har fortfarande inte riktigt några användarinriktade produkter att visa upp och har definitivt inte blivit ett känt namn med en så användbar teknik. Xiaomi är dock ett känt namn.

Företaget är den tredje största smartphonetillverkaren och har en seriös FoU-budget att kasta på problem som detta. Xiaomi har också en lång historia av att driva på kuvertet när det gäller höghastighetsladdning av telefoner, både trådbundet och trådlöst. Så med Xiaomis tillkännagivande om sin Mi Air Charge-teknik kan vi faktiskt få en blick på nästan påtaglig framtidsteknik.

Varför är trådlös laddning i rumsskala så svår?

Innan vi går in på hur Mi Air Charge fungerar är det värt att ta upp varför trådlös laddning är svår, så att vi tillräckligt kan uppskatta tekniken som gör att det fungerar. Trådlös laddning fungerar enligt samma princip som NFC- och RFID-kort och läsare. Det drar fördel av en egenhet av elektromagnetism.

Varje strömmande elektrisk ström genererar ett magnetfält. Ett magnetfält kan i sin tur inducera en elektrisk ström i en krets. Genom att noggrant designa två kretsar kan du skapa en som producerar ett magnetfält som genererar en elektrisk ström i den andra, i huvudsak överför elektricitet trådlöst. Så här fungerar nuvarande trådlösa laddare.

Problemet är effektiviteten. Det magnetiska fältet som skapas sprider sig jämnt åt alla håll. Detta innebär att fältstyrkan sjunker ungefär kvadraten på avståndet. Så om du kan överföra 10W effekt på ett avstånd av 1 cm, sjunker det till 2,5W på bara 2 cm. Mängden ström du behöver dra för att ladda trådlöst på detta sätt på alla avstånd i rumsskala blir snabbt löjligt. Att skala upp tekniken är inte en hållbar lösning, så något annat måste förändras.

Ange Mi Air Charge

Mi Air Charge använder "beamforming"-teknik för att göra trådlös laddning i rumsskala, om inte verklighet ännu, åtminstone en möjlighet. Beamforming är en beprövad teknik som du kan använda varje dag utan att ens inse det. Moderna Wi-Fi-routrar med flera antenner använder strålformning för att öka deras räckvidd och signalstyrka.

Beamforming fungerar på den enkla premissen att vågor kan störa varandra. Anta att du har två krusningar i en vattenpöl, och de korsar varandra. I så fall kombineras topparna och dalarna för de två krusningarna för att skapa supertoppar och superdalar när de är i linje med sina respektive kamrater innan de fortsätter på sin väg. Detta händer med alla vågor, även ljus som radiovågor som används i Wi-Fi.

När det gäller Wi-Fi-signalstyrka är dessa supertoppar hot spots. Att noggrant justera signalstyrkan för flera antenner skapar ett mycket anpassningsbart interferensmönster. Med lite smart bearbetning är det möjligt att säkerställa att signalens hotspot från interferensmönstret är placerad på den faktiska enheten, vilket ökar överföringshastigheten och maximal räckvidd. Ännu bättre, det är till och med möjligt att justera interferensmönstret i realtid för att säkerställa att signalstyrkans hotspot följer dig. De andra enheterna i ditt nätverk finns i närheten när var och en av dem rör sig.

Mi Air Charge gör samma sak. Den använder bara en annan ljusfrekvens. Den använder också den inducerade strömmen för att ladda en enhet istället för att överföra data med höga hastigheter. Tyvärr är det lite mer komplicerat än så. Anslutna Wi-Fi-enheter sänder vanligtvis tillbaka till routern genom normal drift. Detta gör att routern sedan ständigt och exakt kan spåra sina relativa platser och justera interferensmönstret efter behov. Trådlösa laddningslösningar har inte nödvändigtvis en retursignal att göra detta med.

Mi Air Charge har en basstation med fem antenner för att få det hela att fungera. Dessa används för att exakt lokalisera beacon-antennen i en kompatibel enhet inom räckvidd. Basstationen sänder faktiskt kraften med en array av 144 (ja, att hundrafyrtiofyra är inte ett stavfel) antenner för att skapa interferensmönstret genom att strålforma en mm-vågssignal. Den mottagande enheten har en uppsättning av fjorton antenner som omvandlar signalen till ström för att ladda enheten.

Xiaomi hävdar att tekniken samtidigt kan överföra 5W ström till flera enheter. Den hävdar också att strömmen kan tas emot på flera meter och att signalen inte försämras av föremål i vägen. Tyvärr, hur bra detta än låter, det finns några dåliga nyheter.

De dåliga nyheterna

Ett problem med den här tekniken är att den inte på något sätt är kompatibel med nuvarande enheter. För att fungera måste du ha rätt hårdvara i din telefon, vilket inte är fallet nu. Du kan lägga till den nödvändiga elektroniken via en adapter eller laddare. Tyvärr skulle det lägga till bulk och troligen ta upp laddarporten.

En annan fråga är förmodligen priset. Även om din telefon redan har en rad antenner, kommer det inte att kosta för mycket att lägga till några till. Basstationen är annorlunda. Basstationen skulle behöva hantera mer kraft, vilket inte är så mycket problem. Den skulle också behöva ha nästan hundra femtio antenner inuti den. Det kommer att börja kosta en hel del pengar. Du har också kostnaden för den processorkraft som krävs för att hantera allt. Realistiskt sett kommer du sannolikt att ha ännu högre priser under några generationer. En sådan så kallad "early adopter tax" är standard på blödande och spjutspetsteknik.

Bulk kommer förmodligen att vara ett mindre problem. Medan några fler antenner inte kommer att vara en kostnadsfråga i en telefon, är utrymmet på en premie, och något skulle förmodligen behöva ge. Dessutom skulle basstationen förmodligen vara ganska omfattande, ungefär lika stor som några routrar staplade ovanpå varandra. Faktum är att du kan se detta i Xiaomis pressmeddelandebilder , där basstationen ser ut att vara storleken på ett sidobord bredvid en soffa.

Den sista frågan, åtminstone för tillfället, är helt enkelt tid. Xiaomi tillkännagav ursprungligen Mi Air Charge i januari 2021. Sedan dess har det inte hänvisats ytterligare till det. Det har tagit bort det ursprungliga meddelandet från sin blogg, även om det fortfarande kan ses via Wayback Machine . Detta tyder på att Mi Air Charge var mer av en teknisk demo än en prototyp för en produkt nästan redo att marknadsföra.

Slutsats

En av de saker vi inte tog upp som ett problem var begränsningen till 5W. Även om 5W kanske inte är mycket, är det värt att notera att detta är en tidig teknisk demo, inte en slutprodukt, så specifikationer kan ändras i framtiden. Det är också värt att notera att 5W laddning är relativt skonsam mot batteriet, vilket försämrar det mindre än höghastighetsladdning. Så så länge du har tid för din enhet att ladda långsamt, är den faktiskt bättre för dess livslängd. Detta antyder den verkliga styrkan hos en sådan produkt. Om den placeras på en arbetsplats eller i ditt hem, skulle den kunna ladda många enheter samtidigt under långa perioder.

Teoretiskt skulle det vara möjligt att driva andra enheter på samma sätt. Till exempel skulle lågeffektsenheter, som TV-fjärrkontroller och andra batteridrivna engångsenheter, vara ett idealiskt användningsfall. En sådan kombination skulle sannolikt också minska på engångsbatteriavfallet. Många IoT-enheter kan också göras kompatibla med ett trådlöst kraftsystem.

Trådlös strömförsörjning skulle verkligen vara en mycket bekväm funktion. Det kommer sannolikt också att bli verklighet inom en relativt nära framtid. Medan vi har tekniken att göra det med den teknik vi har nu, som Xiaomis Mi Air Charge-koncept visar. Det skulle vara en spetsteknologi med tillhörande höga kostnader. Utan en utbredd användning av enheter har den inte heller en enkel väg in i människors hem. För att börja använda den skulle du behöva ny hårdvara och byta ut gammal hårdvara.

Vi ser fram emot att höra mer om ämnet. Antingen från Xiaomi med en uppdaterad produktbrief eller från en konkurrent som driver tekniken framåt. Vi skulle också verkligen vilja se alla framtida produkter standardiseras till fördel för alla konsumenter. Helst skulle detta ske utan en lång period av konkurrerande standarder först. Tyvärr låter det för tillfället inte som att idén är helt redo för bästa sändningstid. Glöm inte att dela dina tankar i kommentarerna nedan.