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La ricarica wireless a distanza di Xiaomi e Motorola spiegata: velocit, salute, tempistiche| Video

La ricarica wireless a distanza di Xiaomi e Motorola spiegata: velocit, salute, tempistiche| Video

La ricarica wireless a distanza di Xiaomi e Motorola spiegata: velocit, salute, tempistiche| Video


Xiaomi prima e Motorola a seguire hanno presentato un concept di ricarica wireless a distanza che ha stupito tutti per l’apparente livello di maturità raggiunta. Non si tratta di apparati futuristici che vedremo forse in un futuro lontano e con forme differenti, ma di progetti spendibili e concretizzabili in prodotti di consumo a in un tempo ragionevolmente breve.


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Android
29 Gen


Ci sono implicazioni sulla salute, limiti, dubbi e potenzialità. Vi proponiamo quindi un’analisi completa della tecnologia per capire se e quando potrà effettivamente diventare uno strumento del nostro quotidiano.

Per la realizzazione di questo contenuto e del video in apertura ci siamo avvalsi della gentile e preziosa collaborazione di Igor Spinella, Ingegnere Meccatronico, CEO di Einova by EggTronic e inventore nell’ambito della manipolazione dell’energia a distanza.


DIFFERENZE TRA MOTOROLA E XIAOMI


La ricarica wireless a distanza di Xiaomi e Motorola spiegata: velocit, salute, tempistiche| Video

La prima differenza importante è che Xiaomi ha chiarito alcuni dettagli tecnici di come può funzionare la tecnologia di ricarica wireless a distanza ma non l’ha mostrata effettivamente in funzione, mentre Motorola ha mostrato un video in cui compare una piccola torretta di ricarica e due smartphone che si ricaricano contemporaneamente a circa 1 metro di distanza.

Ecco i due video pubblicati dalle aziende:

Le immagini suggeriscono alcune differenze tecniche tra le due tecnologie anche se la base di funzionamento è la stessa: trasmissione di energia attraverso le onde elettromagnetiche.

XIAOMI

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Il sistema prevede una torre di ricarica dotata di un array di 144 antenne che trasmettono onde elettromagnetiche a frequenze millimetriche. Nella stessa torre sono incorporate altre 5 antenne che permettono di identificare l’esatta posizione del dispositivo da ricaricare. Utilizzando la tecnologia beamforming la torre può direzionare l’emissione di onde elettromagnetiche verso il dispositivo da ricaricare. Questo sarà dotato di un’antenna beacon che trasmette alla base le informazioni sulla posizione, e di 14 antenne che ricevono le onde millimetriche. Con il passaggio in un raddrizzatore l’energia veicolata dalle onde elettromagnetiche viene convertita in corrente continua per ricaricare la batteria.

Xiaomi specifica che al momento la potenza con cui vengono caricati più dispositivi contemporaneamente è di 5 Watt e che gli ostacoli presenti nella stanza non interferiscono con la ricarica, aggiunge poi che la funzionalità è garantita anche a diversi metri di distanza tra destinatario e torretta di emissione.

MOTOROLA

Non sono stati comunicati i dettagli ma verosimilmente anche Motorola fa uso delle mmWave per veicolare energia. Questo perché l’alta frequenza delle mmWave consente di trasportare maggiori quantità di energia nell’unità di tempo. Nel video si vede come posizionando una mano davanti al dispositivo trasmettitore il flusso energetico venga interrotto, Chen Jin, direttore della divisione di telefonia di Lenovo ha dichiarato che si tratta di un sistema di interruzione atto a garantire maggiore sicurezza all’utente.

In un secondo video che potete vedere in basso, Motorola ha chiarito altresì che anche il suo tipo di ricarica via etere permette di sorpassare gli ostacoli, come avviene per la tecnologia di Xiaomi.

Il fatto che i due telefoni ricaricati siano posizionati sulla stessa direzione del dispositivo di trasmissione, fa pensare che non sia stato implementato un sistema di identificazione della posizione del ricevente come invece avviene per Xiaomi e che piuttosto l’emissione di onde elettromagnetiche sia orientata in una sola e limitata direzione.

COSA CAMBIA RISPETTO ALLA RICARICA WIRELESS CON PAD


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Parlando di ricarica wireless a tutti noi viene in mente la ricarica wireless con pad o basetta di ricarica, un sistema che conosciamo ormai da alcuni anni e che tecnicamente è imparentato con le nuove soluzioni proposte da Xiaomi e Motorola.

Nel caso della ricarica wireless classica viene sfruttato il campo magnetico generato da una bobina percorsa da corrente alternata che si trova all’interno della basetta di ricarica, il campo magnetico agisce per prossimità su una seconda bobina integrata all’intero del dispositivo ricevente (smartphone, cuffie, ecc.) inducendo una corrente elettrica, questa attraverso un raddrizzatore viene convertita in corrente continua a bassa tensione che va a ricaricare la batteria del dispositivo.

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  1. Bobina del trasmettitore
  2. Bobina del ricevitore
  3. Corrente nella bobina del trasmettitore
  4. Campo magnetico geneerato
  5. Corrente indotta nella bobina del ricevitore
  6. Batteria che si ricarica

Le ricariche “Air” di Xiaomi e Motorola fanno invece uso di una trasmissione via antenna, sfruttano quindi gli stessi principi di trasferimento dell’energia attraverso campi magnetici e campi elettrici ma lo fanno attraverso le onde elettromagnetiche per trasferire a distanza l’energia.

COME PUO’ FUNZIONARE


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Xiaomi e Motorola hanno trovato il modo di sfruttare le onde elettromagnetiche per trasferire energia in modo orientato ed efficace, contenendo le dispersioni. Dunque la novità non è tanto nello spostamento di energia a distanza, quanto piuttosto nel aver messo a punto un meccanismo efficiente e sicuro.

D’altra parte già a cavallo tra ‘800 e ‘900 Nikola Tesla aveva intuito la possibilità di trasferire energia a distanza costruendo la Tesla’s Tower a Wardenclyffe e negli ultimi anni diverse aziende avevano mostrato la ricarica wireless a long range in occasione di fiere internazionali come il CES di Las Vegas.

Il trasferimento di energia attraverso le onde è qualcosa che l’uomo ha imparato a controllare da molto tempo, si contano decine di applicazioni diverse che sono ormai di uso comune: i laser utilizzati nella manifattura per le incisioni o per il taglio, i cannoni ad ultrasuoni che si utilizzano negli aeroporti per allontanare gli stormi, le diverse applicazioni di raggi gamma nella cura del cancro. Ancora più intuitivamente possiamo riflettere sul fatto che tutti noi siamo costantemente immersi nelle radiazioni emesse dal sole, che illumina il pianeta e lo riscalda trasferendo, attraverso lo spazio, parte dell’energia emessa dalla nostra stella.

FISICA, NON MAGIA

Nell’affasciante mondo del wireless non c’è magia ma alcune regole fisiche che possono essere sfruttate a proprio favore per le più disparate applicazioni. Vediamo qualche cenno teorico sul come sia possibile trasferire energia via etere attraverso le onde elettromagnetiche.

Un inziale movimento di cariche elettriche induce una variazione di campo magnetico, a sua volta questa genera un campo elettrico perpendicolare che metterà in moto un nuovo campo magnetico e così via la trasmissione continuerà con un andamento sinusoidale concatenato tra campo magnetico e campo elettrico, permettendo il trasferimento dell’energia iniziale nel vuoto.

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Un’onda elettromagnetica è caratterizzata da una frequenza e da una lunghezza d’onda, inoltre trasporterà una certa energia che si misura in Joule (J) e che aumenta in modo proporzionale alla frequenza. Tale energia si misura nell´unità di tempo per unità di superficie e si definisce densità di potenza espressa in Watt su metro quadro (W/m2).

La densità potenza è proporzionale al quadrato dell’ampiezza del campo elettrico e magnetico associati alla forma d’onda. Si può infine arrivare a trovare l’intensità dell’onda moltiplicando la densità di potenza per la velocità della luce.

In ultima analisi l’energia trasportata dipende dalla frequenza dell’onda e dall’intensità che a sua volta è legata alla densità di potenza. La quantità di energia trasportata da un onda determina se e quanto quest’onda può essere capace di agire spaccando i legami molecolari.

Da qui onde elettromagnetiche ad alta intensità che vengono usate per riscaldare il cibo nel microonde e onde elettromagnetiche di pari frequenza che vengono utilizzate per veicolare i dati attraverso la rete WiFi. Le prime sarebbero potenzialmente in grado di provocare gravi danni ai tessuti organici (infatti il cibo si cuoce), le altre vengono irradiate negli ambienti in cui viviamo senza che provochino problemi di salute importanti (a parte per alcuni soggetti ipersensibili).

Le onde elettromagnetiche possono essere pericolose per l’uomo, per questo esistono norme che regolano i limiti di esposizione e di conseguenza i limiti di emissione degli apparecchi.

LIMITAZIONI NELLA POTENZA E SALUTE


La ricarica wireless a distanza di Xiaomi e Motorola spiegata: velocit, salute, tempistiche| Video

Come è emerso dalla nostra chiacchierata con l’Ing. Spinella, le limitazioni di natura legislativa nella quantità di energia trasportabile dalle onde EM nell’ambiente hanno un ruolo fondamentale nella definizione delle tecnologie presentate da Xiaomi e Motorola.

Xiaomi ha parlato di 5 Watt di potenza nella ricarica a distanza dei dispositivi, un valore che non permette certamente di ricaricare a grande velocità un dispositivo come uno smartphone e rende la tecnologia più che altro spendibile per l’alimentazione di piccoli dispositivi come sensori, orologi o smart band.

Nel caso di Motorola invece non si parla di numeri ma il fatto che la trasmissione di energia si interrompa bruscamente frapponendo una mano tra smartphone e torretta, fa pensare che la potenza in gioco sia superiore e che la casa abbia trovato il modo di riconoscere un ostacolo organico.

Ci siamo chiesti se il limite dei 5 Watt dichiarato da Xiaomi fosse dovuto ad uno stadio ancora poco avanzato della tecnologia e la risposta è no. Inoltre è improbabile che l’intensità (e quindi la potenza) possa aumentare se si vuole mantenere attiva la trasmissione anche con ostacoli di natura organica. Il motivo è semplice: oltre una certa densità di potenza non è possibile emettere onde elettromagnetiche rientrando nei limiti di legge.

Non ci troviamo dunque di fronte ad un limite tecnico nel trasferimento di energia ma ad un limite ancora più complesso da superare perché influisce direttamente sulla salute dell’utente.

COSA DICE LA NORMATIVA

Le linee guida dell’ ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) prevedono un valore limite di 61 V/m per il campo elettrico, pari a circa 10 W/m2 in termini di densità di potenza.

Attenzione: i 5 Watt di cui parliamo per la ricarica di Xiaomi rappresentano l’effettiva potenza in ingresso per la ricarica e non sono i W/m2 che caratterizzano la densità di potenza dell’emissione elettromagnetica. Non ci è dato sapere quale sia l’output dalla torretta di ricarica, ma chiaramente deve rientrare nei limiti di legge.

Il video di Motorola può invece suggerire che l’emissione sia superiore ai limiti di legge ma compensata da un sistema di interruzione automatica per evitare l’interazione con i tessuti organici. Questo potrebbe “teoricamente” portare a potenze di ricarica decisamente superiori ma qui rientriamo nel campo delle ipotesi poiché l’azienda non ha condiviso sufficienti dettagli.

Come ci ha suggerito Igor Spinella, in entrambi i casi i dubbi sulla salubrità del sistema ci sono e sono legati ad una zona grigia della normativa. Le linee guida prevedono in effetti un’emissione delle onde legata alle normali antenne radio che irradiano in tutte le direzioni indistintamente, mentre, per trasportare energia con una certa efficienza (senza quindi incorrere in grande dispersione) Xiaomi e verosimilmente anche Motorola, fanno uso di onde millimetriche emesse da una matrice di antenne.

La struttura delle antenne ad array consente di direzionare le onde EM verso una direzione ben precisa evitando di disperderle nell’ambiente. In questo modo la potenza effettivamente assorbita da eventuali ostacoli è nettamente maggiore rispetto a quella assorbita se l’emissione non fosse stata direzionata (vedi animazione).

Come per ogni nuova tecnologia è bene analizzare la situazione con occhio critico e attendere chiarimenti ma allo stato attuale stiamo parlando in entrambi i casi di prodotti non ancora commercializzati e che necessariamente dovranno passare soddisfare i requisiti di legge prima arrivare nelle nostre case.

LE DIFFERENZE CON LE MMWAVE DEL 5G

I dubbi sono più che leciti: da un lato le istituzioni comunicano sicurezza e tranquillità quando si parla di 5G e onde millimetriche, dall’altro però ora ci troviamo dinnanzi a tecnologie che sfruttano le stesse frequenze per veicolare energia e caricare uno smartphone.

Di certo nessuno vorrebbe ricaricarsi come un dispositivo elettronico e l’associazione con rischi per la salute sorgono spontanee, sia per quanto riguarda il 5G sia per quanto riguarda le ricariche wireless a distanza. Ma c’è una spiegazione ed è la stessa del pollo che si cuoce al microonde mentre noi non ci cuociamo davanti al router wifi.

Nelle telecomunicazioni – comprese quelle che riguardano gli smartphone – le onde elettromagnetiche con frequenze millimetriche vengono utilizzate per veicolare informazioni attraverso varie modulazioni della forma d’onda, la potenza di emissione si limita perciò al necessario per raggiungere il target. Le intensità dell’emissione sono estremamente basse e significative per lo più in prossimità delle antenne, decadono molto velocemente e vengono influenzate dall’ambiente in cui si muovono.

Nel caso di una ricarica via etere invece le informazioni sono solo una piccola parte del processo ma l’obiettivo primario è quello di trasferire energia. Per questo motivo tutto l’apparato sarà progettato per minimizzare le dispersioni e massimizzare l’efficienza nelle conversioni.

Nonostante le frequenze utilizzate siano le stesse dunque, le potenze in gioco possono essere diverse come è diverso l’ambiente in cui le tecnologie devono operare. Tecnologie simili ma con fini diversi e campi di azione diversi.

Anche ipotizzando che un’esposizione prolungata alle radiofrequenze del 5G possa portare a problemi di salute, questo non implica che lo stesso si verifichi con la ricarica wireless a distanza e viceversa. In tutti i casi comunque gli apparati devono rispettare la normativa, auspicando che questa sia aggiornata e tenga il passo dell’innovazione.

IN CONCLUSIONE


La ricarica wireless a distanza di Xiaomi e Motorola spiegata: velocit, salute, tempistiche| Video

Al termine di questa analisi e grazie alle riflessioni maturate insieme all’Ing. Spinella, possiamo trarre alcune conclusioni non definitive e necessariamente provvisorie sulla tecnologia di ricarica wireless a distanza presentata da Xiaomi e Motorola.

  • Le potenzialità di applicazione sono notevoli
  • La complessità della tecnologia è importante e questo porta a lunghi tempi di progettazione e ottimizzazione
  • Sussistono limiti di legge nelle potenze che possono essere impiegate e che potenzialmente potrebbero anche essere abbassati con un aggiornamento (doveroso) della normativa.
  • I limiti di emissione e le difficoltà intrinseche nella tecnologia obbligano a compromessi importanti sulle potenze in gioco

Xiaomi e Motorola hanno avuto il merito di presentare qualcosa di interessante, certo è che gli ostacoli tecnici e normativi che accompagnano la ricarica wireless a distanza non saranno facili da superare.

Verosimilmente non vedremo prodotti pronti per il commercio nei prossimi mesi ma la strada verso un’alimentazione completamente wireless è sicuramente stata imboccata.

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