Qi-standard för induktiv laddning
I princip går allt, men utan ström går nästan ingenting. Det kan alla intyga som någon gång försökt använda en telefon med urladdat batteri. Normalt sett är det ju inget problem, man sätter bara i laddningssladden i telefonen och börjar ladda och efter en liten stund har telefonen fått så pass mycket ström att man åtminstone kan föra ett kort samtal. Sant, men vad gör man när kontakten inte passar? Visst vore det praktiskt om man kunde ladda sin smartphone överallt. Det är precis detta som sker genom trådlös laddning. Men hur fungerar en trådlös laddare eller Wireless Charger och vad är Qi-standard? Detta vill vi förklara för dig.
Idag finns det många olika laddningsbara enheter i alla hushåll. Smartphones, Bluetooth-headset, klockor och bärbara mediaspelare har alla sin strömförsörjning via en laddningskabel. Dessutom har varje enhet en medföljande nätenhet med laddningskabel. Därför måste man vara mycket noga med att se till att du använder rätt laddningskabel med passande kontakt och tillhörande nätenhet.
På vissa enheter måste man dessutom titta efter hur micro-USB-kontakten måste vridas, så att den passar i uttaget. Sannolikt klarar inte kontakten eller laddningsuttaget denna hårdhänta behandling utan problem under en längre tid. Med tiden kan laddningsuttaget kopplas ur och då kan man inte längre garantera någon säker anslutning. Resultatet blir glappkontakter och dyra reparationer. Det vore bättre om man varken behövde kabel eller kontakt för laddning. Därför har tillverkare utvecklat den trådlösa laddningen eller Wireless Charging, som delvis även kallas induktiv laddning.
Laddningsströmmen för till exempel en smartphone kan inte överföras så enkelt via luften. Luften är nämligen en elektrisk isolator för strömmen. Men precis som man överför radiovågor från radio- eller Tv-kanaler genom luften kan man även överföra energi. Vid trådlös energiöverföring utnyttjar man följande två lagar inom fysiken:
Elektrisk motor
En elektrisk motor eller elmotor, konverterar elektrisk energi till mekanisk energi (rörelseenergi). Den grundläggande principen på vilken de elektromagnetiska motorerna bygger är att en strömförande ledare skapar ett magnetfält. Om ledaren dessutom befinner sig i ett magnetfält hos en permanentmagnet, påverkar de två magnetfälten varandra, ett vridmoment utvecklas kring rotorns axel och sätter elmotorn i rörelse.
Generator
Om en elektrisk ledare rör sig i ett magnetfält, alstras en elektrisk spänning i ledaren (inducerad). Kraftgeneratorens funktionsprincip ska tillämpas på generatorer eller dynamor.
I praktiken används två spolar vid induktiv laddning. En spole är sändarspolen och den andra spolen är mottagarspolen. Sändarspolen bygger upp det nödvändiga magnetfältet. För att mottagarspolen ska kunna generera (inducera) en spänning måste den röra sig i magnetfältet. Eftersom det inte är mekaniskt möjligt, arbetar man med ett knep. I stället för att röra mottagarspole rör man magnetfältet. Detta uppnås genom att sändarspolen drivs med växelspänning. Det därigenom ständigt växlande magnetfältet genererar då också en växelspänning i mottagarspolen. Trots att mottagarspolen inte rör sig.
Inom tekniken har transformatorn använts länge. Endast vid transformatorer, förstärks magnetfältet mellan de två spolarna genom en kärna av järnplattor som leds målinriktat. På så sätt kan en transformator även delvis överföra hög effekt.
Järnkroppen runt de båda spolarna används bara för att bunta ihop de magnetfältlinjerna och öka verkningsgraden.
Vid induktiv laddning saknas dock den förstärkande effekten på grund av järnkärnan. Därför är det viktigt att de två spolarna ligger så nära varandra som möjligt. Avståndet bör vara så litet som möjligt. Endast då kan energiöverföringen ske effektivt. Men även under idealiska förhållanden är den överförbara effekten vid induktiv laddning bara några få watt. Denna effekt är dock tillräcklig för att ladda små personliga wearables (bärbara elektronikenheter).
Hur smart idén med induktiv laddning än är så är det tekniska genomförandet komplicerat. Det har nämligen funnits och finns fortfarande tekniska svårigheter att övervinna.
Funktionen ska vara tillgänglig
Den viktigaste punkten är funktionalitet. Här måste man se till att mottagaren (smarttelefonen) får tillräckligt med energi så att batteriet laddas med tillräcklig strömstyrka.
Förutom det redan nämnda minimala avståndet mellan spolar kan magnetfältets styrka och växelspänning påverkas av laddarna. I optimala fall är sändaren och mottagaren perfekt anpassade till varandra.
Säkerheten måste garanteras
Laddningen får endast startas om den tillhörande telefonen ligger på sändarspolen. Dessutom får inte magnetfältet störa andra enheter som befinner sig i närheten när du laddar. Om främmande föremål som t.ex. ett gem, smycke, verktyg eller en nagelfil råkar hamna på sändarspolen i laddaren, får laddningsstationen inte tas i bruk. På grund av de inducerade flödena inom metalldelarna skulle nämligen föremålen bli så heta att man kan bränna sig.
Kompatibilitet ska säkerställas
När det gäller tekniska innovationer är det ofta så att alla tillverkare väljer sin egen väg när de ska genomföra en trådlös laddare. Därför kan det mycket lätt hända att den induktiva laddningen inte sker eller inte sker på ett tillfredsställande sätt när laddaren och smarttelefonen inte är från samma tillverkare. I värsta fall inducerar mottagarspolen i mobiltelefonen en alldeles för hög spänning, så att din smartphone skadas. Särskilt när en trådlös laddare finns tillgänglig på en offentlig plats, måste man vara säker på att smartphonen kan laddas snabbt, men att den inte skadas av laddningen. Det är därför Wireless Power Consortium Qi-standarden har utvecklats.
Vad innebär Qi-standard?WPC (Wireless Power Consortium) är en ideell organisation som grundades 2008 och som består av över 650 medlemsföretag från hela världen. Ledande varumärken som t.ex. Apple, Samsung, Huawei, Xiaomi, Google, LG, Sony, Nokia och många andra tillverkare har anslutit sig till WPC. Tillsammans med sina medlemmar utvecklar WPC tillverkarövergripande standarder för trådlös strömförsörjning.
Qi (uttalas ”tji”) är ett kinesiskt begrepp och står för livsenergi eller livskraft. I kombination med laddningsteknik är Qi världens ledande standard för induktiv laddning med en effekt på upp till 15 W. Qi-standarden beskriver inte bara de funktionella aspekterna på den induktiva laddningen eller en Qi-laddare. Även säkerhetsrelevanta skyddsanordningar och tillförlitlig identifiering av främmande föremål har också definierats exakt i Qi-standarden. En ytterligare Qi-specifikation beskriver den magnetiska skärmningen av batteriet för att minimera uppvärmning vid trådlös laddning. Tillverkare av induktiva smartphone-laddare kan ansöka om certifiering hos WPC för sin Wireless Charger. I detta syfte kontrollerar auktoriserade och oberoende testlaboratorier att produkterna uppfyller de stränga kraven i Qi-standarden. De produktspecifika egenskaperna testas noggrant i fråga om säkerhet, driftskompatibilitet och användarvänlighet. Om Wireless Charger helt uppfyller alla krav enligt Qi-standarden, får laddningsstationen som Qi-certifierad produkt bära Qi-logotypen.
Detta säkerställer att alla Qi-certifierade produkter är kompatibla med varandra och att de fungerar perfekt tillsammans. Användaren kan utan betänkligheter lägga Qi-kompatibla smartphones på alla Qi-certifierade laddare utan att behöva oroa sig för att telefonen ska skadas.
Qi-standarden används för närvarande i första hand för laddning av smartphones. Men WPC:s medlemmar arbetar hårt för att förbättra Qi-standarden. Då kan enheter som bärbara datorer och surfplattor med en laddningseffekt på 30 till 60 W också omfattas. Om du vill veta om den induktiva laddaren som du använder har en Qi-certifiering kan du titta i databasen Wireless Power Consortium.
Conrad Electronic har i nära samarbete med tillverkare och Wireless Power Consortium beslutat att för Wireless Charging endast ha Qi-certifierade laddare i vårt produktsortiment. På så sätt kan våra kunder alltid känna sig trygga och säkra på att en Qi-certifierad smartphone alltid ska fungera utan problem med en Qi-laddare. Du ska kunna lita på att din smartphone laddas optimalt och vi har beaktat alla säkerhetsrelaterade aspekter. Wireless Charging ska alltid kännas bra och tryggt för oss och våra kunder.
Den trådlösa och säkra laddningen av mobiltelefonbatterier med Qi-teknik är för närvarande bara toppen av isberget. Wireless Charging resp. trådlös laddning har mycket mer potential. Till exempel kommer det i framtiden inte längre att vara nödvändigt att ansluta mixers, brödrostar till ett eluttag via en nätkabel. Enheterna kommer vara utrustade med trådlös och intelligent laddningsteknik (standard Ki Cordless Kitchen). Man ställer sedan bara apparaten på en markering på arbetsytan och strömförsörjningen sker sedan via induktion.
Även för elbilar och e-cyklar finns det utvecklingskrav. Men eftersom det är nödvändigt att överföra mycket högre effekt på detta område, kommer det tekniska genomförandet förmodligen att dröja lite till. Trots detta kommer trådlös laddning med Qi-laddningsteknik redan inom den närmaste framtiden att bli allt mer standard.
Vanliga frågor om Qi-laddare
Hur vet jag om min mobiltelefon är lämplig för en Qi-laddare?
Om telefonen kan laddas trådlöst med en Qi-laddare behöver du vid tveksamhet läsa på tillverkarens webbplats eller i produktbladet. Om detta inte är möjligt, finns det på Internet översikter över alla mobiltelefoner som är listade på en Qi-laddare.
Kan en Qi-kompatibel mobiltelefon laddas med alla trådlösa laddare?
Det går bara om den trådlösa laddaren även stöder Qi-standarden. Om den trådlösa laddningsstationen inte stöder Qi-standarden, rekommenderas inte uppladdning.
Vad kan jag göra om min mobiltelefon inte är Qi-kompatibel?
Vissa tillverkare erbjuder nu Qi-kompletteringspaket för vissa mobila enheter. Dessa Qi-mottagare ansluts enkelt till laddningsuttaget på mobiltelefonen och fästs på baksidan. Delvis finns det också möjlighet att placera den smala mottagaren mellan mobiltelefonen och skyddsfodralet. Det kan då uppstå problem vid trådlös laddning.