Trådlös laddningsstandard Qi. Trådlös laddning av smartphones baserat på Qi-lösningar

Qi är det kinesiska ordet för "energiflödet" (på engelska uttalas "chi") och universell standard för trådlös laddning av enheter som drivs av laddningsbara batterier, som spelare, mobiltelefoner och kameror.

Överföring av effekt beror på elektromagnetisk induktion. I det här fallet mottar mottagaren energi, inte genom en traditionell kabel, utan i kontakt utan användning, tack vare användningen av elektromagnetiska fält. Principen är väldigt enkel: sändaren Qi, som är en basstation, skickar den nödvändiga energin till mottagaren.

Beskrivning av tekniken

Den trådlösa laddningsstandarden Qi är baserad på magnetisk induktion mellan de sända och mottagande apparatens platta spolar. De primära och sekundära lindningarna utgör två delar av en hjärtlös resonanttransformator. Laddarkretsen är avskärmad på den undre ytan av primär- och sekundärspolen. Detta, såväl som närhet, säkerställer en acceptabel energiöverföringseffektivitet. Dessutom minimerar detta magnetfältets påverkan på användarna.

Typiskt har basstationen en plan yta på vilken en eller flera mobila enheter kan placeras. Detta säkerställer att det vertikala avståndet mellan primär- och sekundärlindningen är tillräckligt liten. Dessutom finns det två sätt att justera lindningarna horisontellt.

I det första fallet ställer användaren oberoende av sekundärlindningen motsatt primärlindningen på ytan av gränssnittet med hjälp av hinten hos mobilenheten.

Det andra sättet, kallat fri positionering, kräver inte aktivt mänskligt deltagande. I en av implementeringarna skapas flera primära lindningar för detta ändamål. Ett annat alternativ använder mekaniska medel för att flytta primärspolen under sekundären.

Byggnadsdelar

Strömgivaren består av två huvudfunktioner, nämligen kraftomvandlingsenheten och kommunikations- och styrenheten. Elementet i det första, vilket alstrar ett magnetfält, är primärspolen. Den andra ändrar den överförda effekten till den nivå som mottagaren önskar. Dessutom kan basstationen innefatta mer än en sändare för att betjäna flera mobila enheter, eftersom en primärlindning interagerar med endast en sekundär samtidigt. Och slutligen tillhandahåller systemenheten el och kontrollerar driften av flera sändare.

I gadgeten finns en kraftmottagningsenhet, som är en sekundärlindning, och en kommunikations- och styrenhet. Den senare reglerar den överförda effekten till en nivå som är acceptabel för delsystemet som är anslutet till mottagarens effekt. Ett exempel på ett sådant delsystem kan fungera som ett uppladdningsbart batteri.

Stages of Communication

Efter aktivering av kommunikationsenheten och styrning av sändaren sänder den en signal till mottagaren för att få ett svar som bekräftar närvaron av den Q-kompatibla enheten.

Efter mottagandet av förfrågan går mottagaren in i urvalsfasen. Om den föreslagna spänningen är tillräckligt stor börjar pingningssteget.

När mottagaren mottar ett svar från sändaren sänder mobilenheten ett signalstyrkspaket och går till identifierings- och konfigurationsfasen eller sänder ett kraftöverföringspaket och förblir i pingfasen.

Då skickas ett autentiseringspaket och hanteringspaket. Mottagaren går in i laddningsfasen. Samtidigt styr den överföringen av energi genom att sända basstationskontrollpaket som innehåller information om korrigering av primärlindningsströmmen, mottagen energi, laddningstillstånd och slutförande av överföring.

Vad är den trådlösa laddpunkten?

Qi-laddning är universell eftersom den ger kompatibilitet mellan mobiltelefoner och nätadaptrar från olika tillverkare. Det enda villkoret är att både sändarens och mottagarens delar måste överensstämma med Qi-standarden.

Således kommer en trådlös laddare Qi att passa alla mobilmottagare Qi, oavsett märke och modell. Många mobiltelefoner från olika tillverkare, inklusive Samsung, Nokia, LG, Sony, HTC och Motorola, uppfyller redan Qi-standarden och kan därför anslutas till alla laddningsstationer som uppfyller sina krav. Antalet kompatibla prylar fortsätter att växa, eftersom tekniken för trådlös kraftöverföring stöds av allt fler företag. På grund av detta är det möjligt att ladda elektroniken som drivs av batterier med en enda strömkälla.

Hur fungerar det?

Mobil laddare är inte den senaste uppfinningen. I elektriska tandborstar har induktiv näring använts i många år. Vid processen med trådlös kraftöverföring används en resonans induktiv koppling mellan sändaren hos basstationen och mobiltelefonens mottagare. Den primära spolen skickar ständigt en testsignal till avsändaren för att kontrollera om kapacitansförändring eller resonans indikerar närvaron av en kompatibel telefon. Sändaren modulerar laddningen och kontrollerar om den trådlösa laddningsstandarden Qi stöds.

Efter hänsyn till kompatibilitet och energikrav beaktas processen för induktionsenergiöverföring. Kontakten mellan mottagaren och sändaren bibehålls. När batteriet är fulladdat går de i viloläge. Universell laddning aktiveras och sänder endast ström om den anslutna gadgeten är på den.

Spolar som sänder och mottager energi är speciellt avskärmade för att minska elektromagnetisk strålning.

Huvuddragen i tekniken

• Metoden för kontaktlös kraftöverföring från en basstation till en mobil enhet, vilken är baserad på magnetisk induktion av närområdet som uppstår mellan spolarna.
• Sändning ca 5 watt ström med hjälp av en lämplig sekundärspole (med en typisk yttre storlek på ca 40 mm).
• Drift vid frekvenser från 100 till 205 kHz.
• Stöd för två sätt att placera på basstationens yta:
  • Direkt positionering när användaren assisteras vid korrekt placering av mobilenheten på en plats som ger effekt vid en eller flera fasta punkter;
  • Slumpmässig placering på laddstationens yta.
• Ett enkelt kommunikationsprotokoll som tillåter en telefon eller en tablett att styra processen.
• Stor design flexibilitet för att integrera systemet i en mobil enhet.
• Låg energiförbrukning i vänteläge (beroende på genomförandet).

En för alla

Hur bekvämt skulle det vara att ha en Qi-laddare för alla telefoner, spelare, kameror utan många förvirrande kablar?

Medan otaliga nya smartphones täcker världen blir batteriets livslängd kortare. Och varje tillverkare och även varje gadget har sin egen laddare. Och med varje köp ökar deras antal. I slutändan förloras användaren i en massa olika strömadaptrar. Tack vare Q-tekniken blir de onödiga och försvunna kablar av kablar försvinner, och detta är inte alla fördelar med denna teknik.

Precis som Wi-Fi blev världsstandard för trådlösa internetanslutningar och Bluetooth eliminerade behovet av att hålla telefonen i handen, blir Qi världens standard för induktiv laddning av gadgetar på batterier.

Är elektromagnetisk strålning skadlig?

Experternas åsikter var uppdelade. Å andra sidan bekräftar många forskare att en liten mängd elektromagnetisk strålning inte orsakar skada på trådlösa laddningar. Andra talar om den stora fara som människokroppen är utsatt för.

Så hur mycket elektromagnetisk energi utsänds av Qi-systemet? Mycket lite. Qi-principen har använts i elektriska tandborstar under många år utan att påverka människors hälsa. Laddarens krets är sådan att elektromagnetisk strålning på grund av sitt lilla arbetsområde är extremt begränsad. Den existerar bara i närheten av den trådlösa sändningsstationen och endast när gadgeten är på den. Elektromagnetisk strålning reduceras ytterligare genom ytterligare avskärmning i sändnings- och mottagarspolarna.

Wireless Power Consortium

Wireless Power Consortium (WPC) grundades den 17 december 2008. Samtidigt godkändes ett enhetligt program för utveckling av denna teknik.

Den trådlösa laddningsstandarden Qi säkerställer dess mångsidighet för alla Qi-kompatibla elektroniska prylar. Det betyder att varje enhet som är kompatibel med den kan laddas på en Qi-kompatibel station. WPS innehåller 250 medlemmar, inklusive marknadsledare Samsung, Nokia, LG, Panasonic, HTC, Sony, Microsoft och Motorola, vilket gör det till den största sammanslutningen av tillverkare som stöder trådlösa laddare.

Enligt ordföranden för WPC Menno Treffers, på grund av ökningen av antalet produkter som använder Qi, är det viktigt att vara säker på att alla mobila laddare fungerar korrekt med alla Qi-gadgets som stöds. Detta underlättas av den ständigt uppdaterade databasen, skapad av Testronic, vilket gör det enkelt att avgöra om en ny produkt kommer att vara kompatibel med tidigare certifierade produkter. Den trådlösa laddningsstandarden Qi har blivit en av de viktigaste tekniska utvecklingen för användare av telefoner och tabletter, som nu används dagligen i arbete och liv.