Uitleg: QI-standaard
Zonder stroom werkt bijna niets. Iedereen die ooit heeft geprobeerd een telefoon met een lege accu te gebruiken, kan dit bevestigen. Normaal gesproken is dat geen probleem, want u sluit de telefoon eenvoudig aan op de oplaadkabel. Na een korte tijd is uw accu zover opgeladen dat er in ieder geval een kort gesprek gevoerd kan worden. Klopt, maar wat als de laadkabel met de bijbehorende voedingseenheid niet binnen handbereik is? Het zou handig zijn als u uw smartphone overal zou kunnen opladen. En dat is precies wat u kunt doen met draadloos opladen. Graag leggen we u uit hoe een draadloze oplader werkt en wat de Qi-standaard is.
In elk huishouden is er een grote verscheidenheid aan oplaadbare apparaten. Smartphones, bluetooth-headsets, horloges of draagbare mediaspelers worden allemaal gevoed door een oplaadkabel. Elk apparaat heeft een meegeleverde voedingseenheid met oplaadkabel. U moet dus goed opletten dat u de juiste laadkabel met de juiste stekker en de bijbehorende voeding gebruikt. Bij sommige apparaten moet u ook even kijken hoe de micro-USB stekker gedraaid moet worden zodat deze in het stopcontact past. Als de kromme stekker niet meteen in het stopcontact glijdt, wordt er meer mechanische druk uitgeoefend.
Het is tamelijk onwaarschijnlijk dat noch de stekker, noch het laadstopcontact deze ruwe behandeling op lange termijn aankunnen. Na verloop van tijd zal het laadstopcontact verslijten en is er geen garantie meer voor een veilige verbinding. Losse contacten en dure reparaties zijn het gevolg. Het zou beter zijn als er geen kabels of stekkercontacten nodig waren om op te laden. Daarom ontwikkelden de fabrikanten draadloos opladen, ook wel inductief opladen genoemd.
De laadstroom van bijvoorbeeld een smartphone kan niet zomaar via de ether worden verzonden omdat de lucht een elektrische isolator is voor elektriciteit. Maar net zoals u radiogolven van radio- of televisiezenders door de lucht zendt, kunt u ook energie uitzenden. Bij draadloze energietransmissie worden twee natuurkundige principes gebruikt:
Principe van de elektromotor
Een stroomvoerende geleider wekt een magnetisch veld op. Bevindt de geleider zich ook in een magnetisch veld van een permanente magneet, dan beïnvloeden de twee magnetische velden elkaar en treedt de draaibeweging van een elektromotor op.
Generator principe
Wanneer een elektrische geleider in een magnetisch veld beweegt, wordt er een elektrische spanning opgewekt (geïnduceerd) in de geleider. Het werkingsprincipe van deze stroomopwekking wordt toegepast op generatoren of dynamo's
In de praktijk worden bij inductieladen twee spoelen gebruikt. De ene spoel is de zendspoel en de andere spoel is de ontvangstspoel. De zenderspoel bouwt het benodigde magnetische veld op. Om de ontvangende spoel een spanning te laten opwekken (induceren), zou deze in het magnetische veld moeten bewegen. Omdat dit mechanisch niet mogelijk is, wordt een truc gebruikt. In plaats van de geleider van de ontvangende spoel te verplaatsen, verplaatst u het magnetische veld. Dit wordt bereikt door de zenderspoel met wisselspanning te laten werken. Het resulterende constant veranderende magnetische veld wekt dan ook een wisselspanning op in de ontvangspoel. Hoewel de ontvangende spoel zelf niet wordt bewogen.
Dit principe wordt al lang gebruikt in technologie voor transformatoren. Behalve dat bij transformatoren het magnetische veld tussen de twee spoelen wordt versterkt en geleid door een kern van ijzeren platen. Dit betekent dat een transformator in sommige gevallen ook een hoog vermogen kan overbrengen. Het ijzeren lichaam rond de twee spoelen dient alleen om de magnetische veldlijnen te bundelen en het rendement te verhogen.
Het ijzeren omhulsel rond de twee spoelen dient alleen om de magnetische veldlijnen te bundelen en het rendement te verhogen.
Bij inductieladen ontbreekt echter het versterkende effect door de ijzeren kern. Het is daarom belangrijk dat de twee spoelen zeer dicht bij elkaar staan. De afstand moet zo klein mogelijk zijn. Alleen dan kan de energie efficiënt worden overgedragen. Maar zelfs onder ideale omstandigheden is het overdraagbare vermogen met inductieve laders slechts enkele watt. Dit vermogen is echter voldoende voor het opladen van kleine persoonlijke wearables (draagbare elektronische apparaten).
Hoe slim het idee van inductieladen ook is, de technische implementatie is net zo ingewikkeld. Omdat er bij de implementatie technische problemen waren en zijn die overwonnen moeten worden.
De functionaliteit moet worden gegeven
Het belangrijkste punt is functionaliteit. Er moet voor gezorgd worden dat er voldoende energie in de ontvanger (smartphone) zit zodat de accu met voldoende stroomsterkte wordt opgeladen.
Naast de eerder genoemde minimale afstand tussen de spoelen kan de sterkte van het magneetveld en ook de frequentie van de wisselspanning worden beïnvloed door de fabrikant van de oplader. In het beste geval zijn zender en ontvanger perfect op elkaar afgestemd.
Veiligheid moet gegarandeerd zijn
Het opladen mag alleen worden gestart als de bijbehorende telefoon op de zendspoel staat. Bovendien mag het magnetische veld tijdens het opladen geen interferentie veroorzaken met andere apparaten in de directe omgeving.
Als vreemde voorwerpen zoals paperclips, sieraden, gereedschap of een nagelvijl per ongeluk op de zenderspoel van het laadstation komen, mag het laadstation niet operationeel zijn. Door de geïnduceerde stromen in de metalen onderdelen zouden de objecten zo heet worden dat u zich zou kunnen branden.
De compatibiliteit moet worden vermeld
Bij technische innovaties is het vaak zo dat elke fabrikant zijn eigen weg gaat bij het implementeren van een draadloze oplader. Het kan dus heel gemakkelijk gebeuren dat het inductieve laadproces niet of onvoldoende plaatsvindt als het laadstation en de smartphone niet van dezelfde fabrikant zijn. In het ergste geval wekt de ontvangerspoel in de mobiele telefoon een veel te hoge spanning op, waardoor de smartphone beschadigd raakt. Zeker wanneer in openbare voorzieningen een draadloos oplaadapparaat ter beschikking wordt gesteld, moet u er zeker van zijn dat de smartphone snel wordt opgeladen maar niet beschadigd wordt door opladen. Daarom is de Qi-standaard ontwikkeld door het Wireless Power Consortium.
Het WPC (Wireless Power Consortium) is een non-profitorganisatie opgericht in 2008 met meer dan 650 aangesloten bedrijven uit de hele wereld. Toonaangevende merken zoals Apple, Samsung, Huawei, Xiaomi, Google, LG, Sony, Nokia en vele andere fabrikanten hebben zich bij de WPC aangesloten. Samen met haar leden ontwikkelt de WPC fabrikantonafhankelijke standaarden voor draadloze stroomvoorziening.
Qi (uitgesproken als "chi") staat voor levensenergie of levenskracht in de Chinese taal. Qua laadtechnologie is Qi 's werelds toonaangevende standaard voor inductieladen met een vermogen tot 15 W. De Qi-standaard beschrijft niet alleen de functionele aspecten van inductieladen of een QI-oplader. Veiligheidsrelevante beveiligingsinrichtingen en betrouwbare detectie van vreemde voorwerpen waren ook nauwkeurig gedefinieerd in de QI-standaard. Een andere Qi-specificatie beschrijft de magnetische afscherming van de batterij om de opwarming tijdens het draadloos opladen te minimaliseren.
Fabrikanten van inductieve smartphoneladers kunnen bij de WPC certificering aanvragen voor hun draadloze opladers. Hiertoe controleren geautoriseerde en onafhankelijke testlaboratoria de producten om te bepalen in hoeverre aan de strenge eisen van de Qi-norm wordt voldaan. De productspecifieke eigenschappen op het gebied van veiligheid, interoperabiliteit en gebruiksvriendelijkheid worden zorgvuldig getest. Als de draadloze oplader volledig voldoet aan alle eisen van de Qi-standaard, mag het laadstation het Qi-logo dragen als Qi-gecertificeerd product. Dit zorgt ervoor dat alle Qi-gecertificeerde producten compatibel zijn met elkaar en perfect draadloos met elkaar samenwerken. De gebruiker kan zijn Qi-compatibele smartphone veilig op elke Qi-gecertificeerde oplader plaatsen zonder zich zorgen te hoeven maken dat zijn telefoon beschadigd raakt.
Op dit moment wordt de Qi-standaard vooral gebruikt voor het opladen van smartphones. Maar de leden van de WPC werken er hard aan om het prestatieprofiel voor de Qi-standaard te verbeteren. Dan kunnen ook apparaten zoals notebooks en tablet-pc's met een laadvermogen van 30 tot 60 W worden afgedekt.
Als u wilt weten of de inductieve oplader die u gebruikt Qi-gecertificeerd is, kunt u de database van het Wireless Power Consortium raadplegen.
In nauwe samenwerking met de fabrikanten en het Wireless Power Consortium heeft Conrad Electronic besloten om alleen Qi-gecertificeerde laders in het assortiment voor draadloos opladen op te nemen. Dit geeft onze klanten de absolute zekerheid dat een Qi-gecertificeerde smartphone zonder problemen met de Qi-Charger zal werken. De smartphone is optimaal opgeladen en er wordt ook rekening gehouden met alle veiligheidsrelevante aspecten.
Draadloos en veilig opladen van gsm-batterijen met Qi-technologie is momenteel slechts het topje van de ijsberg. Draadloos opladen heeft nog meer mogelijkheden. Zo is het in de toekomst niet meer nodig in de keuken om mixers, broodroosters en dergelijke met een snoer op een stopcontact aan te sluiten. De apparaten zullen draadloos zijn en uitgerust met intelligente oplaadtechnologie (standaard Ki Cordless Kitchen). U plaatst ze dan gewoon op een markering op het werkblad en de stroomvoorziening gebeurt dan door inductie.
Maar draadloos opladen is ook een ontwikkelingseis voor elektrische auto's en e-bikes. Aangezien hier echter veel hogere outputs moeten worden verzonden, zal de technische implementatie waarschijnlijk wat lang op zich laten wachten. Desalniettemin zal draadloos opladen met Qi-oplaadtechnologie in de nabije toekomst steeds meer de standaard worden.
Veelgestelde vragen over Qi-laders
Hoe weet ik of mijn telefoon geschikt is voor een Qi-oplader?
Of de mobiele telefoon draadloos kan worden opgeladen met een Qi-oplader, leest u bij twijfel op de website van de fabrikant of in de productsheet. Indien dit niet mogelijk is, zijn op verschillende pagina's op internet overzichten te vinden met alle gsm's die met een Qi oplader kunnen worden bediend.
Kan ik een Qi-compatibele mobiele telefoon opladen met elke draadloze oplader?
Dit kan alleen als de draadloze oplader ook de QI-standaard ondersteunt. Als het draadloze laadstation de Qi-standaard niet ondersteunt, wordt opladen niet aanbevolen.
Wat kan ik doen als mijn mobiele telefoon niet geschikt is voor Qi?
Sommige fabrikanten bieden nu Qi-retrofitsets voor bepaalde mobiele apparaten. Deze Qi-ontvangers worden eenvoudig op de oplaadaansluiting van de mobiele telefoon aangesloten en aan de achterkant bevestigd. Soms is er ook de mogelijkheid om de slanke ontvanger tussen de mobiele telefoon en de beschermhoes te plaatsen. Dit kan leiden tot problemen met draadloos opladen.