Spiegazione: carica a induzione Standard Qi

Quali sono i vantaggi della ricarica senza filo?

In ogni casa c'è una grande varietà di dispositivi ricaricabili. Smartphone, cuffie bluetooth, orologi o lettori multimediali portatili sono tutti alimentati da un cavo di ricarica. Ogni dispositivo ha un alimentatore incluso con il ripettivo cavo di ricarica. Quindi è necessario assicurarsi di utilizzare il giusto cavo di ricarica con la spina adatta e l'alimentatore corretto. Alcuni dispositivi richiedono anche di guardare come ruotare la spina micro-USB in modo che si inserisca nella presa di corrente. Se la spina piegata non scivola direttamente nella presa, viene esercitata una maggiore pressione meccanica.

È piuttosto improbabile che né la spina né la presa di ricarica possano resistere a questo trattamento rude a lungo termine. Con il tempo, la presa di carica si usura e non c'è più garanzia di un collegamento sicuro. Il risultato sono contatti allentati e riparazioni costose. Sarebbe meglio se non fossero necessari cavi o contatti a spina per la ricarica. Per questo motivo i produttori hanno sviluppato la ricarica senza fili, chiamata anche ricarica induttiva.

Come funziona la carica induttiva?

La corrente di carica di uno smartphone, ad esempio, non può essere trasmessa semplicemente attraverso l'etere perché l'aria è un isolante per l'elettricità. Ma così come si trasmettono onde radio da stazioni radio o televisive attraverso l'aria, si può anche trasmettere energia. La trasmissione di energia senza fili utilizza due principi fisici:

1. Principio del motore elettrico

Un conduttore di corrente genera un campo magnetico. Se il conduttore si trova in un campo magnetico di un magnete permanente, i due campi magnetici si influenzano a vicenda e si verifica la rotazione di un motore elettrico.

2. Principio del generatore

Quando un conduttore elettrico si muove in un campo magnetico, nel conduttore viene generata una tensione elettrica (indotta). Il principio di funzionamento di questa generazione di corrente viene applicato ai generatori o agli alternatori. In pratica, per la carica a induzione si utilizzano due bobine. Una bobina è la bobina di trasmissione e l'altra bobina è la bobina di ricezione. La bobina del trasmettitore crea il campo magnetico richiesto. Affinché la bobina ricevente possa generare (indurre) una tensione, essa dovrebbe muoversi nel campo magnetico. Poiché ciò non è meccanicamente possibile, si usa un trucco. Invece di spostare il conduttore della bobina ricevente, spostare il campo magnetico. Questo si ottiene facendo funzionare la bobina del trasmettitore con corrente alternata. Il campo magnetico che ne risulta, in costante mutamento, crea una corrente alternata nella bobina ricevente. Anche se la bobina di ricezione non viene spostata.

1. Questo principio è stato a lungo utilizzato nella tecnologia dei trasformatori. Tranne che nei trasformatori il campo magnetico tra le due bobine viene amplificato e condotto attraverso un nucleo di piastre di ferro. Ciò significa che in alcuni casi un trasformatore può trasmettere anche un'elevata potenza. Il corpo di ferro intorno alle due bobine serve solo a legare le linee del campo magnetico e ad aumentare l'efficienza.

   Tuttavia, nella carica ad induzione manca l'effetto amplificante dovuto al nucleo di ferro. È quindi importante che le due bobine siano molto vicine tra loro. La distanza dovrebbe essere la più piccola possibile. Solo così l'energia può essere trasferita in modo efficiente. Ma anche in condizioni ideali, la potenza trasferibile con i caricabatterie induttivi è di pochi watt. Tuttavia, questa potenza è sufficiente per caricare piccoli oggetti personali indossabili (dispositivi elettronici portatili).

Quali sono le sfide della ricarica a induzione?

Non importa quanto sia intelligente l'idea della carica a induzione, l'implementazione tecnica è complicata. Perché durante la realizzazione pratica ci sono stati e ci sono ancora problemi tecnici che devono essere superati.

La funzionalità
Il punto più importante è la funzionalità. È necessario assicurarsi che nel ricevitore (smartphone, spazzolini da denti) ci sia energia sufficiente per caricare la batteria con corrente sufficiente. Oltre alla suddetta distanza minima tra le bobine, l'intensità del campo magnetico e anche la frequenza della tensione alternata possono essere influenzate dal produttore del caricabatterie. Nel migliore dei casi, il trasmettitore e il ricevitore sono perfettamente abbinati l'uno all'altro..

La sicurezza deve essere garantita
La ricarica deve essere avviata solo quando il telefono corrispondente si trova sulla bobina di trasmissione. Inoltre, il campo magnetico durante la carica non deve interferire con altri dispositivi nelle immediate vicinanze. Se oggetti estranei come graffette, gioielli, utensili o lime per unghie dovessero accidentalmente finire sulla bobina del trasmettitore della stazione di ricarica, la stazione di ricarica non deve attivarsi. Le correnti indotte nelle parti metalliche farebbero sì che gli oggetti diventino così caldi da potersi bruciare.

La compatibilità va dichiarata
Quando si tratta di innovazioni tecniche, accade spesso che ogni produttore vada per la sua strada quando implementa un caricabatterie wireless. Può quindi accadere molto facilmente che il processo di ricarica induttiva non avvenga, o non avvenga in modo sufficiente, se la stazione di ricarica e lo smartphone non sono dello stesso produttore. Nel peggiore dei casi, la bobina del ricevitore del telefono cellulare genera troppa tensione, danneggiando lo smartphone. Soprattutto quando un caricabatterie wireless è fornito in strutture pubbliche, si dovrebbe fare in modo che lo smartphone si carichi rapidamente ma non venga danneggiato dalla ricarica. Ecco perché lo standard Qi è stato sviluppato dal Wireless Power Consortium.