Was ist kabelloses Laden und wie funktioniert es?

Drahtloses Laden, wie die Qi-Ladetechnologie, die viele Android-Telefone verwenden, ist keine neue Technologie. Mein Panasonic-Elektrorasierer hat es vor vielen Jahren benutzt, und die meisten von uns haben Zahnbürsten gesehen, die in einer Ladestation drahtlos aufgeladen werden. Und natürlich können wir Palm nicht vergessen und die Art und Weise, wie das drahtlose Laden mit dem Touchstone die Massen erreicht hat. Jetzt, da sich die Einschränkungen in Bezug auf Größe, Kosten und Effizienz ein wenig verringert haben, ist es sinnvoller, das drahtlose Aufladen in etwas wie Ihrem Android-Telefon oder Ihrer Uhr zu integrieren.

Wir haben mehr als ein paar Fragen zum kabellosen Laden und zur Funktionsweise. Nehmen wir uns also ein paar Minuten Zeit und besprechen Sie die Grundlagen. Was es ist, wie es funktioniert und warum Sie es bei Ihrem nächsten Android-Kauf haben möchten.

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Was ist kabelloses Laden?

Drahtloses Laden ist keine Zauberei - Sie benötigen immer noch einen Draht. Der Unterschied besteht darin, dass das Kabel an eine Ladestation anstatt an Ihr Telefon angeschlossen ist, sodass Sie Ihr Android-Gerät einfach auf das Ladegerät legen können und alles funktioniert, ohne etwas an Ihr Telefon anzuschließen. Die Ladestation kann fast jede Form oder Größe haben und kann sogar in einer Art Auto-Armaturenbrett oder als Sockel einer Lampe von IKEA verwendet werden. Solange Sie in der Lage sind, die richtige Stelle auf der Rückseite Ihres Android an der richtigen Stelle an der Basis des Ladegeräts zu finden, funktioniert es.

Ein gutes Beispiel wäre eine drahtlose Ladestation auf Ihrem Schreibtisch bei der Arbeit. Wenn Sie Ihr Telefon nicht verwenden, stellen Sie es am Ladegerät ein. Wenn Sie Ihr Telefon benutzen müssen, heben Sie es ab und es ist kostenpflichtig. Das kabellose Laden ist nicht so schnell wie das Schnellladen, ist jedoch einfach und wird mit größerer Wahrscheinlichkeit dazu verwendet, das Telefon den ganzen Tag über nicht zu laden (in unserem Beispiel). Hier erstrahlt das kabellose Laden - einfach zu bedienen.

Wie funktioniert das kabellose Laden?

Beim kabellosen Laden werden zwei resonante induktive Kopplungen verwendet, um Signale mit geringer Leistung zwischen zwei Geräten zu übertragen. Diese wurden speziell entwickelt, um Strom zu übertragen, ohne sich zu berühren, wie dies bei einer normalen Kabelverbindung der Fall ist. Die Basisstation, die über ein eigenes Netzteil an die Wand angeschlossen ist, verfügt über eine Sendespule und Ihr Telefon über eine Empfängerspule. Die Basisstation sendet regelmäßig ein Signal aus, und wenn eine Empfängerspule nahe genug kommt, tritt im Signal eine Resonanzänderung auf (die Basisstation ändert die Amplitude ihrer Schwingung - sie vibriert schneller). Die Wellenform des Signals wird dann moduliert (geändert, um der Spule im Telefon mitzuteilen, dass Strom gesendet wird) und das induktive Laden beginnt.

Das drahtlose Laden basiert auf der gleichen elektrischen Theorie wie ein Generator: Mechanische Energie erzeugt elektrische Energie.

Beim induktiven Laden werden diese beiden speziell entwickelten elektromagnetischen Spulen verwendet, um ein Magnetfeld zwischen zwei Geräten zu erzeugen. Es handelt sich um einen komplizierten Prozess, der es einem Magnetfeld ermöglicht, durch die Differenz von Potential und Schwingung Elektrizität zu erzeugen. Oszillation ist eine zeitgesteuerte, sich wiederholende Variation, und im Fall einer elektromagnetischen Spule können Sie sich dies als Vibration vorstellen.

Die Spule in Ihrem Android-Gerät ist auch mit dem Batterieladekreis verbunden, und Ihre Batterie wird mit der durch das Magnetfeld induzierten Energie geladen.

Elektromagnetische Induktion ist wirklich cool, und die Grundlagen sind, dass Sie Elektronen zum Fließen bringen, wenn Sie ein elektrisch leitfähiges Material wie eine Spule oder Wicklung in Gegenwart eines Magnetfelds bewegen. Dinge wie ein gasbetriebener Generator "erzeugen" auch Elektrizität, indem sie mechanische Energie verwenden, um EMF (elektromotorische Kraft) zu erzeugen. Elektromagnetische Induktion wird auch in Transformatoren und Strommessgeräten verwendet.

Das kabellose Laden ist nicht sehr effizient, wird jedoch mit jeder Wiederholung des Standards besser.

Darüber hinaus entsteht überschüssige Wärme, weshalb das kabellose Laden nicht die effizienteste Methode ist, um Strom von der Wand auf den Akku zu übertragen. Aus diesem Grund dauert das Aufladen Ihres Telefons über ein Qi-Pad länger als das Anschließen an die Wand. Während neue Methoden und Materialien höhere Frequenzen und dünnere Spulen als frühere Iterationen verwenden, ist das drahtlose Laden immer noch weniger effizient und kostenintensiver als das Standardladen über ein Kabel. Dies wird auf absehbare Zeit so bleiben.

Vereinfachen:

• Ihr Android und das Ladegerät haben jeweils spezielle elektrische Spulen.
• Wenn die beiden Spulen nahe genug sind, erzeugen sie mithilfe von Magnetismus kleine Schwingungen (Vibrationen) in der Spule, und die Spule in Ihrem Telefon erzeugt eine EMF.
• Dieser EMF sendet eine geringe Menge Strom über die Ladeschaltung in Ihrem Telefon und lädt den Akku auf.
• Das Aufladen kostet mehr und dauert länger als beim Anschließen des Telefons und erzeugt mehr Wärme, da dies weniger effizient ist als das herkömmliche Anschließen von Kabeln.
• Faradays Induktionsgesetz ist beeindruckend und die Maxwell-Faraday-Gleichung ist wie mathematische Schokolade: süß und dekadent. Das kabellose Aufladen ist auch bei Verwendung ziemlich beeindruckend.

Ein Wort zu Powermat

Qi ist nicht der einzige Standard für das kabellose Laden. Andere Standards wie Powermat werden verwendet, um drahtlose Ladelösungen zu entwickeln. Diese verwenden einen anderen Standard als Qi, aber die Wissenschaft, die dahinter steckt, ist dieselbe. Powermat hat sich mit Unternehmen wie AT & T und Starbucks zusammengetan, um Basisstationen an öffentlichen Orten bereitzustellen. Mithilfe eines speziellen Koffers oder Ladeblocks, der an Ihrem Telefon angebracht ist, können Sie drahtlos aufladen. Sie arbeiten auch mit General Motors zusammen und arbeiten daran, eingebaute drahtlose Ladestationen in Fahrzeuge zu bringen.

Powermat macht einige wirklich großartige Dinge (großartig, wenn Sie ein Elektrotechniker sind) und einige würden argumentieren, dass es der bessere Standard ist. In jedem Fall ist Qi häufiger.

Während für Powermat und Qi dieselbe grundlegende elektrische Theorie gilt, bedeuten die unterschiedlichen Standards, dass sie nicht kompatibel sind. Ihr Qi-fähiges Telefon wird auf einer Powermat-Basis nicht aufgeladen, da die gesendeten und empfangenen Signale unterschiedlich sind. Wenn Sie über Powermat-Geräte verfügen, müssen Sie sicherstellen, dass Sie mehr Powermat-Geräte kaufen, damit alles funktioniert.

Es gibt Ausnahmen wie Samsung Galaxy-Handys, die sowohl Qi- als auch Powermat-Standards enthalten.

Warum möchte ich beim nächsten Telefon eine drahtlose Aufladung?

Jetzt, da wir einen allgemein akzeptierten Standard haben - wir sprechen hier vom Qi-Standard - müssen wir uns daran erinnern, dass jedes Qi-Ladegerät mit jedem Gerät funktioniert, das Qi-zertifiziert ist. Das bedeutet, dass das Ladegerät, das Sie kaufen, unabhängig davon, ob es sich um ein chinesisches Gerät ohne Markenzeichen für 6 USD von Amazon oder eine bekannte Marke wie Samsung oder Zens handelt, mit dem Gerät, das Sie jetzt haben, und allen Geräten, die Sie in Zukunft kaufen, funktioniert.

Sie verwenden kein drahtloses Laden, weil es "besser" ist. Sie verwenden es, weil es bequemer ist. Eine Menge mehr.

Kombinieren Sie dies mit dem Convenience-Faktor - und bis Sie ein paar Qi-Ladegeräte gekauft und an den Stellen abgelegt haben, an denen Sie wahrscheinlich Ihr Telefon einstellen, verstehen Sie nicht wirklich, wie praktisch es ist. Möglicherweise haben Sie ein Qi-Ladegerät an Ihrem Schreibtisch, auf dem Tisch im Wohnzimmer, eines in Ihrem Auto und eines auf Ihrem Nachttisch. Ihr Galaxy S8 wird fast nie weniger als 50% Ladung haben. Nicht weil die Akkulaufzeit des Galaxy S8 großartig ist oder weil Qi-Ladegeräte "besser" funktionieren, sondern weil sie geladen werden, wenn sie nicht in der Hand sind.

Natürlich fallen die Anschaffungskosten für die Ladestationen an, aber sie sind ziemlich günstig - ungefähr so ​​viel wie eine gute Steckdose und ein USB-Kabel. Da sich immer mehr Handheld-Geräte und Smartphones dem Qi-Standard annähern, können immer mehr Geräte die Vorteile der Ladegeräte nutzen.

Das kabellose Aufladen lässt Ihr Telefon nicht anders funktionieren, kann jedoch die Art und Weise ändern, wie Sie es verwenden.

Update September 2017: Ein Teil der Elektrotheorie wurde geklärt und sichergestellt, dass die neuesten Versionen des Qi-Standards vertreten sind.