Estándar De Carga Inalámbrica Qi - Detección, Protocolo, Versión Y Problemas.

Para proporcionar interoperabilidad, un requisito clave para la carga inalámbrica, era necesario desarrollar un estándar que pudiera ser adoptado por los principales fabricantes. De este modo, el estándar de carga Qi permite utilizar un cargador para dispositivos de muchos fabricantes diferentes y convertirse así en un método aceptado. Si se necesitaran distintos cargadores, habría que utilizar muchos cargadores diferentes para distintos dispositivos y se crearía confusión en el mercado.

Por ello, el estándar de carga inalámbrica Qi se ha convertido en la solución aceptada. El nombre Qi proviene de la filosofía asiática, donde significa "energía vital", lo que se relaciona con la carga inalámbrica, que puede verse como un flujo intangible de energía.

Estándar De Carga Inalámbrica Qi

Índice()

    Consorcio de energía inalámbrica

    Para poder ofrecer un estándar para la tecnología de carga inalámbrica de baterías, se creó un grupo industrial llamado Wireless Power Consortium. El Wireless Power Consortium celebró su primera reunión en Hong Kong en diciembre de 2008. Desde su creación, sus miembros han pasado de las ocho empresas iniciales a más de 100.

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    En agosto de 2009, el Wireless Power Consortium publicó la especificación Qi de bajo consumo, y apenas un mes después se certificó el primer producto. Bajo los auspicios del Wireless Power Consortium, la importancia de la energía inalámbrica ha crecido y cada vez más empresas se toman en serio esta tecnología.

    Los primeros productos que utilizaban la energía inalámbrica para la carga de sus baterías requerían la adición de una funda adicional. Sin embargo, el primer producto con receptores Qi integrados para la carga inalámbrica de la batería se anunció en marzo de 2011.

    Conceptos básicos del estándar de carga inalámbrica Qi.

    El estándar Qi ha sido desarrollado por el Wireless Power Consortium y es aplicable para la transferencia de energía eléctrica a distancias de hasta 40 milímetros (1,6 pulgadas).

    El estándar de carga inalámbrica Qi utiliza una almohadilla de transmisión de energía que es similar al cargador que se utilizaría en un sistema normal por cable, y un receptor de energía inalámbrica compatible que se encuentra en el dispositivo que se va a cargar. La transferencia de energía se realiza mediante inducción magnética.

    El modo en que se consigue la carga inalámbrica se ajusta a la norma y permite utilizar un único cargador inalámbrico Qi de cualquier proveedor para cargar cualquier dispositivo compatible con Qi. Como la mayoría de los sistemas de carga inalámbrica se ajustan a esta norma, sólo se necesita una almohadilla de carga para cargar todos los dispositivos.

    Hay dos categorías de cargadores inalámbricos Qi:

    • Baja potencia: La categoría de baja potencia abarca los cargadores que pueden suministrar una potencia de entre 0 y 5 vatios. Esto cubrirá la mayoría de los dispositivos portátiles domésticos como teléfonos móviles, reproductores de música, auriculares Bluetooth, etc.
    • Potencia media: Los cargadores de la categoría de potencia media pueden suministrar una potencia de hasta 120 vatios.

    Dentro de cualquier sistema de carga inalámbrica Qi, hay dos elementos principales:

    • Estaciones base: La estación base Qi es el dispositivo que proporciona la energía inductiva para la transmisión inalámbrica. Como tal, contiene un transmisor de energía cuyo elemento principal es la bobina de transmisión. El cargador Qi en general suele tener una superficie plana. Normalmente se denomina superficie de interfaz. El dispositivo o dispositivos móviles pueden colocarse encima de esta superficie.
    • Dispositivos móviles: Los dispositivos móviles Qi son los que consumen la energía transmitida de forma inalámbrica. Normalmente se utiliza para cargar la batería contenida en el dispositivo móvil.

    Para mantener la eficiencia lo más alta posible, es necesario asegurar que el acoplamiento entre las bobinas de transmisión y recepción sea lo más alto posible. Para conseguirlo, el dispositivo móvil debe colocarse en una posición en la que esto se pueda lograr. El estándar Qi define dos formas de conseguirlo:

    • Colocación guiada: Esta forma de colocación en un cargador Qi implica el uso de medios para guiar al usuario a colocar el móvil en el lugar correcto de la estación base Qi para la carga.
    • Colocación en cualquier lugar: La segunda forma de colocación en un cargador Qi no requiere que el usuario coloque con precisión el dispositivo móvil en una zona concreta de la superficie de carga. En su lugar, se puede utilizar un área más amplia. Esto se puede conseguir utilizando más de una bobina transmisora.

    La frecuencia utilizada para los cargadores Qi se sitúa entre unos 110 y 205 kHz para los cargadores Qi de baja potencia hasta 5 vatios y 80-300 kHz para los cargadores Qi de potencia media.

    Protocolo de datos Qi

    El estándar de alimentación inalámbrica Qi incluye la capacidad de que la estación base y el dispositivo móvil utilicen un sistema de transmisión de datos limitado. Esto permite que la carga y la estación base se comuniquen para proporcionar información sobre el estado de la carga y similares.

    De este modo, el dispositivo móvil puede informar a la estación base cuando está cargado, etc. De este modo, la estación base puede adaptar su salida para satisfacer las necesidades del dispositivo móvil y eliminar la transmisión de energía el dispositivo móvil está completamente cargado.

    En funcionamiento, la detección inicial se produce como resultado de la detección de un cambio en la capacitancia o resonancia de la bobina del transmisor. Una vez detectado un objeto, la estación base valida el dispositivo colocado en ella para que sea compatible con la carga Qi. La estación base envía una cadena de datos de 8 bits. El dispositivo móvil receptor tiene que responder y proporcionar la intensidad de la señal.

    A continuación, la estación base envía varios pings digitales para proporcionar información sobre el posicionamiento óptimo del dispositivo móvil. Sólo cuando el dispositivo ha sido validado y se ha transmitido la información, se inicia la carga. Durante el proceso de carga Qi, el dispositivo móvil envía paquetes de datos de control para ajustar el nivel de potencia y, finalmente, terminar la carga.

    El protocolo de comunicación de datos del cargador Qi está definido para garantizar que todos los dispositivos puedan comunicarse correctamente.

    FORMATO DE DATOS ESTÁNDAR QI
    CAPACIDAD QI DETALLES
    Velocidad de datos 2 kbps
    Codificación de bits Bifásico
    Codificación de bytes Bit de inicio; Datos de 8 bits; bit de paridad; detener un poco
    Estructura de paquetes • Preámbulo (> = 11 bits)
    • Encabezado (1 Byte)
    • Mensaje (1 a 27 Byte)
    Un mensaje completo por paquete
    Carga útil para control
    • Suma de comprobación (1 Byte)

    Detección de objetos extraños Qi

    Uno de los problemas que pueden surgir con un sistema de carga inalámbrica es que se coloque un objeto metálico extraño sobre el cargador Qi o cerca de él. Cuando esto ocurre, el cargador puede inducir corrientes en el objeto, dependiendo de su colocación y del acoplamiento magnético, y como resultado el objeto puede calentarse excesivamente. Esto podría suponer un peligro, especialmente en un entorno doméstico.

    Para evitar que esto ocurra, la estación base o el cargador son capaces de detectar la presencia de estos objetos y cortar la acción de carga para garantizar que sólo los dispositivos móviles Qi adecuados se acoplen al campo de inducción magnética y reciban energía.

    Versiones de las especificaciones Qi

    Para cumplir con los últimos requisitos, la norma Qi se ha actualizado para cubrir nuevas áreas y mejorar otras. La siguiente tabla resume algunos de los aspectos más destacados de las distintas versiones del estándar Qi.

    VERSIONES ESTÁNDAR QI
    VERSIÓN QI DETALLES
    Versión 1.0 • Nivel de potencia del transmisor Qi 5 Watts.
    • Los diseños de transmisores incluyen: transmisor de bobina simple, transmisor de matriz de bobina y transmisor de bobina móvil.
    • Variedad de receptores Qi
    • Flexibilidad limitada en los diseños de transmisores Qi
    Versión 1.1 • Mayor flexibilidad en el diseño del transmisor Qi: 12 especificaciones de transmisor diferentes disponibles.
    • Mejorada "Detección de objetos extraños". Esta es una característica importante porque evita el calentamiento de objetos metálicos en la vecindad de un transmisor activo.
    • Posibilidad de un transmisor Qi alimentado a través de un puerto USB.

    Problemas con Qi

    Aunque el estándar Qi ha sido la forma de carga inalámbrica que se ha convertido en el estándar preferido, no está exento de problemas:

    • Se requiere una alineación precisa: Es necesario alinear correctamente el dispositivo que se está cargando y el cargador. A menudo, los usuarios colocan los objetos a cargar en el cargador, pero descubren que no se ha cargado porque no se ha alineado con suficiente precisión. Esta es una de las quejas que muchos usuarios han reportado, pero se han acostumbrado.
    • Interferencias y EMI: Aunque se puede hacer que los dispositivos funcionen dentro de los requisitos de aceptación de EMI, esto no es fácil y además los objetos metálicos cercanos a las bobinas de carga pueden causar efectos inusuales con EMI. También como la carga puede tener efectos en los objetos cercanos.

    El estándar Qi se ha convertido en la única solución real de carga inalámbrica y se ha incorporado a muchos teléfonos nuevos, especialmente los de gama alta. Los cargadores pueden comprarse por separado, y también se encuentran incorporados en muchos automóviles nuevos.

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