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Caricabatterie wireless: come funziona

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Hai di recente acquistato un nuovo smartphone e, tra le sue specifiche, hai notato la possibilità di effettuare la ricarica senza fili. Incuriosito e affascinato, stai pensando di sfruttare questa particolare caratteristica, magari per ricaricare il tuo telefono mentre lavori “poggiandolo” sul suo caricabatterie, e senza doverti districare tra cavi e cavetti. Ma come funziona questo tipo di caricabatterie? Come fa a trasferire energia verso il tuo nuovo cellulare grazie al solo contatto?

Sono felice di dirti che ti trovi nel posto più adatto a soddisfare la tua curiosità: di seguito ti spiegherò per filo e per segno come funziona un caricabatterie wireless, in che modo sia possibile ricaricare un dispositivo senza “collegarlo” tramite un ingombrante cavo o dei connettori scoperti, infine ti darò qualche piccola dritta per scegliere il caricatore senza fili più adatto a te.

Non preoccuparti, non devi essere un ingegnere o aver studiato elettronica per comprendere questa tecnologia! Tutto ciò che devi fare è metterti bello comodo, ritagliarti un po’ di tempo libero e leggere attentamente tutto quanto sto per dirti sulla ricarica wireless: sono sicuro che al termine di questa lettura sarai talmente preparato sull’argomento da voler subito mettere in pratica ciò che hai imparato. A questo punto non mi resta che augurarti buona lettura e, perché no, buon divertimento!

Indice

L’induzione elettromagnetica

Caricabatterie wireless: come funziona

Prima di entrare nel merito della questione e spiegarti tutti i dettagli su come funziona un caricabatterie wireless, è bene accennare brevemente ai concetti fisici che dominano questo meccanismo: poiché il mio obiettivo è farti comprendere tutto in termini molto semplici, ho intenzione di iniziare con un esempio con cui hai sicuramente già avuto a che fare: i piani da cucina a induzione.

I piani da cucina a induzione, quelli in grado di cuocere cibi senza riscaldare affatto la zona di cottura (a differenza, invece, dei piani in vetroceramica) sfruttano il principio dell’induzione elettromagnetica, la cosiddetta legge di Faraday, per il quale l’energia generata dalla zona di cottura (cioè il “fornello”), a contatto con il fondo della pentola, genera un campo elettromagnetico in grado di attivare le “particelle” di ferro presenti nella pentola stessa. Queste particelle riscaldano la pentola che, in questo modo, cuoce gli alimenti contenuti in essa.

Per questo motivo, anche se i tegami sono caldi, le zone di cottura di un piano a induzione sono sempre “fredde” (non c’è trasferimento di calore ma energia “spostata” in un campo). Inoltre, per sfruttare l’induzione, i fondi delle pentole devono essere costruiti in materiali che possano generare campi elettromagnetici a contatto con il piano di cottura.

Ma come fa l’energia a “spostarsi” da un punto all’altro di un campo elettromagnetico? Il “segreto” è la forza. Per spiegarlo con un esempio, pensa a due persone che tendono una corda (che puoi immaginare come un campo elettromagnetico): se una di queste imprime alla corda una forza, muovendola per generare delle onde, queste onde arriveranno anche dall’altro lato della corda, senza che la seconda persona faccia movimento alcuno.

Il criterio di funzionamento di un caricabatterie wireless è molto, molto simile a quanto ti ho spiegato poco fa: grazie al trasferimento tramite induzione elettromagnetica, è possibile inviare l’energia generata dalla base di ricarica (tramite l’elettricità che la base riceve dalla presa di corrente a cui è collegata) direttamente alla batteria del dispositivo, tramite gli appositi sensori trasmettitori collocati sulla base e ricevitori residenti sul dispositivo.

Chiaramente, più il campo elettromagnetico è grande, più rapido è il trasferimento di energia. Ciò, tuttavia, non significa che una base di ricarica più grande possa alimentare più rapidamente una batteria: per evitare sovraccarico o danno fisico ai dispositivi o addirittura alle persone, i produttori di caricabatterie e di smartphone ne limitano il voltaggio massimo. Inoltre, attualmente, i materiali di costruzione dei dispositivi costituiscono un limite per la velocità di trasferimento tramite induzione.

Cosa significa Qi

Ora che hai capito come funziona il trasferimento di energia tra la base di ricarica e il dispositivo, è arrivato il momento di spendere qualche parola in più sulla ricarica senza fili. Innanzitutto, in questo settore, le protagoniste sono due grosse organizzazioni: la WPC (o Wireless Power Consortium) e la PMA (o Power Matters Alliance), entrambe impegnate a perfezionare e migliorare la succitata tecnologia.

In particolare, la WPC si occupa di gestire gli standard con cui la ricarica senza fili viene concretizzata e implementata dai costruttori: il più comune tra questi è lo standard Qi, utilizzato dalla stragrande maggioranza dei produttori che sfruttano la ricarica wireless, tra cui Samsung, NokiaApple. Qi utilizza per la ricarica il principio di induzione elettromagnetica visto poco fa, e definisce, oltre alle modalità di costruzione dei moduli e dei sensori dedicati alle basi di ricarica e ai dispositivi, anche delle norme di sicurezza atte a preservare l’incolumità di cose e persone (ad es. evitare il surriscaldamento delle parti coinvolte).

Lo standard Qi, affinché la ricarica vada a buon fine, richiede che la base di ricarica e il sensore posto all’interno del dispositivo (smartphone, smartwatch e così via) siano molto vicini tra loro, a una distanza minima di 45 millimetri e una massima di 400 millimetri, e perfettamente allineati.

Grazie a questo standard, nel tempo, la ricarica wireless ha compiuto passi da gigante, azzerando quasi completamente i rischi connessi al suo utilizzo e diminuendo notevolmente i tempi di ricarica, specie sui dispositivi più potenti. Anche la tecnologia PMA, sebbene meno comune, sfrutta l’induzione elettromagnetica per effettuare la ricarica senza fili, ma con criteri e hardware differente rispetto allo standard Qi.

In linea del tutto teorica, lo standard Qi sarebbe in grado di trasferire energia anche tramite risonanza magnetica, eliminando dunque la necessità che i dispositivi coinvolti siano molto vicini e allineati. Nel momento in cui scrivo questo approfondimento, Samsung sembrerebbe seriamente intenzionata ad approfondire questo discorso. Impressionante, non trovi?

Come funziona un caricabatterie wireless

Se hai letto attentamente quanto ti ho spiegato finora, il criterio alla base del funzionamento di un “caricatore” senza fili dovrebbe esserti piuttosto chiaro, dunque è il momento di passare finalmente alla pratica!

Un caricabatterie wireless si compone di una base, su cui bisogna poggiare il dispositivo dotato di batteria, e di un cavo di alimentazione da collegare alla corrente elettrica. La base potrebbe contenere delle strisce di gomma, utili per tenere fermo il dispositivo, e su di essa sono presenti uno o più punti di ricarica: contraddistinti da un simbolo, questi contengono i trasmettitori di energia che, entrando in contatto con il congegno elettronico di cui ricaricare la batteria, generano il campo elettromagnetico predisposto al trasferimento.

Ma come fa il caricabatterie ad “accorgersi” che deve ricaricare un dispositivo? La spiegazione è abbastanza semplice: i trasmettitori posti sulla base, a intervalli regolari, inviano un “segnale di controllo” per verificare la presenza dei ricevitori installati nei dispositivi di ricarica. Nel momento in cui i device vengono rilevati (il segnale torna indietro con delle caratteristiche differenti), i trasmettitori creano un campo elettromagnetico con i ricevitori, per avviare subito dopo la ricarica a induzione.

Come scegliere un caricabatterie wireless

Scommetto che, arrivato a questo punto, hai appreso le nozioni base su come funziona un caricabatterie wireless e quindi non vedi l’ora di acquistarne uno. La prima cosa che devi fare, allora, è verificare che il dispositivo in tuo possesso sia predisposto alla modalità di ricarica wireless, dopodiché devi tener presente alcuni parametri di scelta che vado a illustrarti di seguito.

  • Compatibilità – non tutti i caricabatterie wireless supportano entrambi gli standard di ricarica visti in precedenza. Dunque, prima di procedere all’acquisto, verifica se il tuo dispositivo è compatibile con lo standard Qi, con lo standard PMA o con entrambi, e scegli di conseguenza.
  • Forma – di solito, il piano di ricarica di un siffatto caricabatterie è in posizione orizzontale e può essere rotondo, quadrato o di qualsiasi altra forma. Esistono alcuni caricabatterie che, per rendere più “comodo” l’utilizzo del dispositivo durante la ricarica, dispongono di un piano di ricarica che può essere posizionato in verticale.
  • Punti di ricarica – qualche caricabatterie di questo tipo è dotato di più punti di ricarica, cioè più aree dotate di trasmettitori. Ciò comunque non è garanzia di una ricarica più veloce, né della possibilità di ricaricare più dispositivi contemporaneamente (attualmente non è possibile farlo): il dispositivo “ricevitore” deve essere compatibile con la trasmissione da più punti di ricarica. Ti consiglio comunque non optare per caricabatterie con punti di ricarica multipli: al momento, non ne troveresti l’utilità.
  • Batterie e connettività aggiuntiva – alcuni caricabatterie wireless hanno a disposizione una batteria “esterna”, che li rende di fatto delle Powebank wireless. Inoltre, è possibile trovare su di essi anche una o più porte USB, utili per ricaricare più dispositivi contemporaneamente (uno in modalità senza fili, gli altri tramite cavo).
  • Indicatori LED – in commercio, sono disponibili caricabatterie wireless dotati di indicatori luminosi, che permettono di controllare se il dispositivo è in fase di ricarica.

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Come dici? Il tuo dispositivo non è nativamente compatibile con la ricarica wireless ma, visti tutti i suoi vantaggi, vorresti che lo fosse? Ho la soluzione che fa per te: per pochi euro, puoi trovare in commercio dei ricevitori che possono essere collegati al tuo smartphone, tablet o altro dispositivo tramite porta microUSB, USB-CLightning. Una volta collegati, puoi poggiarli direttamente sul caricabatterie wireless per avviare la ricarica del tuo dispositivo.

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Insomma, a seconda delle caratteristiche a te più congeniali, puoi trovare in commercio caricabatterie di tutte le forme, alcuni economici, altri un po’ più esosi in termini di prezzo. Se disponi di più dispositivi compatibili con la ricarica wireless, l’acquisto di un caricabatterie di questo tipo è quasi d’obbligo, non ti pare?