Vo vnútri mobilného telefónu budúcnosti bez batérie

Batérie: S nimi nemôžete žiť, bez nich nemôžete žiť a recitujem to klišé, pretože viem, že práve teraz kývnete spolu so mnou. Akumulátory smartfónov sa zväčšili, takže vydržia dlhšie a väčšina z nich bola naplnená technológiou rýchleho nabíjania. Mrtvá batéria však zostáva hlavným bodom bolesti, najmä preto, že sme sa tak odkázali na mobilné zariadenia.

Ale čo keby ste sa vôbec nemuseli starať o batériu? Alebo zaistiť, aby sa účtovala každá noc? Čo keby ste sa nemuseli starať o vyčerpanie šťavy uprostred dňa? Vedci z University of Washington pracujú na tejto realite. Objavili spôsob, ako získať energiu pre smartfón bez káblov a fyzických batériových zdrojov. Telefón sa namiesto toho spolieha výlučne na okolité rádiové signály a svetlo. Je to presne to, ako to vyzerá: smartphone bez batérie.

Vyžaduje sa nulové napájanie

Fotografický kredit: Mark Stone / Washingtonská univerzita

Vedecký pracovník Shyam Gollakota, docent na Washingtonskej univerzite, nazval bezbateriový mobilný telefón „prvý fungujúci mobilný telefón, ktorý spotrebuje takmer nulovú energiu“. Funguje tak, že využíva malé vibrácie v mikrofóne a reproduktore telefónu a prevádza tieto pohyby na analógový rádiový signál, ktorý môže komunikovať prostredníctvom bunkovej základňovej stanice. „Tento proces v podstate kóduje rečové vzory v odražených rádiových signáloch spôsobom, ktorý nevyužíva takmer žiadnu energiu, “ vysvetľuje tlačová správa. „Na prenos reči telefón využíva vibrácie z mikrofónu zariadenia na kódovanie rečových vzorov v odrazených signáloch. Na príjem reči prevádza kódované rádiové signály na zvukové vibrácie, ktoré zachytáva reproduktor telefónu.“

Prvý funkčný mobilný telefón, ktorý spotrebuje takmer nulovú energiu.

Zariadenie v súčasnosti vyžaduje, aby ste stlačením tlačidla prepínali medzi režimami vysielania a počúvania, takže to nie je zrovna dotykový a praktický zážitok ako bežný smartphone. V budúcnosti by sa však táto technológia mohla integrovať do štandardnej infraštruktúry celulárnej siete a smerovačov Wi-Fi, aby sa zabezpečilo pokrytie mobilných telefónov bez batérie.

Hovoril som s výskumným spolupracovníkom Vamsi Tally o projekte bez batérie, o mobilnom telefóne bez batérie a o tom, čo je potrebné na napájanie takéhoto zariadenia. „Naša skupina za posledných päť rokov pracovala na bezbateriových zariadeniach a nízkej spotrebe energie, “ uviedla Talla. „Tieto projekty stavajú na niektorých technikách, ktoré sme vyvinuli. Napríklad, batéria bez telefónu používa analógový mikrofón spätného rozptylu s nulovým výkonom, ktorý som vyvinul v roku 2012. Potom sme to kombinovali s analógovým systémom slúchadiel a komunikáciou s okolitým spätným rozptylom.“

Talla a výskumná skupina, ktorá tiež pozostáva z dvoch postgraduálnych študentov a dvoch profesorov, pôvodne začali projekt začiatkom roku 2016. „Postavil som dve rôzne hardvérové ​​verzie prototypu telefónu, “ uviedol. Pôvodný signál bol napájaný vysokofrekvenčnými RF signálmi prenášanými cez bunkové veže. Druhá pridala „malú fotodiódu (solárny článok) na získavanie energie z okolitého svetla v typickom kancelárskom alebo domácom prostredí.“ V situáciách, keď je to neúrodné - povedzme, že ste v lese alebo uprostred ničoho - telefón zbiera svetlo okolo vás na napájanie.

Fotokredit: University of Washington, mobilný telefón bez batérie

Prototyp telefónu bez batérie sa skladá z množstva komponentov, ktoré ste predtým mohli kúpiť v Radio Shack: antény, elektrický kombajn na zachytenie energie z okolitých vysokofrekvenčných signálov a solárnych článkov, mikrofón, ktorý počúva odrazy a spätný rozptyl zaznamenávať a prenášať reč, prijímač, konektor pre slúchadlá, digitálny komunikačný systém, malý mikroovládač a niekoľko LED diód a kapacitných dotykových tlačidiel, ktoré pomáhajú s prevádzkou zariadenia. Neočakávajte však, že budete na zariadení hrať hry v dohľadnej dobe, pretože na to nie je vygenerované dostatok energie. „Pokiaľ tento komponent nezmeníme, môže byť ťažké ho napájať iba pomocou RF vĺn, “ dodala Talla.

Prototyp telefónu bez batérie pozostáva z množstva komponentov, ktoré ste predtým mohli kúpiť v Radio Shack.

Súčasné telefóny spotrebujú až desaťtisíckrát viac energie, než aká je k dispozícii z okolitého svetla a vysokofrekvenčných signálov. Výskumný tím musel znížiť výkon potrebný na vysielanie a prijímanie reči na niekoľko mikroswattov. Nebol to malý čin, vysvetlila Talla. „Množstvo energie, ktorá sa môže získavať z vysokofrekvenčných signálov, závisí od vzdialenosti medzi telefónom a bunkovou vežou. Typicky sa môže z okolitých vysokofrekvenčných signálov získavať jedna až 100 mikrowattov. Zmenili sme architektúru telefónu bez batérie, aby sme znížili energiu. spotreba asi 10 000 krát, aby mohla byť nepretržite napájaná z malého množstva dostupnej energie. “

Ďalším cieľom výskumného tímu je zlepšiť prevádzkový dosah telefónu bez batérie a zabezpečiť šifrovanie konverzácií.

Ak by ste sa chceli dozvedieť viac o jednorožci bez batérie - napríklad mobilný telefón, môžete si preštudovať celý výskumný materiál, ktorý bol uverejnený začiatkom júla. Môžete tiež navštíviť oficiálnu stránku projektu Batéria zadarmo.