Інженери з Вашингтонського університету розробили функціональний прототип мобільного телефону, який не потребує батареї. Вони переконані, що в майбутньому мобільні принципи працюватимуть без зарядних пристроїв та дротів, а про таку прикрість, як розрядження телефону в найневідповіднішу мить, можна буде взагалі забути. Прототип використовує енергію, яку збирає від навколишніх радіосигналів та світла.
Технологічне ноу-хау детально описали у статті, опублікованій 1 липня в журналі Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive Mobile Wearable and Ubiquitous Technologies.
“Для того, щоби створити телефон, який майже не використовує енергії, нам довелося радикально змінити принцип дії таких пристроїв”, — розповідає асоційований професор Школи комп'ютерних наук та інженерії ім. Пола Алена при Вашингтонському університеті Шаям Ґолакота.
Команда інженерів і технологів усунула елемент, який у телефоні споживає найбільше енергії — комутатор, що перетворює аналогові голосові сигнали у цифровий код. Енергії з навколишніх джерел було б недостатньо для обслуговування цього енергомісткого процесу.
Натомість інженери з Вашингтонського університету вирішили використати крихітні вібрації, які виникають у корпусі телефону, коли ви у нього говорите або слухаєте вхідний дзвінок.
Антена, під’єднана до сенсорів у цих компонентах пристрою, переводить вібрації в модуляції стандартного радіосигналу, який передає чи приймає пристрій. Порівняно зі стандартним комутатором, цей процес майже не потребує енергії. Під час розмови, щоправда, абонент повинен вручну перемикати між режимами мовлення та слухання (як у рації).
“Мобільний телефон — це пристрій, від якого ми дуже залежимо у щоденному житті. Якби ви могли вибрати якийсь один пристрій, який міг би працювати без батареї, то, найімовірніше, це був би телефон, — каже професор Школи ім. Аллена та факультету електроінженерії Вашингтонського університету Джошуа Сміт. — Ми продемонстрували, що ця ідея працює; на нашу думку, вона матиме великий вплив на мобільні технології в майбутньому”.
Наразі “безбатарейний” телефон для передачі і прийому сигналів потребує спеціальної базової станції. Але виглядає на те, що технологію можна інтегрувати і в стандартну інфраструктуру мобільних базових станцій та Wi-Fi-роутерів.
"Оскільки Wi-Fi-роутер тепер є майже в кожному домі, ви маєте готову мережу покриття для нашого технологічного ноу-хау”, — каже один із її розробників Вамсі Талла, науковий співробітник Школи ім. Аллена.
Телефон, однак, все ще потребує невеликої кількості енергії для здійснення деяких операцій. Енергетичний "бюджет" прототипу становить близько 3,5 мкВт. Працює новинка від двох основних джерел енергії — навколишніх радіосигналів, що їх передають базові станції на відстань до 31 фута (9,4 м), а також енергії світла, яку збирає крихітна сонячна батарея розміром з рисинку. Енергія світла дозволяє збільшити відстань комунікації з базовою станцією до 50 футів (15,2 м).
Сьогодні деякі пристрої вже працюють на енергії, отриманій із довкілля, зокрема вони використовують температурні сенсори й акселерометри. Але проблема в тому, що вони можуть працювати лише в перерваному режимі. Тобто нагромаджують енергію для виконання певного завдання, хвилинку-другу “сплять” і лиш згодом вмикаються для виконання наступного завдання. Натомість телефонний дзвінок потребує роботи у безперервному режимі.
“Ви не можете сказати “привіт” і чекати, поки телефон достатньо зарядиться, щоби ви могли продовжити розмову. Робота повинна бути безперервною, — розповідає один із розробників Брюс Келлог, інженер з Вашингтонського університету. — Енергія, яку можете отримати від світла та навколишніх радіосигналів, не перевищує 10 мкВт. Цієї енергії ніяк не вистачило б для здійснення дзвінків без зміни принципу дії телефону”.
Команда розробників вже працює над подальшими удосконаленнями свого пристрою. Зокрема, вони прагнуть передати ним відео на обладнати його візуальним дисплеєм, який працює на енергоефективних електронних чорнилах.
First battery-free cellphone makes calls by harvesting ambient power
ScienceDaily, 05/07/2017
Зреферував Євген Ланюк
12.07.2017