Dünyanın ilk pilsiz cep telefonu: çevredeki ortamdan enerji alın!
Kılavuz
Piller, modern elektronik ürünlerin performansını ve kullanıcı deneyimini etkileyen en önemli faktörlerden biridir. Ancak son zamanlarda, Amerika Birleşik Devletleri Washington Üniversitesi'ndeki araştırmacılar pilden kurtuldu ve çevrenin radyo sinyallerinden birkaç mikro dalga enerji veya normal aramalar için ışık elde edebilen dünyanın ilk pilsiz cep telefonunu icat ettiler.
Anahtar kelime
Kendi kendine çalışan, cep telefonu, pil
arka fon
Piller, modern elektronik ürünlerin performansını ve kullanıcı deneyimini etkileyen en önemli faktörlerden biridir. Pil ömrü kısadır, tekrar tekrar şarj edilmesi gerekir ve bütünlük sorunları kullanıcılar tarafından eleştirilir. İdeal durum, gelecekteki elektronik ürünlerin artık şarj kablolarına, güç bankalarına ve pillerin bitmesi konusunda endişelenmenize gerek olmamasıdır.
Bu hedef günümüzde hala bizden uzak olsa da pillerden kurtulmak bilimsel ve endüstriyel çabaların yönlerinden biri haline geldi. Kendi kendine çalışan Enerji hasadı programları ortaya çıktı.
Yazar bir keresinde "Yeni Esnek Nano-Jeneratör: Mikrofon ve Hoparlörü Bir Araya Getirmesi Bekleniyor! "," Pilden kurtulun! ? Enerji elde etmek için insan hareketini kullanma yöntemi olan "Esnek Nano Cihazlar Güç Üretmek için İnsan Hareketini Kullanır" başlıklı bu iki makalede, "Yeni Esnek Giyilebilir Termoelektrik Jeneratör: Daha yüksek verimlilik ve daha iyi performans! "," Telefonu şarj etmek için tencerenin ısısı kullanılsın mı? Yeni termoelektrik malzemelerin birçok kullanımı var! "Bu iki makale sıcaklık farkına göre güç üretme yöntemini tanıttı;" WISP çipi: Pil gücü olmadan radyo dalgalarından enerji elde edin "Bu makale radyo dalgalarından enerji elde etme yöntemini tanıttı;" Sıvı kristal elastomer robot tırtıl: Işıktan Enerjiyi Çekmek makalesi ışıktan enerji elde etme yöntemini tanıttı.
Yenilikçilik
Bugün, pilsiz bir elektronik ürün de tanıtacağız. Bu ürün, Washington Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tarafından icat edilen dünyanın ilk pilsiz cep telefonudur. Bu telefon, radyo sinyalinden veya ortamın ışığından birkaç mikro dalga enerji elde edebilir. Araştırma ekibi, bu pilsiz cep telefonunu kullanarak arama yapmanın işlevini başarıyla gösterdi. Bu prototip, sesi alıp iletebilen ve baz istasyonlarıyla iletişim kurabilen ticari, kullanıma hazır bileşenlerden oluşur.
(Fotoğraf kredisi: Mark Stone / Washington Üniversitesi)
Bu yeni teknolojiyle ilgili bildiriler 1 Temmuz'da "Bilgisayar Makineleri Derneği'nin Etkileşimli, Mobil, Giyilebilir ve Her Yerde Bulunan Teknolojilere İlişkin Bildirileri" nde yayınlandı.
teknoloji
Öncelikle cep telefonunun işleyişini sürdürebilmesi için çevreden elde edilen enerjiye güvenmek gerekirse teknoloji hangi sorunlarla karşılaşacaktır? Buna yanıt olarak, makalenin ortak yazarı, Washington Üniversitesi Paul G. Allen Bilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Okulu'nda doçent olan Shyam Gollakota şunları söyledi:
"Neredeyse sıfır güç tüketimine sahip ilk özellikli telefonu tasarladığımıza inanıyoruz. Gerçek düşük güç tüketimi elde etmek ve bir cep telefonunu çevreden gelen enerjiyle çalıştırmanıza izin vermek için, bu cihazları temelde yeniden düşünmemiz gerekiyor. Nasıl tasarlanır. "
-
Güç tüketimini azaltın
Washington Üniversitesi'nden bilgisayar bilimcileri ve elektrik mühendislerinden oluşan bir ekip, modern hücresel mobil iletişimdeki yüksek güçlü adımların çoğunu ortadan kaldırdı (sesi ileten analog sinyalleri cep telefonlarının anlayabileceği dijital verilere dönüştürerek) . Bu adım çok fazla enerji tüketir, bu nedenle çevresel enerji kaynaklarına dayanan bir cep telefonu tasarlamak neredeyse imkansızdır.
Aksine, bu pilsiz cep telefonu, telefonun mikrofonunda veya hoparlöründe küçük titreşimler kullanır. Bu tür bir titreşim, kullanıcı cep telefonuna konuştuğunda veya telefonu dinlediğinde ortaya çıkar. Anten bu cihazlara bağlanır ve bu titreşimi hücresel baz istasyonu tarafından gönderilen standart radyo sinyalindeki bir değişikliğe dönüştürür. Bu işlem temelde ses modunu yansıyan radyo sinyaline kodlar ve bu yöntemin güç tüketimi neredeyse sıfırdır. .
Sesi iletmek için cep telefonu, ses modelini yansıyan sinyale kodlamak için mikrofondan gelen titreşimi kullanır. Ses alabilmek için şifreli radyo sinyalini telefonun hoparlörü tarafından yakalanan ses titreşimine dönüştürür. Prototip telefonda, kullanıcı düğmeye basarak iki "iletme" ve "dinleme" modu arasında geçiş yapar.
Ekip, ses ve veri iletimi ve kullanıcı anahtarı girişi gibi prototipin tamamlayabileceği temel cep telefonu işlevlerini göstermek için basılı devre kartında kullanıma hazır bileşenler kullandı. Araştırmacılar, gelen aramaları yanıtlamak, arama yapmak ve arayanların beklemesine izin vermek için Skype'ı kullanmak için bu pilsiz cep telefonunu kullanabilir.
(Resim kaynağı: Washington Üniversitesi)
-
Enerji alın
Bu pilsiz cep telefonu, bazı işlemleri gerçekleştirmek için hala az miktarda enerji gerektirir. Bu prototipin güç bütçesi 3,5 mikrowatt'tır.
Washington Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, bu küçük miktardaki enerjinin iki farklı enerji kaynağından nasıl elde edileceğini gösterdi. Bu pilsiz prototip, telefonun çalışmaya devam etmesini sağlamak için çevredeki 30 metre uzaktaki bir baz istasyonundan iletilen radyo sinyallerinden enerji alabilir. Ek olarak, cep telefonları, ortam ışığından gelen enerjiyi emmek için güneş pilleri (yaklaşık bir pirinç tanesi büyüklüğünde) kullanır ve 50 fit uzaklıktaki baz istasyonlarıyla iletişim kurabilir.
Sıcaklık sensörleri veya ivmeölçerler gibi pilsiz diğer birçok teknoloji de aralıklı çalışma yoluyla enerji tasarrufu sağlamak için çevresel enerji kaynaklarına güvenir. Bir okuma alırlar ve bir sonraki görev için yeterli enerjiyi almak üzere bir veya iki dakika "uyurlar". Bunun aksine, iki taraf konuşmaya devam ettiği sürece, aramanın kesilmemesi için cep telefonunun çalışmaya devam etmesi gerekir.
Makalenin ortak yazarı ve Washington Üniversitesi'nde elektrik mühendisliği alanında doktora öğrencisi olan Bryce Kellogg şunları söyledi:
"Merhaba 'diyemezsiniz ve ardından telefonun bir dakika uyumasını ve iletimi sürdürmek için yeterli enerjiyi toplamasını bekleyemezsiniz. Bu en büyük zorluktur. Gerçekte radyo sinyalinden veya ortamdaki ışıktan topladığınız enerji yaklaşık 1 veya 10 miliwatt. Bu nedenle, sesi iletmek ve almak için eksiksiz bir yeni çözüm seti geliştirmeden cep telefonunun gerçek zamanlı çalışmasını sağlamak oldukça zor olacaktır. "
değer
(Fotoğraf kredisi: Mark Stone / Washington Üniversitesi)
Bu cep telefonunun doğuşu büyük bir adımdır, bu da gelecekteki cep telefonlarının şarj cihazlarından ve şarj kablolarından kurtulmasının beklendiği ve kullanıcıların artık bitmiş pillerin utanç verici durumu hakkında endişelenmelerine gerek kalmayacağı anlamına gelir. Washington Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Bölümü'nde profesör olan Joshua Smith şunları söyledi:
"Cep telefonları bugün sıklıkla kullandığımız cihazlardır. Yani pilsiz kullanmak istediğiniz bir cihazınız varsa bu bir cep telefonudur. Bugün geliştirdiğimiz konsept kanıtı çözümü heyecan verici ve geleceği etkileyeceğini düşünüyoruz. Günlük ekipman. "
Ekip, radyo sinyallerini iletmek ve almak için özelleştirilmiş bir baz istasyonu tasarlasa da. Bununla birlikte, gelecekte bu teknolojinin standart hücresel mobil ağların veya Wi-Fi yönlendiricilerin altyapısına entegre edilebileceği düşünülebilir.Bu iletişim olanakları genellikle telefon görüşmeleri içindir. Makalenin ortak yazarı ve Washington Üniversitesi'nde elektrik mühendisliği alanında doktora öğrencisi olan Vamsi Talla şunları söyledi:
"Gelecekte tüm cep telefonu kulelerinin veya Wi-Fi yönlendiricilerinin baz istasyonu teknolojimizi içereceğini hayal edebilirsiniz. Ve her evde bir Wi-Fi yönlendirici varsa, bu pilsiz cep telefonunu koruyabileceksiniz. Herhangi bir yer."
gelecek
(Fotoğraf kredisi: Mark Stone / Washington Üniversitesi)
Bir sonraki adımda, araştırma ekibi bu pilsiz cep telefonunun çalışma aralığını artırmayı ve şifreli aramaları daha güvenli hale getirmeyi planlıyor. Ekip halihazırda video akışı göndermek için pilsiz cep telefonlarının kullanımı ve ekran işlevleri eklemek için düşük güçlü E-mürekkep ekranlarının kullanımı üzerinde çalışıyor.
Referans
[1] https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-07/uow-fbc070517.php
2 Vamsi Talla, Bryce Kellogg, Shyamnath Gollakota, Joshua R. Smith. Pilsiz Cep Telefonu ACM'nin Etkileşimli, Mobil, Giyilebilir ve Her Yerde Bulunan Teknolojilere İlişkin Bildirileri, 2017; 1 (2): 1 DOI: 10.1145 / 3090090
Değişimi daha fazla tartışması gereken arkadaşlar, lütfen yazarla doğrudan WeChat: JohnZh1984 üzerinden iletişime geçin veya WeChat genel hesabını izleyin: IntelligentThings.
