Yeni kablosuz şarj çözümü: akıllı telefonları "güvenli" şarj etmek için lazer kullanma
Kılavuz
Son zamanlarda, Amerika Birleşik Devletleri Washington Üniversitesi'nden bir mühendis ekibi, akıllı telefonların ilk kez lazerlerle güvenli bir şekilde şarj edilmesi için yeni bir çözüm geliştirdi. Şarj hızının standart bir USB kablosuyla karşılaştırılabilir olması bekleniyor.
arka fon
Günümüzde her türlü mobil cihaz, akıllı donanım ve IoT terminal cihazları işimizi ve hayatımızı daha kolay hale getiriyor. Bununla birlikte, pil her zaman bu cihazların performansını ve kullanıcı deneyimini etkileyen en önemli darboğazlardan biri olmuştur. Örneğin, kısa pil ömrü ve şarj etmek için tekrar tekrar bir güç kaynağına bağlanma ihtiyacı, sık karşılaştığımız sorunlardır.
Yenilikçilik
Son zamanlarda, Amerika Birleşik Devletleri Washington Üniversitesi'nden bir mühendis ekibi, ilk kez lazer kullanarak akıllı telefonların güvenli şarjı için yeni bir çözüm geliştirdi. Ekip geçen yıl Aralık ayında, Amerikan Bilgisayar Birliği Etkileşim, Mobil, Giyilebilir ve Yaygın Teknoloji Konferansı'nda bir makale yayınladı. Ekip, kağıtta, odada bir akıllı telefonu şarj etmek için bir lazer vericiden gelen dar bir görünür ışık demetinin kullanımını anlattı. Şarj hızının standart bir USB kablosuyla karşılaştırılabilir olması bekleniyor.
(Fotoğraf kredisi: Mark Stone / Washington Üniversitesi)
Makalenin ortak yazarlarından Paul G.Allen Bilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Okulu'nda doçent olan Shyam Gollakota ve makalenin ortak yazarlarından Washington Üniversitesi Fizik ve Elektrik Mühendisliği Bölümü'nde yardımcı doçent olan Arka Majumdar bu kablosuz şarj sistemini tasarladı. Ve güvenlik özellikleri. Makalenin ortak yazarı, Washington Üniversitesi Allen Okulu'nda doktora öğrencisi Rajalakshmi Nandakumar'ı da içeriyor. Bu araştırma, Ulusal Bilim Vakfı, Alf Sloan Vakfı ve Google Profesör Araştırma Ödülü tarafından desteklenmiştir.
teknoloji
Ekip, bu çözüme ulaşmak için akıllı telefonun arkasına, akıllı telefonu şarj etmek için lazer enerjisi kullanabilen bir pil taktı. Ek olarak, ekip ayrıca akıllı telefona lazerden gelen aşırı ısıyı dağıtmak için düz metal bir radyatör takmak gibi özel tasarlanmış güvenlik özellikleri; Ayrıca biri şarj ışını yolundan geçmek isterse, lazerden reflektör tabanlı bir mekanizma da var. Kapatılacak.
Shyam Gollakota, "Güvenlik, sistem tasarımımızın anahtarıdır. Bu lazer şarj sistemini, biri lazer yoluna girdiğinde lazer vericinin şarj ışınını kapatmasını sağlayan hızlı yanıt veren bir güvenlik mekanizmasıyla tasarladık, ürettik ve test ettik."
Majumdar, "Şarj ışınını hızlı bir şekilde kapatmanın güvenlik mekanizmasına ek olarak, platformumuz, şarj ışını tarafından üretilen fazla ısıyı dağıtmak için bir radyatör içerir. Bu özellikler, kablosuz şarj sistemimize uygulanabilecek sağlam bir güvenlik standardı sağlar. Çeşitli ticari ve ev konfigürasyonları. "
Ekip, şarj için kızılötesi dalga boylarına odaklanmış bir ışın üretmek için bir lazer vericisi yapılandırdı. Şarj ışınını kapatmaya yönelik güvenlik sistemi, düşük güçlü, zararsız lazer "koruma ışınına" dayanmaktadır. Şarj eden lazer ışınıyla aynı pozisyondaki başka bir lazer ışığı kaynağı, şarj ışınını fiziksel olarak "çevreleyen" bir "koruyucu ışını" uyarır.
(Fotoğraf kredisi: Mark Stone / Washington Üniversitesi)
Akıllı telefon pilinin etrafına takılan 3B yazdırılmış özel "lazer reflektör", koruyucu ışını lazer vericisi üzerindeki fotodiyota geri yansıtır.
(Fotoğraf kredisi: Mark Stone / Washington Üniversitesi)
Koruyucu ışının kendisi akıllı telefonu şarj edemez, ancak akıllı telefondan vericiye geri yansıtılabilir ve bu, koruyucu ışının yoluna birisi girdiğinde algılanabilen "sensörler" gibi davranmalarını sağlar. Herhangi bir nesne (insan vücudunun bir parçası gibi) koruyucu ışınlardan biriyle temas ettiğinde, araştırmacılar tarafından tasarlanan lazer vericisi şarj ışınını kapatır. Koruma ışını engellendiğinde, hızlı bir şekilde algılanacaktır On yıllarca süren fizyolojik araştırmalara dayanarak, en hızlı insan hareketi tespit edilebilir.
Gollakota, "Koruma ışını bizim en hızlımızdan daha hızlı hareket ediyor, çünkü bu ışınlar ışık hızında vericiye geri yansıyabiliyor. Bu nedenle, koruma ışını insan hareketiyle engellendiğinde, lazer onu bir saniyeden kısa sürede algılayabilir. Ve insan vücudu ışınla temas etmeden önce, şarj ışınını engellemek için bir ışık kalkanı yerleştirilir. "
Majumdar, yeni nesil nano-optik cihazların gigahertz frekanslarında çalışarak lazerlerin tepki süresini nanosaniyeye düşürmesinin beklendiğini söyledi.
Işık demeti, akıllı telefonu telefonun arkasındaki batarya aracılığıyla şarj eder. Dar bir ışık demeti, 4,3 metrelik bir mesafeden 15 inç karelik bir alan için 2 watt'lık sabit güç sağlayabilir. Bununla birlikte, modifikasyondan sonra, reflektör tarafından üretilen şarj ışınının kapsama yarıçapı, 12 metre uzaklıktaki 100 santimetre karelik bir alan için güç sağlamak üzere genişletilecektir. Bu, geliştirilmiş vericilerin, bir akıllı telefonu bu yüzeydeki herhangi bir konumda şarj etmek için bir hesap makinesi veya tablet gibi daha geniş bir şarj yüzeyini kapsayabileceği anlamına gelir.
Araştırmacılar, akıllı telefonu, konumunu işaretlemek için yüksek frekanslı bir akustik "tweet" yayacak şekilde programladılar. Kulaklarımız bu sesleri duyamaz, ancak lazer vericideki küçük mikrofon bu sinyalleri algılayacak kadar hassastır.
Washington Üniversitesi'nde doktora öğrencisi ve makalenin ortak yazarlarından biri olan Vikram Iyer, "Bu akustik konumlandırma sistemi, vericinin, kullanıcının akıllı telefonu şarj yüzeyine yerleştirdiğini algılamasını sağlar. Tıpkı bir odadaki masa gibi sıradan bir konum olabilir. aynı."
Verici, akıllı telefonun istenen şarj yüzeyinde olduğunu algıladığında, lazeri açacak ve pili şarj etmeye başlayacaktır.
Makalenin baş yazarlarından biri ve Elyas Bayati Washington Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Bölümü'nden bir doktora öğrencisi şunları söyledi: "Işının şarj hızı, akıllı telefonunuzu bir USB bağlantı noktasına takmakla aynı. Ancak, telefonu bağlantı noktasına takmanıza gerek yok, sadece yerleştirmeniz yeterli. masanın üstünde."
Ekip, şarj ışınının telefonu aşırı ısınmasını önlemek için akıllı telefonun arkasındaki pilin etrafına ince bir alüminyum şerit yerleştirdi. Bu alüminyum çubuklar, şarj ışınından gelen aşırı ısıyı dağıtan bir radyatör gibi davranarak lazerin akıllı telefonu birkaç saat şarj etmesini sağlar. Hatta ısının küçük bir kısmını toplamak ve akıllı telefonu şarj etmek için radyatörün alüminyum şeridine neredeyse düz bir termoelektrik jeneratör bile kurdular.
(Fotoğraf kredisi: Mark Stone / Washington Üniversitesi)
değer
Araştırmacılar, geliştirdikleri sağlam güvenlik ve ısı yayma özelliklerinin kameralar, tabletler ve hatta masaüstü bilgisayarlar gibi diğer cihazlar için lazer tabanlı kablosuz şarj sağlayacağına inanıyor. Sonuç olarak, akıllı telefonları, tabletleri veya dizüstü bilgisayarları şarj etmenin rutin görevleri bir gün yerini daha basit yöntemlerle değiştirecek, sadece onları masaya koyun.
Anahtar kelime
Akıllı donanım, kablosuz şarj, lazer
Referans
[1]
[2] Vikram Iyer, Elyas Bayati, Rajalakshmi Nandakumar, Arka Majumdar, Shyamnath Gollakota. Lazerler Kullanarak Bir Odada Bir Akıllı Telefon Şarj Etme ACM'nin Etkileşimli, Mobil, Giyilebilir ve Her Yerde Olan Teknolojilere İlişkin Bildirileri, 2018; 1 (4): 1 DOI: 10.1145 / 3161163
