Крај на батериите? Истражувачите имаат нова технологија за полнење на уредот

Истражувачите за сега создадоа прототип, но тоа би можело да биде само првиот чекор кон свет без батерии.

Безжичното полнење на уреди не е ништо ново. Корисниците на паметни телефони добро го знаат принципот едноставно да го стават телефонот на подлогата за полнење и батеријата ќе се полни. Но, што ако можете да го користите телефонот постојано без батерија?

Токму на ова работат научниците од Националниот универзитет во Сингапур. Имено, тие развија прототип на модул за собирање енергија, би рекле, од воздух. Поточно, се работи за модул (и технологија) кој ги претвора амбиенталните или „отпадните“ радиофреквенциски сигнали во DC напон, кој потоа може да се користи за напојување на мали електронски уреди, без употреба на батерии.

Како што истакнаа за време на презентацијата на прототипот, технологиите за собирање енергија од радио фреквенција се важни бидејќи ја намалуваат зависноста од батериите, го продолжуваат животниот век на уредите, го намалуваат влијанието врз животната средина и ја зголемуваат ефикасноста на безжичните сензорски мрежи и IoT уредите во оддалечените области каде што често замената на батеријата е непрактична.

Но, додаваат тие, таквите технологии се соочуваат со предизвици поради ниската јачина на амбиенталниот RF сигнал (обично помала од -20 dBm). Тековната технологија на исправувач или не работи или покажува ниска ефикасност во конвертирањето на радиофреквенциите во DC напон.

Затоа, тим од истражувачи на NUS, во соработка со научниците од Универзитетот Тохоку во Јапонија и Универзитетот во Месина (UNIME) во Италија, развија компактна и чувствителна технологија на исправувач која користи нано „исправувач на вртење“ за конвертирање на амбиентални безжични радиофреквентни сигнали со моќност помала од -20 dBm во DC напон.

Тимот ги оптимизираше тие исправувачи и дизајнираше две конфигурации – едната работи помеѓу -62 dBm и -20 dBm и група од 10 исправувачи по ред во модул за собирање енергија. Резултатот беше успешно напојуван комерцијален температурен сензор на -27 dBm.

Собирањето на амбиентални радиофреквентни електромагнетни сигнали е од клучно значење за подобрување на енергетски ефикасните електронски уреди и сензори. Сепак, постојните модули за собирање енергија се соочуваат со предизвици во работењето со мала моќност поради ограничувањата во постоечката технологија на исправувачи, објасни професорот Јанг Хјунсу од Катедрата за електротехничко и компјутерско инженерство на Колеџот за дизајн и инженерство НУС, кој го водеше проектот.

Објаснувајќи ја оваа нова технологија, проф. Јанг истакна дека тие ги оптимизирале исправувачите да работат на ниските нивоа на RF моќност достапни во околината и интегрирале серија такви исправувачи во модул за собирање енергија за напојување на LED диоди и комерцијални сензори со RF моќност помала од -20 dBm.

„Нашите резултати покажуваат дека SR-технологијата е лесна за интегрирање и скалабилна, што го олеснува развојот на големи серии на исправувачи за различни апликации за радиофреквенција и комуникација со мала моќност“, додаде професорот Јанг.

Експерименталното истражување беше спроведено во соработка со професорот Шунсуке Фуками и неговиот тим од ТУ, додека симулацијата беше спроведена од професорот Џовани Финокио ​​од UNIME. Резултатите беа објавени во престижното списание Nature Electronics, на 24 јули 2024 година.

Истражувачкиот тим на NUS сега ја истражува интеграцијата на антена на чип за да ја подобри ефикасноста и компактноста на технологиите за исправувачи.

Тие, исто така, имаат намера да соработуваат со индустриски и академски партнери за унапредување на самоодржливи паметни системи базирани на такви исправувачи на чип. Ова може да го отвори патот за компактни технологии на чип за безжично полнење и системи за откривање сигнали.