في خطوة يمكن أن تحرر أسطح العمل في العالم من تشابك أسلاك الشحن، طور باحثون في جامعة ميشيغان وجامعة طوكيو نظامًا لتوصيل الكهرباء بأمان عبر الهواء، مما قد يحول المباني بأكملها إلى مناطق شحن لاسلكي.
بالتفصيل في دراسة جديدة، التكنلوجيا يمكن أن يوفر 50 واط من الطاقة باستخدام المجالات المغناطيسية.
يقول ألانسون سامبل، أستاذ علوم وهندسة الكمبيوتر في جامعة كاليفورنيا، إنه بالإضافة إلى فك ربط الهواتف وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، يمكن لهذه التكنولوجيا أيضًا تشغيل الأجهزة الطبية المزروعة وفتح إمكانيات جديدة للروبوتات المحمولة في المنازل ومنشآت التصنيع. ويعمل الفريق أيضًا على تنفيذ النظام في مساحات أصغر من حجم الغرفة، على سبيل المثال، صندوق الأدوات الذي يقوم بشحن الأدوات الموضوعة بداخله.
وقال سامبل: "هذا يزيد بالفعل من قوة عالم الحوسبة في كل مكان، حيث يمكنك وضع جهاز كمبيوتر في أي شيء دون الحاجة إلى القلق بشأن الشحن أو التوصيل". "هناك الكثير من التطبيقات السريرية أيضًا؛ على سبيل المثال، تتطلب زراعة القلب اليوم سلكًا يمتد من المضخة عبر الجسم إلى مصدر طاقة خارجي. وهذا يمكن أن يقضي على ذلك، مما يقلل من خطر العدوى ويحسن نوعية حياة المرضى.
قام الفريق، بقيادة باحثين في جامعة طوكيو، بعرض هذه التكنولوجيا في غرفة اختبار مصنوعة من الألومنيوم مصممة خصيصًا لهذا الغرض، تبلغ مساحتها حوالي 10 أقدام في 10 أقدام. لقد قاموا بتشغيل المصابيح والمراوح والهواتف المحمولة لاسلكيًا والتي يمكنها سحب التيار من أي مكان في الغرفة بغض النظر عن مكان الأشخاص والأثاث.
ويقول الباحثون إن النظام يعد تحسينًا كبيرًا مقارنة بالمحاولات السابقة لأنظمة الشحن اللاسلكي، والتي استخدمت إشعاعات الميكروويف الضارة المحتملة أو تطلبت وضع الأجهزة على منصات شحن مخصصة. وبدلاً من ذلك، يستخدم سطحًا موصلًا على جدران الغرفة وقطبًا موصلًا لتوليد مجالات مغناطيسية.
تقوم الأجهزة بتسخير المجال المغناطيسي باستخدام ملفات سلكية، والتي يمكن دمجها في الإلكترونيات مثل الهواتف المحمولة. ويقول الباحثون إن النظام يمكن بسهولة توسيع نطاقه ليشمل هياكل أكبر مثل المصانع أو المستودعات مع الاستمرار في تلبية إرشادات السلامة الحالية للتعرض للمجالات الكهرومغناطيسية.
وقال تاكويا ساساتاني، الباحث في جامعة طوكيو والمؤلف المقابل للدراسة: "سيكون تنفيذ شيء مثل هذا أسهل في البناء الجديد، لكنني أعتقد أن التعديلات التحديثية ستكون ممكنة أيضًا". "بعض المباني التجارية، على سبيل المثال، لديها بالفعل أعمدة دعم معدنية، وينبغي أن يكون من الممكن رش سطح موصل على الجدران، ربما على غرار الطريقة التي يتم بها عمل الأسقف".
وقال سامبل إن مفتاح نجاح النظام هو بناء هيكل رنين يمكنه توفير مجال مغناطيسي بحجم الغرفة مع حصر المجالات الكهربائية الضارة، والتي يمكنها تسخين الأنسجة البيولوجية.
استخدم الحل الذي قدمه الفريق أجهزة تسمى المكثفات المجمعة. عند وضعها في تجاويف الجدار، فإنها تولد مجالًا مغناطيسيًا يتردد صداه عبر الغرفة، بينما تحبس المجالات الكهربائية داخل المكثفات نفسها. يتغلب هذا على قيود أنظمة الطاقة اللاسلكية السابقة، والتي تقتصر على توصيل كميات كبيرة من الطاقة عبر بضعة ملليمترات أو كميات صغيرة جدًا من الطاقة عبر مسافات طويلة.
وكانت العقبة الثانية هي كيفية توليد مجال مغناطيسي يصل إلى كل ركن من أركان الغرفة، إذ تميل المجالات المغناطيسية إلى الانتقال في أنماط دائرية، مما يؤدي إلى إنشاء بقع ميتة في غرفة مربعة. بالإضافة إلى ذلك، تحتاج أجهزة الاستقبال إلى التوافق مع المجال بطريقة معينة لاستخلاص الطاقة.
وقال سامبل: "إن سحب الطاقة عبر الهواء باستخدام ملف يشبه إلى حد كبير اصطياد الفراشات بشبكة". "تكمن الحيلة في جعل أكبر عدد ممكن من الفراشات يحوم حول الغرفة في أكبر عدد ممكن من الاتجاهات. وبهذه الطريقة، ستتمكن من اصطياد الفراشات بغض النظر عن مكان شبكتك أو الاتجاه الذي تشير إليه.
ولتحقيق ذلك، يقوم النظام بتوليد مجالين مغناطيسيين منفصلين ثلاثي الأبعاد. يتحرك أحدهما في دائرة حول القطب المركزي للغرفة، بينما يدور الآخر في الزوايا، ويتنقل بين الجدران المجاورة. يزيل هذا الأسلوب النقاط الميتة، مما يمكّن الأجهزة من سحب الطاقة من أي مكان في الفضاء.
وأظهرت الاختبارات التي أجريت على الدمى التشريحية أن النظام يمكنه توصيل ما لا يقل عن 50 واط من الطاقة إلى أي مكان في الغرفة دون تجاوز إرشادات لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) الخاصة بالتعرض للطاقة الكهرومغناطيسية. قال النموذج إنه من المحتمل، مع ذلك، أنه سيكون من الممكن توفير مستويات أعلى من القوة مع مزيد من التحسين للنظام.
ويشير الباحثون إلى أن تنفيذ النظام في البيئات التجارية أو السكنية من المحتمل أن يستغرق سنوات. إنهم يعملون حاليًا على اختبار النظام في أحد المباني داخل حرم جامعة ميريلاند. سيتم تنفيذه كبناء تحديثي وجديد في سلسلة من الغرف التي تستخدم تقنيات البناء القياسية، مع تحديد تاريخ الانتهاء في خريف هذا العام.
ويضم الفريق أيضًا يوشيهيرو كاواهارا، أستاذ الهندسة الكهربائية ونظم المعلومات بجامعة طوكيو. تم دعم البحث من قبل Japan Science و تكنولوجيا الوكالة والجمعية اليابانية لتعزيز العلوم.
مكتب ELE Times
توفر ELE Times تغطية عالمية شاملة للإلكترونيات والتكنولوجيا والسوق. بالإضافة إلى توفير مقالات متعمقة ، تجذب ELE Times أكبر جمهور في الصناعة ، مؤهل وذو تفاعل عالي ، والذين يقدرون المحتوى المناسب في الوقت المناسب والأشكال الشائعة. تساعدك ELE Times على بناء الوعي ، وزيادة حركة المرور ، وإيصال عروضك إلى الجمهور المناسب ، وإنشاء عملاء متوقعين وبيع منتجاتك بشكل أفضل.
-
مكتب ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/adminالأجهزة التناظرية تكمل الاستحواذ على شركة Maxim Integrated
-
مكتب ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/adminتعزيز إلى 'Atmanirbhar Bharat' في الدفاع
-
مكتب ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/adminيصنع الباحثون بطاريات قابلة لإعادة الشحن تخزن شحنة أكبر بستة أضعاف
-
مكتب ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/adminبطارية قابلة للتمدد تعمل بالعرق تم تطويرها لتقنية يمكن ارتداؤها