En un movimiento que algún día podría liberar las encimeras del mundo de su enredo de cables de carga, investigadores de la Universidad de Michigan y la Universidad de Tokio han desarrollado un sistema para entregar electricidad de manera segura por el aire, convirtiendo potencialmente edificios enteros en zonas de carga inalámbrica.
Detallado en un nuevo estudio, el la tecnología Puede entregar 50 vatios de potencia utilizando campos magnéticos.
Alanson Sample, profesor de informática e ingeniería de la UM, dice que además de desvincular teléfonos y computadoras portátiles, la tecnología también podría alimentar dispositivos médicos implantados y abrir nuevas posibilidades para la robótica móvil en hogares e instalaciones de fabricación. El equipo también está trabajando para implementar el sistema en espacios que son más pequeños que el tamaño de la habitación, por ejemplo, una caja de herramientas que carga las herramientas colocadas en su interior.
"Esto realmente aumenta el poder del omnipresente mundo de la computación: se puede colocar una computadora en cualquier cosa sin tener que preocuparse por cargar o enchufar", dijo Sample. “También hay muchas aplicaciones clínicas; Los implantes de corazón actuales, por ejemplo, requieren un cable que va desde la bomba a través del cuerpo hasta una fuente de alimentación externa. Esto podría eliminar eso, reducir el riesgo de infección y mejorar la calidad de vida de los pacientes ".
El equipo, dirigido por investigadores de la Universidad de Tokio, demostró la tecnología en una sala de pruebas de aluminio especialmente diseñada que mide aproximadamente 10 pies por 10 pies. Alimentaban de forma inalámbrica lámparas, ventiladores y teléfonos móviles que podían extraer corriente de cualquier lugar de la habitación, independientemente de la ubicación de las personas y los muebles.
El sistema es una mejora importante con respecto a los intentos anteriores de sistemas de carga inalámbrica, que usaban radiación de microondas potencialmente dañina o requerían que los dispositivos se colocaran en plataformas de carga dedicadas, dicen los investigadores. En cambio, utiliza una superficie conductora en las paredes de la habitación y un polo conductor para generar campos magnéticos.
Los dispositivos aprovechan el campo magnético con bobinas de alambre, que se pueden integrar en dispositivos electrónicos como teléfonos celulares. Los investigadores dicen que el sistema podría ampliarse fácilmente a estructuras más grandes como fábricas o almacenes sin dejar de cumplir con las pautas de seguridad existentes para la exposición a campos electromagnéticos.
“Algo como esto sería más fácil de implementar en nuevas construcciones, pero creo que las modificaciones también serán posibles”, dijo Takuya Sasatani, investigador de la Universidad de Tokio y autor correspondiente del estudio. “Algunos edificios comerciales, por ejemplo, ya tienen postes de soporte de metal, y debería ser posible rociar una superficie conductora en las paredes, tal vez de manera similar a como se hacen los techos texturizados”.
Una clave para hacer que el sistema funcione, dijo Sample, fue construir una estructura resonante que pudiera entregar un campo magnético del tamaño de una habitación mientras confina los campos eléctricos dañinos, que pueden calentar los tejidos biológicos.
La solución del equipo utilizó dispositivos llamados condensadores agrupados. Colocados en cavidades de la pared, generan un campo magnético que resuena a través de la habitación, mientras atrapa los campos eléctricos dentro de los propios capacitores. Esto supera una limitación de los sistemas de energía inalámbricos anteriores, que se limitan a entregar grandes cantidades de energía en unos pocos milímetros o cantidades muy pequeñas de energía en largas distancias.
Un segundo obstáculo fue cómo generar un campo magnético que llegue a todos los rincones de la habitación; los campos magnéticos tienden a viajar en patrones circulares, creando puntos muertos en una habitación cuadrada. Además, los receptores deben alinearse con el campo de una manera específica para consumir energía.
"Dibujar energía en el aire con una bobina es muy parecido a atrapar mariposas con una red", dijo Sample. “El truco consiste en tener tantas mariposas como sea posible dando vueltas por la habitación en tantas direcciones como sea posible. De esa manera, atraparás mariposas sin importar dónde esté tu red o hacia dónde apunte ".
Para que eso suceda, el sistema genera dos campos magnéticos 3D separados. Uno viaja en círculo alrededor del poste central de la habitación, mientras que el otro gira en las esquinas, viajando entre las paredes adyacentes. Este enfoque elimina los puntos muertos, lo que permite que los dispositivos obtengan energía de cualquier lugar del espacio.
Las pruebas con maniquíes anatómicos mostraron que el sistema podría entregar al menos 50 vatios de potencia a cualquier lugar de la habitación sin exceder las pautas de la FCC para la exposición a energía electromagnética. Sample dijo que es probable, sin embargo, que sea posible entregar niveles más altos de potencia con un mayor refinamiento del sistema.
Los investigadores señalan que la implementación del sistema en entornos comerciales o residenciales probablemente tardará años. Actualmente están trabajando para probar el sistema en un edificio en el campus de la U-M. Lo implementarán como una remodelación y una nueva construcción en una serie de habitaciones que utilizan técnicas de construcción estándar, con una fecha de finalización fijada para este otoño.
El equipo también incluye a Yoshihiro Kawahara, profesor de ingeniería eléctrica y sistemas de información en la Universidad de Tokio. La investigación fue apoyada por Japan Science y Tecnología Agencia y Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia.
Oficina ELE Times
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