В шаге, который однажды может освободить столешницы мира от путаницы зарядных шнуров, исследователи из Университета Мичигана и Университета Токио разработали систему для безопасной доставки электричества по воздуху, потенциально превратив целые здания в зоны беспроводной зарядки.
Подробно в новом исследовании, technology может обеспечить мощность 50 Вт с помощью магнитных полей.
Алансон Сэмпл (Alanson Sample), профессор компьютерных наук и инженерии UM, говорит, что в дополнение к телефонам и ноутбукам без привязки, эта технология может также обеспечивать питание имплантированных медицинских устройств и открывать новые возможности для мобильной робототехники в домах и на производственных объектах. Команда также работает над внедрением системы в пространствах, меньших размера комнаты, например, над ящиком для инструментов, который заряжает инструменты, размещенные внутри него.
«Это действительно увеличивает мощность вездесущего компьютерного мира - вы можете подключить компьютер к чему угодно, даже не беспокоясь о зарядке или подключении к сети», - сказал Сэмпл. «Также существует множество клинических применений; Например, современные сердечные имплантаты требуют провода, идущего от насоса через тело к внешнему источнику питания. Это могло бы устранить это, снизив риск заражения и улучшив качество жизни пациентов ».
Команда, возглавляемая исследователями из Токийского университета, продемонстрировала технологию в специально построенном алюминиевом испытательном помещении размером примерно 10 на 10 футов. Они обеспечивают беспроводное питание ламп, вентиляторов и сотовых телефонов, которые могут потреблять ток из любой точки комнаты, независимо от расположения людей и мебели.
По словам исследователей, эта система является значительным улучшением по сравнению с предыдущими попытками создания систем беспроводной зарядки, в которых использовалось потенциально опасное микроволновое излучение или требовалось разместить устройства на специальных зарядных площадках. Вместо этого он использует проводящую поверхность на стенах комнаты и проводящий полюс для генерации магнитных полей.
Устройства используют магнитное поле с помощью катушек, которые можно интегрировать в электронику, например, в сотовые телефоны. Исследователи говорят, что систему можно легко масштабировать до более крупных сооружений, таких как фабрики или склады, при этом соблюдая существующие правила безопасности для воздействия электромагнитных полей.
«Что-то подобное было бы проще всего реализовать в новом строительстве, но я думаю, что возможны и модификации», - сказал Такуя Сасатани, исследователь из Токийского университета и автор-корреспондент исследования. «Например, в некоторых коммерческих зданиях уже есть металлические опорные столбы, и должна быть возможность распыления проводящей поверхности на стены, возможно, аналогично тому, как делают фактурные потолки».
По словам Сэмпла, ключом к тому, чтобы заставить систему работать, было создание резонансной структуры, которая могла бы создавать магнитное поле размером с комнату, ограничивая вредные электрические поля, которые могут нагревать биологические ткани.
В решении команды использовались устройства, называемые сосредоточенными конденсаторами. Помещенные в полости стен, они создают магнитное поле, которое резонирует через комнату, удерживая электрические поля внутри самих конденсаторов. Это преодолевает ограничение предыдущих беспроводных систем электропитания, которые ограничены либо передачей большого количества энергии на несколько миллиметров, либо очень малых количеств энергии на большие расстояния.
Второе препятствие заключалось в том, как создать магнитное поле, которое достигает каждого угла комнаты - магнитные поля имеют тенденцию распространяться по кругу, создавая мертвые зоны в квадратной комнате. Кроме того, приемники должны быть выровнены по полю определенным образом, чтобы потреблять энергию.
«Вытягивание энергии с помощью катушки во многом похоже на ловлю бабочек сеткой», - сказал Сэмпл. «Уловка состоит в том, чтобы как можно больше бабочек кружили по комнате во всех возможных направлениях. Таким образом, вы будете ловить бабочек независимо от того, где находится ваша сеть и в какую сторону она направлена ».
Для этого система генерирует два отдельных трехмерных магнитных поля. Один движется по кругу вокруг центрального полюса комнаты, а другой кружится по углам, путешествуя между соседними стенами. Такой подход устраняет мертвые зоны, позволяя устройствам получать электроэнергию из любой точки пространства.
Испытания с анатомическими манекенами показали, что система может подавать не менее 50 Вт мощности в любое место в комнате без превышения рекомендаций FCC по воздействию электромагнитной энергии. Сэмпл сказал, что, однако, вполне вероятно, что можно будет обеспечить более высокие уровни мощности при дальнейшей доработке системы.
Исследователи отмечают, что внедрение системы в коммерческих или жилых помещениях, скорее всего, займет годы. В настоящее время они работают над тестированием системы в здании на территории университетского городка UM. Они будут реализовывать это как модернизацию, так и новое строительство в серии комнат, в которых используются стандартные методы строительства, с датой завершения, установленной на эту осень.
В команду также входит Ёсихиро Кавахара, профессор электротехники и информационных систем Токийского университета. Исследование было поддержано Japan Science and Технологии Агентство и Японское общество содействия науке.
Бюро времени ELE
ELE Times предоставляет всесторонний глобальный обзор электроники, технологий и рынка. ELE Times не только предоставляет подробные статьи, но и привлекает самую большую, квалифицированную и очень заинтересованную аудиторию, ценящую наш своевременный, актуальный контент и популярные форматы. ELE Times помогает вам повысить осведомленность, привлечь трафик, донести свои предложения до нужной аудитории, привлечь потенциальных клиентов и лучше продавать свои продукты.
-
Бюро времени ELEhttps://www.eletimes.com/author/adminAnalog Devices завершила приобретение компании Maxim Integrated
-
Бюро времени ELEhttps://www.eletimes.com/author/adminПовышение до «Атманирбхара Бхарата» в защите
-
Бюро времени ELEhttps://www.eletimes.com/author/adminИсследователи создают аккумуляторные батареи, которые хранят в шесть раз больше заряда
-
Бюро времени ELEhttps://www.eletimes.com/author/adminЭластичный аккумулятор с питанием от пота, разработанный для носимых устройств