Главное Свежее Вакансии   Проекты
😼
Выбор
редакции
714 0 В избр. Сохранено
Авторизуйтесь
Вход с паролем

Зарядная комната обеспечивает питание фонарей, телефонов, ноутбуков без проводов

Исследователи из Университета Мичигана и Университета Токио разработали систему для безопасной доставки электричества по воздуху, потенциально превратив целые здания в зоны беспроводной зарядки.

Готовая зарядная комната в Токийском университете. Изображение предоставлено Токийским университетом.

Согласно новому исследованию, опубликованному в Nature Electronics, технология может обеспечивать мощность 50 Вт с использованием магнитных полей.

Автором является Алансон Сэмпл, профессор компьютерных наук и инженерии UM. Он утверждает, что помимо телефонов и ноутбуков данная технология может питать имплантированные медицинские устройства и открывает новые возможности для мобильной робототехники в домах и на производственных объектах.

Команда также работает над внедрением системы в малых пространствах, например, в ящике для инструментов, который заряжает инструменты, размещенные внутри.

«Это действительно увеличивает возможности в компьютеризированном мире — вы можете поместить компьютер куда угодно, даже не беспокоясь о зарядке или подключении. Также существует множество клинических применений; сегодняшним сердечным имплантантам, например, требуется провод, идущий от насоса через тело к внешнему источнику питания. Технология помогла бы избавиться от этого, снизив риск заражения и улучшив качество жизни пациентов».

Алансон Сэмпл, профессор компьютерных наук и инженерии UM

Команда, возглавляемая исследователями из Токийского университета, продемонстрировала новую технологию в специально построенной алюминиевой испытательной комнате размером примерно 9 кв. метров. Они привели в действие беспроводные лампы, вентиляторы и сотовые телефоны, которые могли потреблять ток из любой точки комнаты, независимо от расположения людей и мебели.


Зал для беспроводной зарядки в Токийском университете. Изображение предоставлено Токийским университетом.

По словам исследователей, система является значительным улучшением по сравнению с предыдущими попытками создания систем беспроводной зарядки, в которых использовалось потенциально опасное микроволновое излучение или размещение устройства на специальных зарядных площадках. Вместо этого используется проводящая поверхность на стенах комнаты и проводящий полюс для генерации магнитных полей.

Устройства заряжаются от магнитного поля с помощью проволочных 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. 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».

Такуя Сасатани, исследователь из Токийского университета и автор-корреспондент исследования

По словам Сэмпла, ключом к созданию системы является создание резонансной структуры, которая могла бы создавать магнитное поле размером с комнату, ограничивая при этом вредные электрические поля, которые могут нагревать биологические ткани.

Для решения задачи команда использовала 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 ограничиваются либо передачей большого количества энергии на несколько миллиметров, либо очень маленьким количеством энергии на большие расстояния.


Конденсаторы с сосредоточенными параметрами, установленные в полостях стены в комнате для беспроводной зарядки. Изображение предоставлено Токийским университетом.

Второе препятствие заключалось в создании магнитного поля, 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. Хитрость заключается 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».

Алансон Сэмпл

Для этого система генерирует два отдельных трехмерных магнитных поля. Одно движется по кругу вокруг центрального полюса комнаты, а другое кружится по углам, проходя 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. При дальнейшей доработке системы ожидается более высокий уровень мощности.

Исследователи отмечают, что внедрение системы в коммерческих или жилых помещениях, скорее всего, займет годы. В настоящее время они работают над тестированием системы в здании университетского городка UM.

См. также: Аннотация исследования: Магнитоквазистатическая беспроводная передача энергии в масштабе комнаты с использованием многомодового резонатора.

0
В избр. Сохранено
Авторизуйтесь
Вход с паролем