Inhoudsopgave:
Batterijen: je kunt niet met ze leven, je kunt niet zonder ze leven, en ik reciteer die cliché omdat ik weet dat je nu met me mee knikt. Batterijen van smartphones zijn groter geworden, zodat ze langer meegaan en een meerderheid is doordrenkt met snellaadtechnologie. Maar een lege batterij blijft een groot pijnpunt, vooral omdat we zo afhankelijk zijn geworden van mobiele apparaten.
Maar wat als u zich helemaal geen zorgen hoeft te maken over de batterij? Of ervoor zorgen dat het elke nacht wordt opgeladen? Wat als je je geen zorgen hoeft te maken dat je midden op de dag geen sap meer hebt? Onderzoekers van de Universiteit van Washington werken aan die realiteit. Ze hebben een manier ontdekt om stroom te winnen voor de smartphone zonder kabels en fysieke batterijpakketten. In plaats daarvan vertrouwt de telefoon uitsluitend op omgevingsradiosignalen en licht. Het is precies hoe het klinkt: een batterij zonder smartphone.
Geen stroom vereist
Onderzoeker Shyam Gollakota, universitair hoofddocent aan de Universiteit van Washington, noemde de batterijloze mobiele telefoon de 'eerste werkende mobiele telefoon die bijna nul stroom verbruikt'. Het werkt door gebruik te maken van de kleine trillingen in de microfoon en luidspreker van een telefoon en deze bewegingen om te zetten in een analoog radiosignaal dat kan communiceren via een mobiel basisstation. "Dit proces codeert in wezen spraakpatronen in gereflecteerde radiosignalen op een manier die bijna geen stroom verbruikt", legt het persbericht uit. "Om spraak te verzenden, gebruikt de telefoon trillingen van de microfoon van het apparaat om spraakpatronen in de gereflecteerde signalen te coderen. Om spraak te ontvangen, zet het gecodeerde radiosignalen om in geluidstrillingen die worden opgevangen door de luidspreker van de telefoon."
De eerste werkende mobiele telefoon die bijna nul stroom verbruikt.
Het apparaat vereist momenteel dat u op een knop drukt om te schakelen tussen de verzend- en luistermodi, dus het is niet bepaald een touch-and-go-ervaring zoals een gewone smartphone. Maar in de toekomst zou de technologie kunnen worden geïntegreerd in standaard mobiele netwerkinfrastructuur en Wi-Fi-routers om dekking zonder batterij voor mobiele telefoons te bieden.
Ik sprak met Vamsi Talla, een onderzoeksmedewerker van het batterijvrije project, over de batterijvrije mobiele telefoon en wat er nodig is om zo'n apparaat van stroom te voorzien. "Onze groep had de afgelopen vijf jaar gewerkt aan batterijloze apparaten en energiezuinige communicatie", zei Talla. "Dit project bouwt voort op enkele technieken die we hebben ontwikkeld. De batterijvrije telefoon maakt bijvoorbeeld gebruik van een nul-stroom analoge backscatter-microfoon, die ik in 2012 heb ontwikkeld. Vervolgens hebben we die gecombineerd met een analoog hoofdtelefoonsysteem en ambient backscatter-communicatie."
Talla en de onderzoeksgroep, die ook bestaat uit twee afgestudeerde studenten en twee professoren, begonnen het project aanvankelijk begin 2016. "Ik heb twee verschillende hardwareversies van het prototype van de telefoon gebouwd", zei hij. De eerste werd aangedreven door omgevings-RF-signalen die door celtorens werden verzonden. De tweede voegde "een kleine fotodiode (zonnecel) toe om energie uit omgevingslicht te oogsten in een typische kantoor- of thuisomgeving." In situaties waar het RF-onvruchtbaar is - bijvoorbeeld in het bos of in het midden van nergens - zal de telefoon het licht om je heen verzamelen voor stroom.
Het batterijvrije telefoonprototype bestaat uit een aantal componenten die je vroeger bij een Radio Shack kon kopen: antennes, een power harvester om energie op te vangen van RF-signalen uit de omgeving en zonnecellen, een microfoon die luistert naar reflecties en terugverstrooiing naar spraak opnemen, verzenden, een ontvanger, een hoofdtelefoonaansluiting, een digitaal communicatiesysteem, een kleine microcontroller en een paar LED's en capacitieve aanraakknoppen voor hulp bij het bedienen van het apparaat. Verwacht echter niet dat je snel games op het apparaat gaat spelen, omdat er niet genoeg energie wordt gegenereerd om dat soort dingen te voeden. "Tenzij we dat onderdeel opnieuw ontwerpen, is het misschien moeilijk om het alleen met RF-golven van stroom te voorzien, " voegde Talla toe.
Het batterijvrije telefoonprototype bestaat uit een aantal componenten die je vroeger bij een Radio Shack kon kopen.
Huidige telefoons verbruiken tot tienduizend keer meer stroom dan beschikbaar is bij omgevingslicht en RF-signalen. Het onderzoeksteam moest het benodigde vermogen voor het verzenden en ontvangen van spraak tot een paar microwatt verminderen. Het was geen sinecure, legde Talla uit. "De hoeveelheid stroom die kan worden geoogst uit RF-signalen hangt af van de afstand tussen de telefoon en de celtoren. Meestal kan een tot 100 microwatt worden geoogst uit RF-signalen uit de omgeving. We hebben de architectuur van de batterijloze telefoon opnieuw ontworpen om het vermogen te verminderen verbruik met ongeveer 10.000 keer, zodat het continu kan worden gevoed door de kleine hoeveelheid stroom die beschikbaar is."
De volgende doelstellingen van het onderzoeksteam zijn het verbeteren van het werkbereik van de batterij zonder telefoon en ervoor zorgen dat gesprekken worden gecodeerd.
Als u meer wilt weten over de batterijloze eenhoorn - eh, ik bedoel, mobiele telefoon, kunt u het volledige onderzoekspaper voor uzelf lezen, dat begin juli werd gepubliceerd. Je kunt ook naar de officiële pagina van het Battery Free Phone-project gaan.
