محققان دانشگاه واشنگتن، گوشی هوشمند مدرنی را طراحی کرده‌اند که بدون نیاز به استفاده از باتری، امکان برقراری تماس‌های صوتی را ممکن می‌سازد. این محصول از امواج رادیویی به عنوان ابزار جدید در انتقال بی‌سیم توان الکتریکی استفاده می‌کند.
باتری‌های استفاده شده در دستگاه‌های الکترونیکی، علاوه بر آنکه هزینه تمام شده این دسته از محصولات را افزایش می‌دهند، به شارژ مستمر هم نیاز دارند. اگرچه در حال حاضر سنسورهای مستقل از باتری، امکان انتقال محدود اطلاعات را دارند اما همچنان اکثر دستگاه‌های الکترونیکی موجود در بازار، از باتری‌هایی در ابعاد نسبتا بزرگ، به‌منظور ذخیره توان الکتریکی استفاده می‌کنند.
با هدف برطرف کردن محدودیت‌های یادشده، تیمی از محققان دانشگاه واشنگتن موفق به توسعه گوشی همراه بدون باتری شده‌اند که می‌تواند توان الکتریکی مورد نیاز خود را از امواج رادیوی (RF) که از طرف ایستگاهی مرکزی ارسال شده تامین کند. نکته قابل توجه اینکه گوشی همراه یادشده نه‌تنها انرژی لازم برای روشن ماندن را از این امواج رادیویی تامین می‌کند بلکه با تغییر و در مرحله بعدی، ارسال مجدد امواج به ایستگاه مرکزی از طریق تکنیکی به نام Backscattering، امکان برقراری تماس صوتی را نیز فراهم می‌کند.
در بررسی‌های انجام شده، محققان دانشگاه واشنگتن موفق شدند از فاصله ۹.۴ متری ایستگاه مرکزی، تماس صوتی برقرار کنند. این محققان نسخه مجهز به فوتودیود این گوشی همراه را نیز تولید کرده‌اند که امکان جمع‌آوری و ذخیره‌سازی نور محیطی را به‌منظور تامین انرژی لازم برای روشن ماندن دستگاه دارد. این مدل، امکان برقراری تماس صوتی از فاصله ۱۵.۲ متری را نیز فراهم می‌کند.
برای برقراری تماس صوتی، این گوشی همراه تنها ۲ تا ۳ میکرووات توان مصرف می‌کند. در حال حاضر، این گوشی همراه تنها از امکان برقراری تماس‌های صوتی پشتیبانی می‌کند و انتقال داده‌های همراه با استفاده از آن ممکن نیست اما محققان حاضر در این پروژه تحقیقاتی همچنان معتقدند توسعه چنین محصولی، کاربردهای فراوانی به ویژه در شرایط خاص خواهد داشت.
Vamsi Talla از محققان حاضر در طرح توسعه این گوشی همراه می‌گوید:
موقعیتی را تصور کنید که شارژ گوشی همراه شما به پایان رسیده است. در این شرایط، با استفاده از گوشی همراه بی‌نیاز از باتری ما حداقل می‌توانید با ۹۱۱ تماس برقرار کنید.
بسیاری از سنسورهای پسیو امروزی، تنها امکان انتقال داده را به صورت لحظه‌ای دارند که این امر از محدودیت‌های موجود در بخش تامین توان الکتریکی نشئت می‌گیرد. در خصوص تگ‌های RFID، سنسورهای پسیو باید در فاصله نزدیکی از تجهیزی قرار گیرند که اطلاعات تگ را می‌خواند تا انرژی کافی برای انتقال پیام فراهم شود.
در مقاله‌ای که به تازگی منتشر شده، Talla و همکارانش از این طراحی جدید به عنوان پیشرفتی چشمگیر در راه رسیدن به دستگاه‌های الکترونیکی بدون باتری یاد کرده‌اند. در نهایت امر، هدف این محققان آن است که دستگاهی را تولید کنند که امکان دریافت و ارسال اطلاعات و برقراری تماس‌های صوتی را بدون نیاز به باتری و در فواصل مکانی طولانی‌تری فراهم می‌کند. Talla در این خصوص می‌گوید:
ما به دنیا نشان دادیم که دستگاه‌های مستقل از باتری، الزاما نباید یک سنسور بوده بلکه این تجهیزات می‌توانند سیستم‌هایی کامل با قابلیت‌های کاربردی باشند.
Raj Rajkamur از اساتید دانشکده مهندسی برق دانشگاه Carnegie Mellon، این پروژه را گامی چشمگیر در مسیر تکامل راهکارهای انتقال بی‌سیم توان الکتریکی می‌داند. البته Rajkamur روی این نکته نیز تاکید داشته که مطالعات تکمیلی برای اطمینان از بی‌خطر بودن این راهکار نوین در حوزه انتقال توان الکتریکی، ضروری است.
در حال حاضر، گوشی‌های همراه تولید شده توسط محققان دانشگاه واشنگتن، تنها در تعامل با ایستگاه‌های شخصی‌سازی شده و مستقر در فاصله نزدیک به کاربر، قابل استفاده هستند. این در حالی است که قرار گرفتن در فاصله نزدیک به این ایستگاه‌ها ممکن است در شرایط مختلف برای کاربر مقدور نباشد. با وجود این، Talla معتقد است با راه‌اندازی شبکه‌های نسل پنجم (5G) که افزایش تراکم ایستگاه‌های ارتباطی مرکزی را (حداقل در شهرها) به دنبال خواهند داشت، این امر تا حد زیادی امکان‌پذیر خواهد شد.
این محقق امیدوار است تا در فرکانس‌های دیگر نیز بتوانند به امکان انتقال توان الکتریکی تا فاصله بیشتر دست پیداکنند. در آزمایش‌های اولیه، ایستگاه مرکزی از باند فرکانسی ۹۱۵ مگاهرتز برای برقراری ارتباط استفاده کرده است.
گوشی همراه بدون باتری، به‌منظور برقراری تماس صوتی، از میکروفون الکترت برای تولید سیگنال‌های آنالوگ استفاده می‌کند. میکروفون الکترت از دیافراگمی با شارژ الکترواستاتیک ثابت بهره می‌برد. در داخل میکروفون، دیافراگم استفاده شده خازنی با صفحه فلزی دارد. زمانی که کاربر شروع به صحبت می‌کند، لرزش‌های مکانیکی ایجاد شده در اثر انتقال صدا باعث خواهد شد دیافراگم، شکل و وضعیت صفحه فلزی را تغییر دهد. این فرایند به تغییر کاپاسیتانس دستگاه منجر شده و در نهایت امر، ولتاژ محدودی را ایجاد خواهد کرد.
میکروفون از طریق یک سوئیچ فرکانس رادیویی، با آنتن ارتباط برقرار می‌کند. ولتاژ تولیدی از طرف میکروفون، به آنتن انتقال پیدا کرده و دامنه موج رادیویی را تغییر می‌دهد. این سیگنال تغییر شکل داده شده، با استفاده از تکنیک بک‌اسکترینگ به ایستگاه مرکزی بازگشت داده می‌شود.
محققان امیدوارند از طریق توافقی که میان این گروه تحقیقاتی با Jeeca Wireless صورت خواهد گرفت بتوانند پالایش و بهینه‌سازی هرچه بیشتر این تکنولوژی را رقم بزنند.
نظر خود را اضافه کنید.
برای ارسال نظر وارد شوید
ارسال نظر بدون عضویت در سایت