Amerikai és japán mérnökök egy olyan rendszert hoztak létre, amely vezeték nélkül működteti az összes elektromos eszközt egy helyiségben

A Michigani Egyetem és a Tokiói Egyetem kutatói kifejlesztettek egy rendszert, amellyel biztonságosan szállíthatnak áramot a levegőben, és p...

A Michigani Egyetem és a Tokiói Egyetem kutatói kifejlesztettek egy rendszert, amellyel biztonságosan szállíthatnak áramot a levegőben, és potenciálisan egész épületeket alakíthatnak át vezeték nélküli töltési zónákká.

A Nature Electronics folyóiratban közzétett új tanulmány részletezi, hogy a technológia 50 watt teljesítményt képes leadni mágneses mezők segítségével. (1)

A tanulmány szerzője, Alanson Sample, a Michigani Egyetem informatikai és mérnök professzora elmondta, hogy a telefonok és laptopok szabaddá tétele mellett a technológia a beültetett orvostechnikai eszközök áramellátását is lehetővé teheti, és új lehetőségeket nyithat meg a mobil robotikában az otthonokban és a gyártó létesítményekben.

A csapat azon is dolgozik, hogy a rendszert a szoba méreténél kisebb terekben is megvalósítsa, például egy szerszámtárolóban, amely a benne elhelyezett eszközöket tölti fel.

"Ez valóban növeli a mindenütt jelenlévő számítástechnikai világ erejét - bárhol használhatjuk a számítógépet anélkül, hogy aggódnunk kellene a töltés vagy a hálózati csatlakozás miatt," - mondta Sample.

"Sok klinikai alkalmazás is létezik; a mai szívimplantátumokhoz például egy vezeték szükséges, amely a szivattyúból a testen keresztül egy külső áramforráshoz vezet. Ez kiküszöbölheti ezt, csökkenti a fertőzés kockázatát és javítja a betegek életminőségét."

A Tokiói Egyetem kutatói által vezetett csapat egy speciálisan erre a célra épített alumínium teszthelyiségben mutatta be a technológiát, amelynek mérete körülbelül 3x3 méter. A kutatók vezeték nélkül működtetik a lámpákat, a ventilátorokat és a mobiltelefonokat, amelyek az emberek és a bútorok elhelyezésétől függetlenül bárhonnan képesek áramot felvenni a helyiségben.

A rendszer jelentős előrelépés a vezeték nélküli töltőrendszerekkel kapcsolatos korábbi kísérletekhez képest, amelyek potenciálisan káros mikrohullámú sugárzást használtak, vagy a szükséges eszközöket speciális töltőpárnákra kellett helyezni. Ehelyett vezetőképes felületet használ a helyiség falain és egy vezető pólust mágneses mezők létrehozásához.

Az eszközök dróttekercsekkel használják ki a mágneses mezőt, amely integrálható az elektronikába, például a mobiltelefonokba. A kutatók szerint a rendszer könnyen kiterjeszthető nagyobb szerkezetekre, például gyárakra vagy raktárakra, miközben megfelel az elektromágneses mezőknek való kitettségre vonatkozó meglévő biztonsági irányelveknek.

"Ezt a legegyszerűbb az új építés esetén megvalósítani, de úgy gondolom, hogy az utólagos felszerelések is lehetségesek lesznek," - mondta Takuya Sasatani, a Tokiói Egyetem kutatója és a tanulmány egyik szerzője. "Néhány kereskedelmi épületben például már vannak fém tartóoszlopok, amelyek lehetővé tehetik egy vezetőképes felület felszórását a falakra, talán hasonlóan a texturált mennyezethez."

A rendszer működőképességének kulcsa Sample szerint egy rezonanciaszerkezet építése volt, amely egy szoba méretű mágneses mezőt képes létrehozni, miközben korlátozza a káros elektromos mezőket, amelyek felmelegíthetik a biológiai szöveteket.

A csapat úgynevezett koncentrált kondenzátornak nevezett eszközöket használt. Ezek a falüregekbe helyezve mágneses teret hoznak létre, amely rezonál a helyiségben, miközben csapdába ejti az elektromos mezőket magukban a kondenzátorokban. Ez felülmúlja a korábbi vezeték nélküli energiaellátó rendszerek korlátait, amelyek vagy arra korlátozódnak, hogy nagy mennyiségű energiát szállítanak néhány milliméteren keresztül, vagy nagyon kis mennyiségű energiát nagy távolságokra.

A második akadály az volt, hogy hogyan hozzanak létre olyan mágneses teret, amely eléri a szoba minden sarkát - a mágneses mezők körkörös mintázatúak, és holttereket hoznak létre egy négyzet alakú szobában. Ezenkívül a vevőknek meghatározott módon kell igazodniuk a mezőhöz, hogy áramot vegyenek fel.

"A tekercseléssel a levegőbe áramot vinni olyan, mint a pillangókat hálóval megfogni," - mondta Sample. "A trükk az, hogy minél több pillangó kavarogjon a szobában, minél több irányba. Így lepkéket foghatunk, függetlenül attól, hogy hol van a háló vagy milyen irányba mutat."

Ennek érdekében a rendszer két különálló, 3D-s mágneses mezőt hoz létre. Az egyik körben halad a szoba központi tengelye körül, míg a másik a sarkokban kavarog, és a szomszédos falak között halad. Ez a megközelítés kiküszöböli a holttereket, lehetővé téve az eszközök számára, hogy a tér bármely pontján áramhoz jussanak.

Az anatómiai próbababákkal végzett tesztek azt mutatták, hogy a rendszer legalább 50 watt teljesítményt tud szállítani a helyiség bármely pontjára anélkül, hogy túllépné az FCC elektromágneses energiára vonatkozó irányelveit. Sample szerint valószínű azonban, hogy a rendszer további finomításával nagyobb teljesítményt lehet majd biztosítani.

A kutatók megjegyzik, hogy a rendszer kereskedelmi vagy lakossági környezetben való bevezetése valószínűleg évek múlva várható. Jelenleg azon dolgoznak, hogy teszteljék a rendszert a Michigani Egyetem egyik épületében. Utólagos beépítés és új építés esetében is megvizsgálják egy sor teszthelyiségben, a befejezési dátumot idén ősszel határozzák meg. (2)

(1) - https://www.nature.com/articles/s4192
(2) - https://news.umich.edu/charging-room