Комната, где гаджеты заряжаются по воздуху: японское изобретение
Исследователи из Мичиганского и Токийского университетов приблизили день, когда наши квартиры и рабочие столы будут избавлены от змеиного клубка из зарядных шнуров.
Ученые разработали систему для безопасной доставки электричества по воздуху. Потенциально это позволяет превращать целые здания в зоны беспроводной зарядки. Согласно новому исследованию, опубликованному в Nature Electronics, технология может обеспечивать мощность 50 Вт с использованием магнитных полей.
Автор исследования Алансон Сэмпл, профессор компьютерных наук и инженерии Университета штата Мичиган, говорит, что в дополнение к отключенным телефонам и ноутбукам эта технология также может питать имплантированные медицинские устройства и открывать новые возможности для мобильной робототехники в домах и на производственных объектах.
Команда также работает над внедрением системы в пространствах меньше, чем комната – например, в специальном ящике, который заряжает гаджеты, размещенные внутри.
University of Tokyo
Снимок, сделанный на одном из этапов создания комнаты
Исследователи продемонстрировали технологию в специально построенной алюминиевой испытательной комнате размером примерно три на три метра. Они обеспечили беспроводное питание ламп, вентиляторов и сотовых телефонов, которые могут потреблять ток из любой точки комнаты, независимо от нахождения там людей и расположения мебели.
По словам исследователей, эта система является значительным шагом вперед по сравнению с предыдущими попытками создания систем беспроводной зарядки, в которых использовалось потенциально опасное микроволновое излучение или требовалось разместить устройства на специальных зарядных площадках. Теперь вместо этого в технологии используется проводящая поверхность на стенах комнаты и проводящий полюс для генерации магнитных полей.
Устройства используют магнитное поле с помощью катушек, которые можно интегрировать в разные гаджеты, например, в сотовые телефоны. Исследователи говорят, что систему можно легко масштабировать до более крупных помещений, таких как фабрики или склады. При этом все существующие правила безопасности будут соблюдены.
Реклама
«Что-то подобное было бы проще всего реализовать в новом строительстве, но я думаю, что возможна и модернизация старых зданий. В некоторых коммерческих зданиях, например, уже есть металлические опоры, и должна быть возможность "распыления" проводящей поверхности на стены, аналогично тому, как делают фактурные потолки», – Такуя Сасатани, соавтор разработки.
По словам исследователей, ключом к созданию системы является разработка резонансной структуры, которая может создавать магнитное поле размером с комнату, ограничивая при этом вредные электрические поля, которые могут нагревать биологические ткани.
В решении команды использовались устройства, называемые сосредоточенными конденсаторами. Помещенные в углубления на стенах, они создают магнитное поле, которое резонирует через комнату, удерживая электрические поля внутри самих конденсаторов.
Это помогло преодолеть недостатки предыдущих беспроводных систем электропитания, которые ограничиваются либо передачей большого количества энергии на несколько миллиметров, либо очень маленьким количеством энергии, передаваемой на большие расстояния.
Второе препятствие заключалось в создании магнитного поля, которое достигнет каждого угла комнаты, поскольку обычно такие поля распространяются по кругу и создают «мертвые зоны» в прямоугольной комнате.
University of Tokyo
Конденсаторы, установленные в полостях стен в комнате для беспроводной зарядки
«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 сможете поймать бабочек независимо от того, где находится ваша сеть или в какую сторону она направлена», – объясняет соавтор разработки Алансон Сэмпл.
Для этого система генерирует два отдельных трехмерных магнитных поля. Одно движется по кругу вокруг центрального полюса комнаты, а другое 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 по воздействию электромагнитной энергии. Сэмпл пояснил, что в будущем можно будет обеспечить более высокие уровни мощности при дальнейшем совершенствовании 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 университетского городка в Токио.
