Νέα

Οι επιστήμονες ανέπτυξαν αθάλαμος ασύρματης φόρτισηςπου μπορεί να τροφοδοτήσει οποιοδήποτε φορητό υπολογιστή, tablet ή κινητό τηλέφωνο μέσω του αέρα χωρίς να χρειάζεται βύσματα ή καλώδια.
Η ομάδα του Πανεπιστημίου του Τόκιο είπε ότι η νέα τεχνική περιλαμβάνει τη δημιουργία μαγνητικών πεδίων σε μεγαλύτερες αποστάσεις χωρίς τη δημιουργία ηλεκτρικών πεδίων που θα μπορούσαν να είναι επιβλαβή για οποιονδήποτε ή για ζώα στο δωμάτιο.
Το σύστημα, το οποίο έχει δοκιμαστεί σε ένα δωμάτιο, αλλά είναι ακόμα στα σπάργανα, μπορεί να παρέχει έως και 50 watt ισχύος χωρίς να υπερβαίνει τις τρέχουσες οδηγίες για την έκθεση του ανθρώπου σε μαγνητικά πεδία, εξήγησαν οι συγγραφείς της μελέτης.
Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη φόρτιση οποιασδήποτε συσκευής με πηνίο στο εσωτερικό, παρόμοιο με το σύστημα που χρησιμοποιείται από τα τρέχοντα επιθέματα ασύρματης φόρτισης — αλλά χωρίς μαξιλαράκι φόρτισης.
Εκτός από την αφαίρεση δεσμίδων καλωδίων φόρτισης από τα γραφεία, θα μπορούσε να επιτρέψει σε περισσότερες συσκευές να αυτοματοποιηθούν πλήρως χωρίς να χρειάζονται θύρες, βύσματα ή καλώδια, είπε η ομάδα.
Η ομάδα είπε ότι το τρέχον σύστημα περιλαμβάνει έναν μαγνητικό πόλο στο κέντρο του δωματίου για να επιτρέπει στο μαγνητικό πεδίο να «φθάσει σε κάθε γωνιά», αλλά λειτουργεί χωρίς αυτό, ένας συμβιβασμός είναι ένα «νεκρό σημείο» όπου η ασύρματη φόρτιση δεν είναι δυνατή.
Οι ερευνητές δεν αποκάλυψαν πόσο θα κόστιζε η τεχνολογία επειδή βρίσκεται ακόμα στα αρχικά στάδια ανάπτυξης και «χρόνια μακριά» από τη διάθεση στο κοινό.
Ωστόσο, όταν είναι δυνατό να μετασκευαστεί ένα υπάρχον κτίριο ή να ενσωματωθεί σε ένα εντελώς νέο κτίριο, με ή χωρίς κεντρικό αγώγιμο πόλο.
Η τεχνολογία θα επιτρέψει σε οποιαδήποτε ηλεκτρονική συσκευή – όπως τηλέφωνο, ανεμιστήρα ή ακόμα και λάμπα – να φορτίζεται χωρίς να χρειάζονται καλώδια, και όπως φαίνεται σε αυτό το δωμάτιο που δημιουργήθηκε από το Πανεπιστήμιο του Τόκιο, αποδεικνύει ότι λειτουργεί. Το Unseen είναι το κεντρικό πόλο, ο οποίος δρα για να αυξήσει την έκταση του μαγνητικού πεδίου
Το σύστημα περιλαμβάνει ένα στύλο στο κέντρο του δωματίου για να «γεμίσει τα κενά που δεν καλύπτονται από πυκνωτές τοίχου», αλλά οι συγγραφείς λένε ότι θα λειτουργούσε ακόμα χωρίς τον στύλο, όπως φαίνεται, αλλά θα οδηγούσε σε ένα νεκρό σημείο όπου η φόρτιση δεν θα ήταν δουλειά
Στην κοιλότητα του τοίχου κάθε τοίχου γύρω από το δωμάτιο τοποθετούνται συμπυκνωτές πυκνωτές, σχεδιασμένοι για να διαχωρίζουν το θερμικό σύστημα.
Αυτό μειώνει τον κίνδυνο για τους ανθρώπους και τα ζώα στο διάστημα, καθώς τα ηλεκτρικά πεδία μπορούν να θερμάνουν βιολογικό κρέας.
Ένα κεντρικό αγώγιμο ηλεκτρόδιο είναι εγκατεστημένο στο δωμάτιο για να δημιουργήσει ένα κυκλικό μαγνητικό πεδίο.
Δεδομένου ότι το μαγνητικό πεδίο είναι κυκλικό από προεπιλογή, μπορεί να καλύψει τυχόν κενά στο δωμάτιο που δεν καλύπτονται από πυκνωτές τοίχου.
Συσκευές όπως κινητά τηλέφωνα και φορητοί υπολογιστές έχουν πηνία μέσα που μπορούν να φορτιστούν χρησιμοποιώντας μαγνητικά πεδία.
Το σύστημα μπορεί να παρέχει ισχύ 50 watt χωρίς κανέναν κίνδυνο για ανθρώπους ή ζώα στο δωμάτιο.
Άλλες χρήσεις περιλαμβάνουν μικρότερες εκδόσεις ηλεκτρικών εργαλείων σε εργαλειοθήκες ή μεγαλύτερες εκδόσεις που μπορούν να επιτρέψουν σε ολόκληρες εγκαταστάσεις να λειτουργούν χωρίς καλώδια.
«Αυτό ενισχύει πραγματικά τη δύναμη του πανταχού παρόντος κόσμου των υπολογιστών – μπορείτε να τοποθετήσετε τον υπολογιστή σας οπουδήποτε χωρίς να ανησυχείτε για τη φόρτιση ή τη σύνδεση», δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Alanson Sample από το Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν.
Υπάρχουν επίσης κλινικές εφαρμογές, σύμφωνα με τον Sample, ο οποίος είπε ότι τα εμφυτεύματα καρδιάς απαιτούν επί του παρόντος ένα καλώδιο από μια αντλία για να περάσει μέσα από το σώμα και σε μια υποδοχή.
«Αυτό θα μπορούσε να εξαλείψει αυτήν την κατάσταση», είπαν οι συγγραφείς, προσθέτοντας ότι θα μείωνε τον κίνδυνο μόλυνσης εξαλείφοντας εντελώς τα καλώδια, «μειώνοντας τον κίνδυνο μόλυνσης και βελτιώνοντας την ποιότητα ζωής του ασθενούς».
Η ασύρματη φόρτιση έχει αποδειχθεί αμφιλεγόμενη, καθώς μια πρόσφατη μελέτη διαπίστωσε ότι ο τύπος των μαγνητών και των πηνίων που χρησιμοποιούνται σε ορισμένα προϊόντα της Apple θα μπορούσε να απενεργοποιήσει τους βηματοδότες και παρόμοιες συσκευές.
«Οι μελέτες μας που στοχεύουν στατικούς συντονισμούς κοιλότητας δεν χρησιμοποιούν μόνιμους μαγνήτες και επομένως δεν θέτουν τις ίδιες ανησυχίες για την υγεία και την ασφάλεια», είπε.
«Αντίθετα, χρησιμοποιούμε ταλαντευόμενα μαγνητικά πεδία χαμηλής συχνότητας για να μεταδώσουμε ηλεκτρική ενέργεια ασύρματα και το σχήμα και η δομή των συντονιστών κοιλότητας μας επιτρέπουν να ελέγχουμε και να κατευθύνουμε αυτά τα πεδία.
«Είμαστε ενθαρρυμένοι που η αρχική μας ανάλυση ασφάλειας έδειξε ότι η χρήσιμη ισχύς μπορεί να μεταφερθεί με ασφάλεια και αποτελεσματικότητα.Θα συνεχίσουμε να εξερευνούμε και να αναπτύσσουμε αυτήν την τεχνολογία ώστε να πληροί ή να υπερβαίνει όλα τα ρυθμιστικά πρότυπα ασφάλειας.
Για να επιδείξουν το νέο σύστημα, εγκατέστησαν μια μοναδική υποδομή ασύρματης φόρτισης σε έναν ειδικά κατασκευασμένο «θάλαμο δοκιμής» αλουμινίου 10 ποδιών επί 10 ποδιών.
Στη συνέχεια, το χρησιμοποιούν για να τροφοδοτούν φώτα, ανεμιστήρες και κινητά τηλέφωνα, αντλώντας ηλεκτρισμό από οπουδήποτε στο δωμάτιο, ανεξάρτητα από το πού βρίσκονται τα έπιπλα ή οι άνθρωποι.
Οι ερευνητές λένε ότι το σύστημα είναι μια σημαντική βελτίωση σε σχέση με προηγούμενες προσπάθειες ασύρματης φόρτισης, οι οποίες χρησιμοποιούσαν δυνητικά επιβλαβή ακτινοβολία μικροκυμάτων ή απαιτούσαν την τοποθέτηση της συσκευής σε ειδική βάση φόρτισης.
Αντίθετα, χρησιμοποιεί αγώγιμες επιφάνειες και ηλεκτρόδια στους τοίχους του δωματίου για να δημιουργήσει ένα μαγνητικό πεδίο στο οποίο μπορούν να χρησιμοποιήσουν οι συσκευές όταν χρειάζονται ρεύμα.
Οι συσκευές χρησιμοποιούν μαγνητικά πεδία μέσω πηνίων, τα οποία μπορούν να ενσωματωθούν σε ηλεκτρονικές συσκευές όπως τα κινητά τηλέφωνα.
Οι ερευνητές λένε ότι το σύστημα μπορεί εύκολα να κλιμακωθεί σε μεγαλύτερες δομές, όπως εργοστάσια ή αποθήκες, ενώ εξακολουθεί να πληροί τις υπάρχουσες κατευθυντήριες γραμμές για την ασφάλεια της έκθεσης στο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που ορίζονται από την Ομοσπονδιακή Επιτροπή Επικοινωνιών των ΗΠΑ (FCC).
«Κάτι τέτοιο είναι πιο εύκολο να εφαρμοστεί σε νέα κτίρια, αλλά πιστεύω ότι είναι επίσης δυνατές οι μετασκευές», δήλωσε ο Takuya Sasatani, ερευνητής στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο και ο αντίστοιχος συγγραφέας της μελέτης.
«Για παράδειγμα, ορισμένα εμπορικά κτίρια έχουν ήδη μεταλλικές ράβδους στήριξης και θα πρέπει να είναι δυνατός ο ψεκασμός μιας αγώγιμης επιφάνειας στους τοίχους, η οποία θα μπορούσε να είναι παρόμοια με το πώς κατασκευάζονται οι οροφές με υφή».
Οι συγγραφείς της μελέτης εξηγούν ότι το σύστημα μπορεί να αποδώσει έως και 50 watt ισχύος χωρίς να υπερβαίνει τις οδηγίες της FCC για την ανθρώπινη έκθεση σε μαγνητικά πεδία
Οι συγγραφείς της μελέτης εξηγούν ότι το σύστημα μπορεί να αποδώσει έως και 50 watt ισχύος χωρίς να υπερβαίνει τις οδηγίες της FCC για την ανθρώπινη έκθεση σε μαγνητικά πεδία
Το μαγνητικό πεδίο περιγράφει πώς κατανέμεται η μαγνητική δύναμη στην περιοχή γύρω από ένα μαγνητικό αντικείμενο.
Περιλαμβάνει την επίδραση του μαγνητισμού στα κινητά φορτία, τα ρεύματα και τα μαγνητικά υλικά.
Η Γη παράγει το δικό της μαγνητικό πεδίο, το οποίο βοηθά στην προστασία της επιφάνειας από την επιβλαβή ηλιακή ακτινοβολία.
Το κλειδί για να λειτουργήσει το σύστημα, λέει ο Sample, είναι να δημιουργηθεί μια δομή συντονισμού που μπορεί να παρέχει ένα μαγνητικό πεδίο μεγέθους δωματίου, ενώ περιορίζει επιβλαβή ηλεκτρικά πεδία που μπορούν να θερμάνουν βιολογικούς ιστούς.
Η λύση της ομάδας χρησιμοποιεί μια συσκευή που ονομάζεται συμπυκνωτής, η οποία ταιριάζει σε ένα μοντέλο αθροιστικής χωρητικότητας — όπου το θερμικό σύστημα μειώνεται σε διακριτά κομμάτια.
Οι διαφορές θερμοκρασίας σε κάθε μπλοκ είναι αμελητέες και χρησιμοποιούνται ήδη ευρέως στα συστήματα ελέγχου κλιματισμού κτιρίων.
Οι πυκνωτές που τοποθετούνται σε κοιλότητες τοίχων δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο που αντηχεί στο δωμάτιο ενώ παγιδεύει το ηλεκτρικό πεδίο μέσα στον ίδιο τον πυκνωτή.
Αυτό ξεπερνά τους περιορισμούς των προηγούμενων ασύρματων συστημάτων ισχύος, τα οποία περιορίζονταν στην παροχή μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας σε μικροσκοπικές αποστάσεις λίγων χιλιοστών ή πολύ μικρών ποσοτήτων σε μεγάλες αποστάσεις, οι οποίες θα μπορούσαν να είναι επιβλαβείς για τον άνθρωπο.
Η ομάδα έπρεπε επίσης να επινοήσει έναν τρόπο για να εξασφαλίσει ότι το μαγνητικό τους πεδίο θα φτάσει σε κάθε γωνιά του δωματίου, εξαλείφοντας τυχόν «νεκρά σημεία» που μπορεί να μην φορτιστούν.
Τα μαγνητικά πεδία τείνουν να διαδίδονται με κυκλικά μοτίβα, δημιουργώντας νεκρά σημεία σε τετράγωνα δωμάτια και δύσκολο να ευθυγραμμιστούν με ακρίβεια με τα πηνία στη συσκευή.
«Η άντληση ενέργειας στον αέρα με ένα πηνίο μοιάζει πολύ με το να πιάνεις πεταλούδες με ένα δίχτυ», είπε ο Sample, προσθέτοντας ότι το κόλπο είναι «να πείσεις όσο το δυνατόν περισσότερες πεταλούδες να περιστρέφονται γύρω από το δωμάτιο προς όσο το δυνατόν περισσότερες κατευθύνσεις».
Έχοντας πολλαπλές πεταλούδες, ή σε αυτήν την περίπτωση, πολλαπλά μαγνητικά πεδία που αλληλεπιδρούν, ανεξάρτητα από το πού βρίσκεται ο ιστός ή προς την κατεύθυνση που δείχνει – θα πετύχετε τον στόχο.
Ο ένας κυκλώνει τον κεντρικό πόλο του δωματίου, ενώ ο άλλος στροβιλίζεται στις γωνίες, υφαίνοντας ανάμεσα σε διπλανούς τοίχους.
Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη φόρτιση οποιασδήποτε συσκευής με πηνίο στο εσωτερικό, παρόμοιο με το σύστημα που χρησιμοποιείται από τα τρέχοντα ασύρματα επιθέματα φόρτισης – αλλά χωρίς μαξιλαράκι φόρτισης
Οι ερευνητές δεν είπαν πόσο μπορεί να κοστίσει η τεχνολογία, καθώς βρίσκεται ακόμα στα αρχικά στάδια ανάπτυξης, αλλά «θα χρειαστούν χρόνια» και θα μπορούσε να τοποθετηθεί εκ των υστέρων σε υπάρχοντα κτίρια ή να ενσωματωθεί σε εντελώς νέα κτίρια όταν είναι διαθέσιμη στη μέση.
Σύμφωνα με τον Sample, αυτή η προσέγγιση εξαλείφει τα νεκρά σημεία, επιτρέποντας στις συσκευές να αντλούν ενέργεια από οπουδήποτε στο διάστημα.