Innehållsförteckning:
Batterier: Du kan inte leva med dem, du kan inte leva utan dem, och jag reciterar den klischen eftersom jag vet att du nickar med mig just nu. Batteripaket för smarttelefoner har blivit större så att de håller längre, och en majoritet har tillförts snabbladdningsteknik. Men ett dött batteri är fortfarande en viktig smärtpunkt, särskilt eftersom vi har blivit så beroende av mobila enheter.
Men tänk om du inte behövde oroa dig för batteriet alls? Eller se till att det laddas varje natt? Tänk om du inte behövde oroa dig för att få slut på juice under mitten av dagen? University of Washington forskare arbetar mot den verkligheten. De har upptäckt ett sätt att skörda ström till smartphonen utan kablar och fysiska batteripaket. I stället förlitar sig telefonen enbart på omgivande radiosignaler och ljus. Det är exakt hur det låter som: en batterifri smartphone.
Noll effekt krävs
Forskaren Shyam Gollakota, docent vid University of Washington, kallade den batterifria mobiltelefonen för den "första fungerande mobiltelefonen som förbrukar nästan noll ström." Det fungerar genom att dra fördel av de små vibrationerna i en telefons mikrofon och högtalare och konvertera dessa rörelser till en analog radiosignal som kan kommunicera via en mobil basstation. "Denna process kodar i huvudsak talmönster i reflekterade radiosignaler på ett sätt som använder nästan ingen ström, " förklarar nyhetsmeddelandet. "För att sända tal använder telefonen vibrationer från enhetens mikrofon för att koda talmönster i de reflekterade signalerna. För att ta emot tal konverterar den kodade radiosignaler till ljudvibrationer som tas upp av telefonens högtalare."
Den första fungerande mobiltelefonen som förbrukar nästan noll ström.
Enheten kräver för närvarande att du trycker på en knapp för att växla mellan sändnings- och lyssningslägen, så det är inte exakt en touch-and-go-upplevelse som en vanlig smartphone. Men i framtiden kan tekniken integreras i standardinstrument för mobilnätverk och Wi-Fi-routrar för att erbjuda batterifri täckning av mobiltelefoner.
Jag pratade med Vamsi Talla, en forskningsassistent om det batterifria projektet, om den batterifria mobiltelefonen och vad som krävs för att driva en sådan enhet. "Vår grupp hade arbetat med batterifria enheter och låg effektkommunikation under de senaste fem åren, " sade Talla. "Det här projektet bygger på vissa tekniker som vi har utvecklat. Till exempel använder den batterifria telefonen en noll effekt analog backscatter-mikrofon, som jag utvecklade 2012. Sedan kombinerade vi det med ett analogt hörlursystem och omgivande backscatter-kommunikation."
Talla och forskargruppen, som också består av två doktorander och två professorer, startade inledningsvis projektet i början av 2016. "Jag byggde två olika hårdvaruversioner av telefonens prototyp, " sade han. Den initiala drevs av omgivande RF-signaler som överfördes genom celltorn. Den andra lade till "en liten fotodiod (solcell) för att skörda energi från omgivande ljus i en typisk kontors- eller hemmiljö." I situationer där det är RF-karga - säg att du är i skogen eller mitt i ingenstans - kommer telefonen att skörda ljuset runt dig för kraft.
Den batterifria telefonprototypen består av ett antal komponenter som du brukade kunna köpa på en Radio Shack: antenner, en kraftskördare för att fånga energi från omgivande RF-signaler och solceller, en mikrofon som lyssnar på reflektioner och backscatter till spela in och överföra tal, en mottagare, ett hörlursuttag, ett digitalt kommunikationssystem, en liten mikrokontroller och några lysdioder och kapacitiva beröringsknappar för hjälp med att använda enheten. Förvänta dig dock inte att spela spel på enheten när som helst snart, eftersom det inte finns tillräckligt med energi som genereras för att driva den typen av saker. "Om vi inte gör om den komponenten, kan det vara svårt att driva den endast med RF-vågor, " tillade Talla.
Den batterifria telefonprototypen består av ett antal komponenter du använde för att kunna köpa på en Radio Shack.
Nuvarande telefoner förbrukar upp till tiotusen gånger mer ström än vad som är tillgängligt från omgivande ljus och RF-signaler. Forskningsteamet var tvungen att minska kraften som krävs för att överföra och ta emot tal till några mikrovågor. Det var ingen liten prestation, förklarade Talla. "Mängden kraft som kan skördas från RF-signaler beror på avståndet mellan telefonen och celltornet. Typiskt kan en till 100 mikrowatt skördas från RF-signaler i omgivningen. Vi designade den batterifria telefonens arkitektur för att minska kraften konsumtion cirka 10 000 gånger så att den kontinuerligt kan drivas från den lilla mängd som finns tillgänglig."
Forskningsteamets nästa mål är att förbättra batterifri telefonens driftsområde och se till att konversationer är krypterade.
Om du vill veta mer om den batterifria enhörningen, menar jag, mobiltelefon, kan du läsa hela forskningsdokumentet för dig själv, som publicerades i början av juli. Du kan också på Battery Free Phone-projektets officiella sida.
