Исследователи открыли технологию сбора энергии радио и Wi-Fi для маломощных устройств

Исследователи из Национального университета Сингапура (NUS) нашли новый тип модуля сбора энергии, который извлекает энергию из радиочастот (РЧ).
Эти модули, которые обычно называются «отходами энергии», преобразуют радиочастотные сигналы в напряжение постоянного тока, которое может использоваться маломощными устройствами. Модули сбора радиочастотной энергии могут снизить зависимость от батарей в некоторых приложениях. Отдаленные районы и определенные ситуации, когда регулярная замена батарей невозможна.

Это исследование проводится в сотрудничестве с другими исследователями из Университета Тохоку в Японии и Университета Мессины в Италии. В пресс-релизе мы видим, что исследовательская группа ясно понимает, что такая технология помогает снизить нашу зависимость от батарей. Это также уменьшит воздействие батарей на окружающую среду, продлит срок службы устройств и позволит использовать новые типы беспроводных сенсорных сетей и устройств IoT в ситуациях, когда замена батарей нецелесообразна.

Эта технология также помогает извлечь низкие уровни радиочастотной мощности, что подразумевает ее полезность во многих маломощных приложениях, таких как датчики температуры. Один из исследователей, профессор Ян Хёнсу из NUS, сказал: «Мы оптимизировали спин-выпрямители для работы на низких уровнях радиочастотной мощности, доступных в окружающей среде, и интегрировали массив таких спин-выпрямителей в модуль сбора энергии для питания светодиодов. и коммерческий датчик при мощности РЧ менее -20 дБм.

Технология имеет ограничения из-за используемых в настоящее время традиционных выпрямителей. Профессор Ян объяснил, что это связано с тем, что технология диодов Шоттки оставалась насыщенной на протяжении десятилетий из-за термодинамических ограничений при низкой мощности. Разработка выпрямителя, необходимого для модуля беспроводного сбора энергии, представляет собой серьезную проблему. Решением может стать наноразмерный спиновый выпрямитель (SR), который может обеспечить лучшее преобразование беспроводного напряжения в постоянный ток. Это позволит оптимизированным устройствам SR улавливать окружающие радиочастоты в диапазоне от -62 до -20 дБм. Можно разработать встроенный в кристалл копланарный SR на основе длины волны, который обеспечит большую чувствительность при нулевом смещении, обладая при этом высокой эффективностью. Это также должно привести к улучшению работы чипа, поэтому исследовательская группа NUS изучает возможность интеграции встроенной антенны для повышения его эффективности.

Доктор Рагхав Шарма, первый автор статьи, также согласен с этой оценкой и подчеркивает важность решения проблемы, связанной с традиционными выпрямителями. Если эта проблема будет преодолена, это приведет к разработке устройств и датчиков внешней радиочастотной энергии следующего поколения, использующих новую технологию выпрямления.

Технологии сбора радиочастотной энергии (RF-EH) исследовались многими учеными, которые также публиковали свои результаты, в том числе теми, кто рассматривал дизайн, методологии и потенциальные применения. Это указывает на то, что сбор энергии возможен на частотах, используемых для LTE, DTV, GSM, WLAN, HIPERLAN и C-диапазона, обычно используемых в городских и пригородных районах. Хотя он не может решить проблемы, создаваемые более крупными приложениями, он играет жизненно важную роль в отказе от использования батарей для некоторых устройств. Но только время покажет, какие устройства мы можем ожидать от таких потенциальных реализаций.

Как только его внедрение станет осуществимым и оно сможет эффективно извлекать ненужную энергию, это нововведение позволит создавать новые типы устройств и способов их использования, которые получат решающее значение для коммерческой, научной, медицинской и личной жизни. Потенциально это позволит использовать множество датчиков, устройств и, возможно, маломощных вычислительных устройств для нашего улучшения.

Источник: Tomshardware.com