جدول المحتويات:
البطاريات: لا يمكنك العيش معهم ، ولا يمكنك العيش بدونها ، وأنا أقرأ ذلك مبتذلاً لأنني أعلم أنك تتقدم برأسه معي الآن. أصبحت حزم بطاريات الهاتف الذكي أكبر بحيث تدوم لفترة أطول ، وقد غُرست الغالبية بتكنولوجيا الشحن السريع. لكن البطارية الميتة لا تزال نقطة ألم كبيرة ، خاصةً لأننا أصبحنا نعتمد بشكل كبير على الأجهزة المحمولة.
ولكن ماذا لو لم يكن لديك ما يدعو للقلق بشأن البطارية على الإطلاق؟ أو التأكد من أنها مشحونة كل ليلة؟ ماذا لو لم يكن لديك ما يدعو للقلق من نفاد العصير في منتصف اليوم؟ يعمل باحثون من جامعة واشنطن على هذا الواقع. لقد اكتشفوا طريقة لحصاد الطاقة للهاتف الذكي بدون كابلات وحزم بطارية مادية. بدلاً من ذلك ، يعتمد الهاتف فقط على إشارات الراديو المحيطة والضوء. إنه بالضبط ما يبدو عليه: هاتف ذكي خالٍ من البطارية.
قوة الصفر المطلوبة
وصف الباحث شيام جولاكوتا ، الأستاذ المساعد في جامعة واشنطن ، الهاتف الخلوي الخالي من البطارية بأنه "أول هاتف خلوي يعمل ويستهلك طاقة تقريبًا صفر". إنه يعمل من خلال الاستفادة من الاهتزازات الصغيرة في ميكروفون الهاتف ومكبر الصوت وتحويل تلك الحركات إلى إشارة راديو تمثيلية يمكنها الاتصال من خلال محطة قاعدة خلوية. "هذه العملية تشفر بشكل أساسي أنماط الكلام في إشارات الراديو المنعكسة بطريقة لا تستخدم الطاقة تقريبًا" ، يوضح البيان الصحفي. "لنقل الكلام ، يستخدم الهاتف الاهتزازات من ميكروفون الجهاز لتشفير أنماط الكلام في الإشارات المنعكسة. لتلقي الكلام ، يقوم بتحويل إشارات الراديو المشفرة إلى اهتزازات صوتية يتم التقاطها بواسطة مكبر صوت الهاتف."
أول هاتف خليوي يعمل يستهلك طاقة تقريبًا صفر.
يتطلب الجهاز حاليًا الضغط على زر للتبديل بين أوضاع الإرسال والاستماع ، لذا فهي ليست تجربة اللمس والتنقل مثل الهاتف الذكي العادي. ولكن في المستقبل ، يمكن دمج هذه التقنية في البنية التحتية القياسية للشبكة الخلوية وأجهزة توجيه Wi-Fi لتوفير تغطية خالية من البطاريات للهاتف الخلوي.
تحدثت إلى Vamsi Talla ، باحث مشارك في المشروع الخالي من البطارية ، حول الهاتف الخلوي الخالي من البطارية وما يتطلبه الأمر لتشغيل مثل هذا الجهاز. وقال تالا: "كانت مجموعتنا تعمل على أجهزة خالية من البطاريات واتصالات منخفضة الطاقة خلال السنوات الخمس الماضية". "تعتمد هذه المشاريع على بعض التقنيات التي طورناها. على سبيل المثال ، يستخدم الهاتف الخالي من البطارية ميكروفونًا صغيرًا يعمل على إعادة التماثل الخلفي ، والذي قمت بتطويره في عام 2012. وبعد ذلك ، قمنا بدمج ذلك مع نظام سماعات رأس تمثيلي واتصالات عكسية محيطة."
بدأ تالا ومجموعة الأبحاث ، التي تضم أيضًا اثنين من طلاب الدراسات العليا وأستاذين ، المشروع في بداية عام 2016. "لقد صنعت نسختين مختلفتين من نموذج أولي للهاتف" ، على حد قوله. كان أول واحد مدعوم من إشارات التردد الراديوي المحيطة التي تنتقل عبر أبراج الخلايا. وأضاف الثاني "الثنائي الضوئي الصغير (الخلية الشمسية) لحصد الطاقة من الضوء المحيط في المكتب أو المنزل النموذجي". في الحالات التي يكون فيها جرداء التردد اللاسلكي - على سبيل المثال ، أنت في الغابة أو في منتصف أي مكان - سوف يحصد الهاتف الضوء المحيط بك للحصول على الطاقة.
يتكون النموذج الأولي للهاتف الخالي من البطارية من عدد من المكونات التي استخدمتها لتتمكن من شرائها من راديو شاك: هوائيات ، حصادة طاقة لالتقاط الطاقة من إشارات التردد الراديوي المحيطة والخلايا الشمسية ، وميكروفون يستمع للانعكاسات والانتثار الخلفي لل قم بتسجيل الكلام ونقله ، وجهاز استقبال ، ومقبس سماعة رأس ، ونظام اتصال رقمي ، وجهاز تحكم صغير ، وعدد قليل من المصابيح وأزرار تعمل باللمس بالسعة للمساعدة في تشغيل الجهاز. لا تتوقع تشغيل الألعاب على الجهاز في أي وقت قريب ، حيث لا توجد طاقة كافية يتم توليدها لتشغيل هذا النوع من الأشياء. وأضاف تالا "ما لم نعيد تصميم هذا المكون ، فقد يكون من الصعب تشغيله فقط باستخدام موجات التردد اللاسلكي".
يتكون النموذج الأولي للهاتف الخالي من البطارية من عدد من المكونات التي استخدمتها في الشراء من راديو شاك.
تستهلك الهواتف الحالية طاقة تصل إلى عشرة آلاف مرة أكثر مما هو متاح من الضوء المحيط وإشارات التردد اللاسلكي. كان على فريق البحث تقليل الطاقة اللازمة لنقل واستقبال الكلام إلى بضع ميكروات. أوضح تالا أنه لم يكن إنجازًا صغيرًا. "تعتمد كمية الطاقة التي يمكن حصادها من إشارات التردد اللاسلكي على المسافة بين الهاتف والبرج الخلوي. عادة ، يمكن حصاد ما يتراوح بين 1 و 100 ميكروات من إشارات التردد الراديوي المحيطة. لقد قمنا بإعادة تصميم بنية الهاتف الخالية من البطارية لتقليل الطاقة استهلاك حوالي 10،000 مرة حتى يمكن تشغيله بشكل مستمر من كمية ضئيلة جدا من الطاقة المتاحة."
تتمثل الأهداف التالية لفريق البحث في تحسين نطاق تشغيل الهاتف الخالي من البطارية والتأكد من تشفير المحادثات.
إذا كنت ترغب في معرفة المزيد عن الهاتف المحمول الخالي من البطارية ، يعني الهاتف المحمول ، فيمكنك الاطلاع على الورقة البحثية الكاملة لنفسك ، والتي تم نشرها في أوائل يوليو. يمكنك أيضًا في الصفحة الرسمية لمشروع Battery Free Phone.
