Бежично пуњење уређаја није ништа ново. Корисницима паметних телефона добро је познат принцип да једноставно ставе телефон на подлогу за пуњење и батерија ће се напунити. Али шта ако бисте могли користити телефон увијек и без батерије?
Управо на томе раде научници с Националног универзитета у Сингапуру. Наиме, развили су прототип модула за сакупљање енергије, рекли бисмо, из ваздуха. Тачније, ради се о модулу (а и технологији) која амбијенталне односно “отпадне” радиофреквенцијске сигнале претвара у истосмјерни напон који потом може да се користи за напајање малих електронских уређаја, без употребе батерија.
Како су истакли приликом представљања прототипа, технологије прикупљања радиофреквенцијске енергије битне су јер смањују зависност од батерија, продужују животни вијек уређаја, смањују утицај на животну средину и повећавају ефикасност бежичних сензорских мрежа и ИоТ уређаја у удаљеним подручјима гдје је честа замјена батерија непрактична.
Али, додају, такве технологије суочавају се с изазовима због ниске амбијенталне снаге радиофреквенцијског сигнала (обично мање од -20 дБм). Тренутна технологија исправљача или не ради или показује ниску ефикасност претварања радио фреквенција у истосмјерни напон.
Зато је тим истраживача НУС-а, у сарадњи са научницима са Универзитета Тохоку (ТУ) у Јапану и Универзитета Мессина (УНИМЕ) у Италији, развио компактну и осјетљиву технологију исправљача која користи “спин-рецтифиер” (повратни исправљач) на наноскали за претварање амбијенталних бежичних радиофреквенцијских сигнала снаге мање од -20 дБм у истосмерни напон.
Тим је оптимизовао те исправљаче и дизајнирао двије конфигурације – једну која ради између -62 дБм и -20 дБм, и групу од 10 исправљача редом у модулу за прикупљање енергије. Резултат је био успјешно напајани комерцијални сензор температуре на -27 дБм.
Прикупљање амбијенталних радиофреквенцијских електромагнетских сигнала кључно је за унапређење енергетски ефикасних електронских уређаја и сензора. Међутим, постојећи модули за прикупљање енергије суочавају се с изазовима рада при ниској снази због ограничења у постојећој технологији исправљача, објаснио је професор Јанг Хјунсу с Одсјека за електротехнику и рачунарски инжењеринг на НУС Цоллеге оф Десигн анд Енгинееринг, који је предводио пројект.
Појашњавајући ову нову технологију, проф. Јанг је истакао да су оптимизовали исправљаче за рад на ниским нивоима радиофреквенцијске снаге доступним у окружењу и интегрисали низ таквих исправљача у модул за прикупљање енергије за напајање ЛЕД и комерцијалних сензора при радиофреквенцијској снази мањој од -20 дБм.
– Наши резултати показују да је СР-технологију лако интегрисати и скалабилна је, олакшавајући развој великих исправљачких серија за разне радио фреквенције и комуникационе апликације мале снаге – додао је професор Јанг.
Експериментално истраживање спроведено је у сарадњи с професором Шунсукеом Фукамијем и његовим тимом с ТУ-а, док је симулацију спровео професор Ђовани Финокио с УНИМЕ-а. Резултати су објављени у престижном часопису, Nature Electronic, 24. јула 2024.
Истраживачки тим НУС-а сада истражује интеграцију антене на чипу за побољшање ефикасности и компактности технологија исправљача.
Такође намјеравају да сарађују с индустријским и академским партнерима за унапређење самоодрживих паметних система заснованих на оваквим исправљачима на чипу. То би могло да утре пут компактним технологијама на чипу за бежично пуњење и системе детекције сигнала.
