Los ingenieros de la Universidad de Washington (EE. UU.) Han desarrollado un
teléfono celular que funciona sin una fuente de alimentación incorporada (es decir, sin batería). Recibe por radio 3.48 microwatts requeridos (máximo) de una estación de radio auxiliar, que se encuentra a una distancia de hasta 9.4 m. Si hay una fuente de luz, entonces las fotocélulas proporcionan energía adicional, por lo que puede alejarse de la estación base en 15.2 m
Los investigadores creen que su trabajo será el primer paso hacia la creación de un teléfono móvil completo sin baterías, que puede funcionar incluso en ausencia de una estación de radio auxiliar. Después de todo, en el espacio urbano hay tantas emisiones que se pueden convertir en electricidad.
Un grupo de ingenieros logró minimizar el consumo de energía de un teléfono móvil. Para hacer esto, han aplicado una serie de soluciones innovadoras. "Construimos, en nuestra opinión, el primer teléfono celular funcional del mundo que consume poca energía",
dice Shyam Gollakota, profesor asociado de la Facultad de Ciencias de la Computación e Ingeniería de la Universidad de Washington, coautor del trabajo científico. "Para lograr un consumo de energía tan, muy pequeño para que su teléfono pueda recibir energía del medio ambiente, tuvimos que repensar fundamentalmente los principios de diseño de dichos dispositivos".
Cabe señalar que ahora hay muchos dispositivos electrónicos diferentes que funcionan bien sin baterías, consumen energía ambiental: ondas de radio, luz solar, vibración, calor del cuerpo humano (diferencia de temperatura), etc. Pero generalmente se trata de dispositivos electrónicos de baja potencia, como varios sensores que funcionan esporádicamente. Es decir, acumulan energía durante un período prolongado (uno o dos minutos), y luego "se despiertan" y hacen un trabajo útil, después de lo cual cambian nuevamente al modo de almacenamiento de energía. Un teléfono móvil en modo de conversación debería funcionar constantemente, por lo que hay mucho más consumo de energía: "No se puede decir" ¡Hola! ", Y luego esperar un minuto hasta que el teléfono acumule suficiente energía para continuar la transmisión", comentó acertadamente Bryce Kellogg. Doctorado en Ingeniería Eléctrica, Universidad de Washington, otro coautor de investigación. - Fue la mayor dificultad. Desde las ondas de radio o la luz circundantes, generalmente puede llegar a la región de 1 a 10 microvatios, no más. Entonces, para una conversación en tiempo real, era necesario desarrollar un enfoque fundamentalmente nuevo para transmitir y recibir el discurso ”. Y se les ocurrió tal enfoque. Los desarrolladores lograron deshacerse de uno de los procesos más glotones en los componentes electrónicos de un teléfono celular: la conversión de analógico a digital.
El teléfono no tiene un chip ADC. En cambio, la antena del teléfono está conectada a un
micrófono electret , y sus vibraciones se convierten en cambios en la señal de radio analógica estándar para la estación base. En el modo de recepción, los cambios de señal se convierten en vibraciones de los altavoces, y en el modo de transmisión, las vibraciones mecánicas del diafragma con una carga electrostática en el micrófono electret a través del interruptor de radiofrecuencia se convierten directamente en cambios en la señal de radio de la antena. Tal conversión prácticamente no consume energía.
Esquema de transmisión de voz (izquierda) y recepción (derecha)Según los
expertos de
IEEE Spectrum , dicho diseño se creó parcialmente en el modelo de un dispositivo de escuchas pasivas instalado por oficiales de inteligencia rusos en el escritorio de la embajada del embajador estadounidense en Moscú en la década de 1940.
La desventaja de este enfoque es que el usuario debe presionar un botón para transferir el teléfono del modo de recepción al modo de transmisión, y viceversa (semidúplex). Pero este inconveniente se compensa con una gran reducción en el consumo de energía.
Las estaciones base para transmitir una señal de radio adecuada para "alimentar" el teléfono se pueden integrar en los enrutadores WiFi existentes, que ya están instalados en casi todos los apartamentos.
Los autores demostraron que a partir de componentes disponibles en el mercado puede ensamblar un teléfono cuyo consumo de energía se estima en microvatios. Teóricamente, un teléfono de este tipo puede funcionar sin batería o sin una estación base adicional, simplemente recolectando energía del medio ambiente. Esto es suficiente para transmitir voz y datos, así como responder a la entrada de datos desde el teclado. En el laboratorio, los ingenieros pudieron hacer una llamada de Skype y hablar con la persona que llamó.
Hasta ahora, este es solo el primer prototipo, pero los métodos inventados de ahorro de energía pueden encontrar aplicación en dispositivos del futuro de otros fabricantes. Después de todo, si las personas necesitan algún tipo de dispositivo electrónico que siempre funcione sin baterías, entonces este es un teléfono móvil.
En un futuro cercano, los desarrolladores tienen la intención de introducir un esquema de encriptación de comunicación en el "teléfono sin baterías", aumentar la distancia desde la estación base, agregar una pantalla de tinta electrónica y la capacidad de transmitir video.
El trabajo científico fue
publicado el 1 de julio de 2017 en la revista
Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies (doi: 10.1145 / 3090090,
pdf ).