Des ingénieurs de l'Université de Washington (États-Unis) ont développé un
téléphone portable qui fonctionne sans source d'alimentation intégrée (c'est-à-dire sans batterie). Il reçoit les 3,48 microwatts (maximum) nécessaires par radio d'une station de radio auxiliaire, située à une distance pouvant atteindre 9,4 m. S'il y a une source de lumière, les photocellules fournissent de l'énergie supplémentaire, grâce à laquelle vous pouvez vous éloigner de la station de base de 15,2. m
Les chercheurs pensent que leur travail sera la première étape vers la création d'un téléphone mobile à part entière sans piles, qui peut fonctionner même en l'absence d'une station de radio auxiliaire. Après tout, dans l'espace urbain, il y a tellement d'émissions qui peuvent être converties en électricité.
Un groupe d'ingénieurs a réussi à minimiser la consommation d'énergie d'un téléphone mobile. Pour ce faire, ils ont appliqué un certain nombre de solutions innovantes. «Nous avons construit, à notre avis, le premier téléphone portable fonctionnel au monde qui consomme peu d'énergie»,
explique Shyam Gollakota, professeur agrégé à la School of Computer Science and Engineering de l'Université de Washington, co-auteur de travaux scientifiques. «Afin d'atteindre une consommation d'énergie très, très faible afin que votre téléphone puisse recevoir de l'énergie de l'environnement, nous avons dû repenser fondamentalement les principes de conception de ces appareils.»
Il convient de noter qu'il existe maintenant de nombreux appareils électroniques différents qui fonctionnent bien sans piles, consommant de l'énergie environnementale - ondes radio, lumière du soleil, vibrations, chaleur du corps humain (différence de température), etc. Mais généralement, il s'agit d'électronique de faible puissance, comme divers capteurs qui fonctionnent sporadiquement. Autrement dit, ils accumulent de l'énergie pendant une longue période (une minute ou deux), puis se "réveillent" et effectuent un travail utile, après quoi ils basculent à nouveau en mode de stockage d'énergie. Un téléphone portable en mode conversation devrait fonctionner en permanence, donc il y a beaucoup plus de consommation d'énergie: "Vous ne pouvez pas dire" Bonjour! ", Et puis attendez une minute jusqu'à ce que le téléphone accumule suffisamment d'énergie pour continuer la transmission", a justement remarqué Bryce Kellogg. PhD en génie électrique, Université de Washington, un autre co-auteur de la recherche. - C'était la plus grosse difficulté. Des ondes radio ou de la lumière environnantes, vous pouvez généralement obtenir de 1 à 10 microwatts, pas plus. Donc, pour une conversation en temps réel, il était nécessaire de développer une approche fondamentalement nouvelle pour la transmission et la réception de la parole. » Et ils ont proposé une telle approche. Les développeurs ont réussi à se débarrasser de l'un des processus les plus gourmands des composants électroniques d'un téléphone portable - la conversion analogique-numérique.
Le téléphone n'a pas de puce ADC. Au lieu de cela, l'antenne du téléphone est connectée à un
microphone à électret - et ses vibrations sont converties en changements dans le signal radio analogique standard pour la station de base. En mode de réception, les changements de signal sont convertis en vibrations du haut-parleur, et en mode de transmission, les vibrations mécaniques du diaphragme avec une charge électrostatique sur le microphone à électret via le commutateur de fréquence radio sont directement converties en changements du signal radio de l'antenne. Une telle conversion ne consomme pratiquement pas d'énergie.
Schéma de transmission de la voix (gauche) et réception (droite)Selon
des experts de
IEEE Spectrum , une telle conception est partiellement créée sur le modèle d'un appareil d'écoute électronique passif installé par des officiers de renseignement russes au bureau de l'ambassade de l'ambassadeur américain à Moscou dans les années 40.
L'inconvénient de cette approche est que l'utilisateur doit appuyer sur un bouton pour transférer le téléphone du mode de réception au mode de transmission - et vice versa (semi-duplex). Mais cet inconvénient est compensé par une énorme réduction de la consommation d'énergie.
Les stations de base pour diffuser un signal radio approprié pour «alimenter» le téléphone peuvent être intégrées aux routeurs WiFi existants, qui sont déjà installés dans presque tous les appartements.
Les auteurs ont prouvé qu'à partir de composants disponibles dans le commerce, vous pouvez assembler un téléphone dont la consommation d'énergie est estimée en microwatts. Théoriquement, un tel téléphone peut réellement fonctionner sans batterie ou sans station de base supplémentaire, en collectant simplement l'énergie de l'environnement. Cela suffit pour transmettre la voix et les données, ainsi que pour répondre à l'entrée de données à partir du clavier. Dans le laboratoire, les ingénieurs ont pu passer un appel Skype et parler avec l'appelant.
Jusqu'à présent, ce n'est que le premier prototype, mais les méthodes d'économie d'énergie inventées peuvent trouver une application dans les appareils du futur d'autres fabricants. Après tout, si les gens ont besoin d'une sorte d'appareil électronique qui fonctionne toujours sans piles, alors c'est un téléphone mobile.
Dans un avenir proche, les développeurs ont l'intention d'introduire un schéma de cryptage des communications dans le «téléphone sans piles», d'augmenter la distance de la station de base, d'ajouter un affichage à encre électronique et la possibilité de diffuser de la vidéo.
Les travaux scientifiques ont été
publiés le 1er juillet 2017 dans la revue
Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies (doi: 10.1145 / 3090090,
pdf ).