یافته جدید محققان؛
ساخت ابزاری که سیگنال های رادیویی را به برق مستقیم تبدیل می کند
به گزارش نهایت علم، محققان ابزاری ساخته اند که می تواند برای تأمین انرژی دستگاههای الکترونیکی کوچک بدون احتیاج به باتری استفاده گردد.
به گزارش نهایت علم به نقل از مهر، فناوری های بی سیم نظیر Wi-Fi، بلوتوث و ۵G برای ارسال و دریافت داده ها به سیگنال های فرکانس رادیویی (RF) متکی هستند. اخیرا نمونه اولیه از یک ماژول جمع آوری انرژی کننده توسط تیمی به رهبری دانشمندان دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) ساخته شده است که می تواند سیگنال های RF محیطی یا ضایعاتی را به ولتاژ جریان مستقیم (DC) تبدیل کند. این ابزار می تواند برای تأمین انرژی دستگاههای الکترونیکی کوچک بی نیاز از باتری استفاده گردد.
چنین فن آوری های جمع آوری کننده انرژی RF، ضروری هستند چونکه وابستگی به باتری را کاهش داده، طول عمر دستگاه را می افزایند، تأثیرات محیطی را به حداقل می رسانند، و امکان پذیری شبکه های سنسور بی سیم و دستگاههای IoT در مناطق دورافتاده که تعویض مکرر باتری دشوار است را، بالا می برد.
با این حال، فناوری های برداشت انرژی RF به علت قدرت سیگنال RF پایین (معمولاً کمتر از ۲۰- دسی بل متر) با چالش هایی روبرو هستند به صورتی که در آن فناوری یکسوکننده فعلی یا کار نمی کند یا بازده تبدیل RF به DC پایینی را نشان داده است. در حالیکه بهبود راندمان آنتن و تطبیق امپدانس می تواند عملکرد را افزایش دهد، این امر همینطور سبب افزایش اندازه تراشه می شود و موانعی را برای یکپارچه سازی و کوچک سازی بوجود می آورد.
برای مقابله با این چالش ها، تیمی از محققان NUS، با همکاری دانشمندان دانشگاه توهوکو (TU) در ژاپن و دانشگاه مسینا (UNIME) در ایتالیا، فناوری یکسو کننده فشرده و حساسی را توسعه داده اند که از یکسو کننده اسپین در مقیاس نانو (SR) استفاده می نماید. این یکسوکننده برای تبدیل سیگنال های فرکانس رادیویی بی سیم محیط با توان کمتر از ۲۰- dBm به ولتاژ DC قابل استفاده می باشد.
پروفسور یانگ هیونسو از دپارتمان مهندسی برق و کامپیوتر در کالج طراحی و مهندسی NUS، که رهبری این پروژه را بر عهده داشت، توضیح داد: «برداشت سیگنال های الکترومغناطیسی RF محیط برای پیشرفت دستگاه ها و سنسورهای الکترونیکی کارآمد خیلی مهم است. با این وجود، ماژول های جمع آوری کننده انرژی موجود با چالش هایی مواجهند که در توان محیطی کم به علت محدودیت های موجود در فناوری یکسوکننده ها کار می کنند.»
پروفسور یانگ اضافه کرد: «به عنوان مثال، فناوری دیود شاتکی گیگاهرتز به علت محدودیت های ترمودینامیکی در توان کم اشباع شده است و تلاشهای اخیر تنها بر روی بهبود کارایی آنتن و شبکه های تطبیق امپدانس متمرکز شده است. از طرفی، یکسو کننده های اسپین در مقیاس نانو، فناوری فشرده برای تبدیل حساس و کارآمد RF به DC عرضه می دهند.»
وی اضافه کرد: «ما یکسو کننده های اسپین را برای کار در سطوح توان RF پایین موجود در محیط بهینه کردیم و مجموعه ای از این یکسو کننده های اسپین را در یک ماژول جمع آوری انرژی برای تأمین انرژی LED و تجاری ادغام کردیم.»
این تحقیق تجربی با همکاری پروفسور شونسوکه فوکامی و تیمش از دانشگاه توهوکو انجام شد، در حالیکه شبیه سازی توسط پروفسور جیووانی فینوکیو از دانشگاه مسینا انجام شده است. نتایج این کار در ۲۴ جولای ۲۰۲۴ در Nature Electronics منتشر گردید.
اکنون تیم تحقیقاتی NUS درحال بررسی ادغام یک آنتن روی تراشه برای بهبود کارایی و فشرده سازی فناوری های SR است. همینطور هدف محققان همکاری با شرکای صنعتی و دانشگاهی برای پیشرفت سیستم های هوشمند خودپایدار مبتنی بر یکسو کننده های SR روی تراشه است. این کار می تواند راه را برای فناوری های فشرده روی تراشه برای شارژ بی سیم و سیستم های تشخیص سیگنال هموار کند.
منبع: elmend.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب