Tiedemiehet ovat vuosien ajan kamppailleet löytääkseen uusia tapoja kerätä tehokkaasti radioaaltoja ympäristöstä saadakseen virtaa pienille laitteille. Toistaiseksi näiden signaalien lähde ei kuitenkaan ole ollut yhtä laajalle levinnyt kuin langaton verkko (Wi{0}}Fi). Äskettäin Singaporen kansallisen yliopiston (NUS) tutkimusryhmä esitteli uuden sirun, jonka he ovat kehittäneet LED-valojen ja muiden pienten elektronisten laitteiden/anturien virtalähteeksi.
Tutkimusjohtaja prof. Yang Hyunsoo (vas.) ja ensimmäinen kirjoittaja tohtori Raghav Sharma
Radioenergian kerääminen ympäristöstä ja sen muuntaminen mielekkääksi tehoksi on ollut pelottava haaste useiden vuosien ajan.
The good news is that scientists from the National University of Singapore and Tohoku University in Japan have developed what they call a "self-torque oscillator" (STO).
Suhteellisen uusi pienten laitteiden luokka, niillä on kyky tuottaa mikroaaltoja, mutta tähän asti lähtöteho on ollut melko alhainen. Tämän perusteella tutkimusryhmä keksi uuden ratkaisun integroida useita STO:ita yhdelle sirulle tehon lisäämiseksi.
Tämän saavuttamiseksi tutkimusryhmä on kuitenkin työskennellyt ahkerasti suunnitellakseen ja testatakseen optimaalisia asetteluja, jotka liittyvät esimerkiksi väliin ja{0}}matalataajuusvasteeseen. Lopullinen toimituksen demonstraatiosuunnitelma sisältää kahdeksan sarjaan kytkettyä STO:ta.
Ryhmä absorboi Wi-Fi-signaalien tuottamat 2,4 GHz:n radioaallot ja muuntaa ne tasajännitesignaaleiksi. Kondensaattoriin siirtymisen jälkeen sitä voidaan käyttää 1,6 V LEDille.
Kun kondensaattoria on ladattu 5 sekunnin ajan, LED palaa minuutin ajan, vaikka ulkoinen virransyöttö katkaistaan.
"We live in a world surrounded by Wi-Fi signals, but when we're not using them to access the internet, they're inactive, wasting energy," said study author Professor Yang Hyunsoo.
Uusi tutkimus on ensimmäinen askel muutoksessa, jossa helposti saatavilla olevista 2,4 GHz:n radioaalloista tulee vihreän energian lähde, joka vähentää säännöllisesti käyttämiemme elektronisten laitteiden akkutarvetta.
Tällä tavalla jotkin IoT-laitteet voidaan syöttää radiosignaaleilla. Älykkään kodin ja älykkään kaupunkisovellusten suosion myötä tätä tutkimustyötä voidaan tehokkaasti soveltaa järjestelmissä, kuten viestinnässä, tietojenkäsittelyssä ja neuromorfismissa.
Tutkimusryhmä työskentelee nyt lisätäkseen STO:iden määrää joukossa energiankeruun parantamiseksi, ja tutkii, kuinka sitä voitaisiin käyttää muiden elektronisten laitteiden ja antureiden tehostamiseen.
Tutkimuksen yksityiskohdat on julkaistu Nature Communications -lehden tuoreessa numerossa.
The original title is "Electrically connected spin-torque oscillators array for 2.4?GHz WiFi band transmission and energy harvesting".
