ابتكار جديد الشحن اللاسلكي الجديد للهاتف المحمول من مسافة 30 متر تقريبًا و في المستقبل القريب يمكن أن تبدأ الغرفة في شحن هاتفك بمجرد دخولك إليها.
يستخدم نظام الشحن اللاسلكي الجديد ضوء الأشعة تحت الحمراء غير المؤذي لتشغيل الأجهزة من مسافة 100 قدم تقريبًا – مما يجعلنا أقرب خطوة إلى التكنولوجيا اللاسلكية حقًا.
التحدي:
الشحن اللاسلكي ليس جديدًا – فقد تمتلك بالفعل لوحة شحن لاسلكية على شكل كوستر لهاتفك الذكي أو ساعتك.
ومع ذلك ، تتطلب أجهزة الشحن اللاسلكية عادةً أن يظل جهازك قريبًا جدًا من الشاحن وثابتًا – التقطه ، ويتوقف الشحن.
بالإضافة إلى ذلك ، لا تزال أجهزة الشحن تتطلب أسلاك طاقة بنفسها ، مما يعني أنها لا تساعد بالضبط في تنظيم مساحات معيشتك أو عملك.
النظام قوي بما يكفي لأجهزة الاستشعار ويمكنه شحن الأجهزة المحمولة بمزيد من التطوير.
بدأ الباحثون في تطوير تقنيات تشحن الأجهزة عبر الهواء – يمكن استخدامها لتحويل غرف بأكملها إلى أجهزة شحن لاسلكية ، مما يعني أن جهازك سيبدأ في التشغيل بمجرد دخولك.
ومع ذلك ، تتطلب العديد من نماذج الشحن اللاسلكي تعديل الغرفة بأكملها ، وهو أمر غير عملي بشكل رهيب.
يعمل البعض الآخر فقط على مسافات تصل إلى بضعة أمتار – مما يمنع استخدامها في المساحات الكبيرة ، مثل المصانع ، حيث يمكن للطاقة اللاسلكية أن تقضي على الأسلاك التي تشكل خطرًا على السلامة.
ما هو الجديد؟
أظهر باحثون في جامعة سيجونغ في كوريا الجنوبية الآن نظامًا للشحن اللاسلكي قادرًا على تشغيل الأجهزة من مسافة تصل إلى 30 مترًا (98 قدمًا) دون الحاجة إلى تعديل غرفة كاملة.
وفقًا للباحثين ، يوفر النظام بالفعل 400 ميجاوات من الطاقة الضوئية ، وهو ما يكفي لشحن أجهزة الاستشعار ، مثل تلك الموجودة في أجهزة إنترنت الأشياء ، ويمكن أن يكون قادرًا على شحن الأجهزة المحمولة مع مزيد من التطوير.
تبلغ مساحة جهاز الاستقبال 10 ملليمترات مربعة فقط – وهو صغير بما يكفي ليتم دمجه في العديد من الأجهزة وأجهزة الاستشعار.
كيف يعمل:
يعتمد نظام الشحن اللاسلكي لفريق Sejong على طريقة تسمى ” الشحن بالليزر الموزع ” ، وتتكون من جزأين: جهاز إرسال وجهاز استقبال.
عندما يكون المرسل والمستقبل مرئيًا لبعضهما البعض ، يتشكل “تجويف ليزر” بينهما. الطاقة – على شكل ضوء الأشعة تحت الحمراء الآمن – تنتقل عبر الهواء من جهاز الإرسال إلى جهاز الاستقبال.
تقوم الخلية الكهروضوئية في المستقبل بتحويل طاقة الضوء إلى كهرباء.
التطلع إلى المستقبل:
يعمل الباحثون الآن على جعل نظام الشحن اللاسلكي أكثر عملية.
تعد زيادة كفاءة الخلية الكهروضوئية أحد التحديثات الممكنة – في الوقت الحالي ، تقوم فقط بتحويل 400 ميغاواط من الطاقة الضوئية إلى 85 ميغاواط من الكهرباء.
إن معرفة كيفية جعل النظام يشحن أكثر من جهاز في وقت واحد هو أمر آخر.
إذا نجحوا في ذلك ، فيمكن تصنيع أجهزة الاستشعار والأجهزة التقنية الشخصية باستخدام أجهزة استقبال مدمجة في المستقبل ، ومن ثم تشغيلها بواسطة أجهزة إرسال مثبتة في المنازل والمصانع والمطارات والمزيد.
يستخدم الليزر لنقل الطاقة إلى محطة أساسية.
ستكون الطاقة اللاسلكية جديرة بالضجيج إذا كانت منتشرة على نطاق واسع – فالحياة الحديثة مثقلة بتشابك كابلات الطاقة والبحث اللامتناهي عن المقابس. ولكن على الرغم من إمكاناتها ، لا تزال تقنية الطاقة اللاسلكية محدودة النطاق.
لكن شركتي Ericsson و PowerLight Technologies صنعتا شكلاً دراماتيكيًا واحدًا من الطاقة اللاسلكية ، يسمى الإشعاع الضوئي ، يعمل في تجربة إثبات صحة المفهوم.
أظهر العرض التوضيحي أن توصيل الطاقة بالليزر إلى محطة قاعدة محمولة 5G يمكن أن يكون قاب قوسين أو أدنى.
الوعد بالطاقة اللاسلكية:
تأتي الطاقة اللاسلكية مباشرة من فيلم خيال علمي: الطاقة الكهربائية تنتقل من مكان إلى آخر من خلال فراغ أو الهواء.
ليست هناك حاجة للأسلاك أو الأعمدة أو المنافذ أو مكعبات USB المزعجة ، والتي تُفقد دائمًا عندما تكون في أمس الحاجة إليها.
يمكن أن يكون جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال على بعد مئات أو آلاف الأمتار.
يبدو الأمر مستقبليًا ، لكن الطاقة اللاسلكية موجودة بالفعل.
ربما تكون قد صادفت بعض الأمثلة دون أن تدرك ذلك – مثل تلك الوسادات التي يمكنك ضبط هاتفك عليها لإعادة الشحن.
لكن الطاقة اللاسلكية ليست قادرة بعد على إرسال الكثير من الطاقة ، أي مسافة كبيرة. هذا هو الجوهر.
ما فعلوه:
تعاونت تقنيات PowerLight وشركة الاتصالات Ericsson لتوضيح كيف يمكنهم إرسال الكهرباء لمسافات طويلة في الهواء الطلق.
لقد أنشأوا نظامًا حيث من المحتمل أن يكون جهاز الإرسال والاستقبال على بعد مئات أو آلاف الأمتار.
النظام لا ينفخ الكهرباء في الهواء مثل البرق. بدلاً من ذلك ، يقوم جهاز الإرسال بتحويل الطاقة إلى فوتونات – شعاع من الضوء.
يحتوي جهاز الاستقبال ، وهو محطة أساسية من الجيل الخامس ، على مصفوفة ضوئية (في الأساس ، لوحة شمسية) تلتقط الفوتونات وتحولها مرة أخرى إلى كهرباء.
لتغطية أي حوادث مؤسفة ، قاموا بتثبيت بطارية احتياطية في نهاية جهاز الاستقبال ، فقط في حالة حدوث انقطاع. وكإجراء أمان ، فإن حزمة الفوتون محاطة بـ “أسطوانة” أوسع من أجهزة الاستشعار التي تكتشف متى يقترب شيء ما وتوقف تشغيل الليزر في أجزاء من الثانية ، وفقًا لتقرير New Atlas.
أظهر الفريق بنجاح حلقة الأمان الخاصة بهم وأظهروا أن مئات الواط يمكن أن تنتقل عبر الهواء على مدى مئات الأمتار باستخدام هذه الطريقة.
ماذا يعني هذا:
فيما يتعلق بالاتصالات السلكية واللاسلكية ، قد تسهل التكنولوجيا تعزيز الخدمة الخلوية بسرعة دون بناء أبراج ضخمة دائمة أو ربط الأسلاك بالشبكة ، مما قد يساعد خدمات الطوارئ في حالة الأزمات أو توفير زيادات مؤقتة في التغطية للأحداث الرياضية والمهرجانات والتقارير
تخيل دخولك إلى مطار أو محل بقالة وسيبدأ هاتفك الذكي في الشحن تلقائيًا. قد يكون هذا حقيقة في يوم من الأيام ، بفضل نظام الشحن اللاسلكي الجديد بالليزر الذي يتغلب على بعض التحديات التي أعاقت المحاولات السابقة لتطوير أنظمة شحن آمنة ومريحة أثناء التنقل.
التسمية التوضيحية:
أنشأ الباحثون نظامًا جديدًا يستخدم ضوء الأشعة تحت الحمراء لنقل مستويات عالية من الطاقة بأمان عبر مسافات تصل إلى 30 مترًا. يمكن لهذا النوع من أنظمة نقل الطاقة اللاسلكية الضوئية بعيدة المدى أن يمكّن من نقل الطاقة في الوقت الفعلي إلى أجهزة الاستقبال الثابتة والمتنقلة.
يعمل الشحن بالليزر الموزع إلى حد ما مثل الليزر التقليدي ولكن بدلاً من دمج المكونات الضوئية لتجويف الليزر في جهاز واحد ، يتم فصلها إلى جهاز إرسال واستقبال.
عندما يكون المرسل والمستقبل ضمن خط البصر ، يتشكل تجويف ليزر بينهما عبر الهواء – أو الفضاء الحر – مما يسمح للنظام بتوصيل الطاقة المستندة إلى الضوء.
إذا قطعت إحدى العوائق خط رؤية المرسل والمستقبل ، فسيقوم النظام تلقائيًا بالتبديل إلى الوضع الآمن للطاقة ، مما يؤدي إلى توصيل طاقة خالية من المخاطر في الهواء.
في النظام الجديد ، استخدم الباحثون مصدر طاقة بصري من الألياف المخدرة بالإربيوم بطول موجي مركزي يبلغ 1550 نانومتر.
يقع نطاق الطول الموجي هذا في المنطقة الأكثر أمانًا من الطيف ولا يشكل أي خطر على العين البشرية أو الجلد عند الطاقة المستخدمة.
المكون الرئيسي الآخر هو مرشح تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الذي أنشأ حزمة ضيقة النطاق مع قدرة بصرية ضمن حدود الأمان للانتشار في الفضاء الحر.
في وحدة الاستقبال ، قمنا بدمج عاكس خلفي لعدسة كروية كروية لتسهيل محاذاة جهاز الإرسال والاستقبال بزاوية 360 درجة ، مما زاد من كفاءة نقل الطاقة إلى أقصى حد”.
“لقد لاحظنا بشكل تجريبي أن الأداء الكلي للنظام يعتمد على معامل الانكسار للعدسة الكروية ، مع كون معامل الانكسار 2.003 هو الأكثر فاعلية.”