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手機(jī)要“甩開(kāi)”電池了

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2021年11月29日  

最近,美國(guó)華盛頓大學(xué)的研究人員發(fā)明了一款無(wú)需電池的手機(jī),這款手機(jī)所需的能量來(lái)源于周圍環(huán)境的無(wú)線電信號(hào)或光線中。這一重大發(fā)明,或許有望使充電器、電源線和手機(jī)沒(méi)電無(wú)法刷朋友圈帶來(lái)的焦慮成為歷史。


這支由華盛頓大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)家和電氣工程師組成的團(tuán)隊(duì)以現(xiàn)有的商用元件制成了一部樣機(jī),并進(jìn)行了演示。除了能夠執(zhí)行傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù)、通過(guò)按鈕接收用戶輸入內(nèi)容等基本的手機(jī)功能,這款樣機(jī)還可以感測(cè)語(yǔ)音,激活耳機(jī),使用Skype網(wǎng)絡(luò)電話進(jìn)行通話,以及在上行鏈路和下行鏈路通信之間進(jìn)行實(shí)時(shí)切換。


在此之前,大多數(shù)蜂窩傳輸中都存在一個(gè)耗電巨大的步驟,即將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成手機(jī)可以理解的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。正是因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程要消耗太多的能量,因此設(shè)計(jì)一個(gè)可以依靠環(huán)境能量供電的手機(jī)被認(rèn)為是不可能的。


另一方面,人們通過(guò)手機(jī)說(shuō)話或接聽(tīng)電話時(shí),麥克風(fēng)或揚(yáng)聲器會(huì)出現(xiàn)微小的振動(dòng)。無(wú)電池手機(jī)正是利用了這種振動(dòng)——研究團(tuán)隊(duì)將一個(gè)獨(dú)特的天線與印刷電路板上的元件相連接,從而能夠以幾乎不耗能的方式,將振動(dòng)轉(zhuǎn)換成變化后的由蜂窩基站發(fā)射的標(biāo)準(zhǔn)模擬無(wú)線電信號(hào)。


如需傳輸語(yǔ)音,手機(jī)可以使用來(lái)自麥克風(fēng)的振動(dòng)對(duì)反射信號(hào)中的語(yǔ)音模式進(jìn)行編碼。如需接收語(yǔ)音,則將編碼的無(wú)線電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音振動(dòng),再由手機(jī)的揚(yáng)聲器拾取。


不過(guò),這款無(wú)電池手機(jī)仍然要少量的能量來(lái)執(zhí)行一些操作。以樣機(jī)為例,其能量消耗為3.5微瓦。研究人員展示了如何從兩個(gè)不同的來(lái)源獲取這種必需的能量。


首先,無(wú)電池手機(jī)樣機(jī)可以從距離31英尺(約9.45米)處的基站所傳輸?shù)沫h(huán)境無(wú)線電信號(hào)中汲取能量進(jìn)行操作。其次,利用一個(gè)微小的太陽(yáng)能電池(尺寸大致和一粒米相當(dāng)),樣機(jī)能夠從環(huán)境光線中收集電力,從而與50英尺(約15米)外的基站進(jìn)行通信。


事實(shí)上,許多其他無(wú)電池技術(shù)也要依靠環(huán)境能源,例如溫度傳感器或加速度計(jì)。但是,它們可以通過(guò)間歇性操作來(lái)存儲(chǔ)電力,在讀取之后“休眠”一兩分鐘,以便獲取足夠的能量來(lái)執(zhí)行下一個(gè)任務(wù)。相比之下,手機(jī)的要求就更為復(fù)雜了,因?yàn)橹灰ㄔ挸掷m(xù),設(shè)備就必須確保持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。


對(duì)此,另一位合著者,華盛頓大學(xué)電氣工程博士生布萊斯·凱洛格表示:“你不能只是打個(gè)招呼,然后閉嘴等手機(jī)去獲取足夠的電力來(lái)繼續(xù)通話。這是我們面對(duì)的最大挑戰(zhàn)。從環(huán)境無(wú)線電或光線中實(shí)際收集的能量大約為1或10微瓦,所以假如不開(kāi)發(fā)一種全新的方法來(lái)發(fā)送和接收語(yǔ)音,實(shí)時(shí)通話真的很難實(shí)現(xiàn),這就是為何我們從振動(dòng)方面著手進(jìn)行研究。”


這項(xiàng)新技術(shù)的詳細(xì)介紹刊登在七月一日的《計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)交互式、移動(dòng)、可穿戴和普適技術(shù)論文集》中。接下來(lái),研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃著重于改善無(wú)電池手機(jī)的操作范圍和加密對(duì)話功能,以使其更加安全。此外,該團(tuán)隊(duì)還將致力于無(wú)電池手機(jī)的流媒體式傳輸視頻功能,以及使用低能耗電子墨水屏幕為無(wú)電池手機(jī)添加視覺(jué)顯示功能。



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