یافته جدید محققان؛
ساخت ابزاری که سیگنال های رادیویی را به برق مستقیم تبدیل می کند
کارا پیام: پژوهشگران ابزاری ساخته اند که می تواند برای تامین انرژی دستگاه های الکترونیکی کوچک بدون نیاز به باتری استفاده گردد.
به گزارش کارا پیام 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. بتازگی نمونه اولیه از یک ماژول جمع آوری انرژی کننده توسط تیمی به رهبری دانشمندان دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) تولید شده است که می تواند سیگنال های RF محیطی یا ضایعاتی را به ولتاژ جریان مستقیم (DC) تبدیل کند. این ابزار می تواند برای تامین انرژی دستگاه های الکترونیکی کوچک بی نیاز از باتری استفاده گردد.
چنین فن آوری های جمع آوری کننده انرژی RF، ضروری هستند برای اینکه 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 دستگاه های IoT در مناطق دورافتاده که تعویض مکرر باتری دشوار است را، می افزاید.
با این حال، فناوری های برداشت انرژی RF به سبب قدرت سیگنال RF پایین (معمولاً کمتر از ۲۰- دسی بل متر) با چالش هایی روبرو هستند بطوریکه در آن فناوری یکسوکننده فعلی یا کار نمی کند یا بازده تبدیل RF به DC پایینی را نشان میدهد. در صورتیکه بهبود راندمان آنتن و تطبیق امپدانس می تواند عملکرد را افزایش دهد، این امر همین طور موجب افزایش اندازه تراشه می شود و موانعی را برای یکپارچه سازی و کوچک سازی به وجود می آورد.
برای مقابله با این چالش ها، تیمی از پژوهشگران 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 دستگاهها و سنسورهای الکترونیکی کارآمد بسیار اهمیت دارد. با این وجود، ماژول های جمع آوری کننده انرژی موجود با چالش هایی مواجهند که در توان محیطی کم به سبب محدودیت های موجود در فناوری یکسوکننده ها کار می کنند.»
پروفسور یانگ اضافه کرد: «به عنوان مثال، فناوری دیود شاتکی گیگاهرتز به سبب محدودیت های ترمودینامیکی در توان کم اشباع شده است و کوشش های اخیر تنها بر روی بهبود کارایی آنتن و شبکه های تطبیق امپدانس متمرکز شده است. از طرف دیگر، یکسو کننده های اسپین در مقیاس نانو، فناوری فشرده برای تبدیل حساس و کارآمد RF به DC ارائه 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 تامین انرژی LED و تجاری ادغام کردیم.»
این تحقیق تجربی با همکاری پروفسور شونسوکه فوکامی و تیمش از دانشگاه توهوکو انجام شد، در صورتیکه 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. همین طور هدف پژوهشگران 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.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب