Ученые использовали лазер для беспроводной зарядки смартфона

Ученые использовали лазер для беспроводной зарядки смартфона

Посмотрим правде в глаза: процесс того, как мы заряжаем наши телефоны, на протяжении многих лет никак не изменился. Вы подключаете свой телефон или размещаете его в точном месте на беспроводной зарядной подушке, которую тоже нужно подключить.

Но гениальные исследователи из Университета Вашингтона разработали способ зарядить свой телефон, находясь в любом конце комнаты, используя лазерные лучи!

Как рассказывают ученые в своей статье, опубликованной в журнале «Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable & Ubiquitous Technologies», узкий невидимый луч от лазерного излучателя может передать заряд смартфону, находящемуся в этой же комнате, и может заряжать смартфон так же быстро, как стандартный USB-кабель.

Для этого команда смонтировала тонкую силовую ячейку на задней панели смартфона, которая заряжает смартфон с использованием энергии лазера. Кроме того, специально разработаны функции безопасности для пользователя — в том числе плоский металлический радиатор на смартфоне для рассеивания избыточного тепла от лазера, а также механизм для отключения, если человек будет проходить сквозь луч лазера.

Ученые использовали лазер для беспроводной зарядки смартфона

«При разработке системы основным нашим фокусом была безопасность» — сказал соавтор исследования Шейм Голлакота (Shyam Gollakota), доцент кафедры информатики и инженерии школа Пола Дж. Аллена.

«Мы спроектировали, сконструировали и протестировали систему зарядки на основе лазера с помощью механизма быстрого реагирования, который гарантирует, что лазерный излучатель прекратит зарядку, прежде чем человек окажется на пути лазера».

Голлакота и соавтор Арка Маджумдар (Arka Majumdar), доцент по физике и электротехнике, возглавили команду, которая разработала эту беспроводную систему зарядки и ее функции безопасности.

Ученые использовали лазер для беспроводной зарядки смартфона

«В дополнение к механизму безопасности, который быстро отключает зарядный луч, наша платформа включает в себя радиатор для рассеивания избыточного тепла, создаваемого зарядным лучом», — сказал Маджумдар. «Эти функции дают беспроводной системе зарядки надежные стандарты безопасности, необходимые для ее применения в различных коммерческих и домашних условиях».

Зарядный луч генерируется лазерным излучателем, который команда сконфигурировала для создания сфокусированного пучка в ближнем инфракрасном спектре.

Система безопасности, которая отключает зарядный луч, заключается в маломощных, безвредных лазерных «защитных лучах», которые излучаются другим лазерным источником, расположенным рядом с заряжающим лазерным лучом и физически «окружают» зарядный луч.

Напечатанные с помощью 3-D принтера «ретрорефлекторы», размещенные вокруг силовой ячейки смартфона, отражают защитные лучи назад к фотодиодам на лазерном излучателе. Охранные лучи сами по себе не заряжают телефон, но их отражение от смартфона обратно к излучателю позволяет им служить «датчиком» движения человека по пути защитного луча.

«Защитные лучи способны действовать быстрее, чем самые быстрые движения человека, потому что эти лучи отражаются обратно на излучатель со скоростью света», — сказал Голлакота. «В результате, когда защитный луч прерывается движением человека, излучатель обнаруживает это в течение доли секунды и раскрывает затвор, чтобы заблокировать зарядный луч, прежде чем человек сможет с ним соприкоснуться».

Ученые использовали лазер для беспроводной зарядки смартфона

Ожидается, что следующее поколение оптических устройств наноразмерного масштаба будет работать с частотой Гигагерца, что может уменьшить время отклика затвора до наносекунд, добавил Маджумдар.

Лазер заряжает смартфон через силовую ячейку, установленную на задней панели телефона. Узкий луч может обеспечить устойчивую мощность 2 Вт для площади до 96 квадратных сантиметров с расстояния до 4,3 м. Но излучатель можно модифицировать, чтобы расширить радиус зарядного луча до площади более 100 квадратных сантиметров с расстояния 12 метров. Это расширение означает, что излучатель может быть нацелен на более широкую поверхность зарядки, например, на системный счетчик или на стол, и заряжать смартфон, размещенный в любом месте на этой поверхности.

Исследователи спроектировали датчик для смартфона смартфон, который сигнализирует о его местоположении, издавая высокочастотные акустические звуки. Они не слышны для наших ушей, но достаточно чувствительны для небольших микрофонов на лазерном излучателе.

«Эта акустическая система локализации гарантирует, что излучатель может обнаружить, когда пользователь разместил смартфон на зарядную поверхность, которая может быть обычным местом, как например стол в комнате», — сказал соавтор Викрам Ийер (Vikram Iyer), докторант электротехники в университете.

Когда излучатель обнаруживает смартфон на нужной поверхности зарядки, он включает лазер, чтобы начать зарядку аккумулятора.

«Пучок лучей обеспечивает заряд так же быстро, как подключение вашего смартфона к USB-порту. «Но вместо того, чтобы подключать свой телефон к шнуру, просто поместите его на стол».

Исследователи полагают, что их надежные функции безопасности и рассеивания тепла могут обеспечить беспроводную лазерную зарядку и других устройств, таких как камеры, планшеты и даже настольные компьютеры.

Если это так, то ежедневной задачей перед сном вместо подключения вашего смартфона, планшета или ноутбука для зарядки может когда-нибудь быть заменена более простым ритуалом: просто поместить его на стол.

Facepla.net по материалам: Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable & Ubiquitous Technologies 

FacePla.net = Хорошие новости экологии