Progettato il prototipo di cellulare senza batteria che cattura energia dall’ambiente

I moderni telefoni cellulari, sempre più sofisticati, per funzionare consumano la loro batteria molto in fretta, tanto da rendere necessaria la ricarica praticamente ogni giorno. Presto però le cose potrebbero cambiare, grazie ad un innovativo esperimento condotto da alcuni ricercatori.

Quante volte vi sarà capitato di accorgervi di avere la batteria del vostro smartphone quasi del tutto scarica e di avere necessità di ricaricarla in fretta?

Recentemente, alcuni ricercatori dell’Università di Washington hanno inventato un telefono cellulare che non ha bisogno di batterie per funzionare, rendendo di fatto superati i tradizionali cavi e caricabatterie.

Questo nuovo device sperimentale per ricaricarsi raccoglie i pochi microwatt di potenza necessari da segnali radio o da luci ambientali.

Sono state effettuate anche chiamate via Skype, e si è arrivati alla dimostrazione che il prototipo senza batterie può ricevere interazioni vocali e comunicare con una stazione di base.

Dettagli tecnici più definiti sulle caratteristiche di questa nuova tecnologia si possono trovare in un articolo scientifico pubblicato il primo luglio negli atti dell’ Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies.

Shyam Gollakota, professore associato alla Paul G.Allen School of Computer Science and Engineering e co-autore dello studio afferma che:

“Riteniamo di aver costruito il primo cellulare funzionante in grado di consumare quasi zero energia; per consentire un consumo energetico così basso, è stato necessario progettare un dispositivo capace di catturare energia dall’ambiente esterno, coniando un nuovo tipo di design”.

Il team composto da esperti informatici ed ingegneri elettronici sono riusciti ad eliminare un passaggio molto dispendioso dal punto di vista energetico nelle moderni comunicazioni tra cellulari, convertendo segnali analogici che trasportavano il suono in dati digitali comprensibili da uno smartphone. Senza la modifica di questo processo sarebbe impossibile costruire un dispositivo in grado di prendere energia dall’ambiente.

Il cellulare senza batterie sfrutta le minuscole vibrazioni del microfono o dell’altoparlante che si verificano quando una persona sta parlando al telefono o sta ascoltando una telefonata.

Un’antenna collegata a questi componenti converte queste vibrazioni in variazioni del segnale radio standard, con il risultato che i segnali radio riflessi hanno bisogno di pochissima energia.

Per trasmettere la conversazione, il dispositivo si serve delle vibrazioni emesse dal microfono per processare le parole in segnali riflessi; per ricevere la conversazione, converte i segnali radio codificati in vibrazioni sonore che vengono riprese dall’altoparlante del telefono. Nell’utilizzare il device, l’utente preme un pulsante per passare dalla modalità “trasmissione” a quella della “ricezione”.

Il prototipo è stato assemblato utilizzando componenti off-the-shelf su un circuito stampato.

Secondo Joshua Smith, professore alla Allen School e al Dipartimento di Ingegneria Elettronica dell’Università di Washington:

“Il cellulare è il dispositivo da cui siamo maggiormente dipendenti oggi. Quindi se c’è uno strumento che sarebbe utile poter utilizzare anche senza le batterie, sarebbe esattamente il cellulare. Il risultato che abbiamo sperimentato è molto incoraggiante oggi, e pensiamo che potrà influenzare lo sviluppo dei device che utilizziamo tutti i giorni nel futuro”.

Il team di ricercatori ha progettato una stazione di base customizzata per trasmettere e ricevere i segnali radio. Eppure, il potenziale di questa tecnologia è probabilmente superiore, poiché essa potrebbe essere integrata in infrastrutture di rete standard o router Wi-Fi ora utilizzate comunemente per effettuare chiamate.

Secondo un altro co-autore dello studio, Vamsi Talla, i ripetitori per i cellulari e i router Wi-Fi, potranno anch’essi incorporare questa nuova tecnologia, arrivando ad una copertura massiva anche nelle abitazioni private.

Pur essendo senza batterie, il prototipo richiede comunque una piccola quantità di energia per funzionare, ed ha un budget di potenza di 3,5 microwatt.

I ricercatori si sono accorti che la piccola quantità di energia richiesta può essere raccolta da due diverse fonti: la prima riguarda la raccolta dei segnali radio ambientali trasmessi da una stazione fino a 31 metri di distanza; la seconda riguarda la raccolta di energia dalla luce ambientale utilizzando una piccola cella solare, grande come un chicco di riso; in questo caso il dispositivo è stato in grado di comunicare con una stazione di base distante circa 50 metri.

È ancora presto per stabilire quando questa tecnologia energy saving diventerà il nuovo standard nella produzione di telefoni cellulari; è probabile che in un futuro non troppo lontano, cavi e caricabatterie saranno diventati dei meri oggetti da collezione.


Riadattato in Italiano. Articolo originale: Washington.edu


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