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El sistema de 'sala de carga' alimenta luces, teléfonos y computadoras portátiles sin cables

Fecha :
30 de agosto de 2021
Fuente :
Universidad de Michigan
Resumen :
En un movimiento que algún día podría liberar las encimeras del mundo de su enredo de cables de carga, los investigadores han desarrollado un sistema para entregar electricidad de manera segura por el aire, convirtiendo potencialmente edificios enteros en zonas de carga inalámbrica.
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En un movimiento que algún día podría liberar las encimeras del mundo de su enredo de cables de carga, investigadores de la Universidad de Michigan y la Universidad de Tokio han desarrollado un sistema para entregar electricidad de manera segura por el aire, convirtiendo potencialmente edificios enteros en zonas de carga inalámbrica..

Detallado en un nuevo estudio publicado en Electrónica de la naturaleza , la tecnología puede entregar 50 vatios de potencia usando campos magnéticos.

El autor del estudio, Alanson Sample, profesor de ciencias de la computación e ingeniería de la UM, dice que además de desvincular teléfonos y computadoras portátiles, la tecnología también podría alimentar dispositivos médicos implantados y abrir nuevas posibilidades para la robótica móvil en hogares e instalaciones de fabricación. El equipo también estátrabajando en la implementación del sistema en espacios que son más pequeños que el tamaño de la habitación, por ejemplo, una caja de herramientas que carga las herramientas colocadas en su interior.

"Esto realmente aumenta el poder del omnipresente mundo de la informática: podría colocar una computadora en cualquier cosa sin tener que preocuparse por cargar o enchufar", dijo Sample. "También hay muchas aplicaciones clínicas; el corazón de hoyLos implantes, por ejemplo, requieren un cable que va desde la bomba a través del cuerpo hasta una fuente de alimentación externa. Esto podría eliminar eso, reduciendo el riesgo de infección y mejorando la calidad de vida de los pacientes ".

El equipo, dirigido por investigadores de la Universidad de Tokio, demostró la tecnología en una sala de pruebas de aluminio especialmente diseñada que mide aproximadamente 10 pies por 10 pies. Encendieron lámparas, ventiladores y teléfonos celulares de forma inalámbrica que podían extraer corriente desde cualquier lugar delhabitación independientemente de la ubicación de las personas y los muebles.

El sistema es una mejora importante con respecto a los intentos anteriores de sistemas de carga inalámbricos, que usaban radiación de microondas potencialmente dañina o requerían que los dispositivos se colocaran en plataformas de carga dedicadas, dicen los investigadores. En su lugar, utiliza una superficie conductora en las paredes de la habitación y unapolo para generar campos magnéticos.

Los dispositivos aprovechan el campo magnético con bobinas de alambre, que pueden integrarse en dispositivos electrónicos como teléfonos celulares. Los investigadores dicen que el sistema podría ampliarse fácilmente a estructuras más grandes como fábricas o almacenes sin dejar de cumplir con las pautas de seguridad existentes para la exposición a campos electromagnéticos.

"Algo como esto sería más fácil de implementar en nuevas construcciones, pero creo que las modificaciones también serán posibles", dijo Takuya Sasatani, investigador de la Universidad de Tokio y autor correspondiente del estudio. "Algunos edificios comerciales,por ejemplo, ya tienen postes de soporte de metal, y debería ser posible rociar una superficie conductora en las paredes, tal vez similar a cómo se hacen los techos texturizados ".

Una clave para hacer que el sistema funcione, dijo Sample, fue construir una estructura resonante que pudiera generar un campo magnético del tamaño de una habitación mientras confina los campos eléctricos dañinos, que pueden calentar los tejidos biológicos.

La solución del equipo utilizó dispositivos llamados condensadores agrupados. Colocados en cavidades de la pared, generan un campo magnético que resuena a través de la habitación, mientras atrapa los campos eléctricos dentro de los propios condensadores. Esto supera una limitación de los sistemas de energía inalámbricos anteriores, que se limitan aya sea entregando grandes cantidades de energía en unos pocos milímetros o cantidades muy pequeñas de energía en largas distancias.

Un segundo obstáculo fue cómo generar un campo magnético que llegue a todos los rincones de la habitación; los campos magnéticos tienden a viajar en patrones circulares, creando puntos muertos en una habitación cuadrada. Además, los receptores deben alinearse con el campo en unaforma específica de extraer energía.

"Dibujar energía en el aire con una bobina es muy parecido a atrapar mariposas con una red", dijo Sample. "El truco es tener tantas mariposas como sea posible girando alrededor de la habitación en tantas direcciones como sea posible. De esa manera,atraparás mariposas sin importar dónde esté tu red o en qué dirección esté apuntada ".

Para que eso suceda, el sistema genera dos campos magnéticos 3D separados. Uno viaja en círculo alrededor del polo central de la habitación, mientras que el otro gira en las esquinas, viajando entre las paredes adyacentes. Este enfoque elimina los puntos muertos, lo que permite que los dispositivosextraer energía de cualquier lugar del espacio.

Las pruebas con maniquíes anatómicos mostraron que el sistema podría entregar al menos 50 vatios de potencia a cualquier lugar de la habitación sin exceder las pautas de la FCC para la exposición a energía electromagnética. Sin embargo, Sample dijo que es probable que sea posible entregar niveles más altos depotencia con un mayor refinamiento del sistema.

Los investigadores señalan que es probable que falten años para la implementación del sistema en entornos comerciales o residenciales. Actualmente están trabajando para probar el sistema en un edificio en el campus de la UM. Lo implementarán como una actualización y una nueva construcción en unserie de habitaciones que utilizan técnicas de construcción estándar, con una fecha de finalización fijada para este otoño.

El equipo también incluye a Yoshihiro Kawahara, profesor de ingeniería eléctrica y sistemas de información en la Universidad de Tokio. La investigación fue apoyada por la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología y la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia.


Fuente de la historia :

Materiales proporcionado por Universidad de Michigan . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.


Referencia de la revista :

  1. Takuya Sasatani, Alanson P. Sample, Yoshihiro Kawahara. Transferencia de energía inalámbrica magnetocuasistática a escala de habitación utilizando un resonador multimodo basado en cavidades . Electrónica de la naturaleza , 2021; DOI: 10.1038 / s41928-021-00636-3

cite esta página :

Universidad de Michigan. "El sistema de 'sala de carga' alimenta luces, teléfonos y computadoras portátiles sin cables". ScienceDaily. ScienceDaily, 30 de agosto de 2021. .
Universidad de Michigan. 2021, 30 de agosto. El sistema de 'sala de carga' alimenta luces, teléfonos y computadoras portátiles sin cables. ScienceDaily . Consultado el 30 de agosto de 2021 en www.science-things.com/releases/2021/08/210830123220.htm
Universidad de Michigan. "El sistema 'Charging room' enciende luces, teléfonos y computadoras portátiles sin cables". ScienceDaily. Www.science-things.com/releases/2021/08/210830123220.htm consultado el 30 de agosto de 2021.

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