septiembre 9, 2021

La habitación que puede cargar tu movil

¿Qué pasa si su teléfono inteligente o su ordenador portátil comenzase a cargarse tan pronto como caminó por la puerta? Los investigadores han desarrollado una sala especialmente construida que puede transmitir energía a una variedad de dispositivos electrónicos dentro de él, cargar teléfonos y encender electrodomésticos sin enchufes o baterías.

Este sistema "permite la transferencia de energía inalámbrica de alta potencia y de alta potencia en grandes volúmenes", dice Takuya Sasatani, profesor asistente de proyecto en la Escuela de Ingeniería de Ingeniería y Dirección de la Universidad de Tokio, que se publicó esta semana en Nature Electronics . La habitación se basa en el mismo fenómeno que los cargadores de teléfono inalámbrico de corto alcance: una bobina de metal, colocada en un campo magnético, producirá una corriente eléctrica.

Los muelles de carga comercial existentes utilizan electricidad desde una salida de pared para producir un campo magnético en un área pequeña. Los teléfonos inteligentes más recientes están equipados con una bobina de metal, y cuando dicho modelo) se coloca en el muelle, la interacción genera suficiente corriente para alimentar la batería del teléfono. Pero los productos comerciales de hoy tienen un rango muy limitado. Si levanta un teléfono apagado el muelle o la envuelve en un caso demasiado grueso, cesa la transferencia de energía inalámbrica. Pero si un campo magnético llenó toda una habitación, cualquier teléfono dentro de él tendría acceso a la alimentación inalámbrica.

"La perspectiva de tener una habitación donde una variedad de dispositivos podría simplemente recibir energía en cualquier lugar es realmente convincente y emocionante", dice Joshua Smith, profesor de informática y ingeniería eléctrica en la Universidad de Washington, quien no estaba involucrada en el nuevo estudio. . "Y este artículo toma otro paso para hacerlo posible".

En el estudio, los investigadores describen una sala de prueba personalizada de aproximadamente 18 metros cúbicos (aproximadamente equivalente a un pequeño contenedor de carga), que Sasatani se construyó a partir de paneles de aluminio conductor con un poste metálico que corre por el medio. El equipo amuebló la habitación con una lámpara y ventilador con alimentación de forma inalámbrica, así como artículos más prosaicos, incluyendo una silla, mesa y estantería. Cuando los investigadores corrieron una corriente eléctrica a través de las paredes y la pole en un patrón establecido, generó un campo magnético tridimensional dentro del espacio. De hecho, diseñaron la configuración para generar dos campos separados: uno que llena el centro de la habitación y otro que cubre las esquinas, lo que permite que los dispositivos dentro del espacio se cobren sin encontrar puntos muertos.

Al realizar simulaciones y mediciones, Sasatani y sus co-autores encontraron que su método podría entregar 50 vatios de poder en toda la habitación, disparando todos los dispositivos equipados con una bobina de recepción que probaron: un teléfono inteligente, una bombilla y un ventilador . Sin embargo, se perdió algo de energía en la transferencia. La eficiencia de la entrega varió de un mínimo de 37,1 por ciento a un máximo de aproximadamente el 90 por ciento, dependiendo de la resistencia del campo magnético en puntos específicos en la sala, así como la orientación del dispositivo.

Sin precauciones, la corriente de funcionamiento a través de las paredes de metal de la habitación lo llenaría típicamente con dos tipos de ondas: eléctricas y magnéticas. Esto presenta un problema, porque los campos eléctricos pueden producir calor en los tejidos biológicos y plantean un peligro para los humanos. Así que los condensadores incorporados del equipo, dispositivos que almacenan energía eléctrica, en las paredes. "Confina los campos magnéticos seguros dentro del volumen de la habitación mientras se limita a las piezas peligrosas dentro de todos los componentes incrustados dentro de las paredes", explica Sasatani.

Los investigadores también probaron la seguridad de la sala ejecutando simulaciones por computadora, medir cómo se expondría el cuerpo humano en un modelo digital de la sala de alimentación. Las autoridades como la Comisión Federal de Comunicaciones han establecido estándares para la cantidad de radiación electromagnética, el cuerpo humano puede estar expuesto con seguridad, y la simulación sugirió que la absorción de energía en la sala de pruebas permanezca bien por debajo de los límites aceptables. "No estamos diciendo que esta tecnología segura en todos los usos, todavía estamos explorando", dice el coautor del estudio de la muestra de alanson, un profesor asociado en la ingeniería eléctrica de la Universidad de Michigan y el departamento de informática. "Pero nos da algo de confianza … que todavía hay mucho área para que estemos bien debajo de ese umbral de poder, donde todavía podemos cargar su teléfono celular tan fácilmente cuando entras en una habitación, sin tener que preocuparse por esos problemas de seguridad ".

Más allá de los teléfonos, la muestra sugiere que una sala de carga inalámbrica dedicada permitiría una variedad de dispositivos electrónicos, sensores, robots móviles o incluso implantes médicos, para funcionar en el fondo, recargarse sin una conexión por cable y dejar que los humanos los ignoren en gran medida. La técnica también podría aplicarse a situaciones más especializadas. "Puedo imaginar que esto es realmente útil para espacios caros y altamente instrumentados, por ejemplo, una sala de operaciones", dice Smith, "donde puede imaginar tener varios instrumentos y dispositivos, solo podrá ser alimentados sin necesidad de cables".

Pero esas aplicaciones todavía están lejos en el futuro. "Es demasiado oneroso poner hojas de aluminio en toda la paredes, ese beneficio aún no tiene sentido", dice la muestra. "Acabamos de desarrollar una técnica nueva. Ahora tenemos que ir a descubrir cómo hacerlo práctico ". Planea continuar investigando si el recubrimiento de las habitaciones existentes con material conductor o la construcción de paredes especializadas que contienen capas conductoras podrían permitir la construcción de salas de carga inalámbrica que también cumplen con los códigos de construcción. Mientras tanto, Sasatani espera mejorar la eficiencia de la transmisión de energía en la sala y eliminar cualquier punto persistente que la carga no alcance.

La carga inalámbrica es un concepto extremadamente competitivo, con múltiples puestas en marcha para transmitir energía a través de electromagnetismo, láseres o ondas de sonido. "Mucha gente está interesada en los enfoques de tipo de formación de haz, donde realmente genera una ola de radio de propagación y lo guía", dice Smith. "La ventaja del enfoque aquí en este documento es que los campos son predominantemente magnéticos, lo que es más seguro y permite una potencia más alta para el mismo nivel de seguridad, en comparación con transmitir realmente una onda de radio de propagación, donde tiene campos eléctricos y magnéticos aproximadamente iguales. " Por otro lado, señala, un haz de carga no requeriría una sala de metal construida a medida con un poste que corre por el medio. Cada técnica podría tener sus propios usos.

Fuente: https://www.scientificamerican.com/article/this-room-could-wirelessly-charge-all-your-devices/

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