Mikroprocesory zasilane energią fal radiowych

To, że fale przenoszą energię jest naturalną konsekwencją praw fizyki. Nie ulega także wątpliwości, że nasze otoczenie jest wręcz zatłoczone falami radiowymi, które pochodzą z różnorodnych nadajników. Możemy podkraść trochę niesionej przez te fale energii, aby zasilić układy elektroniczne.

Oczywiście w taki sposób nie da się zapewnić wystarczającej mocy dla komputera. Energia, którą można „zebrać” z otoczenia, jest bardzo niewielka. Jednak wystarczająca dla niewielkich bezprzewodowych sensorów, czipów komunikacyjnych i mikroprocesorów o niewielkim zapotrzebowaniu na prąd. Ostatecznie taka niewielka ilość energii może być wykorzystana do wysłania sygnału alarmowego, np. o wyczerpaniu się baterii lub awarii urządzenia, co ułatwi ich serwisowanie.
 

Osoby zorientowane w temacie zauważą, że pomysł nie jest nowy. Jednak tym razem udało się zaprząc do pracy sygnały o wysokiej częstotliwości. Do wytworzenia anten i mikroukładów wykorzystywana jest technika druku wykorzystująca podłoże z papieru lub polimeru. Zapewnia to niewielkie koszty produkcji.

Prototyp urządzenia zasilanego energią fal radiowych, opracowany przez Manosa Tentzerisa i Rushi Vyasa z Georgia Tech, potrafi wykorzystać fale o częstotliwości od 100 MHz (pasmo FM), poprzez zakresy fal generowanych przez nadajniki sieci komórkowych, do 15 GHz (fale radarowe). Przewidywane jest rozszerzenie zakresu używalnych częstości do nawet 60 GHz. Pobrana energia po konwersji na prąd stały jest gromadzona w kondensatorach-akumulatorach.
 

Testy przeprowadzone na pasmach fal wykorzystywanych do transmisji sygnału telewizyjnego pozwoliły na wygenerowanie mocy rzędu setek mikrowatów (jedna milionowa wata). Jednoczesne wykorzystanie wielu pasm fal radiowych pozwala na wygenerowanie 1 miliwata (1000 mikrowatów). Wystarczyło to do zasilenia sensora wykonującego pomiary temperatury przy odległości od nadajnika fal telewizyjnych wynoszącej pół kilometra.

Jak można wykorzystać takie samozasilające się układy elektroniczne? Twórcy tych urządzeń przewidują kilka możliwości:

• Bezpieczeństwo na lotniskach – tereny lotnisk to miejsca dużego natężenia fal radiowych, które spokojnie można wykorzystać. Pozwala to na instalacje licznych bezprzewodowych detektorów niebezpiecznych substancji, ładunków wybuchowych, materiałów promieniotwórczych.
• Monitorowanie otoczenia – liczne niewielkie czujniki wilgotności i temperatury umieszczone w pomieszczeniach mogą współpracować z systemami klimatyzacji i ogrzewania.
• Kontrolowanie kondycji budynków – samozasilające się układy umieszczone w strukturze budowli lub samolotu mogą przesyłać informację o ewentualnych odstępstwach od dopuszczalnych norm wytrzymałościowych.
• Nadzorowanie czystości produkcji żywności i innych materiałów
• Medycyna – na pacjencie lub w jego ubraniu można umieścić liczne bezprzewodowe czujniki kontrolujące stan zdrowia.
   

Więcej o oszczędzaniu energii i niestandardowych sposobach zasilania:

• SleepWell: energooszczędne Wi-Fi w smartfonie
• Przystanki autobusowe ładujące baterie
• Projekt laptopa zasilanego tylko energią słoneczną
• T-shirt naładuje akumulator telefonu i odtwarzacza
• iPad: torba z panelem słonecznym naładuje tablet

Źródło: Georgia Tech