آیا می‌توانیم یک تلفن همراه بدون باتری طراحی کنیم که فقط چند میکرووات توان مصرف کند؟ در این صورت، تلفنی خواهیم داشت که قادر به برقراری ارتباطات دوطرفه بدون نیاز به باتری خواهد بود.
به گزارش بادیجی، از سوی دیگر، تلفنی با مصرف توان در حد میکرووات امکان استفاده از منابعی نظیر سیگنال‌های رادیویی و فوتودیودها به‌جای سلول‌های خورشیدی بزرگ و گران‌قیمت را به‌عنوان منابع تأمین انرژی ممکن می‌سازد.
نکته دیگر اینکه در صورت موفقیت در طراحی و پیاده‌سازی چنین تلفنی، قدمی بزرگ در ساخت ابزارهای بی‌نیاز از باتری برداشته خواهد شد. چالش اصلی در دستیابی به این هدف این است که یک تلفن همراه باید چند عملیات اساسی را انجام دهد؛ حس گفتار، ارسال آن به دکل مخابراتی، دریافت اطلاعات گفتار از دکل مخابراتی و درنهایت راه‌اندازی بلندگو یا گوشی.
طراحی یک سامانه بی‌نیاز از باتری نیازمند انجام همه این کارها به صورت آنی با استفاده از تنها چند میکرووات توان است که از امواج رادیویی یا سایر منابع تأمین می‌شود.
حسگرهایی که با سیگنال‌های رادیویی توان خود را به دست می‌آورند، نظیر شتاب‌سنج‌ها یا رطوبت‌سنج‌ها یا حسگرهای حرارتی که هرچند ثانیه یا چند دقیقه اطلاعات خود را ارسال می‌کنند.
دوربین‌هایی که از سیگنال‌های رادیویی توان می‌گیرند نیز برای به دست آوردن انرژی کافی برای ثبت، پردازش و ارسال یک فریم، نیازمند چند دقیقه هستند. اما تلفن‌های همراه باید حس کردن گفتار و راه‌اندازی بلندگو و نیز سوئیچ کردن بین ارتباط آپ لینک و داون لینک را در لحظه و بدون تأخیر انجام دهند.
برای دستیابی به چنین سامانه‌ای، محققان تغییراتی در طراحی سامانه‌های بی‌باتری موجود ایجاد کردند. شکل الف نمونه‌ای از طراحی یک سامانه بی‌باتری معمول را نشان می‌دهد.
بالا-طرح یک سامانه بدون باتری معمولی
پایین- در سمت چپ، طرح پیشنهادی برای تلفن بدون باتری را مشاهده می‌کنید. در این طرح، بخش محاسباتی و مبدل‌های دیجیتال حذف شده‌اند. در سمت راست، بورد مدار چاپی نمونه اولیه این تلفن دیده می‌شود.
بخش‌های حسگر و ارتباطی از طریق یک بخش میانی که محاسبات دیجیتال را انجام می‌دهد با یکدیگر ارتباط دارند. یک مبدل دیجیتال به آنالوگ ورودی دریافتی از حسگر را به سیگنال دیجیتالی تبدیل می‌کند که توسط بخش پردازشی قابل استفاده باشد و بعد از پردازش، برای بخش ارتباطی فرستاده می‌شود.
مشکل چنین طراحی این است که در این بین زمان زیادی هدر می‌رود و نمی‌توان کارها را آنی انجام داد. مهمتر اینکه در این طراحی، بخش پردازش دیجیتال و مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال و دیجیتال به آنالوگ توان زیادی طلب می‌کنند. برای غلبه بر این مشکل محققان دانشگاه واشینگتن طراحی شکل ب را پیشنهاد داده‌اند که در آن بخش محاسبات بین حسگر و بخش ارتباطی حذف شده است.
انتهای پیام/
نظرات کاربران