Zariadenie vysiela rádiové vlny takmer bez externej energie

0

Nový spôsob komunikácie s ultranízkou spotrebou energie, ktorý bol nedávno opísaný v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences, na prvý pohľad porušuje fyzikálne zákony. Výskumníci z Washingtonskej univerzity hovoria, že je možné bezdrôtovo prenášať informácie pomocou antény, ktorá nie je napájaná externou energiou. Ich systém v kombinácii s technikami získavania energie z prostredia by mohol viesť k rôznym zariadeniam, ktoré prenášajú údaje, vrátane malých senzorov a implantovaných lekárskych zariadení bez potreby batérií alebo iných zdrojov energie.

Možno sem zahrnúť aj senzory pre inteligentné poľnohospodárstvo, elektroniku implantovanú do tela, ktorá nikdy nepotrebuje výmenu batérie, lepšie bezkontaktné kreditné karty a možno aj nové spôsoby komunikácie satelitov. Okrem energie potrebnej na prepnutie spínača nie je potrebná žiadna iná energia na prenos informácie. V tomto prípade bol spínačom tranzistor, elektricky ovládaný spínač bez pohyblivých častí, ktorý spotrebúva nepatrné množstvo energie. V najjednoduchšej forme bežného rádia prepínač pripája silný zdroj elektrického signálu k vysielacej anténe a odpája od nej.

Keď je zdroj signálu pripojený, anténa produkuje rádiovú vlnu, čo znamená 1. Keď je prepínač odpojený, rádiová vlna nevzniká, čo znamená 0. Vedci však ukázali, že napájaný zdroj signálu nie je potrebný. Namiesto toho môže náhodný tepelný šum, ktorý je prítomný vo všetkých elektricky vodivých materiáloch vďaka tepelne poháňanému pohybu elektrónov, nahradiť signál privedený na anténu. Recenzenti požiadali výskumníkov, aby objasnili, prečo táto metóda neporušuje druhý zákon termodynamiky, hlavný zákon fyziky, ktorý vysvetľuje, prečo perpetuum mobile nie je možné.

Perpetuum mobile sú teoretické stroje, ktoré môžu pracovať neobmedzene dlho bez potreby energie z akéhokoľvek externého zdroja. Vysvetlenie je také, že prijímač v tomto systéme je napájaný a funguje ako chladnička. Elektróny prenášajúce signál na strane príjmu sú účinne udržiavané v chlade napájaným zosilňovačom, podobne ako chladnička udržiava svoj interiér v chlade neustálym odčerpávaním tepla. Vysielač nespotrebúva takmer žiadnu energiu, ale prijímač spotrebúva značnú energiu, až 2 watty. Je to podobné ako v prípade prijímačov v iných komunikačných systémoch s veľmi nízkou spotrebou energie. Takmer celá spotreba energie sa odohráva na základňovej stanici, ktorá nemá obmedzenia na spotrebu energie.

Predplatné NEXTECH 2021

Mnoho výskumníkov na celom svete skúmalo súvisiace pasívne komunikačné metódy, známe ako spätný rozptyl. Vysielač údajov so spätným rozptylom vyzerá veľmi podobne ako toto zariadenie na vysielanie údajov. Rozdiel je v tom, že v komunikačnom systéme so spätným rozptylom je okrem vysielača údajov a prijímača údajov ešte tretí komponent, ktorý generuje rádiové vlny. Prepínanie vykonávané dátovým vysielačom má za následok odraz tejto rádiovej vlny, ktorá je potom zachytená v prijímači.

V budúcnosti sa chce tím zamerať na zlepšenie rýchlosti prenosu údajov a rozsahu svojho systému a otestovať ho v aplikáciách, ako sú implantované zariadenia. Výhoda novej metódy pri implantovaných zariadeniach je v tom, že netreba vystavovať pacienta silnému externému rádiovému signálu, ktorý môže spôsobiť zahrievanie tkaniva. Tento nápad by mohol umožniť aj ďalšie nové formy komunikácie, v ktorých možno modulovať iné prirodzené zdroje signálu, ako je tepelný šum z biologického tkaniva alebo iných elektronických komponentov.

Zdroj: theconversation.com.

Zobrazit Galériu

Redakcia

Všetky autorove články

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať