Комнату для «коллективной» беспроводной зарядки гаджетов представили в ИТМО

Ученые ИТМО представили новую технологию беспроводной передачи энергии — WPT-комнату, в которой можно заряжать неограниченное количество электронных девайсов. Разработка полностью безопасна для человека и по скорости передачи энергии аналогична обычной проводной зарядке. Новая технология избавит пользователей от проводов и батарей и подойдет для зарядки смартфонов, компьютеров и IoT-устройств.

Источник фото: пресс-служба ИТМО

Современные беспроводные зарядки работают только при тесном контакте устройства с передающей подставкой. Это специальная подставка с передающей катушкой, которая создает переменное магнитное поле. Приемная катушка внутри смартфона улавливает это поле и преобразует его в электрический ток. Это неудобно: гаджетом нельзя полноценно пользоваться во время зарядки, а для каждого устройства нужен отдельный передатчик.  Одно из перспективных направлений в развитии беспроводной передачи энергии — это целые помещения, в которых одновременно можно подзаряжать сразу несколько устройств. 

Физики из ИТМО построили WPT-комнату (wireless power transfer), которая позволяет заряжать неограниченное количество устройств без проводов с помощью объемного резонатора. В отличие от аналогов, она обладает однородным распределением амплитуды магнитного поля и позволяет с одинаковой эффективностью заряжать девайсы в любой точке помещения. Этого удалось достичь за счет особой геометрии передатчика — катушки Гельмгольца, состоящей из двух колец. 

Прототип представляет собой комнату площадью 4 на 4 м и высотой около 2,5 м. Чтобы подзарядить устройство, достаточно положить его в пределах комнаты. Поскольку беспроводная передача энергии происходит на определенной частоте (1 МГц), для подзарядки требуется использовать отдельное устройство-приемник для передачи энергии — например, он может быть выполнен в виде чехла для телефона. Комната подключается к электросети через специальный генератор и потребляет порядка 100-200 ватт — это сопоставимо с мощностью работающего компьютера или большого телевизора. 

Технология подходит для зарядки большого количества устройств: например, смартфонов, осветительных приборов, датчиков умного дома, ноутбуков, компьютеров, вентиляторов. Чем больше устройств, тем выше эффективность комнаты — соотношение используемой мощности и мощности, которая затрачивается для работы комнаты. Одно из перспективных направлений — зарядка устройств на складах, в том числе носимой электроники, датчиков «умного дома», промышленных сенсоров и роботизированных систем. 

Находиться в комнате безопасно — удельный коэффициент поглощения электромагнитной энергии, который определяет величину вредного воздействия электромагнитных полей на человека, в несколько десятков раз ниже максимально допустимого международными стандартами, а электрическое поле полностью локализовано внутри закрытой зоны по периметру резонатора и не влияет на людей. 

«Нашу разработку можно адаптировать к разным размерам и формам, интегрировать в разные помещения. В будущем мы планируем собрать новую комнату и сосредоточиться на поляризации — направлении магнитного поля. Сейчас у нас только горизонтальная поляризация — это означает, что устройства будут подзаряжаться только в таком положении, мы же хотим добавить возможность зарядки и в других положениях», — рассказала одна из авторов разработки, младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории беспроводных технологий ИТМО Айгерим Джандалиева.  

За разработкой WPT-комнаты стоят многолетние исследования. Например, в 2022 году ученые ИТМО представили бокс для беспроводной зарядки, в любой точке которого можно одновременно и с одинаковой эффективностью заряжать больше трех устройств, а недавно — разработали первую в России технологию беспроводного питания устройств IoT и умного дома. В 2023 году ИТМО совместно с компанией «Яблочков» протестировали первую в России систему беспроводной зарядки для электротранспорта.

Источник информации и фото: пресс-служба ИТМО