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Batterien: Sie können nicht mit ihnen leben, Sie können nicht ohne sie leben, und ich rezitiere dieses Klischee, weil ich weiß, dass Sie gerade mit mir nicken. Smartphone-Akkus sind größer geworden, sodass sie länger halten, und ein Großteil ist mit Schnellladetechnologie ausgestattet. Ein leerer Akku ist jedoch nach wie vor ein großes Problem, zumal wir uns immer mehr auf mobile Geräte verlassen.
Aber was ist, wenn Sie sich überhaupt keine Sorgen um den Akku machen mussten? Oder sicherstellen, dass jede Nacht eine Gebühr fällig wird? Was wäre, wenn Sie nicht befürchten müssten, dass Ihnen mitten am Tag der Saft ausgeht? Forscher der University of Washington arbeiten an dieser Realität. Sie haben eine Möglichkeit gefunden, das Smartphone ohne Kabel und physische Akkus mit Strom zu versorgen. Stattdessen stützt sich das Telefon ausschließlich auf Umgebungsfunksignale und Licht. Genau so klingt es: ein batterieloses Smartphone.
Kein Strom erforderlich
Der Forscher Shyam Gollakota, außerordentlicher Professor an der University of Washington, nannte das batterielose Mobiltelefon das "erste funktionsfähige Mobiltelefon, das fast keinen Strom verbraucht". Dabei werden die winzigen Vibrationen in Mikrofon und Lautsprecher eines Telefons ausgenutzt und diese Bewegungen in ein analoges Funksignal umgewandelt, das über eine Mobilfunkbasisstation kommunizieren kann. "Dieser Prozess codiert Sprachmuster in reflektierten Radiosignalen im Wesentlichen so, dass fast keine Energie verbraucht wird", erklärt die Pressemitteilung. "Um Sprache zu übertragen, verwendet das Telefon Vibrationen vom Mikrofon des Geräts, um Sprachmuster in den reflektierten Signalen zu codieren. Um Sprache zu empfangen, wandelt es codierte Funksignale in Schallvibrationen um, die vom Lautsprecher des Telefons aufgenommen werden."
Das erste funktionsfähige Handy, das fast keinen Strom verbraucht.
Für das Gerät muss derzeit eine Taste gedrückt werden, um zwischen dem Sende- und dem Hörmodus zu wechseln. Es ist also nicht unbedingt ein Touch-and-Go-Erlebnis wie bei einem normalen Smartphone. Zukünftig könnte die Technologie jedoch in die standardmäßige Mobilfunknetzinfrastruktur und in WLAN-Router integriert werden, um eine batterielose Mobilfunkversorgung zu gewährleisten.
Ich sprach mit Vamsi Talla, einem wissenschaftlichen Mitarbeiter des akkufreien Projekts, über das akkufreie Mobiltelefon und darüber, wie man ein solches Gerät mit Strom versorgt. "Unsere Gruppe hat in den letzten fünf Jahren an batterielosen Geräten und Kommunikation mit geringem Stromverbrauch gearbeitet", sagte Talla. "Dieses Projekt baut auf einigen Techniken auf, die wir entwickelt haben. Zum Beispiel verwendet das batterielose Telefon ein analoges Backscatter-Mikrofon mit Null-Leistung, das ich 2012 entwickelt habe. Dann haben wir das mit einem analogen Kopfhörersystem und Umgebungs-Backscatter-Kommunikation kombiniert."
Talla und die Forschungsgruppe, die ebenfalls aus zwei Doktoranden und zwei Professoren besteht, begannen das Projekt Anfang 2016. "Ich habe zwei verschiedene Hardwareversionen des Telefonprototyps gebaut", sagte er. Die erste wurde durch Umgebungs-HF-Signale gespeist, die durch Zellentürme gesendet wurden. Die zweite fügte hinzu: "Eine winzige Fotodiode (Solarzelle), um Energie aus dem Umgebungslicht in einem typischen Büro- oder Wohnumfeld zu gewinnen." In Situationen, in denen es hochfrequentiert ist - sagen wir, Sie sind im Wald oder mitten im Nirgendwo -, wird das Telefon das Licht um Sie herum für die Stromversorgung nutzen.
Der batterielose Prototyp des Telefons besteht aus einer Reihe von Komponenten, die Sie früher bei Radio Shack gekauft haben: Antennen, ein Harvester zur Energiegewinnung aus HF-Umgebungssignalen und Solarzellen, ein Mikrofon, das auf Reflexionen und Rückstreuung achtet Sprachaufzeichnung und -übertragung, ein Empfänger, eine Kopfhörerbuchse, ein digitales Kommunikationssystem, ein kleiner Mikrocontroller sowie einige LEDs und kapazitive Berührungstasten für die Bedienung des Geräts. Erwarten Sie jedoch nicht, bald Spiele auf dem Gerät zu spielen, da nicht genügend Energie erzeugt wird, um diese Art von Dingen mit Strom zu versorgen. "Wenn wir diese Komponente nicht neu konstruieren, ist es möglicherweise schwierig, sie nur mit HF-Wellen zu versorgen", fügte Talla hinzu.
Der batterielose Prototyp des Telefons besteht aus einer Reihe von Komponenten, die Sie früher in einem Radio Shack gekauft haben.
Aktuelle Telefone verbrauchen bis zu zehntausendmal mehr Strom als das, was aus Umgebungslicht und HF-Signalen verfügbar ist. Das Forscherteam musste die zum Senden und Empfangen von Sprache erforderliche Leistung auf wenige Mikrowatt reduzieren. Es war keine Kleinigkeit, erklärte Talla. "Die Menge an Strom, die aus HF-Signalen gewonnen werden kann, hängt von der Entfernung zwischen dem Telefon und dem Mobilfunkmast ab. Normalerweise können 1 bis 100 Mikrowatt aus HF-Umgebungssignalen gewonnen werden. Wir haben die Architektur des akkufreien Telefons überarbeitet, um die Leistung zu verringern." Verbrauch um das 10.000-fache, so dass es mit der winzigen verfügbaren Strommenge kontinuierlich mit Strom versorgt werden kann."
Das nächste Ziel des Forschungsteams ist es, die Reichweite des akkufreien Telefons zu verbessern und sicherzustellen, dass die Gespräche verschlüsselt werden.
Wenn Sie mehr über das batterielose Einhorn wissen möchten, ich meine, Mobiltelefon, können Sie das vollständige Forschungspapier, das Anfang Juli veröffentlicht wurde, selbst lesen. Sie können auch die offizielle Seite des Battery Free Phone-Projekts aufrufen.
