ข่าว

นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนากห้องชาร์จไร้สายที่สามารถจ่ายไฟให้กับแล็ปท็อป แท็บเล็ต หรือโทรศัพท์มือถือผ่านอากาศได้โดยไม่ต้องใช้ปลั๊กหรือสายเคเบิล
ทีมงานจากมหาวิทยาลัยโตเกียวกล่าวว่าเทคนิคใหม่นี้เกี่ยวข้องกับการสร้างสนามแม่เหล็กในระยะทางที่ไกลกว่า โดยไม่สร้างสนามไฟฟ้าที่อาจเป็นอันตรายต่อใครก็ตามหรือสัตว์ที่อยู่ในห้องได้
ระบบซึ่งได้รับการทดสอบในห้องแต่ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น สามารถส่งกำลังได้สูงสุดถึง 50 วัตต์ โดยไม่เกินหลักเกณฑ์ในปัจจุบันสำหรับการสัมผัสกับสนามแม่เหล็กของมนุษย์ ผู้เขียนการศึกษาอธิบาย
สามารถใช้ชาร์จอุปกรณ์ใดๆ ที่มีคอยล์อยู่ข้างใน คล้ายกับระบบที่ใช้กับแท่นชาร์จไร้สายในปัจจุบัน แต่ไม่มีแท่นชาร์จ
นอกเหนือจากการถอดมัดรวมสายชาร์จออกจากโต๊ะแล้ว ยังช่วยให้อุปกรณ์ต่างๆ ทำงานอัตโนมัติเต็มรูปแบบได้มากขึ้นโดยไม่จำเป็นต้องใช้พอร์ต ปลั๊ก หรือสายเคเบิล ทีมงานกล่าว
ทีมงานกล่าวว่าระบบปัจจุบันมีขั้วแม่เหล็กอยู่ตรงกลางห้องเพื่อให้สนามแม่เหล็ก "เข้าถึงทุกมุม" แต่ใช้งานได้หากไม่มีขั้วแม่เหล็ก การประนีประนอมคือ "จุดตาย" ซึ่งไม่สามารถชาร์จแบบไร้สายได้
นักวิจัยไม่ได้เปิดเผยว่าเทคโนโลยีนี้จะมีราคาเท่าใด เนื่องจากยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาและ "อีกหลายปี" จากการเผยแพร่สู่สาธารณะ
อย่างไรก็ตาม เมื่อเป็นไปได้ที่จะดัดแปลงอาคารที่มีอยู่เดิมหรือรวมเข้ากับอาคารใหม่ทั้งหมด โดยมีหรือไม่มีเสานำไฟฟ้าส่วนกลาง
เทคโนโลยีนี้จะช่วยให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใดๆ เช่น โทรศัพท์ พัดลม หรือแม้แต่โคมไฟ สามารถชาร์จได้โดยไม่ต้องใช้สายเคเบิล และดังที่เห็นในห้องนี้ที่สร้างโดยมหาวิทยาลัยโตเกียว มันพิสูจน์ได้ว่าใช้งานได้ สิ่งเร้นลับคือศูนย์กลาง ขั้วซึ่งทำหน้าที่เพิ่มขอบเขตของสนามแม่เหล็ก
ระบบมีเสาอยู่ตรงกลางห้องเพื่อ "เติมช่องว่างที่ไม่ปิดด้วยตัวเก็บประจุที่ผนัง" แต่ผู้เขียนบอกว่าจะยังคงใช้งานได้หากไม่มีเสาดังที่แสดงไว้ แต่จะส่งผลให้เกิดจุดอับซึ่งการชาร์จจะไม่ทำงาน งาน
ตัวเก็บประจุแบบก้อนที่ออกแบบมาเพื่อแยกระบบระบายความร้อนจะถูกวางไว้ในช่องผนังของแต่ละผนังรอบห้อง
ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงต่อมนุษย์และสัตว์ในอวกาศ เนื่องจากสนามไฟฟ้าสามารถให้ความร้อนแก่เนื้อสัตว์ทางชีวภาพได้
มีการติดตั้งอิเล็กโทรดนำไฟฟ้าส่วนกลางไว้ในห้องเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กทรงกลม
เนื่องจากสนามแม่เหล็กมีลักษณะเป็นวงกลมตามค่าเริ่มต้น จึงสามารถเติมเต็มช่องว่างในห้องที่ไม่มีตัวเก็บประจุที่ผนังปิดได้
อุปกรณ์ต่างๆ เช่น โทรศัพท์มือถือและแล็ปท็อป มีคอยล์อยู่ข้างในซึ่งสามารถชาร์จได้โดยใช้สนามแม่เหล็ก
ระบบสามารถจ่ายไฟได้ 50 วัตต์ โดยไม่มีความเสี่ยงต่อคนหรือสัตว์ภายในห้อง
การใช้งานอื่นๆ ได้แก่ เครื่องมือไฟฟ้ารุ่นเล็กในกล่องเครื่องมือ หรือรุ่นใหญ่ที่อนุญาตให้ทั้งโรงงานทำงานได้โดยไม่ต้องใช้สายเคเบิล
“สิ่งนี้ช่วยเพิ่มพลังให้กับโลกคอมพิวเตอร์ที่แพร่หลาย คุณสามารถนำคอมพิวเตอร์ของคุณไปได้ทุกที่โดยไม่ต้องกังวลเรื่องการชาร์จหรือเสียบปลั๊ก” Alanson Sample ผู้เขียนร่วมการศึกษาจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนกล่าว
ตัวอย่างยังมีการใช้งานทางคลินิกอีกด้วย ซึ่งกล่าวว่าการปลูกถ่ายหัวใจในปัจจุบันต้องใช้ลวดจากปั๊มเพื่อผ่านเข้าไปในร่างกายและเข้าไปในเบ้าหัวใจ
“สิ่งนี้สามารถขจัดภาวะนี้ได้” ผู้เขียนกล่าว พร้อมเสริมว่าจะช่วยลดความเสี่ยงของการติดเชื้อด้วยการกำจัดสายไฟทั้งหมด “ลดความเสี่ยงของการติดเชื้อและปรับปรุงคุณภาพชีวิตของผู้ป่วย”
การชาร์จแบบไร้สายได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นเรื่องที่ถกเถียงกัน โดยการศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้พบว่าประเภทของแม่เหล็กและขดลวดที่ใช้ในผลิตภัณฑ์ Apple บางอย่างสามารถปิดเครื่องกระตุ้นหัวใจและอุปกรณ์ที่คล้ายกันได้
“การศึกษาของเราที่กำหนดเป้าหมายการสั่นพ้องของโพรงคงที่ไม่ได้ใช้แม่เหล็กถาวร ดังนั้นจึงไม่ก่อให้เกิดความกังวลด้านสุขภาพและความปลอดภัยเช่นเดียวกัน” เขากล่าว
"เราใช้สนามแม่เหล็กสั่นความถี่ต่ำเพื่อส่งกระแสไฟฟ้าแบบไร้สายแทน และรูปร่างและโครงสร้างของตัวสะท้อนเสียงแบบโพรงทำให้เราสามารถควบคุมและควบคุมสนามแม่เหล็กเหล่านี้ได้
“เราได้รับการสนับสนุนว่าการวิเคราะห์ความปลอดภัยเบื้องต้นของเราแสดงให้เห็นว่าพลังงานที่มีประโยชน์สามารถถ่ายโอนได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ เราจะสำรวจและพัฒนาเทคโนโลยีนี้ต่อไปเพื่อให้เป็นไปตามหรือเกินกว่ามาตรฐานความปลอดภัยด้านกฎระเบียบทั้งหมด
เพื่อสาธิตระบบใหม่ พวกเขาได้ติดตั้งโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จไร้สายที่ไม่เหมือนใครใน "ห้องทดสอบ" อะลูมิเนียมขนาด 10 x 10 ฟุตที่สร้างขึ้นโดยเฉพาะ
จากนั้นใช้ไฟฟ้าให้แสงสว่าง พัดลม และโทรศัพท์มือถือ โดยดึงไฟฟ้าจากทุกที่ในห้อง ไม่ว่าจะวางเฟอร์นิเจอร์หรือผู้คนไว้ที่ใดก็ตาม
นักวิจัยกล่าวว่าระบบนี้มีการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับความพยายามในการชาร์จแบบไร้สายครั้งก่อน ซึ่งใช้รังสีไมโครเวฟที่อาจเป็นอันตรายหรือจำเป็นต้องวางอุปกรณ์บนแท่นชาร์จเฉพาะ
แต่จะใช้พื้นผิวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและอิเล็กโทรดบนผนังห้องเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่อุปกรณ์สามารถแตะเข้าไปได้เมื่อต้องการพลังงาน
อุปกรณ์ใช้สนามแม่เหล็กผ่านขดลวด ซึ่งสามารถรวมเข้ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น โทรศัพท์มือถือ
นักวิจัยกล่าวว่าระบบสามารถปรับขนาดให้เหมาะกับโครงสร้างที่ใหญ่ขึ้น เช่น โรงงานหรือคลังสินค้า ได้อย่างง่ายดาย ในขณะที่ยังคงเป็นไปตามแนวทางความปลอดภัยในการสัมผัสสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีอยู่ซึ่งกำหนดโดยคณะกรรมการกลางกำกับดูแลกิจการสื่อสารแห่งสหรัฐอเมริกา (FCC)
“สิ่งนี้เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดที่จะนำไปใช้ในอาคารใหม่ แต่ฉันคิดว่าการปรับปรุงเพิ่มเติมก็เป็นไปได้เช่นกัน” Takuya Sasatani นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโตเกียวและผู้เขียนที่เกี่ยวข้องของการศึกษากล่าว
“ตัวอย่างเช่น อาคารพาณิชย์บางแห่งมีแท่งโลหะรองรับอยู่แล้ว และควรเป็นไปได้ที่จะพ่นพื้นผิวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าลงบนผนัง ซึ่งอาจคล้ายกับวิธีการสร้างพื้นผิวเพดาน”
ผู้เขียนการศึกษาอธิบายว่าระบบสามารถส่งกำลังได้ถึง 50 วัตต์โดยไม่เกินหลักเกณฑ์ของ FCC สำหรับการสัมผัสกับสนามแม่เหล็กของมนุษย์
ผู้เขียนการศึกษาอธิบายว่าระบบสามารถส่งกำลังได้ถึง 50 วัตต์โดยไม่เกินหลักเกณฑ์ของ FCC สำหรับการสัมผัสกับสนามแม่เหล็กของมนุษย์
สนามแม่เหล็กอธิบายถึงการกระจายแรงแม่เหล็กในพื้นที่รอบวัตถุแม่เหล็ก
รวมถึงผลกระทบของสนามแม่เหล็กต่อประจุเคลื่อนที่ กระแสน้ำ และวัสดุแม่เหล็ก
โลกสร้างสนามแม่เหล็กขึ้นมาเอง ซึ่งช่วยปกป้องพื้นผิวจากรังสีดวงอาทิตย์ที่เป็นอันตราย
ตัวอย่างกล่าวว่ากุญแจสำคัญในการทำให้ระบบทำงานได้คือการสร้างโครงสร้างเรโซแนนซ์ที่สามารถส่งสนามแม่เหล็กขนาดห้องได้ ขณะเดียวกันก็จำกัดสนามไฟฟ้าที่เป็นอันตรายซึ่งสามารถให้ความร้อนแก่เนื้อเยื่อชีวภาพได้
วิธีแก้ปัญหาของทีมใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าตัวเก็บประจุแบบก้อน ซึ่งเหมาะกับรุ่นความจุแบบก้อน โดยที่ระบบระบายความร้อนจะลดลงเหลือเพียงก้อนที่แยกจากกัน
ความแตกต่างของอุณหภูมิภายในแต่ละบล็อกนั้นไม่มีนัยสำคัญ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการสร้างระบบควบคุมสภาพอากาศ
ตัวเก็บประจุที่วางอยู่ในโพรงผนังจะสร้างสนามแม่เหล็กที่สะท้อนในห้องในขณะที่กักเก็บสนามไฟฟ้าไว้ภายในตัวเก็บประจุนั่นเอง
สิ่งนี้เอาชนะข้อจำกัดของระบบพลังงานไร้สายก่อนหน้านี้ ซึ่งจำกัดอยู่ที่การส่งพลังงานจำนวนมากในระยะทางเล็กๆ เพียงไม่กี่มิลลิเมตร หรือปริมาณที่น้อยมากในระยะทางไกล ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อมนุษย์
ทีมงานยังต้องคิดหาวิธีเพื่อให้แน่ใจว่าสนามแม่เหล็กจะไปถึงทุกมุมห้อง เพื่อกำจัด "จุดบอด" ที่อาจไม่มีการประจุไฟฟ้า
สนามแม่เหล็กมีแนวโน้มที่จะแพร่กระจายในรูปแบบวงกลม ทำให้เกิดจุดตายในห้องสี่เหลี่ยม และยากต่อการจัดแนวกับขดลวดในอุปกรณ์อย่างแม่นยำ
“การวาดพลังงานในอากาศด้วยขดลวดก็เหมือนกับการจับผีเสื้อด้วยตาข่าย” ตัวอย่างกล่าว พร้อมเสริมว่าเคล็ดลับคือ “ให้ได้ผีเสื้อมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อหมุนไปรอบห้องในทิศทางต่างๆ มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้”
การมีผีเสื้อหลายตัว หรือในกรณีนี้ มีสนามแม่เหล็กหลายอันทำงานร่วมกัน ไม่ว่าเว็บจะอยู่ที่ไหนหรือชี้ไปทางไหน คุณจะบรรลุเป้าหมาย
วงหนึ่งหมุนเป็นวงกลมที่เสากลางของห้อง ในขณะที่อีกวงหมุนวนอยู่ที่มุม สานระหว่างผนังที่อยู่ติดกัน
สามารถใช้ชาร์จอุปกรณ์ใดๆ ที่มีคอยล์อยู่ข้างในได้ คล้ายกับระบบที่ใช้กับแท่นชาร์จไร้สายในปัจจุบัน แต่ไม่มีแท่นชาร์จ
นักวิจัยไม่ได้บอกว่าเทคโนโลยีอาจมีราคาเท่าไร เนื่องจากยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา แต่ “จะใช้เวลาหลายปี” และสามารถติดตั้งเพิ่มเติมกับอาคารที่มีอยู่หรือรวมเข้ากับอาคารใหม่ทั้งหมดเมื่อมีวางจำหน่ายในส่วนกลาง
ตามตัวอย่าง วิธีการนี้จะกำจัดจุดบอด ทำให้อุปกรณ์ดึงพลังงานจากทุกที่ในอวกาศได้