Une nouvelle approche pour alimenter sans fil les appareils portables

Les ingénieurs de NUS conçoivent une nouvelle approche pour alimenter sans fil les appareils portables

Une équipe de l’Université nationale de Singapour dirigée par le professeur agrégé Jerald Yoo (à gauche) a développé une nouvelle solution d’alimentation sans fil pour les appareils portables. Avec lui se trouvent deux membres de l’équipe : Mme Li Jiamin (au centre), qui a un émetteur sur son poignet droit et un récepteur connecté à une montre connectée sur son poignet gauche, et M. Dong Yilong (à droite) qui tient un panneau affichant la technologie. . Crédit : Université nationale de Singapour

Les progrès de la technologie portable remodèlent notre façon de vivre, de travailler et de jouer, ainsi que la façon dont les soins de santé sont fournis et reçus. Les appareils portables qui se sont introduits dans la vie quotidienne comprennent les montres intelligentes et les écouteurs sans fil, tandis que dans le milieu de la santé, les appareils courants incluent les injecteurs portables, les patchs de surveillance d’électrocardiogramme (ECG), les aides à l’écoute, etc.

Un problème majeur face à l’utilisation de ces appareils portables est la question de garder ces appareils correctement et commodément alimentés. À mesure que le nombre de dispositifs portables que l’on utilise augmente, la nécessité de charger plusieurs batteries augmente en tandem, consommant d’énormes quantités d’électricité. De nombreux utilisateurs trouvent qu’il est difficile de charger de nombreux appareils chaque jour, et des interruptions de service gênantes se produisent lorsque les batteries s’épuisent.

Une équipe de recherche, dirigée par le professeur agrégé Jerald Yoo du Département de génie électrique et informatique et du N.1 Institute for Health de l’Université nationale de Singapour (NUS), a développé une solution à ces problèmes. Leur technologie permet à un seul appareil, tel qu’un téléphone portable placé dans la poche, d’alimenter sans fil d’autres appareils portables sur le corps d’un utilisateur, en utilisant le corps humain comme moyen de transmission d’énergie. Le nouveau système de l’équipe présente un avantage supplémentaire : il peut récupérer l’énergie inutilisée de l’électronique dans un environnement domestique ou de bureau typique pour alimenter les appareils portables.

Leur réalisation a été publiée pour la première fois dans la revue Nature Électronique le 10 juin 2021. C’est le premier du genre à être établi parmi la littérature existante sur les vêtements électroniques.

Utiliser le corps humain comme moyen de transmission d’énergie

Pour prolonger la durée de vie de la batterie et maintenir des opérations entièrement autonomes, mais sans fil, des appareils portables, des approches de transmission d’énergie et de récupération d’énergie sont nécessaires. Cependant, les approches conventionnelles pour alimenter les appareils portables de la zone du corps sont limitées par la distance sur laquelle l’énergie peut être transmise, le « chemin » que l’énergie peut parcourir sans faire face à des obstacles et la stabilité du mouvement de l’énergie. En tant que tel, aucune des méthodes actuelles n’a été en mesure de fournir une alimentation durable aux dispositifs portables placés autour de l’ensemble du corps humain.

L’équipe NUS a décidé de renverser la vapeur sur ces limitations en concevant un système de récepteur et d’émetteur qui utilise l’obstacle même de l’alimentation sans fil – le corps humain – comme moyen de transmission d’énergie et de récupération d’énergie. Chaque récepteur et émetteur contient une puce qui sert de tremplin pour étendre la couverture sur tout le corps.

Un utilisateur a juste besoin de placer l’émetteur sur une seule source d’alimentation, telle que la montre intelligente sur le poignet d’un utilisateur, tandis que plusieurs récepteurs peuvent être placés n’importe où sur le corps de la personne. Le système exploite ensuite l’énergie de la source pour alimenter plusieurs appareils portables sur le corps de l’utilisateur via un processus appelé transmission de puissance couplée au corps. De cette façon, l’utilisateur n’aura besoin de charger qu’un seul appareil et les autres gadgets portés peuvent être alimentés simultanément à partir de cette seule source. Les expériences de l’équipe ont montré que leur système permet à une seule source d’alimentation entièrement chargée d’alimenter jusqu’à 10 appareils portables sur le corps, pour une durée de plus de 10 heures.

En tant que source d’énergie complémentaire, l’équipe NUS s’est également penchée sur la récupération d’énergie dans l’environnement. Leurs recherches ont révélé que les environnements de bureau et domestiques typiques présentent des ondes électromagnétiques (EM) parasites auxquelles les gens sont exposés en permanence, par exemple à partir d’un ordinateur portable en marche. Le nouveau récepteur de l’équipe récupère les ondes électromagnétiques de l’environnement ambiant et, grâce à un processus appelé alimentation couplée au corps, le corps humain est capable de récolter cette énergie pour alimenter les appareils portables, quel que soit leur emplacement autour du corps.

Ouvrir la voie à des appareils portables plus petits et sans batterie

À propos des avantages de la méthode de son équipe, le professeur Assoc Yoo a déclaré : « Les piles sont parmi les composants les plus chers des appareils portables et elles ajoutent du volume à la conception. Notre système unique a le potentiel d’omettre le besoin de piles, permettant ainsi aux fabricants de miniaturiser les gadgets tout en réduisant considérablement les coûts de production. Plus excitant, sans les contraintes des batteries, notre développement peut permettre la prochaine génération d’applications portables, telles que les patchs ECG, les accessoires de jeu et les diagnostics à distance.

L’équipe NUS continuera d’améliorer l’efficacité d’alimentation de son système émetteur/récepteur, dans l’espoir qu’à l’avenir, tout appareil de transmission d’énergie, qu’il s’agisse d’un téléphone portable ou d’une montre intelligente, pourra satisfaire les demandes d’alimentation du réseau de tous les autres appareils portables sur le corps, permettant ainsi une plus longue durée de vie de la batterie.


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Plus d’information:
Jiamin Li et al, Transmission de puissance couplée au corps et récupération d’énergie, Nature Électronique (2021). DOI : 10.1038 / s41928-021-00592-y

Fourni par l’Université nationale de Singapour

Citation: Une nouvelle approche pour alimenter sans fil les appareils portables (2021, 14 juin) récupéré le 14 juin 2021 à partir de https://techxplore.com/news/2021-06-approach-wireless-power-wearable-devices.html

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