Forscher der Universität von Massachusetts Amherst (UMass Amherst) nutzen den Körper, um Restenergie zu gewinnen und tragbare Geräte mit Strom zu versorgen
Während Sie möglicherweise gerade erst damit beginnen, die Vorteile der 5G-Funk-Technologie zu nutzen, arbeiten Forscher weltweit bereits intensiv an der Technologie der Zukunft: 6G
Einer der vielversprechendsten Durchbrüche in der 6G-Telekommunikation ist die Möglichkeit der Visible Light Communication (VLC), was nahezu einer drahtlosen Version von Glasfaseroptik entspricht und Lichtblitze zur Übertragung von Informationen verwendet. Jetzt hat ein Forscherteam der genannten Universität bekannt gegeben, dass sie eine kostengünstige, innovative Methode erfunden haben, um die Restenergie von VLC zu nutzen, indem der menschliche Körper als Antenne verwendet wird. Diese Restenergie kann recycelt werden, um eine Reihe von tragbaren Geräten oder vielleicht sogar größerer Elektronik mit Strom zu versorgen.
„VLC ist ziemlich einfach und interessant“, berichtet Jie Xiong, Professor für Informations- und Computerwissenschaften an der UMass Amherst und leitender Autor der Publikation. Anstelle der Verwendung von Funksignalen, um Informationen drahtlos zu übermitteln, nutzt es das Licht von LEDs, die sich bis zu einer Million Mal pro Sekunde ein- und ausschalten können. Der Reiz von VLC besteht auch darin, dass die Infrastruktur bereits überall vorhanden ist – unsere Häuser, Fahrzeuge, Straßenbeleuchtung und Büros werden alle mittels LED Lampen beleuchtet, die auch Daten übertragen könnten. „Alles was eine integrierte Kamera hat, wie zum Beispiel unsere Smartphones, Tablets oder Laptops, könnten als Empfänger agieren“, sagt Xiong.
Zuvor zeigten Xiong und Erstautor Minhao Cui, ein Doktorand der Informations- und Informatikwissenschaften an der UMass Amherst, dass es in VLC-Systemen zu erheblichen Energieverlusten kommt, da die LEDs auch Seitenkanal-HF-Signale oder Funkwellen aussenden. Wenn diese ausgetretene HF-Energie abgesaugt werden könnte, stünde sie zur Nutzung bereit.
Nach unterschiedlichen Versuchen, eine Antenne zu entwerfen, um die ausgetretene HF zu sammeln und zu verstärken, die allesamt nicht den gewünschten Effekt erzielten, kam Cui schlussendlich auf die Idee zu experimentieren, was geschehen würde, wenn die Spule mit einem menschlichen Körper in Kontakt kommt. Dabei wurde augenblicklich klar, dass ein menschlicher Körper das beste Medium ist, um die Leistung der Spule zu verstärken, die ausgetretene HF-Energie zu sammeln, nämlich bis zum zehnfachen als die bloße Spule allein.
Nach vielen Experimenten entwickelte das Team Bracelet+, eine einfache Spule aus Kupferdraht, die als Armband am oberen Unterarm getragen wird. Während unterschiedliche Designs zum Tragen als Ring, Gürtel, Fußkettchen oder Halskette in Betracht kommen, scheint das Armband die richtige Balance zwischen Energiegewinnung und Tragbarkeit in sich zu vereinen.
Das Design ist billig, weniger als 50 Cent, stellen die Autoren fest, wobei ihr Artikel von der Association for Computing Machinery’s Conference on Embedded Networked Sensor Systems mit dem renommierten Best Paper Award ausgezeichnet wurde. Aber Bracelet+ kann bis zu Mikrowatt erreichen, genug, um viele Sensoren zu unterstützen, wie z.B. am Körper getragene Sensoren zur gesundheitlichen Überwachung, die aufgrund ihrer niedrigen Abtastrate und langen Dauer des Schlafmodus mit wenig Leistung auskommen.
„Letztendlich wollen wir in der Lage sein, Restenergie aus allen möglichen Quellen zu gewinnen, um zukünftige Technologien zu speisen“, sagt Xiong.
4. Januar 2023
Übersetzung von: @JM