Le premier téléphone cellulaire sans batterie capte l’énergie des signaux radio ambiants, Informatique légère, Physique, Technologies

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Une équipe d’informaticiens et d’ingénieurs électriciens de l’Université de Washington a inventé un téléphone portable qui ne nécessite pas de piles et récupère l’énergie à partir de signaux radio ambiants ou de la lumière. Le dispositif est décrit dans un article publié dans le Actes de l’Association for Computing Machinery sur les technologies interactives, mobiles, portables et ubiquitaires..

Le téléphone sans batterie peut détecter la parole, actionner les écouteurs et passer d'une communication montante à une communication descendante, le tout en temps réel. Il est alimenté par des signaux radio ambiants ou par la lumière. Crédit photo : Mark Stone, Université de Washington.

Ce téléphone sans batterie peut détecter la parole, actionner les écouteurs et basculer entre les communications montantes et descendantes, le tout en temps réel. Il est alimenté par des signaux radio ambiants ou par la lumière. Crédit photo : Mark Stone, Université de Washington.

“Nous avons construit ce que nous pensons être le premier téléphone cellulaire fonctionnel qui ne consomme presque pas d’énergie”, a déclaré le Dr Shyam Gollakota, co-auteur du projet et membre de la Paul G. Allen School of Computer Science & ; Engineering de l’Université de Washington.

“Pour atteindre la très, très faible consommation d’énergie dont vous avez besoin pour faire fonctionner un téléphone en récoltant l’énergie de l’environnement, nous avons dû repenser fondamentalement la façon dont ces appareils sont conçus.”

Le Dr Gollakota et ses co-auteurs ont éliminé une étape gourmande en énergie dans la plupart des transmissions cellulaires modernes – la conversion des signaux analogiques qui transmettent le son en données numériques qu’un téléphone peut comprendre.

Ce processus consomme tellement d’énergie qu’il a été impossible de concevoir un téléphone qui puisse s’appuyer sur des sources d’énergie ambiante.

Au lieu de cela, le téléphone cellulaire sans batterie tire parti des minuscules vibrations du microphone ou du haut-parleur d’un téléphone qui se produisent lorsqu’une personne parle au téléphone ou écoute un appel.

Une antenne connectée à ces composants convertit ce mouvement en changements dans le signal radio analogique standard émis par une station de base cellulaire.

Ce processus encode essentiellement les modèles de parole dans les signaux radio réfléchis d’une manière qui n’utilise presque pas d’énergie.

Pour transmettre la parole, le téléphone utilise les vibrations du microphone de l’appareil pour coder les modèles de parole dans les signaux réfléchis.

Pour recevoir la parole, il convertit les signaux radio codés en vibrations sonores qui sont captées par le haut-parleur du téléphone.

Dans le dispositif prototype, l’utilisateur appuie sur un bouton pour passer de ces deux modes “émission” et “écoute”.

“Le téléphone portable est l’appareil dont nous dépendons le plus aujourd’hui. Donc s’il y a un appareil que l’on voudrait pouvoir utiliser sans piles, c’est bien le téléphone portable”, a déclaré l’auteur principal, le professeur Joshua Smith, de la Allen School et du département d’ingénierie électrique de l’université de Washington.

“La preuve de concept que nous avons développée est passionnante aujourd’hui, et nous pensons qu’elle pourrait avoir un impact sur les appareils de tous les jours à l’avenir.”

Le téléphone sans batterie nécessite tout de même une petite quantité d’énergie pour effectuer certaines opérations. Le prototype a un budget énergétique de 3,5 microwatts.

L’équipe a démontré comment récolter cette petite quantité d’énergie à partir de deux sources différentes.

“Le prototype de dispositif sans batterie a été construit à l’aide de composants disponibles dans le commerce sur une carte de circuit imprimé “, ont déclaré les chercheurs.

“Il peut fonctionner avec de l’énergie récoltée à partir de signaux RF transmis par une station de base située à 31 pieds (9,4 m) de distance”.

“De plus, en utilisant l’énergie récupérée de la lumière ambiante avec de minuscules photodiodes, nous avons démontré que notre dispositif peut communiquer avec une station de base située à 15,2 m (50 pieds).”

Les auteurs ont démontré que le prototype peut exécuter les fonctions téléphoniques de base – transmettre la parole et les données et recevoir les entrées de l’utilisateur par des boutons.

En utilisant Skype, ils ont pu recevoir des appels entrants, composer un numéro et mettre les appelants en attente avec le téléphone sans batterie.

“Nous avons conçu une station de base personnalisée pour transmettre et recevoir les signaux radio. Mais il est concevable que cette technologie puisse être intégrée à l’infrastructure standard des réseaux cellulaires ou aux routeurs Wi-Fi couramment utilisés pour passer des appels”, ont-ils déclaré.

“On pourrait imaginer à l’avenir que toutes les tours cellulaires ou tous les routeurs Wi-Fi soient équipés de notre technologie de station de base”, a déclaré le premier auteur, le Dr Vamsi Talla, également de la Allen School de l’Université de Washington.

Et si chaque maison est équipée d’un routeur Wi-Fi, on pourrait obtenir une couverture cellulaire sans batterie…”.partout.”

L’équipe prévoit maintenant de se concentrer sur l’amélioration de l’autonomie du téléphone sans batterie et sur le cryptage des conversations pour les rendre sécurisées.

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