события

        

В ИТМО разработали первую в России технологию беспроводного питания устройств IoT и умного дома

К ним относятся, например, устройства интернета вещей, а также датчики умного дома, отслеживающие движение, температуру, влажность помещения и другие параметры. Сейчас в них используется проводное или аккумуляторное питание. Ученые ИТМО первыми в России представили технологию, которая обеспечивает беспроводное питание устройств IoT и умного дома на расстоянии нескольких метров и более. При этом система полностью безопасна для человека и окружающей среды.
1420102.jpg
Многие устройства интернета вещей (IoT) и умного дома, например сигнализации, подключаются проводом к электросети, а датчики движения, температуры, влажности и других параметров получают энергию из аккумуляторных батарей, которые нужно регулярно менять. Решить проблему проводного подключения и регулярной замены батареек может система беспроводного питания. Многим знакома беспроводная зарядка для смартфона, которая представляет собой специальную подставку с передающей катушкой внутри. Она создает переменное магнитное поле, а приемная катушка в смартфоне преобразует поле обратно в ток. Но чтобы такая беспроводная зарядка работала, передающая и приемная катушки должны быть в непосредственной близости. Таким образом, технология, широко используемая для беспроводного питания смартфона, не применима для энергоснабжения датчиков умного дома.

Ученые Нового физтеха ИТМО первыми в России продемонстрировали технологию беспроводной передачи энергии, которая может обеспечить беспроводное питание устройств IoT и умного дома на расстоянии до нескольких метров. Аналогичные технологии на мировом рынке есть всего у нескольких компаний, а на российском рынке подобных разработок не было представлено ранее.

«Перспективным и быстроразвивающимся направлением, к которому относится и наша разработка, считается беспроводная передача энергии на дальние расстояния. Ключевое отличие этой технологии заключается в расстоянии между приемником и передатчиком, которое может составлять от нескольких до десятков и сотен метров в зависимости от конкретного применения. Энергия в этой системе передается с помощью распространяющихся электромагнитных волн», — рассказала ведущий научный сотрудник физического факультета ИТМО Полина Капитанова.
 1420103.jpg
Приемник беспроводной передачи энергии
1420101.jpg
Приемно-передающая антенна круговой поляризации
Устройство для беспроводного питания маломощных устройств в дальней зоне состоит из двух небольших блоков, в которых размещены передатчик и приемник. Генератор в передатчике создает радиочастотный сигнал, а его мощность увеличивает усилитель. Фильтр исключает отражение электромагнитных волн на рабочей частоте от передающей антенны обратно в усилитель и препятствует прохождению волн вне диапазона рабочих частот. Передающая антенна излучает волны, которые распространяются в воздухе в заданном направлении, достигают антенны приемника и преобразуются в переменный ток. Выпрямитель приемника превращает переменный ток в постоянный. Наконец, система управления питанием накапливает энергию, преобразует параметры тока и напряжения в соответствие с типом подключаемого устройства и каждые несколько секунд отправляет ему энергию.

В разработке устройства для беспроводного питания приняли участие сотрудники физического факультета ИТМО: Андрей Кузьмичев, Полина Терентьева, Александр Золотарев, Павел Смирнов, Сутану Чаттерджи, Евгений Корешин и Полина Капитанова.

«Передатчик излучает энергию мощностью до 1,5 ватт. Это безопасное значение для человека и окружающей среды согласно нормам СанПиН и международным стандартам, разработанным крупнейшим в мире объединением инженеров электротехники IEEE. Энергия, передаваемая электромагнитными волнами, распределяется по большой рабочей области, частично рассеиваясь в воздухе, в результате чего до приемника доходит несколько милливатт энергии. Этого достаточно для питания нескольких маломощных устройств (или датчиков) в рабочей области одного передатчика, равной 0,8х1,2 метров», — резюмировал лаборант физического факультета ИТМО Андрей Кузьмичев.
 1420100.jpg

Андрей Кузьмичев и Евгений Корешин. Фото: Дмитрий Григорьев / ITMO NEWS
Технология беспроводного питания маломощных устройств в дальней зоне может широко использоваться для систем умного дома. Передатчик электромагнитной энергии, устанавливаемый в потолке, постоянно обеспечивает энергией датчики умного дома, расположенные на стенах. Также разработку ученых ИТМО легко масштабировать. Достаточно поместить неограниченное количество передатчиков вдоль стены или по всей площади помещения.
«Масштабируемость технологии беспроводного питания особо важна в промышленных применениях. Например, современные складские помещения обладают высокой степенью автоматизации, для которой нужно отслеживать множество параметров — от расположения грузов до температуры и влажности. Конфигурация таких помещений динамично меняется, поэтому проводить питание к каждому датчику сложно, а менять в них аккумуляторные батареи зачастую невозможно. Наша технология предполагает модульность — можно создать зоны, внутри которых большое количество маломощных датчиков может получать питание беспроводным методом», — подчеркнул младший научный сотрудник физического факультета ИТМО Евгений Корешин.
 p14201.jpg
Ученые ИТМО планируют адаптировать технологию и предложить новые технические решения для промышленных применений. Например, рабочая область, расстояние между приемником и передатчиком, а также излучаемая мощность могут быть оптимизированы, исходя из технических требований.

Источник: https://news.itmo.ru/ru/news/14201/

подписка на публикации
поля отмеченные * обязательны для заполнения

последние события

20.10.26

Дроны-камикадзе для тушения пожаров придумали в России: они взрываются внутри горящих зданий

Беспилотники смогут проникать в помещения, куда не добраться пожарным, однако метод требует испытаний и строгих правил применения.

читать далее
16.10.26

Российские космические микросхемы готовят к ядерному взрыву

Отечественные электронные компоненты проверяют на гамма- и нейтронное излучение, а также воздействие тяжёлых заряженных частиц

читать далее
13.10.26

Нейропроцессоры сегодня и завтра:как ИИ-чипы в смартфонах меняют наши устройства

Помните, как 8 лет назад Huawei Mate 10 с процессором Kirin 970 впервые показал нам, что смартфон может «думать» сам, без отправки данных в облако? С тех пор искусственный интеллект в телефонах прошел путь от экспериментальной функции до одного из ключевых факторов, определяющих производительность и пользовательский опыт. Однако до недавнего времени этот прогресс казался постепенным, эволюционным. Сегодня мы стоим на пороге революции: нейропроцессоры (NPU) стремительно развиваются, а в ближайшие годы нас ждут настоящие прорывы.
Разбираемся, что изменилось на рынке и какие перспективы открываются перед мобильным ИИ.

читать далее
06.10.26

Исследование свойств оксида гафния открывает новые возможности для производства конденсаторов, памяти и систем охлаждения

Новое исследование показало, что оксид гафния может накапливать и высвобождать электрическую энергию, оставаясь стабильным при экстремальных температурах.

читать далее
05.10.26

Подготовлены три сценария развития российской мегакорпорации по производству чипов

В рамках подготовки стратегии «Объединенной микроэлектронной компании» Сбербанк представил отрасли модель спроса на микроэлектронику в России. Документ описывает три сценария развития рынка до 2036 года: базовый, консервативный и оптимистичный. Модель рассчитана в пластинах. Например, при базовом сценарии спрос на пластины вырастет с 0,8–1,0 млн до 1,6–1,8 млн штук.

читать далее
29.09.26

Мантуров рассказал, на что пойдет технологический сбор с компаний

Мантуров раскрыл детали создания объединенной структуры в сфере микроэлектроники. Она будет называться «Интегральные системы». Все доходы бюджета от технологического сбора пойдут на ее развитие.

читать далее
28.09.26

Без каких 10 материалов современные технологии встанут

Можно иметь деньги, инженеров и готовые чертежи, но не построить ни спутник, ни электромобиль. Причина — нехватка нужного сырья: его либо добывают слишком мало, либо основные поставки завязаны на одну страну. Щепотка галлия влияет на работу радара, крошечный конденсатор из тантала решает, полетит ли спутник, а дефицит меди способен задержать целый дата-центр. Вот 10 материалов, от которых зависят современные высокие технологии и которые тихо определяют, что человечество вообще способно построить.

читать далее
22.09.26

Закон Мура ищет новое пространство не в длину, а в толщину

Следующий скачок процессоров может произойти по вертикали.

читать далее


Помощник Помощник