Uutiset

Tutkijat keksivät, miten langaton lataus toimii tehokkaasti matkankin päästä

Latausalueen laajentaminen onnistuu säteilyhäviön poistamisella, Aalto-yliopiston tutkijat osoittivat.
Two small loop antennas can transfer power between each other from 18 centimeters apart.
Silmukka-antennien halkaisija on 3,6 senttimetriä, ja langattoman latauksen tehokkuus pysyy suurena vielä, kun ne ovat 18 senttimetrin päässä toisistaan. Kuva: Nam Ha-Van/Aalto-yliopisto

Langattomat latausalustat ovat monelle jo tuttuja, mutta entä jos puhelimen tai muun tärkeän laitteen voisi ladata langattomasti ilman, että sen pitää olla alustalla?

Lähietäisyydellä, kuten latausalustoilla, langaton lataus perustuu magneettisiin lähikenttiin. Teho kuitenkin romahtaa, kun etäisyys lähettimen (latauslaite) ja vastaanottimen (ladattava laite) antennien välillä kasvaa. 

Aalto-yliopiston tutkijat kehittivät ongelmaan ratkaisun, joka perustuu antennien välisen vuorovaikutuksen optimointiin. Tulokset julkaistiin juuri Physical Review Applied -tiedelehdessä.

“Havaitsimme, että kun lähettimen ja vastaanottimen silmukka-antennien virroilla on sama värähdystaajuus mutta vastakkainen vaihekulma, pääsemme eroon säteilyhäviöstä. Tämä parantaa latauksen tehoa”, kertoo tutkimuksen pääkirjoittaja, tutkijatohtori Nam Ha-Van.

Aiemmin saman laboratorion tutkijat kehittivät lähietäisyydellä toimivan langattoman latausteknologian, jolla voi ladata tehokkaasti useita laitteita yhtä aikaa. Sen salaisuus on donitsinmuotoisen laitteen keskelle luotu tasainen magneettikenttä, joka lataa laitteet yhtä hyvin kaikkialla donitsin ympärillä, riippumatta laitteiden asennosta.

Nyt julkaistussa tutkimuksessa tutkijat kehittivät tavan analysoida mitä tahansa langatonta virransiirtomenetelmää sekä matemaattisesti että kokeellisesti. Näin he voivat arvioida sekä lähietäisyydeltä että kauempaa tehtävän langattoman virransiirron tehokkuutta paljon aiempaa perusteellisemmin. 

Tutkimus osoitti, että virransiirtoteho säilyy jopa 80 prosentissa viisi kertaa silmukka-antennin halkaisijan pituisella välimatkalla, kun käytetään optimaalista taajuutta sadan megahertsin vaihteluvälillä.  Perinteisellä menetelmällä optimaalista taajuutta ei määritetä vaan suunnittelijat käyttävät standardin mukaista taajuutta, jolloin teho voi jäädä alle 20 prosentin.

”Kaiken ydin on löytää optimaalinen tapa virransiirtoon, läheltä tai matkan päästä”, Ha Van kiteyttää.

Seuraavaksi tutkijat pureutuvat siihen, miten langaton virransiirto toimii ihmiskudoksissa ja niiden läpi. Tämä on tärkeää erityisesti erilaisten biolääketieteen sovellusten kuten langattoman tähystyksen ja verkkokalvoproteesien kehityksessä.

Nam Ha-Vanin mukaan oleellista on löytää juuri oikea taajuus, jolla sekä virransiirto että kehossa toimivan laitteen vastaanottama teho ovat mahdollisimman suuret.

”Se on edellytys näiden sovellusten toimivuudelle.”

Julkaisu: 
Ha-Van, N., Simovski, C. R., Cuesta, F. S., Jayathurathnage, P., & Tretyakov, S. A. (2023). Effective Midrange Wireless Power Transfer with Compensated Radiation Loss. Physical Review Applieddoi: 10.1103/PhysRevApplied.20.014044

Yhteystiedot:

Nam Ha-Van
puh. 050 560 6892
[email protected]
 

Transmitter

Langaton lataus pian mahdollista kotikäytössä

Tutkijoiden kehittämä uusi lähetin soveltuu täydellisesti kuluttajalaitteille yhtenäisen latausalueensa ansiosta.

Uutiset
Metamaterial

Edistyneet materiaalit ja rakenteet

Nanorakenteisten sähkömagneettisten materiaalien tutkimusryhmä on osa Aalto-yliopiston elektroniikan ja nanotekniikan laitosta. Tutkimus kattaa sähkömagneettisen teorian eri aiheita, kuten metamateriaalit ja metapinnat, bi-anisotrooppiset materiaalit, plasmoniikka, grafeenin sähkömagnetiikka, ei-vastavuoroiset materiaalit, sironta ja diffraktio.

Elektroniikan ja nanotekniikan laitos
Aalto University / Aalto satellite / photo: Mikko Raskinen

Elektroniikan ja nanotekniikan laitos

Teemme Elektroniikan ja nanotekniikan laitoksella laaja-alaista tutkimusta sähkömagneettisen, mikro- ja nanoteknologian, radiotekniikan ja avaruusteknologian aloilla. Ensimmäinen suomalainen satelliitti Aalto-1 toteutettiin laitoksella opiskelijahankkeena.

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:

Lue lisää uutisia

Nesteen polttoainejalostamon tankit Porvoossa
Yhteistyö, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Yhteistyö Aallon kanssa tuo Nesteelle merkittävää taloudellista hyötyä

Yhteistyön tuloksena Nesteen polttoainetutkimukseen tuotiin digitaalisia työkaluja perinteisen testaamisen rinnalle.
Laboratory work at the School of Chemical Engineering
Yhteistyö Julkaistu:

Tervetuloa Unite! Engineering Biology -verkostoitumistapahtumaan 11.9.2024

Tapahtuman tavoitteena on tuoda yhteen yhdeksän Unite!-allianssiin kuuluvan yliopiston tutkijat edistämään avainteknologioita ja kestäviä prosesseja.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Virtuaalinen kirjastokortti koekäytössä

Virtuaalinen kirjastokortti koekäytössä
Tie lumisessa talvimaisemassa iltahämärässä.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Tutkija selvitti: Pakkasen pauke syntyy pääasiassa taivaalla

Yleisen luulon vastaisesti pakkasen pauke ei olekaan peräisin esimerkiksi puista tai rakennuksista.