Langaton lataus pian mahdollista kotikäytössä
Tutkijoiden kehittämä uusi lähetin soveltuu täydellisesti kuluttajalaitteille yhtenäisen latausalueensa ansiosta.
Tutkijat keksivät, miten langaton lataus toimii tehokkaasti matkankin päästä
Latausalueen laajentaminen onnistuu säteilyhäviön poistamisella, Aalto-yliopiston tutkijat osoittivat.
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 Applied, doi: 10.1103/PhysRevApplied.20.014044
Yhteystiedot:
Nam Ha-Van
puh. 050 560 6892
nam.havan@aalto.fi
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
Teemme elektroniikan ja nanotekniikan laitoksella laaja-alaista tutkimusta sähkömagneettisen, mikro- ja nanoteknologian, radiotekniikan ja avaruusteknologian aloilla. Ensimmäinen suomalainen satelliitti Aalto-1 toteutettiin laitoksella opiskelijahankkeena.
Lue lisää uutisia
Talotekniikan hankintamalli ratkaisee, miten asiakas hyötyy toimittajien osaamisesta
Talotekniikan painoarvo rakennushankkeissa kasvaa, mutta hankintamallit eivät ole pysyneet kehityksen tahdissa. Tampereen yliopiston Talotekniikka 2030 -tutkimus TH14 selvitti haastatteluissa, työpajoissa ja analysoimalla Hilman tarjouspyyntöaineistoja, miten talotekniikkaa hankitaan julkisissa hankkeissa. Tutkimuksen loppuraportti esittää selkeitä suosituksia sekä tilaajille että tate-yrityksille.
E-aineistojen koulutuksia syksyllä 2026
Tutustu e-aineistoihin kustantajien pitämissä koulutuswebinaareissa.