يستخدم Powercast’s Ubiquity التردد اللاسلكي لشحن الأجهزة لاسلكيًا

كشفت شركة Powercast النقاب عن أجهزة إرسال الطاقة اللاسلكية المنتشرة في كل مكان ، والتي تستخدم طاقة التردد اللاسلكي (RF) لشحن الأجهزة عبر الهواء.

عرضت الشركة التي تتخذ من بيتسبرغ مقراً لها بولاية بنسلفانيا جهاز إرسال Ubiquity الخاص بها ، وهو جهاز إرسال طاقة RF منخفض التكلفة للغاية ، في CES 2023 ، المعرض التجاري التكنولوجي الكبير في لاس فيجاس هذا الأسبوع.

إذا كان هذا يبدو مجنونًا بعض الشيء ، فإن نقل الكهرباء عبر الهواء لتشغيل أداة إلكترونية يبدو مستحيلاً. حاول نيكولا تيسلا ، رائد الراديو ، القيام بذلك دون جدوى في أوائل القرن العشرين. منذ ذلك الحين ، أعاقت العقبات التقنية محاولات فعل الشيء نفسه.

لكن Powercast بدأت بفكرة استخدام التردد اللاسلكي ، الذي يوفر قوتها الخاصة عند إجراء اتصال بين المرسل والمستقبل ، في عام 2003. وقالت الشركة إنها شحنت أكثر من 10 ملايين جهاز لأكثر من 100 عميل. تمتلك الشركة 79 براءة اختراع. لقد كتبت عن الطاقة اللاسلكية في وقت مبكر من عام 2008 ، ولكن كل ما حصلنا عليه هو أجهزة الشحن التعريفي.

صُممت Powercast لتكون جهاز إرسال لاسلكي RF اقتصاديًا ، وقد خفضت حاجز الدخول حيث يمكن أن تصبح الطاقة اللاسلكية في كل مكان مع أجهزة إرسال RF متعددة تغطي كل منزل ، على حد قول الشركة.

قال تشارلز جويتز: “تتمثل رؤية Powercast في رؤية جهاز إرسال RF منخفض التكلفة في كل غرفة في كل منزل” ،
الرئيس التنفيذي في Powercast ، في بيان. مثل الكثير من أجهزة توجيه Wi-Fi ، سيحتاج المنزل إلى أجهزة إرسال RF متعددة لتوفير تغطية RF كافية حيث يصبح الشحن اللاسلكي أمرًا مناسبًا وبدون تلامس “اضبطه ونسيانه”. لذلك ، خفضنا التكاليف ونتشارك في تصميم Ubiquity الخاص بنا من خلال تصميم مرجعي بتكلفة منخفضة بقيمة 5 دولارات أمريكية للمواد ، أو وحدة قابلة للتضمين ، تتيح للمصنعين دمج قدرة إرسال الترددات اللاسلكية بسهولة في منتجاتهم الخاصة لتسريع شبكات إرسال الترددات الراديوية في المنازل “.

بنية الطاقة اللاسلكية في Powercast لها وجهان. يحتوي على جهاز إرسال يرسل RF عبر الهواء ، وله جهاز استقبال مضمن في الأجهزة الطرفية يجمع هذا التردد اللاسلكي من الهواء ويحوله إلى تيار مستمر (تيار مباشر) لنقل البيانات وأجهزة الطاقة.

على جانب جهاز الإرسال ، يأتي Powercast’s Ubiquity في عدة أشكال ، كل منها قادر على شحن الأجهزة التي تدعم الترددات اللاسلكية ونقل البيانات معها ذهابًا وإيابًا في جميع أنحاء المنزل.

يتوفر للمصنعين خياران لتحويل منتجاتهم الخاصة – مثل الأجهزة المنزلية وأجهزة التلفزيون وأنظمة الألعاب وشاشات الكمبيوتر أو المساعدين المنزليين المدعومين بالذكاء الاصطناعي – إلى أجهزة إرسال الترددات اللاسلكية Ubiquity. يتيح التصميم المرجعي المرخص للمصنعين دمج الإلكترونيات المطلوبة فقط في لوحات الدوائر الخاصة بهم مقابل 5 دولارات أو أقل من تكلفة فاتورة المواد (BOM).

كما أنه يحتوي على وحدة نمطية قابلة للتضمين سهلة الدمج يمكن إدخالها بسهولة والتي تحتوي على جميع الأجهزة الإلكترونية و
الأجهزة اللازمة. سيضيف المصنعون مصدر طاقة وهوائي. سيعمل Powercast مع الشركات المصنعة على تصميم هوائي يناسب حجم منتجهم المحدد.

كما أنشأت Powercast جهاز الإرسال Ubiquity المستقل الذي يجمع بين وحدته القابلة للتضمين مع هوائي لعرضه في CES. سوف ينتج Powercast جهاز إرسال بحجم مكبر الصوت المحمول.

على جانب الاستقبال ، يمكن للمصنعين تضمين شريحة استقبال Powerharvester PCC110 الصغيرة من Powercast وهوائي صغير في أجهزتهم الطرفية بحوالي 1 دولار لتمكينهم من العمل مع جهاز إرسال RF – إما Powercast القائم بذاته في كل مكان ، أو منتجات إرسال الترددات اللاسلكية التي تم إنشاؤها باستخدام Ubiquity embeddable وحدة أو تصميم مرجعي.

يمكن لهذه البنية اللاسلكية التي تعمل بالطاقة عبر المسافة أن تشحن الأجهزة منخفضة الطاقة بشحن مستمر وموثوق به في الخلفية. تشمل أمثلة الأجهزة الطرفية أجهزة التحكم عن بُعد الخاصة بالتلفزيون ، وفرشاة الأسنان الكهربائية ، ولوحات المفاتيح والماوس ، وأجهزة التحكم في الألعاب ، وسماعات الأذن ، وسماعات الرأس ، والساعات الذكية ، وعصابات اللياقة البدنية ، والمعينات السمعية ، والساعات ، وآلات الحلاقة الكهربائية ، وأجهزة التشغيل الآلي للمنزل والعديد من الأجهزة الأخرى.

وقال جيسون جيل من Powercast ، مدير البحث والتطوير ، في بيان: “الأحجام موجودة في سوق الإلكترونيات الاستهلاكية ، لكنها أيضًا حساسة للسعر. استجابة لطلبات هؤلاء المصنّعين للحصول على حل شحن لاسلكي مستدام ومنخفض التكلفة للغاية ، أتقن مهندسونا تصميم Ubiquity أحادي الهوائي عالي الكفاءة والذي يمكنه نقل الطاقة ونقل البيانات. يمكن للمصنعين إنشاء أنظمة بيئية صديقة للبيئة تعمل بالترددات اللاسلكية باستخدام بطاريات قابلة لإعادة الشحن أو بدون بطاريات ، وكلاهما يقضي على النفايات الإلكترونية للبطاريات التي يمكن التخلص منها ومتاعب استبدال البطارية. “

يمكن لجهاز الإرسال Ubiquity إخراج ما يصل إلى واط واحد (3W EIRP) ويقوم تلقائيًا بشحن العديد من الأجهزة التي تدعم الترددات الراديوية التي تدخل منطقة الشحن الخاصة بها – لا حاجة لشحن البطاريات. يتم شحن الأجهزة المتعطشة للطاقة بشكل أسرع في غضون عدة أقدام من جهاز الإرسال ، بينما يمكن للأجهزة منخفضة الطاقة للغاية مثل مستشعرات إنترنت الأشياء شحن ما يصل إلى 120 قدمًا.

“سوق أشباه الموصلات لأجهزة إرسال الطاقة اللاسلكية بعيدة المدى ستشهد قريبًا مسار نمو حاد
وقال فيل سوليس ، مدير الأبحاث في IDC ، في بيان: “تأتي معظم الإيرادات من السوق الاستهلاكية”. “من ناحية المستقبِل ، سيكون السوق الاستهلاكية أكبر شريحة بحلول عام 2024 والغالبية العظمى من الإيرادات بحلول عام 2025. الحلول منخفضة التكلفة ضرورية لتمكين العديد من الأجهزة في المنزل التي يمكنها الاستفادة من الطاقة اللاسلكية.”

من المتوقع تصميم مرجع Ubiquity المرخص في فبراير 2023. ومن المتوقع إنشاء وحدة Ubiquity وجهاز الإرسال في يونيو 2023.

كيف تعمل

يرسل جهاز الإرسال طاقة التردد اللاسلكي عبر الهواء إلى شريحة استقبال مدمجة في جهاز ، والتي تحولها إلى تيار مستمر لإعادة شحن بطارياتها أو تشغيل الجهاز مباشرة. تعمل تقنية الشحن عن بُعد هذه مثل شبكة Wi-Fi حيث يتم شحن الأجهزة الممكّنة تلقائيًا عندما تكون ضمن نطاق جهاز إرسال الطاقة.

تحدد اللوائح المعمول بها في الولايات المتحدة وكندا كمية الطاقة القابلة للإرسال. بموجب الجزء 15 من FCC ، تقتصر الطاقة على أربعة واط EIRP ، وتبث Powercast ما يقرب من ثلاثة واط EIRP.

يحصد مستقبل Powerharvester الصغير ، المضمن في الأنظمة أو الأجهزة ، طاقة التردد اللاسلكي المرسلة عبر الهواء إما من جهاز إرسال مخصص ، مثل Powercast’s Powercaster أو PowerSpot ، أو من مصادر RF المتوقعة مثل أجهزة قراءة RFID UHF أو قارئات NFC POS. يقوم Powerharvester المدمج بعد ذلك بتحويل RF إلى DC إما مباشرة لتشغيل هذا الجهاز بدون بطارية أو إعادة شحن بطارياته.

قالت الشركة إن الشحن آمن. سيتلقى مستخدم الهاتف المحمول النموذجي طاقة RF من هاتفه المحمول أكثر بكثير مما يحصل عليه من جهاز إرسال Powercast مثبت بشكل صحيح. يمكن أن تمر أجهزة الشحن عبر الجدران.

تتطلب حلول الشحن التعريفي النموذجية مثل وسادات الشحن وفرشاة الأسنان الكهربائية أن يكون مصدر الطاقة وجهاز الاستقبال قريبين جدًا من بعضهما البعض لنقل الطاقة بكفاءة ، عادةً في حدود ملليمترات ، وهي في الأساس مسافة صفرية. تتطلب هذه الأنواع من الحلول عادةً محاذاة وشحن خاصة أو حوامل. توفر تقنية Powercast القائمة على الترددات اللاسلكية الطاقة عبر المسافة لجهاز واحد أو أكثر ولا تتنافس بشكل مباشر مع تقنيات الشحن القائمة على الحث.