ให้ความรู้เกี่ยวกับแบตเตอรี่โทรศัพท์

ทีมงานยังทำการโทรผ่าน Skype โดยใช้โทรศัพท์ที่ไม่ต้องใช้แบตเตอรี่ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเครื่องต้นแบบที่ทำจากส่วนประกอบเชิงพาณิชย์ที่จำหน่ายทั่วไปสามารถรับและส่งสัญญาณเสียงพูดและสื่อสารกับสถานีฐานได้ เทคโนโลยีใหม่นี้มีรายละเอียดอยู่ในเอกสารที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 1 กรกฎาคมในรายงานการประชุมของสมาคมสำหรับเครื่องจักรคอมพิวเตอร์เกี่ยวกับเทคโนโลยีแบบโต้ตอบ มือถือ อุปกรณ์สวมใส่ และแพร่หลาย "เราได้สร้างสิ่งที่เราเชื่อว่าเป็นโทรศัพท์มือถือที่ใช้งานได้เครื่องแรกที่กินไฟเกือบเป็นศูนย์" ผู้ร่วมเขียน Shyam Gollakota รองศาสตราจารย์จาก Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering ที่ UW กล่าว "เพื่อให้บรรลุถึงการใช้พลังงานที่ต่ำจริงๆ ที่คุณต้องใช้โทรศัพท์โดยการเก็บเกี่ยวพลังงานจากสิ่งแวดล้อม เราต้องคิดใหม่ถึงวิธีการออกแบบอุปกรณ์เหล่านี้" ทีมนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์และวิศวกรไฟฟ้าของ UW ได้ขจัดขั้นตอนที่ต้องใช้พลังงานสูงในการส่งสัญญาณเซลลูลาร์ที่ทันสมัยที่สุด นั่นคือการแปลงสัญญาณแอนะล็อกที่ถ่ายทอดเสียงเป็นข้อมูลดิจิทัลที่โทรศัพท์สามารถเข้าใจได้ กระบวนการนี้ใช้พลังงานมากจนเป็นไปไม่ได้เลยที่จะออกแบบโทรศัพท์ที่พึ่งพาแหล่งพลังงานรอบข้างได้ โทรศัพท์มือถือที่ไม่มีแบตเตอรี่จะใช้ประโยชน์จากการสั่นเล็กน้อยในไมโครโฟนหรือลำโพงของโทรศัพท์ที่เกิดขึ้นเมื่อบุคคลกำลังคุยโทรศัพท์หรือฟังการสนทนา เสาอากาศที่เชื่อมต่อกับส่วนประกอบเหล่านั้นจะแปลงการเคลื่อนไหวนั้นเป็นสัญญาณวิทยุอะนาล็อกมาตรฐานที่ปล่อยออกมาจากสถานีฐานเซลลูลาร์ กระบวนการนี้จะเข้ารหัสรูปแบบเสียงพูดในสัญญาณวิทยุที่สะท้อนกลับในลักษณะที่แทบไม่ใช้พลังงานเลย ในการส่งเสียงพูด โทรศัพท์จะใช้การสั่นจากไมโครโฟนของอุปกรณ์เพื่อเข้ารหัสรูปแบบเสียงพูดในสัญญาณที่สะท้อนออกมา ในการรับเสียงพูด จะแปลงสัญญาณวิทยุที่เข้ารหัสเป็นการสั่นของเสียงที่ลำโพงของโทรศัพท์รับได้ ในอุปกรณ์ต้นแบบ ผู้ใช้กดปุ่มเพื่อสลับระหว่างโหมด "ส่งสัญญาณ" และ "ฟัง" สองโหมดนี้ ทีมงานใช้ส่วนประกอบที่มีอยู่ทั่วไปบนแผงวงจรพิมพ์เพื่อแสดงให้เห็นว่าเครื่องต้นแบบสามารถใช้งานฟังก์ชันโทรศัพท์พื้นฐานได้ เช่น ส่งเสียงพูดและข้อมูล และรับอินพุตจากผู้ใช้ผ่านปุ่มต่างๆ เมื่อใช้ Skype นักวิจัยสามารถรับสายเรียกเข้า โทรออก และพักสายด้วยโทรศัพท์ที่ไม่ต้องใช้แบตเตอรี่ "โทรศัพท์มือถือเป็นอุปกรณ์ที่เราพึ่งพามากที่สุดในปัจจุบัน ดังนั้นหากมีอุปกรณ์หนึ่งที่คุณต้องการให้ใช้งานได้โดยไม่ใช้ แบตเตอรี่ นั่นก็คือโทรศัพท์มือถือ" โจชัว สมิธ หัวหน้าคณะ อาจารย์ทั้งจาก Allen School และ UW's กล่าว ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า. "การพิสูจน์แนวคิดที่เราพัฒนาขึ้นนั้นน่าตื่นเต้นในวันนี้ และเราคิดว่าอาจส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์ในชีวิตประจำวันในอนาคต" ทีมงานออกแบบสถานีฐานแบบกำหนดเองเพื่อส่งและรับสัญญาณวิทยุ แต่เทคโนโลยีดังกล่าวอาจรวมเข้ากับโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายเซลลูล่าร์มาตรฐานหรือเราเตอร์ Wi-Fi ที่ใช้กันทั่วไปในการโทร "คุณสามารถจินตนาการได้ในอนาคตว่าเสาส่งสัญญาณหรือเราเตอร์ Wi-Fi ทั้งหมดจะมาพร้อมกับเทคโนโลยีสถานีฐานของเราที่ฝังอยู่ในนั้น" ผู้เขียนร่วม Vamsi Talla อดีตนักศึกษาปริญญาเอกด้านวิศวกรรมไฟฟ้าของ UW และผู้ร่วมวิจัยของ Allen School กล่าว "และหากทุกบ้านมีเราเตอร์ Wi-Fi อยู่ในนั้น คุณก็สามารถใช้งานโทรศัพท์มือถือแบบไร้แบตเตอรี่ได้ทุกที่" โทรศัพท์ที่ไม่ใช้แบตเตอรี่ยังคงต้องการพลังงานเพียงเล็กน้อยเพื่อดำเนินการบางอย่าง ต้นแบบมีงบประมาณพลังงาน 3.5 ไมโครวัตต์ นักวิจัยของ UW ได้สาธิตวิธีการเก็บเกี่ยวพลังงานจำนวนเล็กน้อยนี้จากสองแหล่งที่แตกต่างกัน โทรศัพท์ต้นแบบที่ไม่ต้องใช้แบตเตอรี่สามารถทำงานด้วยพลังงานที่รวบรวมจากสัญญาณวิทยุรอบข้างที่ส่งโดยสถานีฐานที่อยู่ห่างออกไป 31 ฟุต การใช้พลังงานที่เก็บเกี่ยวจากแสงโดยรอบกับเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดเล็ก ซึ่งมีขนาดประมาณเมล็ดข้าว อุปกรณ์นี้สามารถสื่อสารกับสถานีฐานที่อยู่ห่างออกไป 50 ฟุตได้ เทคโนโลยีแบบไม่ใช้แบตเตอรี่อื่นๆ อีกมากมายที่อาศัยแหล่งพลังงานรอบข้าง เช่น เซ็นเซอร์อุณหภูมิหรือมาตรวัดความเร่ง ช่วยประหยัดพลังงานด้วยการทำงานที่ไม่ต่อเนื่อง พวกเขาอ่านหนังสือแล้ว "หลับ" สักหนึ่งหรือสองนาทีในขณะที่พวกเขาเก็บเกี่ยวพลังงานให้เพียงพอเพื่อทำงานต่อไป ในทางตรงกันข้าม การโทรต้องใช้อุปกรณ์ในการทำงานอย่างต่อเนื่องตราบเท่าที่การสนทนาดำเนินไป "คุณไม่สามารถทักทายและรอสักครู่เพื่อให้โทรศัพท์เข้าสู่โหมดสลีปและเก็บเกี่ยวพลังงานได้มากพอที่จะส่งสัญญาณต่อไป" ไบรซ์ เคลล็อกก์ ผู้เขียนร่วม นักศึกษาปริญญาเอกด้านวิศวกรรมไฟฟ้าของ UW กล่าว "นั่นเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุด -- ปริมาณพลังงานที่คุณสามารถรวบรวมได้จากวิทยุหรือแสงโดยรอบนั้นอยู่ที่ 1 หรือ 10 ไมโครวัตต์ ดังนั้น การใช้งานโทรศัพท์แบบเรียลไทม์จึงเป็นเรื่องยากมากที่จะบรรลุผลได้โดยไม่ต้องพัฒนาวิธีการใหม่ทั้งหมดเพื่อ การส่งและรับเสียงพูด” ต่อไป ทีมวิจัยวางแผนที่จะมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงช่วงการทำงานของโทรศัพท์ที่ไม่มีแบตเตอรี่และการเข้ารหัสการสนทนาเพื่อให้ปลอดภัย ทีมงานยังทำงานเพื่อสตรีมวิดีโอผ่านโทรศัพท์มือถือที่ไม่ต้องใช้แบตเตอรี่ และเพิ่มคุณสมบัติการแสดงภาพลงในโทรศัพท์โดยใช้หน้าจอ E-ink ที่ใช้พลังงานต่ำ