Bên trong chiếc điện thoại không cần pin trong tương lai

Sẽ thế nào khi không cần phải đảm bảo pin đã sạc đầy? Không lo hết pin giữa chừng khi đang đi chơi? Các nhà nghiên cứu tại đại học Washington đang làm việc để hướng tới tương lai này. Họ đã khám phá ra cách để khai thác năng lượng cho điện thoại mà không cần dây cáp hay những cục pin vật lý. Thay vào đó, điện thoại sẽ dựa trên sóng radio và ánh sáng. Đó chính xác là những gì bạn đang nghe, một chiếc điện thoại không cần pin.

Thiết bị không cần năng lượng

Nhà nghiên cứu Shyam Gollakota, giáo sư tại đại học Washington gọi chiếc điện thoại không cần pin này là “chiếc điện thoại có thể hoạt động đầu tiên mà không cần năng lượng”. Nó hoạt động bằng cách sử dụng những rung động nhỏ nhất của microphone, speaker trên điện thoại và chuyển những rung động đó thành tín hiệu radio analog để giao tiếp với trạm gốc của thiết bị (cellular base station). “Quá trình này sẽ mã hóa các mẫu giọng nói trên tín hiệu radio theo cách không dùng tới năng lượng”. “Để chuyển giọng nói đi, điện thoại sử dụng rung động từ microphone để mã hóa. Để nhận, nó chuyển các tín hiệu radio đã được mã hóa thành dạng rung động mà speaker của điện thoại nhận được.”

Nguyên mẫu chiếc điện thoại không dùng pin

Thiết bị này hiện tại sẽ cần bạn ấn nút chuyển giữa chế độ truyền đi và chế độ nghe, cũng không hoàn toàn là trải nghiệm một lần chạm như những chiếc điện thoại bình thường. Nhưng trong tương lai, công nghệ này có thể tích hợp với cấu trúc hạ tầng mạng di động chuẩn và router WiFi.

“Nhóm chúng tôi đã làm việc với thiết bị không cần pin và giao tiếp tốn ít năng lượng trong 5 năm qua. Dự án này sử dụng một số kỹ thuật mà chúng tôi đã phát triển trước đó, ví dụ như điện thoại không pin dùng microphone tán xạ ngược analog không năng lượng được phát triển vào năm 2012. Sau đó chúng tôi kết hợp với hệ thống headphone analog và hệ thống giao tiếp tán xạ ngược”, Vamsi Talla, nhà nghiên cứu trong dự án nói.

“Tôi đã xây dựng 2 phiên bản phần cứng của điện thoại nguyên mẫu”, anh nói. Phiên bản đầu tiên sử dụng tín hiệu RF âm thanh truyền tải qua tháp điện thoại. Chiếc thứ hai có thêm “đi-ốt quang nhỏ để lấy năng lượng từ ánh sáng tự nhiên ở văn phòng hay căn hộ”. Trong tình huống không có RF, giống như bạn đang ở trong khu rừng hay bất kì đâu, điện thoại sẽ tìm ánh sáng xung quanh để nạp năng lượng.

Nguyên mẫu chiếc điện thoại không cần pin gồm nhiều bộ phận mà bạn có thể mua dễ dàng: ăng-ten, thiết bị thu năng lượng từ sóng RF và pin mặt trời, microphone để nghe và tán xạ ngược rồi ghi và truyền giọng nói, thiết bị nhận, giắc cắm headphone, hệ thống giao tiếp kỹ thuật số, vi điều khiển và một số đèn LED cùng các nút bấm cảm ứng điện dung để giúp vận hành thiết bị.

Đừng hy vọng chơi game quá sớm vì sẽ không thể tạo ra đủ năng lượng cho việc đó. “Trừ phi chúng ta thiết kế lại linh kiện, không thì rất khó để có năng lượng chơi game chỉ bằng sóng RF”, Talla nói.

Những chiếc điện thoại hiện tại tiêu thụ năng lượng nhiều hơn 10 ngàn lần so với những gì mà tín hiệu RF và ánh sáng tự nhiên thu được. Nhóm nghiên cứu phải giảm mức năng lượng cần thiết để truyền và nhận giọng nói tới mức microwatt. “Mức năng lượng thu được từ tín hiệu RF phụ thuộc vào khoảng cách giữa điện thoại và tháp điện thoại. Thông thường sẽ thu được từ 1 tới 100 microwatt từ tín hiệu RF. Chúng tôi thiết kế lại cấu trúc của điện thoại để giảm lượng tiêu thụ khoảng 1000 lần để nó có thể liên tục được nạp điện từ mức năng lượng rất thấp”.

Mục tiêu tiếp theo của nhóm là cải thiện vùng hoạt động của điện thoại và đảm bảo cuộc hội thoại được mã hóa. Nếu muốn tìm hiểu kĩ hơn, bạn có thể đọc báo cáo nghiên cứu đầy đủ đã được phát hành vào tháng Bảy tại đây http://dl.acm.org/citation.cfm?id=3090090 và đọc chi tiết trang web của dự án Battery Free Phone tại đây. http://batteryfreephone.cs.washington.edu/