Opladen zonder stroom en draadloze communicatie werkt zelfs door stalen wand

Share Button

Hoe dring je met een signaal door een massief stalen omhulsel en kan je ook de sensor opladen? Een slimme student vond de oplossing. De mogelijkheden zijn legio: opladen zonder stroom bijvoorbeeld.

Tristan Lawry met zijn apparaat.

Tristan Lawry met zijn apparaat.

Opladen en communiceren door massief staal
Elektronica, bijvoorbeeld een sensor, heeft energie nodig en moet informatie kunnen uitwisselen met andere elektronica. Om energie op te wekken zijn er de laatste tijd allerlei handige technieken bedacht – denk aan zonnepanelen, het aftappen van beweging en dergelijke – en als er geen draadverbinding mogelijk is, kan een draadloze verbinding soelaas bieden.

Heel aardig, maar wat doe je als je een draadloze verbinding door massief staal heen wilt, zoals de scheepswand van een zwaar oorlogsschip? Staal werkt als een kooi van Faraday. Elektrische en magnetische signalen dringen hier nauwelijks tot niet doorheen. Ook het overdragen van energie van de ene kant naar de andere kant van een stalen want is onbegonnen werk – of je moet het hele schip onder stroom zetten.

Goedkope oplossing
Tot nu toe loste de Amerikaanse marine dit probleem op door gaten door de scheepswand te boren. Uiteraard wordt hierdoor de wand verzwakt. Ook moet het complete schip maandenlang in een droogdok liggen. Een dure grap van al gauw enkele miljoenen. Dit werd zelfs het weinig spaarzame Amerikaanse leger te gortig. Kortom: tijd voor een slimme uitvinder. En die kwam er.

Ultrageluid
Tristan Lawry, een doctoraalstudent aan Rensselaer Polytechnic Institute heeft de oplossing bedacht. Hij demonstreerde een systeem dat gebruik maakt van ultrageluid, geluid met een zo hoge toon dat wij het niet meer kunnen horen. Ultrageluid heeft twee grote voordelen. De geluidsgolven zijn zo kortgolvig dat ze heel nauwkeurig te richten zijn. Ook kan er (vergeleken met hoorbaar geluid) heel veel informatie doorgezonden worden (de datasnelheid is ruwweg de frequentie). Deze techniek werkt zelfs door de dikke wand van slagschepen en onderzeeërs.

Piëzo-elektrische kristallen
Zenden en ontvangen gaat door middel van piëzo-elektrische kristallen. Als je een piëzo-elektrisch kristal indrukt, ontstaat er een hoge spanningspiek. Op die manier werkt de piëzo-elektrische gasaansteker. Omgekeerd verandert een piëzo-elektrisch kristal van vorm als je er spanning opzet. Met andere woorden: je kan ze gebruiken om geluid in elektriciteit om te zetten en andersom.
Geluid bevat naast een signaal, ook energie. Met andere woorden: deze techniek is erg handig om zowel elektronica op te laden als informatie door te geven.

Lawry is er in geslaagd met de techniek maar liefst vijftig watt vermogen en 12,4 megabit per seconde, de snelheid van breedbandinternet in de praktijk, via ultrageluid over te dragen door een massief stalen wand  van meer dan zes centimeter dikte. Hij denkt dat met enkele wijzigingen het systeem zelfs een veelvoud van dit vermogen kan overdragen.

Dit systeem is erg interessant omdat het extreem veilig is. Je kan het in omgevingen toepassen waar elektriciteit of elektromagnetische velden absoluut uit den boze zijn. Wie weet werken onze stopcontacten of laadstations voor kleine apparaatjes straks wel met ultrageluid.

Bron:
Rensselaer/MIT

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

4 reacties

  1. Alfa schreef:

    Wow, de kroonluchter in mijn kamer heeft een verbruik van 21 watt, op zes lampen totaal. Deze zou dus zonder meer draadloos kunnen branden, op een ontvanger van gemiddeld 50 watt. Dit is een revolutionair produkt, met ongekende impact op installaties met bedrading.

  2. jim schreef:

    ALS ze de patenten kunnen gebruiken…

    en dan is het nog de vraag of het financieel te overzien is

    die rot patenten ook altijd… alleen al daardoor worden zo veel extreem handige technologien tegen gehouden…

    • Alfa schreef:

      De financiën zijn altijd al een probleem geweest bij zowel het ontwerpen, bouwen van prototypes, en de patentaanvragen. Wat dat betreft doen de chinezen het stukken handiger ; gewoon bouwen zonder ontwikkelingskosten en prototypes, je hebt alles immers bij de buren als voorbeeld. Zo kan ik het ook, hahaha.

  3. renevers schreef:

    Wat die slagschepen en onderzeeërs betreft: zou de vijand ze op deze manier niet kunnen opsporen aan de hand van de uitgezonden piepjes en lagere harmonischen hiervan( die dringen verder door)? Ik zie zelf wel mogelijkheden toepassing van deze technologie voor neutronen metingen in kerncentrale reactorvaten. Ook flow meters in grote diameter en hogedruk pijpleidingen kun je zo verbinden. Best interessant deze uitvinding.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *

Advertisment ad adsense adlogger