میدانهای مغناطیسی که بطور طبیعی در اطراف دستگاههای الکتریکی یافت میشود را میتوان برای مصرف در اینترنت اشیا IoT به برق تبدیل کرد.
محققان میگویند میدانهای مغناطیسی که به طور طبیعی از مصرف برق ایجاد میشوند باید ضبط و نگهداری شوند و برای سنسورهای اینترنت اشیا مورد استفاده قرار گیرند.
شاشان پریا استاد علوم و مهندسی مواد و معاون تحقیقات دانشگاه Penn State در بیانیهای که در وبسایت این دانشگاه منتشر شده است، میگوید: "دقیقاً همانطور که نور خورشید منبع آزاد انرژی است و هرطور که بخواهیم میتوانیم آن را برداشت کنیم، میدانهای مغناطیسی نیز به همین صورت هستند. ما این انرژی فراگیر را در خانهها، فضاهای اداری، فضاهای کاری و اتومبیلهای خود داریم. پس میتوانیم از این فرصت استفاده کنیم و آن را به برق قابل استفاده تبدیل کنیم."
انرژی الکتریکی میدانهای مغناطیسی کوچکی را در اطراف کابلهای برق معمولی، رایانهها و نورپردازیهای موجود در کارخانهها، خانهها و دفاتر ایجاد میکند. اگر از این انرژی استفاده شود، میتوان سنسورها و رادیوهای ارسال کننده داده کوچک را تولید کند.
علم مواد
این گروه آزمایش خود را از دستگاههای آزمایشی کوچک که حدود 1.5 اینچ طول دارند، شروع کردند. محققان ادعا میکنند که قرار دادن این دستگاه کوچکدر اطراف یا روی وسایل معمولی باعث ایجاد برق میشود. نکته اصلی این است که دستگاه را در جایی قرار دهید که میدان مغناطیسی قوی باشد. در آزمایشی محققان قادر به تولید انرژی کافی برای روشن کردن 180 آرایه روشنایی بودند. دستگاه 4 اینچی برای روشن کردن بخاری برقی و دستگاه 8 اینچی ، برای تأمین برق به مدت یک ساعت کافیست.
مین گیو کانگ استادیار تحقیقاتی در Penn State و نویسنده اصلی این تحقیق میگوید: "این نتایج پیشرفتهای چشمگیری را در زمینه قدرت پایدار برای سنسورهای یکپارچه و سیستمهای ارتباطی بیسیم ارائه میدهد."
برق و مغناطیس همیشه دست به دست هم دادهاند. مغناطیس توسط یک بار الکتریکی متحرک ایجاد میشود. به همین دلیل در سیمهای الکتریکی مغناطیس سطح پایین آشکار میشود و برق در امتداد کابل حرکت میکند.
دانشمندان میدان مغناطیسی را که ناشی از حرکت الکتریسیته است به یک جریان الکتریکی جداگانه تبدیل میکنند. آنها این کار را با علم مواد و با ترکیب دو ماده انجام میدهند. یکی از مواد مغناطیسی است و میدان مغناطیسی را به ارتعاشات ناشی از تنش وارد شده تبدیل میکند. ماده دیگر پیزوالکتریک است که لرزشها را میگیرد و آن انرژی را به برق تبدیل میکند.
تأمین انرژی سنسورها
تولید توان قابل استفاده از میدانهای مغناطیسی، تنها یک قدرت در استفاده از اینترنت اشیا IoT است. باتریها محدودیتهایی دارند برای مثال باید عوض شوند یا مرتب شارژ شوند. دانشمندان ادعا میکنند كه بیو الکترونیك نیمی از ولتاژ را از هوا میگیرد و برای کار با سنسورهای اساسی کافی است. محققان در حال کشف روشهای تبدیل گرمای اضافی هستند، آنچه در مراکز داده وجود دارد تا گرمای اضافی را به نور تبدیل کرده و سپس آن نور را به برق تبدیل کنند.
پریا در ادامه اضافه میکند: در ساختمانها مشخص شده است که اگر کارکردهای زیادی را به صورت خودکار تبدیل کنید در واقع میتوانید راندمان انرژی را به میزان قابلتوجهی بهبود دهید. ساختمانها یکی از بزرگترین مصرف کننده برق در آمریکا هستند. بنابراین حتی کاهش چند درصدی مصرف انرژی میتواند در حد چند مگاوات انرژی را برای تأمین توان سنسورها ذخیره کند."