Drahtlose Datenübertragung gehört zu unserem Alltag. Smartphones könnten ohne nicht funktionieren, und auch Laptops und Computer greifen oft auf drahtlose Netzwerke zurück. Und auch drahtlose Energieübertragung ist langsam auf dem Vormarsch. Diese Technologie wird jedoch von zu geringer Reichweite zurückgehalten. Forscher der North Carolina State University (NSCU) haben ein System entwickelt, das die drahtlose Übertragung von Daten und Energie vereint – auch über größere Reichweiten.


Bild: Claudio Alvarado Solari

Daten- und Energieübertragung in einem System

Drahtlose Ladesysteme arbeiten mit einem elektromagnetischen Feld, das Energie auf eine Spule im Inneren des Geräts überträgt. Viele Smartphone-Hersteller greifen inzwischen auf den drahtlosen Lades-Standard Qi zurück – auch die neue iPhone-Generation unterstützt endlich drahtloses Laden. Aber dafür muss das Smartphone auf ein entsprechendes Ladepad gelegt werden – über Distanz funktioniert das System nicht. Institutionen wie Disney Research arbeiten an Systemen, die die Reichweite beim drahtlosen Laden erhöhen sollen. Die Forscher der NCSU gehen jedoch noch weiter.

„Recent work by several researchers have extended wireless power to ‚mid-range‘ which can supply power at inches to feet of separation. While encouraging, most of the wireless power systems have only focused on the power problem – not the data that needs to accompany any of our smart devices today. Addressing those data needs is what sets our work apart here“, so David Ricketts von der NCSU.


Optimaler Transfer erforderte neue Technik

Die Kombination des Energie- und Datentransfers in einem System soll die Kosten, das Gewicht und die Komplexität mobiler Geräte verringern. Allerdings gibt es dabei ein Problem: Damit Energie drahtlos mit möglichst wenigen Verlusten übertragen werden kann, muss eine schmale Bandbreite verwendet werden. Dies ist jedoch hinderlich für den Datentransfer.

Die Forscher haben sich diesem Problem gestellt und ein System entwickelt, dass sowohl breite als auch schmale Bandbreiten nutzt. Die Antennen für den Energie-Transfer nutzen eine schmale Bandbreite, während der Rest des Systems auf breiterer Bandbreite Daten überträgt.

„People thought that efficient wireless power transfer requires the use of narrow bandwidth transmitters and receivers, and that this therefore limited data transfer. We’ve shown that you can configure a wide-bandwidth system with narrow-bandwidth components, giving you the best of both worlds“, so Ricketts weiter.

System arbeitet effizient bei der Übertragung von Strom und Daten

Um die Effizienz des Systems zu testen, haben die Forscher den Transmitter und den Empfänger 16 cm voneinander entfernt aufgestellt und die einzelnen Übertragungsarten analysiert. Bei der Übertragung von 3 Watt elektrischer Energie und 3,30 Megabyte Daten pro Sekunde arbeitete das System nur 2,3 Prozent weniger effizient als bei der alleinigen Übertragung von Energie.

„Our system is comparable in power transfer efficiency to similar wireless power transfer devices, and shows that you can design a wireless power link system that retains almost all of its efficiency while streaming a movie on Netflix“, erklärt Ricketts.

Nun wollen die Forscher daran arbeiten, die Reichweite des Systems zu erhöhen und die Möglichkeiten zum kommerziellen Einsatz zu untersuchen.

via North Carolina State University

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