ИТМО представил российскую разработку беспроводного питания устройств IoT и умного дома

Сегодня устройства IoT и умного дома, такие как датчики движения, температуры или влажности, часто зависят от проводных соединений или замены аккумуляторов. Например, сигнализации подключаются к сети через кабели, а датчики используют батарейки, которые требуют регулярной замены. Новая технология ИТМО позволяет решить эту задачу, обеспечивая энергией устройства без проводов и лишних манипуляций.

Разработка основана на передаче электромагнитных волн, что отличает её от традиционных систем беспроводной зарядки (например, для смартфонов), где передатчик и приемник должны быть в непосредственной близости. Устройство состоит из двух блоков: передатчика и приёмника.

• Передатчик: Генератор создаёт радиочастотный сигнал, усиленный специальным усилителем. Фильтр предотвращает отражение волн обратно в усилитель и блокирует внешние помехи. Антенна излучает энергию мощностью до 1,5 ватт — показателя, безопасного по нормам СанПиН и международным стандартам IEEE.

• Приёмник: Антенна преобразует электромагнитные волны в переменный ток, который выпрямитель переводит в постоянный. Система управления накапливает энергию и подстраивает её под потребности устройства, поставляя питание каждые несколько секунд.

На расстоянии до трёх метров до датчиков и сенсоров доходит несколько милливатт энергии — достаточно для работы нескольких маломощных устройств в зоне 0,8×1,2 метра.

Технология может быть использована в системах умного дома: передатчики, установленные в потолке, будут постоянно заряжать датчики на стенах. Её легко масштабировать — для больших помещений достаточно разместить несколько передатчиков.

«Масштабируемость технологии беспроводного питания особо важна в промышленных применениях. Например, современные складские помещения обладают высокой степенью автоматизации, для которой нужно отслеживать множество параметров — от расположения грузов до температуры и влажности. Конфигурация таких помещений динамично меняется, поэтому проводить питание к каждому датчику сложно, а менять в них аккумуляторные батареи зачастую невозможно. Наша технология предполагает модульность — можно создать зоны, внутри которых большое количество маломощных датчиков может получать питание беспроводным методом»,

— отметил младший научный сотрудник физического факультета ИТМО Евгений Корешин.

Ведущий научный сотрудник Полина Капитанова подчеркнула, что технология работает на распространяющихся электромагнитных волнах, что делает её применимой на расстояниях от нескольких метров до десятков и сотен. Полина Капитанова сичтает, что это перспективное направление, особенно для автоматизированных систем, где устройства расположены в разных точках.

Разработка включает команду учёных: Андрея Кузьмичёва, Полину Терентьеву, Александра Золотарёва, Павла Смирнова, Сутану Четтерджи, Евгения Корешина и Полину Капитанову.

Учёные планируют адаптировать технологию под промышленные нужды, оптимизируя рабочую область, расстояние и мощность. Они уже получили интерес от потенциальных партнёров в сфере логистики и автоматизации. По мнению учёных эта система может стать основой для умных городов и инфраструктур, где надёжность и автономность устройств критичны.

ИТМО стала первым российским университетом, представившим такое решение. По словам экспертов, аналоги существуют лишь у нескольких глобальных компаний, что подчёркивает уникальность отечественной разработки.

Фото: Дмитрий Григорьев / ITMO News