Ubiquity von Powercast nutzt RF, um Geräte drahtlos aufzuladen

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Powercast hat seine drahtlosen Ubiquity-Energiesender vorgestellt, die Hochfrequenzenergie (RF) nutzen, um Geräte drahtlos aufzuladen.

Das in Pittsburgh, Pennsylvania, ansässige Unternehmen stellte diese Woche auf der CES 2023, der großen Technologiemesse in Las Vegas, seinen Ubiquity-Sender vor, einen äußerst kostengünstigen HF-Leistungssender.

Auch wenn das ein wenig verrückt klingt, scheint es unmöglich, Elektrizität durch die Luft zu übertragen, um ein elektronisches Gerät mit Strom zu versorgen. Nikola Tesla, der Radiopionier, versuchte dies Anfang des 20. Jahrhunderts erfolglos. Technische Hürden erschweren seitdem die Versuche, dasselbe zu erreichen.

Aber Powercast kam bereits 2003 auf die Idee, Funkfrequenzen zu nutzen, die beim Herstellen einer Verbindung zwischen Sender und Empfänger ihren eigenen Strom liefern. Das Unternehmen gab an, über 10 Millionen Geräte an mehr als 100 Kunden ausgeliefert zu haben. Das Unternehmen verfügt über 79 Patente. Ich habe bereits 2008 über kabellose Stromversorgung geschrieben, aber alles, was wir bekommen haben, sind Induktionsladegeräte.

Powercast wurde als kostengünstiger drahtloser HF-Sender entwickelt und hat die Eintrittsbarriere gesenkt, bei der drahtlose HF-Energie tatsächlich allgegenwärtig werden kann, da jedes Haus mit mehreren HF-Sendern abgedeckt ist, so das Unternehmen.

„Die Vision von Powercast ist es, in jedem Raum und in jedem Haus einen kostengünstigen HF-Sender vorzusehen“, sagte Charles Goetz, CEO von Powercast, in einer Erklärung. „Ähnlich wie WLAN-Router benötigt ein Zuhause mehrere HF-Sender, um eine ausreichende HF-Abdeckung bereitzustellen, damit bequemes, kontaktloses, drahtloses Laden nach dem Motto „Einstellen und Vergessen“ Realität wird. Deshalb haben wir die Kosten gesenkt und teilen unser Ubiquity-Design über ein Referenzdesign mit geringen Materialkosten von 5 US-Dollar oder ein einbettbares Modul, mit dem Hersteller problemlos HF-Übertragungsfunktionen in ihre eigenen Produkte integrieren können, um HF-Sendernetzwerke in Haushalten zu beschleunigen.“

Die Over-the-Air-Wireless-Power-Architektur von Powercast hat zwei Seiten. Es verfügt über einen Sender, der HF über die Luft sendet, und über einen in Endgeräten integrierten Empfänger, der diese HF aus der Luft aufnimmt und in Gleichstrom (Gleichstrom) umwandelt, um sowohl Daten zu kommunizieren als auch Geräte mit Strom zu versorgen.

Auf der Senderseite wird es Ubiquity von Powercast in verschiedenen Formen geben, die alle in der Lage sind, sowohl RF-fähige Geräte aufzuladen als auch Daten mit ihnen im ganzen Haus hin und her zu kommunizieren.

Hersteller haben zwei Möglichkeiten, ihre eigenen Produkte – wie Haushaltsgeräte, Fernseher, Spielesysteme, Computermonitore oder KI-fähige Heimassistenten – in Ubiquity-HF-Sender umzuwandeln. Ein lizenzierbares Referenzdesign ermöglicht es Herstellern, genau die benötigte Elektronik auf ihren eigenen Leiterplatten zu integrieren, und das zu Stücklistenkosten von maximal 5 US-Dollar.

Darüber hinaus verfügt es über ein einfach zu integrierendes, einbettbares Modul, das die gesamte benötigte Elektronik und Hardware enthält. Die Hersteller werden ein Netzteil und eine Antenne hinzufügen. Powercast arbeitet mit den Herstellern an einem Antennendesign, das am besten zu ihrer spezifischen Produktgröße passt.

Powercast hat außerdem seinen eigenständigen Ubiquity-Sender entwickelt, der sein einbettbares Modul mit einer Antenne kombiniert und auf der CES gezeigt wird. Powercast wird diesen Sender in tragbarer Lautsprechergröße produzieren.

Auf der Empfangsseite können Hersteller den winzigen Powerharvester PCC110-Empfängerchip von Powercast und eine kleine Antenne für etwa 1 US-Dollar in ihre Endgeräte einbetten, um mit einem HF-Sender zu arbeiten – entweder dem eigenständigen Ubiquity von Powercast oder mit HF-Übertragungsprodukten, die mit dem Ubiquity Embeddable erstellt wurden Modul- oder Referenzdesign.

Diese drahtlose Power-over-Distance-Architektur kann Geräte mit geringem Stromverbrauch durch kontinuierliche, zuverlässige Hintergrunderhaltungsladung aufladen. Beispiele für Endgeräte sind TV-Fernbedienungen, elektrische Zahnbürsten, Tastaturen und Mäuse, Gamecontroller, Ohrhörer, Kopfhörer, Smartwatches, Fitnessbänder, Hörgeräte, Uhren, Elektrorasierer, Heimautomatisierungsgeräte und viele weitere Geräte.

Jason Gill, Direktor für Forschung und Entwicklung bei Powercast, sagte in einer Erklärung: „Die Volumina liegen auf dem Markt für Unterhaltungselektronik, aber er ist auch preissensibel. Als Reaktion auf die Nachfrage dieser Hersteller nach einer nachhaltigen, äußerst kostengünstigen Lösung für das kabellose Laden haben wir... Die Ingenieure haben das hocheffiziente Ubiquity-Design mit einer Antenne perfektioniert, das sowohl Energie übertragen als auch Daten kommunizieren kann. Hersteller können umweltfreundliche, HF-betriebene Ökosysteme entweder mit wiederaufladbaren Batterien oder ohne Batterien schaffen, wodurch der Elektroschrott von Einwegbatterien vermieden wird Probleme beim Batteriewechsel.“

Der Ubiquity-Sender kann bis zu einem Watt (3 W EIRP) ausgeben und lädt automatisch mehrere RF-fähige Geräte auf, die in seine Ladezone kommen – keine Ladematten erforderlich. Stromhungrige Geräte werden in einem Umkreis von mehreren Metern um den Sender schneller aufgeladen, während Geräte mit extrem geringem Stromverbrauch wie IoT-Sensoren bis zu 120 Fuß entfernt aufgeladen werden können.

„Der Halbleitermarkt für drahtlose Fernfeld-Leistungssender wird bald einen steilen Wachstumspfad erleben, wobei die meisten Einnahmen aus dem Verbrauchermarkt kommen werden“, sagte Phil Solis, Forschungsdirektor bei IDC, in einer Erklärung. „Auf der Empfängerseite wird der Verbrauchermarkt bis 2024 das größte Segment sein und bis 2025 den Großteil des Umsatzes ausmachen. Es sind kostengünstige Lösungen erforderlich, um die vielen Geräte im Haus zu ermöglichen, die von der drahtlosen Stromversorgung profitieren können.“

Das lizenzierbare Ubiquity-Referenzdesign wird für Februar 2023 erwartet. Das Ubiquity-Modul und der Sender werden für Juni 2023 erwartet.

Ein Sender sendet HF-Energie über Funk an einen in einem Gerät eingebetteten Empfängerchip, der sie in Gleichstrom umwandelt, um seine Batterien aufzuladen oder das Gerät direkt mit Strom zu versorgen. Diese Fernladetechnologie verhält sich wie WLAN, wobei aktivierte Geräte automatisch aufgeladen werden, wenn sie sich in Reichweite eines Leistungssenders befinden.

Vorschriften in den Vereinigten Staaten und Kanada begrenzen die Menge der übertragbaren Leistung. Gemäß FCC Teil 15 ist die Leistung auf vier Watt EIRP begrenzt und Powercast sendet etwa drei Watt EIRP.

Ein winziger Powerharvester-Empfänger, der in Systeme oder Geräte eingebettet ist, sammelt HF-Energie, die über Funk entweder von einem dedizierten Sender wie Powercaster oder PowerSpot von Powercast oder von erwarteten HF-Quellen wie UHF-RFID-Lesegeräten oder NFC-POS-Lesegeräten gesendet wird. Der eingebettete Powerharvester wandelt dann die HF in Gleichstrom um, um das batterielose Gerät entweder direkt mit Strom zu versorgen oder seine Batterien aufzuladen.

Das Unternehmen sagte, das Aufladen sei sicher. Ein typischer Mobiltelefonbenutzer empfängt von seinem eigenen Mobiltelefon weitaus mehr HF-Energie als von einem ordnungsgemäß installierten Powercast-Sender. Die Ladegeräte können durch Wände gehen.

Typische Induktionsladelösungen wie Ladepads und elektrische Zahnbürsten erfordern, dass sich die Stromquelle und das Empfangsgerät sehr nahe beieinander befinden, um die Energie effizient zu übertragen, normalerweise innerhalb von Millimetern, was im Wesentlichen einem Abstand von Null entspricht. Für diese Art von Lösungen sind in der Regel spezielle Ausrichtungs- und Ladepads oder -halterungen erforderlich. Die RF-basierte Technologie von Powercast sorgt für Power-Over-Distance zu einem oder mehreren Geräten und steht nicht in direkter Konkurrenz zu induktionsbasierten Ladetechnologien.

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