Un récupérateur d'énergie en graphène alimente des capteurs sans fil à partir des fuites de champ magnétique
Des chercheurs de l'université de l'Arkansas et de l'université du Michigan ont conçu un capteur sans batterie fonctionnant grâce au rayonnement électromagnétique des câbles.
Traduit automatiquement de l’original en anglais Lire l’original
Une équipe de recherche dirigée par le physicien Paul Thibado a mis au point un capteur de température sans batterie qui tire son électricité de fonctionnement des champs électromagnétiques ambiants autour des câbles à courant alternatif. L'invention, créée par des chercheurs de l'université de l'Arkansas et de l'université du Michigan, associe une inductance en graphène à une électronique à faible consommation pour fonctionner sans raccordement électrique filaire ni batterie chimique. Elle offre aux usines une option sans entretien pour surveiller les machines sans avoir à remplacer des piles épuisées.
Capter l'énergie des champs magnétiques alternatifs à 60 Hz
Le courant électrique qui circule dans les lignes électriques ordinaires produit un champ magnétique oscillant. Aux États-Unis, le courant alternatif oscille à 60 Hz, générant un champ variable qui rayonne en continu dans l'environnement proche. Pour capter cette énergie dispersée, l'équipe a fabriqué une inductance en graphène et y a inséré un noyau en acier afin de renforcer la captation du flux magnétique, comme le rapporte New Atlas. Placé à côté d'un câble actif, le composant génère une tension alternative par induction électromagnétique, selon le principe de fonctionnement de base des transformateurs électriques traditionnels.
« L'inductance ajoute des charges à ces condensateurs lentement, mais plus vite que le rythme auquel le capteur consomme les charges des condensateurs. »
— Paul Thibado, professeur et inventeur du récupérateur d'énergie en graphène, université de l'Arkansas
Multiplication de tension et stockage capacitif
Parce que le signal brut produit un courant alternatif à une tension bien trop faible pour l'électronique conventionnelle, les chercheurs ont conçu un circuit de conversion fondé sur un multiplicateur de tension Cockcroft-Walton. Le circuit convertit le courant alternatif en courant continu et élève la tension à des niveaux exploitables. Pour le stockage d'énergie, le système repose sur trois condensateurs plutôt que sur une batterie rechargeable. L'inventeur du récupérateur d'énergie en graphène, Paul Thibado, et ses collègues ont conçu ce capteur de température sur mesure pour fonctionner à l'échelle du nanowatt, consommant des milliardièmes de watt, soit environ 30 millions de fois moins de puissance qu'une seule oreillette sans fil, selon New Atlas.
Fonctionnement continu et contraintes actuelles
L'inductance en graphène collecte l'électricité lentement, mais son apport dépasse la consommation du capteur. L'électricité excédentaire reste dans les condensateurs, ce qui maintient la sonde de température opérationnelle pendant au moins 24 heures, et potentiellement jusqu'à une semaine, si le courant de ligne s'interrompt totalement. L'équipe de recherche, qui réunit Syed Maksudur Rahman, Tamzeed Bani Amin, Ashaduzzaman, MD Rezaul Kabir et Jim Mangum, a fait la démonstration du dispositif en conditions de laboratoire. Toutefois, le système ne peut pas fonctionner loin de câbles à courant alternatif actifs, et le prototype a nécessité des condensateurs préchargés et un traitement préprogrammé pour démarrer, ce qui limite son usage actuel à des capteurs spécialisés à faible consommation, comme le détaille New Atlas.
À lire aussi sur The Patent : Des ingénieurs résolvent un obstacle physique clé dans le diagnostic par l'haleine expirée · Une blessure par lance dans la grotte de Shanidar renvoie à la plus ancienne attaque à l'arme en bois
