智能穿戴设备用不充电不是梦,在未来设备的电量取决于你的运动
智能穿戴越来越受欢迎 。 这些小型设备增加了各种新功能 , 例如健康监控 , 非接触式支付 , 娱乐 , 生活帮助 , 为我们的日常生活带来便利 。 但是 , 由于其设备尺寸大小原因 , 这些设备的电池寿命有限仍然是关键困扰其发展的最大问题 。
但未来这可能会发生改变 。 根据《 南华早报》报道的那样 , 香港中文大学的研究人员已经开发了技术(如下图所示) 。
研究人员使用一种高度紧凑的发电机 , 该发电机包含少于10个组件(包括运动捕捉单元和发电单元) , 旨在收集人类运动产生的能量 , 为智能手表和腕带供电 。
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由香港中文大学(CUHK)机械与自动化工程系(MAE)主席廖伟新教授领导的研究小组开发了一种高效的嵌入式能
研究人员使用一种高度紧凑的发电机 , 该发电机包含少于10个组件(包括运动捕捉单元和发电单元) , 旨在收集人类运动产生的能量 , 为智能手表和腕带供电 。
这项研究在今年早些时候发表在包括应用能源和IEEE物联网杂志在内的学术期刊上 。
根据市场研究公司IDC的数据 , 2019年同比 。 可穿戴智能设备出货量跃升近90% , 可见穿戴技术正迅速普及 。
中大研究员蔡明景说:“诸如心率追踪之类的一些数据应该是24小时不间断的 , 你至少需要每周充电一次 , 但是当给智能手表充电时 , 就需要将其取下 。 这意味着要花费几个小时 。 这段时间内监控是中断的 。 ”
这段监控空白时间可能会产生致命的数据变化 , 尤其是对于可能患有心脏病的人 。 香港中文大学机械与自动化工程系(MAE)主席廖伟新教授说:“可以连续追踪患者心律的智能手表可以挽救生命 。 ”
我们都知道能量收集器已用于为传统手表供电 , 在传统手表中 , 配备了机械齿轮以增加人体运动的频率并将机械能转化为电能 。 但是这些设计具有结构紧凑的缺点 , 并且需要精确的制造 。 齿轮引起的机械摩擦也会导致大量的能量损失 , 并且此类设备有时会遭受机械故障 。
研究小组的成员 , 他们致力于将紧凑型发电机嵌入到智能手表中 , 以便用户只需四处走动即可为自己的设备供电 , 而无需拆卸智能手表即可为其充电 。
如果您觉得这听起来像是自动手表的数字版本 , 那您就没错 。
自动表是一种机械表 , 其内部装有转子 , 每当佩戴者移动手腕时 , 转子就会旋转 。 这种旋转运动会产生能量 , 从而为手表上弦 , 从而为其运动创造动力 。
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研究小组成员之一蔡明京博士说:“人体运动的低频导致能量转换效率相对较低 。 与具有简单的计时功能的机械表相比 , 如今的智能手表具有许多功能 , 因此需要更多的电能来运行 。 所以我们应用了电磁升频转换器来增加人体运动的频率 , 这有助于能量采集器有效地将人体运动转化为电能 。 为了解决这个问题 ,廖教授及其智能材料与能量收集研究小组试图用电磁元件代替机械齿轮 。 加入了磁性成分 , 可以放大佩戴者的运动频率 。 “新发电机产生的能量是市场上同类产品的10倍 , 并且是先前研究得出的结果 。 ”
该研究小组提出了一种高度紧凑的嵌入式发电机 , 该发电机配备了运动捕捉单元 , 电磁升频转换器和发电单元以及同轴拓扑 。 得益于磁性升频转换器 , 能量收集器非常紧凑 , 并且具有很高的归一化功率密度 。 尽管内部的总体积有5立方厘米 , 仍然可以实现1.74mW的功率输出 。 功率密度是现有设备的十倍 。 得益于高功率输出和功率密度 , 能量收集系统可以轻松地嵌入到智能手表和腕带中 , 以提供可持续的电源 。 与机械齿轮不同 , 电磁升频器利用磁力进行传递 , 避免了机械摩擦导致的能量损失 。 同样 , 磁传输可以保护设备免受冲击 。
嵌入式发电机的价格也相对便宜-成本可以保持在100港币 以下 , 研究人员已经与公司取得联系 , 以将其商业化生产 。
【智能穿戴设备用不充电不是梦,在未来设备的电量取决于你的运动】可以肯定的是 , 市场上已经有一些自充电式智能手表 。 一家名为Sequent的公司基于传统的瑞士自动手表机芯创建了一款可充电的智能手表 , 而流行的智能手表品牌Matrix则声称其PowerWatch是世界上第一个由佩戴者的体温提供动力的设备 。
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