Teknologi

Sumber Energi Membuat Internet of Things Bertahan

By Larry Arnstein13 Maret 2018 8 Mins Read
208 0

Tether atau baterai? Pertumbuhan Internet of Things (IoT) dibatasi oleh dua pilihan yang tidak memuaskan ini. Pernahkah Anda bertanya-tanya daya apa yang terdapat di dalam kunci kartu hotel? Itu adalah baterai yang bisa mati dan harus diganti. Sebagian besar sistem pengawasan video menggunakan tethering, ponsel menggunakan baterai, RFID menggunakan tehthering, penggunaan drone dibatasi oleh masa pakai baterai, dan sebagainya. Mengapa penjualan termostat dan bel pintu sangat baik? Itu karena sumber dayanya sudah tersedia. 

Coba bayangkan seperti apa dunia ini tanpa kendala sumber daya. Tentu saja, kita semua suka ponsel kita terisi penuh sepanjang waktu, namun kekuatan nirkabel memiliki implikasi yang jauh melampaui itu. Bayangkan mesin pemotong rumput yang ringan dan alat pekarangan yang mudah bekerja; pesawat tak berawak yang bisa terbang tinggi tanpa batas waktu; sensor industri yang bisa melekat pada apapun, dimana saja; atau sistem keamanan yang bisa dikerahkan dengan cepat dan mudah. Perangkat IoT akan muncul di mana-mana, membantu kita dengan cara yang bahkan belum kita pikirkan.

Ada dua cara untuk menghadirkan tenaga tanpa kabel di pasar saat ini: induksi magnetik dan gelombang elektromagnetik. Induksi magnetik digunakan dalam aplikasi seperti sikat gigi elektrik, mat pengisi daya telepon, dan bahkan mobil. Unit dasar sikat gigi listrik menggunakan kekuatan dinding untuk menghasilkan medan magnet yang berubah dengan cepat atau berosilasi, yang pada gilirannya menyebabkan arus mengalir dalam sistem pengisian baterai yang tertanam pada pegangan sikat gigi. Energi ditransfer melalui udara dari alas ke pegangan oleh medan magnet. WiTricity mengkomersilkan metode induksi magnetik untuk menghasilkan ribuan Watt daya dari bantalan yang ditempatkan di tanah di bawah mobil listrik. Keterbatasan mendasar dari induksi magnetik adalah medan magnet tidak berjalan sangat jauh. Siapa pun yang telah bermain dengan magnet telah mengalami bagaimana gaya menarik atau menjijikkan sulit dirasakan sampai magnet cukup dekat satu sama lain.

Sebaliknya, gelombang elektromagnetik, yang meliputi gelombang radio, gelombang mikro, dan gelombang cahaya, jauh lebih jauh. RAIN RFID adalah teknologi yang kurang dikenal namun banyak digunakan untuk melacak inventaris di toko dan di rantai pasokan. RAIN RFID mengandalkan gelombang radio untuk mentransfer daya dari perangkat pembaca ke item yang bisa mencapai 15 meter. Gambar 1 menunjukkan kapasitas dan jangkauan pengiriman daya untuk berbagai penawaran daya nirkabel yang tersedia secara komersial. Perhatikan kekurangan pilihan jarak jauh daya tinggi. Hanya gelombang elektromagnetik yang memiliki potensi untuk mengisi lubang ini, namun ada beberapa tantangan nyata yang harus diatasi.

Masalah utama dengan gelombang elektromagnetik adalah bahwa mereka cenderung menyebar, yang bagus untuk sebuah stasiun radio yang ingin semua orang dapat menerima sinyal mereka namun tidak begitu baik untuk mengirimkan daya ke lokasi tertentu. KUOW di Seattle mendorong daya sebesar 100.000 Watt ke udara 24 × 7, namun masing-masing radio pendengar hanya mendapat sebagian kecil dari daya itu, dan tentu saja tidak cukup untuk melakukan pekerjaan yang bermanfaat. Bagi penggemar angka, 100.000 Watt yang didistribusikan melalui radius 40 mil menghasilkan kurang dari sepersejuta Watt per kaki persegi. Sebagai perbandingan, pengering rambut Anda mungkin menghabiskan sekitar 1500 Watts dan bola lampu LED terang modern hanya menggunakan 14 Watt.

Untuk memberikan daya yang dapat digunakan ke perangkat melalui udara, dengan menggunakan gelombang elektromagnetik, kita harus memusatkan kekuatan. Ada dua cara untuk melakukannya: dengan laser dan dengan fokus. Laser menghasilkan cahaya di mana semua ombak bergerak ke arah yang sama. Apapun cara Anda mengarahkan laser, di situlah energi mengalir. Gelombang tidak menyimpang atau menyebar. Selain beberapa kerugian karena interaksi dengan udara, semua energi yang meninggalkan pemancar berakhir di tempat yang sama, mungkin di penerima. Pilihan lainnya adalah fokus. Dengan menggunakan lensa atau antena yang dirancang khusus, gelombang elektromagnetik dapat diarahkan untuk berkumpul di lokasi yang diinginkan (titik fokus) di luar mana mereka menyimpang. Jika Anda pernah menggunakan kaca pembesar untuk membakar lubang di daun, berarti Anda pernah mengalami fenomena ini. Teknologi untuk memfokuskan gelombang elektromagnetik pada receiver jarak jauh bergerak adalah area pengembangan yang aktif dengan banyak trade-off antara ukuran, jangkauan, dan efisiensi. Keberhasilan dalam upaya tersebut akan meninggalkan kita dengan dua masalah lain yang dapat menghalangi penyaluran tenaga nirkabel skala komersial: gangguan dan keamanan.

Bila menggunakan gelombang elektromagnetik untuk komunikasi, setiap orang mencoba menggunakan sedikit daya yang dibutuhkan untuk menyampaikan pesan. Semakin sedikit kekuatan yang digunakan setiap orang untuk berkomunikasi, semakin banyak komunikasi yang bisa terjadi pada saat bersamaan. Di sisi lain, pengiriman daya nirkabel adalah untuk, dengan baik, memberikan daya. Jadi prinsip "tidak mungkin kekuatan" tidak berlaku. Untungnya, tidak seperti di pesta makan malam di mana setiap orang berbicara dan mendengarkan dalam rentang frekuensi yang cukup sempit sehingga sulit untuk memiliki banyak percakapan simultan, gelombang elektromagnetik bekerja dengan sangat beragam. Penerima dapat menyetel gelombang yang tidak menarik tidak peduli seberapa keras atau kuatnya gelombang lainnya terjadi, seperti radio mobil. Jangka panjang, transfer tenaga nirkabel bisa hidup berdampingan dengan sistem komunikasi. Keselamatan adalah pertimbangan terakhir. Kita terkena gelombang elektromagnetik sepanjang waktu, dalam bentuk radio, cahaya tampak, dan bahkan gelombang mikro dari router Wi-Fi kita, dan ya, oven microwave kita. Ada bahaya yang terkenal terkait dengan paparan sinar UV yang sangat mencolok dan sangat dekat. Tapi, karena tingkat energinya yang rendah, gelombang radio dan gelombang mikro tidak menyebabkan kerusakan seperti gelombang energi yang lebih tinggi seperti sinar UV dan sinar x. Namun, gelombang radio dan gelombang mikro dalam konsentrasi tinggi dapat menyebabkan kerusakan tidak langsung pada jaringan melalui pemanasan dimana gelombang diserap. Sistem yang dapat dengan cepat mendeteksi dan merespons penghalang antara pengirim dan penerima bisa membuat daya tinggi, sistem jarak jauh aman untuk digunakan secara luas.

FCC adalah agen pemerintah yang bertugas mengatur transmisi radio dan gelombang mikro untuk gangguan dan keamanan. FDA adalah badan yang bertanggung jawab untuk mengatur paparan cahaya. Setiap perusahaan yang berharap dapat mengkomersilkan teknologi daya nirkabel harus memenuhi salah satu dari kedua agensi ini, yang mempertahankan batasan paparan yang ketat. Kita bisa berspekulasi tentang semua hal menakjubkan yang akan dilakukan orang setelah mereka dibebaskan dari belenggu baterai besar atau tethers, tapi kita masih akan terkejut saat sampai di sana. Apakah manfaat ekonomi dan kualitas hidup untuk memajukan Internet Hal-hal ke dalam dunia kekuatan nirkabel yang cukup menarik untuk mendorong investasi swasta dan adaptasi peraturan yang dibutuhkan? Tanya Energous, WiCharge, dan Ossia yang kesemuanya membuat kemajuan dalam pengembangan produk dan kepatuhan peraturan.

 

Sumber: geekwire.com

Comments
Write Comment