Terobosan Kekuatan Jepang Bisa Menjadi 'langkah menuju masyarakat nirkabel yang sepenuhnya'
Para ilmuwan di Jepang telah mengembangkan metode baru yang sangat efisien untuk merancang sistem transfer daya nirkabel (WPT). Berdasarkan pembelajaran mesin, metode ini memungkinkan sistem untuk mempertahankan tegangan stabil bahkan ketika beban berubah – langkah kunci menuju adopsi yang lebih luas dari daya nirkabel.
Sistem WPT sudah menjadi bagian penting dari banyak perangkat, dari smartphone dan sensor biomedis hingga kompor induksi, yang menggunakan mekanika wpt untuk memanaskan peralatan masak. Tetapi salah satu masalah utama dengan teknologi saat ini adalah bahwa ia berjuang dengan fluktuasi daya. Ini karena mereka tergantung pada beban, yang berarti kinerja suatu sistem dipengaruhi secara signifikan oleh perangkat apa yang sedang didukung (beban).
Perangkat seperti smartphone bergantung pada tegangan konstan dan diatur untuk mengisi baterai mereka dengan aman. Resistansi baterai terhadap perubahan listrik saat terisi, yang dalam sistem WPT yang bergantung pada beban dapat menyebabkan tegangan berfluktuasi. Ini dapat merusak perangkat atau mengurangi kecepatan pengisian.
Sebagai perbandingan, pendekatan pembelajaran mesin baru adalah beban-independen (LI), yang berarti mereka dapat memberikan daya yang konsisten dan mempertahankan efisiensi tinggi, apa pun perangkat yang diisi. Dalam contoh baterai smartphone, ini berarti bahwa daya akan terus ditransfer secara efisien pada tegangan mantap terlepas dari fluktuasi resistensi yang mungkin terjadi saat baterai terisi.
Ini sangat penting untuk baterai yang lebih besar dalam aplikasi yang lebih kompleks, seperti kendaraan listrik, di mana beban dapat bergeser secara dramatis selama pengisian daya.
Para peneliti mengungkapkan temuan mereka dalam sebuah studi baru yang diterbitkan Juni 2025 di jurnal Transaksi IEEE di sirkuit dan sistem.
Sistem WPT berfungsi melalui proses yang disebut resonansi, dengan cara yang sama seperti radio atau televisi menerima sinyal over-the-air. Pemancar menyiarkan frekuensi spesifik gelombang elektromagnetik dengan menyesuaikan cara daya berosilasi antara kapasitor dan induktor. Ketika gelombang mencapai sirkuit penerima diatur ke frekuensi yang sama, keduanya beresonansi, sangat memperkuat sinyal.
Di radio, sinyal kemudian dikirim ke komponen lain untuk diperkuat lebih lanjut dan didemodulasi untuk membuat suara, sementara dalam sistem WPT resonansi ini memungkinkan penerima untuk menangkap dan menyimpan energi yang ditransmisikan secara nirkabel.
Pembelajaran mesin untuk meningkatkan daya nirkabel
Teknik baru ini menggunakan pembelajaran mesin untuk memodelkan dan mengoptimalkan sistem transfer daya yang lebih bergantung pada beban. Proses ini melibatkan pembangunan model virtual sistem, kemudian menjalankan simulasi model dalam aksi sementara kecerdasan buatan mengamatinya.
AI menilai seberapa baik sistem beroperasi, berdasarkan kriteria seperti berapa banyak daya yang hilang sebagai panas dan seberapa bersih sinyal listrik tetap ada. Kemudian menggunakan metode percobaan-dan-kesalahan untuk mengoptimalkan sistem sehingga beroperasi pada efisiensi puncak, mentransfer daya dengan fluktuasi minimal dan disipasi energi.
Menggunakan metode baru mereka, para peneliti mengurangi fluktuasi hingga 5%, dibandingkan dengan 18% menggunakan sistem yang bergantung pada beban, menurut penelitian. Mereka juga meningkatkan efisiensi transfer daya hingga 86,7%, sementara sistem yang bergantung pada beban dapat beroperasi Efisiensi 65% serendah.
Sistem WPT beban-independen memiliki implikasi luas jauh melampaui perangkat pengisian daya secara nirkabel, kata penulis utama studi Hiroo Sekiyaseorang profesor di Sekolah Pascasarjana Ilmu Integrasi Lanjutan Universitas Chiba.
“Kami yakin bahwa hasil penelitian ini adalah langkah yang signifikan menuju masyarakat nirkabel yang sepenuhnya,” katanya dalam a penyataan. “Selain itu, karena operasi LI, sistem WPT dapat dibangun secara sederhana, sehingga mengurangi biaya dan ukuran. Tujuan kami adalah membuat WPT biasa dalam 5 hingga 10 tahun ke depan.”
Studi ini juga menggambarkan cara AI dapat digunakan untuk meningkatkan desain sirkuit listrik, yang mengarah ke transformasi dalam “bagaimana daya elektronik dirancang, bergerak menuju masa depan desain sirkuit otomatis,” kata para peneliti dalam sebuah pernyataan.
