حصاد الطاقة المهدورة في جهاز الخلوي

أنشأ مجموعة من طلاب قسم هندسة الإلكترونيات والاتصالات في كلية الهندسة الميكانيكية والكهربائية بجامعة "دمشق" مشروعاً يهدف إلى إطالة مدة عمل بطارية جهاز الهاتف النقال، معتمدين على حصاد الطاقة الكهرطيسية المهدورة، ليكون منتجاً يجري تسويقه بتكلفة معقولة.

النجاح المهني هو الهدف الذي يصبو إليه المهندسون المميزون؛ ومنهم المهندسة "آلاء يوسف تركي" التي التقتها مدونة وطن "eSyria" بتاريخ 20 حزيران 2016، فحدثتنا قائلة: «دخلت هذا الفرع بسبب علاماتي التي لم تؤهلني لدراسة كلية الهندسة المدنية، لكنني أحمل طاقة إيجابية تجاه أي مجال أدخله وأصمم على النجاح والتميز، فكل شخص يعاني نفاد شحن جهازه النقال، وأحياناً في أوقات حرجة أو عند انقطاع الكهرباء، لذا يمثل هذا المشروع حلاً مناسباً، واستثمار مصادر الإشعاع الكهرطيسي مثل الراوتر أو أبراج الاتصالات النقالة أو حتى الجهاز نفسه أثناء الإرسال، وقد تداولنا الفكرة بالسنة الرابعة، ومع بداية السنة الخامسة قمنا بعملية تجميع المعارف والدراسة والتصميم والتنفيذ العملي الذي استغرق تقريباً 11 شهراً».

وعن عملهم تتابع: «قمنا بتصميم دارة تهدف إلى إطالة عمر بطارية "الموبايل"، عبر حصاد طاقة الأمواج الراديوية المهدورة والمنبعثة من جهاز الهاتف النقال، أثناء حركة المكالمات الخلوية في الإرسال والاستقبال، وأثناء الاتصال بشبكة الـWiFi، كانت الحاجة إلى مثل هذا المشروع لتعويض الاستخدام الزائد للبطارية وضرورة شحن الأجهزة وخاصة مع ازدياد أوقات انقطاع الكهرباء في المنازل وتوافر أجهزة شبكات "الواي فاي WiFi" العاملة على البطاريات أثناء أوقات الانقطاع».

أثناء تقديم المشروع أمام الحضور

المشارك بالمشروع "حسن سهيل سلوم" قال: «عندي شغف بالأمور العلمية الفيزيائية بوجه عام، وهو أحد أسباب اختياري لدراسة هندسة الإلكترونيات والاتصالات، كانت فكرتنا وليدة ظروف انقطاع التيار الكهربائي التي نعانيها جميعاً، وتقوم العملية على حصد الطاقة باستخدام هوائيين؛ يعمل أحدهما على ترددات شبكة المنظومة الشاملة للاتصالات النقالة GSM، والآخر يعمل على ترددات الواي فاي WiFi، حيث يجري تحويلها إلى الشكل الكهربائي ثم استخلاص الجهد المستمر منها، عبر دارة مكّونة من ثنائيات Diodes مقومة ومكثفات بقيم مدروسة، ولضمان نقل أعظمي للطاقة من الهوائيات إلى الدارة الإلكترونية، صممنا دارة تقوم على التوفيق بينهما تدعى شبكة توفيق الممانعة.

تنبع أهمية الدارة من كونها تستخدم عناصر غير فعالة، حيث لا تحتاج إلى تغذية كهربائية لتعمل، وتقوم بشحن البطارية طالما جرى استخدام لإحدى شبكتي GSM أو WiFi في أي وقت وأي مكان من دون الحاجة إلى التقيد بجهاز شحن ثابت. ومن الصعوبات التي واجهتنا، تأمين برنامج لتصميم الهوائيات وتأمين أجهزة لقياس عمل الدارة؛ وهو ما تحقق في مقسم النصر، إضافةً إلى صعوبة تأمين قطع للدارة من السوق المحلية؛ وهو ما اضطرنا إلى تأمينها من "لبنان"».

عرض المشروع

الطالب المشارك "عبد الله عبد الناصر رشو" الذي دخل الاختصاص بعد تفوقه في الثانوية المهنية للاتصالات من دون مفاضلة، حدثنا بالقول: «يقوم التنفيذ العملي للدارة على وضع الجهاز الخلوي ملاصقاً للدارة ووصله بخرج الدارة عبر وصلة USB بالنسبة للهواتف الذكية، وعند إجراء مكالمة أو اتصال بشبكة WiFi تقوم الدارة بعملها بوساطة تزويد الجهاز النقال بالاستطاعة المستخلصة من الأمواج الراديوية المهدورة من الجهاز نفسه. وجرى اختبار الدارة بالنسبة لعدد من الأجهزة (I phone, Sony Xperia NOKIA 6300, HTC desire, Galaxy E5)، ولاحظنا اختلافاً واضحاً بكمية الطاقة المجمعة من كل جهاز، واختلاف التيار اللازم لتحقيق الشحن لكل جهاز، لذا فالدارة ما زالت بحاجة إلى تطوير لتلبية متطلبات الشحن لمجموعة واسعة من الأجهزة. علماً أنه في مرحلة التنفيذ العملي للدارة لم يعمل هوائي الـWiFi كما هو مطلوب بسبب مشكلات في دقة التنفيذ، لذلك الدارة تعمل حالياً على الأمواج المكروية الخاصة بمنظومة GSM، ويمكن استثمار هذه الدارة لاحقاً بعد التطوير لتكون غطاء Cover للجهاز النقال، حيث يكون ملائماً من حيث الحجم والوزن، والاستفادة من ترددات الجيل الثالث 3G أيضاً في حصاد الطاقة».

الدكتور "محمد خالد شاهين" المشرف على المشروع؛ الذي يعمل أستاذاً مساعداً في جامعة "دمشق"، ويحمل دكتوراه في الاتصالات الساتلية الفضائية من "فرنسا"، قال: «يتمثل التميز في هذا المشروع في إجراء التنفيذ محلياً، وبتكلفة معقولة مقارنة بتكلفة دارات شحن أجنبية، إضافةً إلى أن النموذج المنفذ تجريبي ويمكن تطويره للعمل على مجالات ترددية أخرى، والجدوى الاقتصادية تكون بالاستفادة من الأمواج الراديوية المهدورة في إطالة أمد بطاريات الأجهزة النقالة، في ضوء انقطاعات المتكررة للكهرباء.

صورة جماعية لأعضاء الفريق مع الدكتور المشرف "محمد خالد شاهين"

وقد تكوّن فريق المشروع من: "آلاء تركي، وحسن سلوم، وعبد الله رشو"، وكان عملهم متكاملاً ومثالاً لمتطلبات العمل الجماعي الناجح، وكان تواصلهم معي مستمراً منذ طرح فكرة المشروع مروراً بالدراسة النظرية والمرجعية، فمحاكاة الدارات، فالتنفيذ، ثم الاختبارات والقياسات، وسمح هذا التواصل باتخاذ خيارات صحيحة وتذليل الصعوبات وإنجاح العمل، إضافةً إلى الإعداد الأمثل لتقرير المشروع والعرض التقديمي، وقد توجت هذه الجهود المشتركة بنيل أعلى علامة في مناقشات مشاريع القسم، كما يمكن تطوير هذا النموذج لاحقاً كمنتج يجري تسويقه وبتكلفة معقولة».

يذكر أن المهندسة "آلاء يوسف تركي" تعمل ُمدرّسة للغة الإنكليزية بمعهد اللغات، ومن مواليد "القطيفة" 1993، وحصلت على علامة 92%، والمهندس "عبد الله عبد الناصر رشو" من مواليد "دمشق" 1993، وحصل على 90%، أما المهندس "حسن سهيل سلوم" فهو من مواليد "دمشق" 1993، وحصل على 90%.