Le téléphone sans batterie est rudimentaire, mais il dispose de tout ce qui est nécessaire à l’émission et la réception d’appels. © Mark Stone, University of Washington

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Un téléphone mobile sans batterie qui fonctionne à l’énergie ambiante

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Des chercheurs de l'université de Washington ont créé un téléphone mobile sans batterie qui permet de passer des appels Skype en l'alimentant grâce à l'énergie ambiante qu'il capte sous forme de signal radio ou de lumière.

  • Des chercheurs ont créé le premier téléphone mobile sans batterie qui ne consomme que quelques microwatts récoltés via des signaux radio ou de la lumière ambiante.
  • Des essais d’appel Skype ont été menés avec succès.
  • La prochaine étape va consister à intégrer un écran à encre électronique.

Alors que les ingénieurs tentent par tous les moyens de prolonger davantage l'autonomie de smartphones toujours plus gourmands en énergie, des chercheurs de l'université de Washington ont pris un contrepied radical en cherchant à créer un téléphone mobile qui se passe tout simplement de batterie. Et ils y sont parvenus !

Nous avons construit ce que nous croyons être le premier téléphone portable qui consomme presque zéro énergie.

« Nous avons construit ce que nous croyons être le premier téléphone portable qui consomme presque zéro énergie », se félicite le professeur Shyam Gollakota. En effet, le prototype, qui a été conçu à partir de composants courants disponibles sur le marché, fonctionne avec seulement quelques microwatts qu'il puise soit des signaux radio émis par une station de transmission de base, soit de la lumière ambiante via une photodiode.

L'appareil active le microphone et des écouteurs et peut gérer les liaisons montantes et descendantes en temps réel. Pour valider son montage, l'équipe de l'université de Washington a réussi à passer un appel avec le service VoIP Skype (voir la vidéo ci-dessous). Le téléphone lui-même ne ressemble pas du tout à un produit fini. Il repose sur un circuit imprimé avec un clavier, un microphone, un haut-parleur et une photodiode pour capter la lumière ambiante.

Test d'un appel via Skype. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle des commentaires, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais apparaissent alors. Cliquez ensuite sur la roue dentée à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Mark Stone, University of Washington

Les vibrations du microphone sont encodées en signal radio

Dans l'article qui décrit ces travaux, le professeur Gollakota et ses collègues expliquent qu'il leur a fallu trouver une alternative au processus de conversion du son analogique en données numériques qui est au cœur des communications par réseaux cellulaires et consomme une grande quantité d'énergie. Pour ce faire, ils ont eu recours à une antenne qui capte les micro-vibrations qui se produisent au niveau du microphone et du haut-parleur lorsqu'une personne parle ou écoute. Ladite antenne reliée à ces deux composants va convertir ces vibrations en signal radio analogique qui transitera via une station de base spécialement conçue à cet effet. Ce procédé utilise un minimum d'énergie.

Lors d'une conversation, la parole est transmise par les vibrations du microphone encodées en signal radio. Pour la réception de la voix, le signal est décodé en vibrations envoyées vers le haut-parleur. L'utilisateur presse un bouton sur le clavier du téléphone pour passer du mode conversation au mode écoute, comme sur un talkie-walkie. Comme on peut l'entendre dans la vidéo, la qualité audio des appels est assez éloignée des standards actuels. Mais ce serait un compromis acceptable pour ne pas avoir à se soucier de recharger son mobile.

Les essais d'appels réalisés sur Skype ont permis de composer un numéro, de prendre un appel et même de mettre un interlocuteur en attente. La consommation totale exigée par le dispositif est de l'ordre de 3,5 microwatts, indiquent les chercheurs. Pour alimenter ce téléphone mobile sans batterie, deux méthodes ont été testées avec succès.

Pour parler, l’utilisateur appuie sur un bouton qu’il relâche au moment d’écouter son interlocuteur. © Mark Stone, University of Washington

Les chercheurs veulent ajouter un écran et chiffrer les conversations

La première consiste à collecter les signaux radio émis par la station de base. Dans cette configuration, des appels ont pu être passés à une distance de 9,4 m de cet équipement. En s'appuyant sur les photodiodes incorporées sur le circuit imprimé, la communication avec la station de base a pu se faire à un peu plus de 15 m de distance.

Selon l'équipe du professeur Gollakota, la station de base élaborée pour transmettre et recevoir ce signal radio pourrait parfaitement être intégrée aux équipements d'un réseau cellulaire, voire même dans les routeurs Wi-Fi domestiques. De quoi assurer à des mobiles sans batterie une couverture équivalente à celle des téléphones cellulaires classiques. Reste à voir tout de même comment un tel réseau supporterait une montée en charge.

Pour le moment, les chercheurs comptent poursuivre leurs travaux avec plusieurs objectifs ambitieux : augmenter la portée des téléphones, chiffrer les conversations pour les sécuriser, intégrer un écran à encre électronique et parvenir à diffuser de la vidéo. Et tout cela, toujours sans batterie ! On imagine la liberté de design qu'autoriserait ce concept qui pourrait être miniaturisé et facilement intégré dans des vêtements ou d'autres objets. Ce projet est notamment financé par le programme Google Faculty Research Awards.